一种高抗性淀粉水稻两系不育系的选育方法
【专利摘要】一种高抗性淀粉水稻两系不育系的选育方法，以优良两系不育系品种为轮回亲本，以高抗性淀粉水稻品种为抗性淀粉基因供体亲本，通过连续回交，结合分子标记辅助选择以及系统育种的方法，育成农艺性状、不育性与轮回亲本高度一致的、具有高抗性淀粉纯合基因的高抗性淀粉水稻两系不育系，将其与现有高抗性淀粉水稻品种配组后，杂交后代在具有高抗性淀粉含量的同时，产量得到大大提升。
【专利说明】
一种高抗性淀粉水稻两系不育系的选育方法
技术领域
[0001] 本发明属于高抗性淀粉水稻育种技术领域，具体涉及一种高抗性淀粉水稻两系不 育系的选育方法。
【背景技术】
[0002] 我国杂交水稻的年种植面积约占水稻种植面积的一半，尤其是两系杂交水稻发展 迅速。
[0003] 抗性淀粉(Resistant Starch，简称RS)是指"在健康个体的小肠中不能被吸收的 淀粉或淀粉降解产物"（欧洲RS协会EURESTA定义）。已有研究表明，抗性淀粉不能在小肠中 被消化吸收和提供葡萄糖，在大肠中可以被生理性细菌发酵，产生短链脂肪酸（Short chain fatty acids，SCFA)和气体。抗性淀粉有着重要的生理功能，能够降低餐后血糖和胰 岛素应答，提高机体对胰岛素的敏感性，预防便秘和结肠癌的发生，降低血清中胆固醇和甘 油三酯含量，降低和控制体重，促进矿物质吸收。高抗性淀粉饮食者与低抗性淀粉饮食者相 比，具有较少的胰岛素反应，这对糖尿病患者控制餐后血糖值有很大影响，尤其对于非胰岛 素依赖型病人，摄食高RS食物，可延缓餐后血糖上升，有效控制糖尿病病情。
[0004]通过筛选和鉴定高抗性淀粉含量的水稻遗传资源，提供具有高抗性淀粉含量的水 稻品种，来改善人们的饮食结构是治疗和预防糖尿病等文明病发病的最经济有效的手段之 一。上海市农业科学院作物栽培育种研究所利用化学诱变和小孢子培养技术并结合常规育 种技术，培育了高抗性淀粉粳稻新品种"降糖稻1号"，并与相关企业合作进行了产业化开 发，缓解了糖尿病人吃饭难、吃不饱饭的难题，但因该品种产量和出米率极低、生产成本比 一般稻米高3倍以上，严重影响大面积推广应用和市场销售。
[0005] 现有技术中已经拥有一大批高抗性淀粉含量水稻常规品种，但是由于产量相对较 低，种子去杂保纯等问题严重影响了其推广利用。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种高抗性淀粉水稻两系不育系的选育方法，以两系不育 系为轮回亲本，以高抗性淀粉水稻品种为抗性淀粉基因供体亲本，通过连续回交结合分子 标记辅助选择育种的方法，育成农艺性状、不育性与轮回亲本高度一致、具有高抗性淀粉纯 合基因的高抗性淀粉两系不育系，将其与现有高抗性淀粉水稻品种配组后，杂交后代在具 有高抗性淀粉含量的同时，产量得到大大提升。
[0007] 为了达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：
[0008] -种高抗性淀粉水稻两系不育系的选育方法，包括以下步骤：
[0009] 1)以高抗性淀粉水稻品种为父本，其抗性淀粉含量基因型为aa，以两系不育系水 稻品种为母本，其抗性淀粉含量基因型为AA，杂交得到内代种子，FHf种子的抗性淀粉含量 基因型为Aa;
[00?0] 2)种植Fi代种子，在Fi代植株中选择可育水稻植株为父本，与母本两系不育系水稻 品种回交，得到回交一代，即BCA代，该B&h代植株具有两种抗性淀粉含量基因型AA和Aa， 结合分子标记辅助选择B&Fi代植株中抗性淀粉含量基因型杂合的Aa植株，收获基因型Aa的 种子；
[0011] 3)将步骤2)获得的B&Fi代中抗性淀粉含量基因型为Aa的种子进行种植，继续与所 述的两系不育系水稻品种回交，连续回交5-6代，结合分子标记选择，获得BCJ^nSS-e，在 最后一次回交获得的BCA植株中选择基因型为Aa的可育株自交，得到BCnF2代种子；
[0012] 4)BCnF2自交，在BCnF2的自交后代中结合分子标记，选出抗性淀粉含量基因型纯合 的aa型杂交水稻两系不育系单株；
[0013] 5)步骤4)选出的杂交水稻两系不育系单株进行系统选育，获得高抗性淀粉水稻两 系不育系。
[0014] 优选地，步骤1)所述两系不育系水稻品种为PA1。
[0015] 进一步，步骤2)中选择性状优良的可育水稻植株，与两系不育系水稻品种回交。
[0016] 优选地，步骤2)所用的高抗性淀粉水稻品种为降糖稻1号。
[0017] 优选地，步骤4)所用的分子标记为PCR-Spel标记。
[0018] 本发明所获得的高抗性淀粉水稻两系不育系可应用于水稻育种中。
[0019] 研究表明，抗性淀粉含量受隐性基因控制，本发明中高抗性淀粉含量基因纯合体 用aa表示，抗性淀粉基因杂合体用Aa表示，低抗性淀粉的一般水稻品种用AA表示。由于控制 水稻抗性淀粉含量的基因是隐性性状，想要通过两系杂交稻提高抗性淀粉含量水稻产量， 必须先选育出含有高抗性淀粉隐性纯合两系不育系，再利用高抗性淀粉的两系不育系和高 抗性淀粉水稻品种杂交提尚尚抗性淀粉水稻品种广量。
[0020] 本发明以优良两系不育系为轮回亲本，以高抗性淀粉水稻品种为抗性淀粉基因供 体亲本，通过连续回交，结合分子标记辅助选择及系统选育法，系统选育时在保证不育系性 和高RS基因型纯合前提下，从获得的不育单株，选出优良的个体，分别种植，每个单株形成 一个系统，经连续选优去劣，育成农艺性状、不育性与轮回亲本高度一致的、具有高抗性淀 粉纯合基因的高抗性淀粉两系不育系。
[0021] 将本发明获得的高抗性淀粉水稻的两系不育系与现有的降糖稻1号及由降糖稻1 号衍生培育的高抗性淀粉水稻品种配组，杂交后代都具有高抗性淀粉含量。
[0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0023] 1)本发明选育了高抗性淀粉水稻的两系不育系，两系法杂交水稻与三系法杂交水 稻相比，具有显著的优越性，两系杂交育种少了一个保持系，父母本直接杂交，不仅种子质 量更好，产量更高，而且制种方法简化，扩大了杂种优势利用的新领域。
[0024] 2)本发明将高抗性淀粉基因通过杂交及回交转育方法结合分子标记辅助选择育 种方法导入到两系不育系当中，育成了与原有两系不育系遗传背景相同，但同时具有高抗 性淀粉纯合基因的两系不育系，该两系不育系与由现有的高抗性淀粉品种，如降糖稻1号， 衍生培育的综合农艺性状优良的高抗性淀粉水稻品系杂交，可以获得既高产又富含抗性淀 粉的杂交水稻。
[0025] 3)本发明采取非转基因技术，不存在转基因水稻的生态和食品安全风险性和公众 担忧问题，在降低生产成本和产品价格的优点，可以满足糖尿病人对高抗性淀粉含量稻米 的需求。
【附图说明】
[0026]图1为本发明高抗性淀粉水稻两系不育系粳稻品系的选育过程。
[0027]图2为本发明实施例1中结合分子标记辅助选择B&Fi代植株中抗性淀粉含量基因 型利用分子标记PCR-Spel的检测结果；
[0028] 其中，Μ为分子量标准品DL2000,泳道1-24为BCiFi群体中单株的分子标记检测电泳 结果;泳道1-4、6-13和16-18抗性淀粉含量基因型为AA;泳道14-15和19-24抗性淀粉含量基 因型为杂合型Aa。
[0029] 图3-图4为本发明实施例1中对所获得不育系利用碘-碘化钾染色法进行育性检测 的结果，其中，图3为正常可育水稻花粉对照；图4为不育花粉染色结果。
【具体实施方式】
[0030] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0031] 实施例1参见图1，一种高抗性淀粉水稻两系不育系的选育方法，具体选育过程如 下：
[0032] 1)以高抗性淀粉水稻品种降糖稻1号为父本，基因型为aa，降糖稻1号是高抗性淀 粉水稻品种，其抗性淀粉含量尚达13 %左右；以优良两系不育系水稻品种PA1为母本，基因 型为AA，杂交得到F1代种子，基因型为Aa;
[0033 ] 2)种植Fi代种子，在Fi代植株中选择性状优良的可育水稻植株，与两系不育系水稻 品种回交，得到回交一代，即B&Fi代，BCih代植株具有两种基因型AA和Aa，结合分子标记辅 助选择B&Fi代植株中抗性淀粉含量基因型杂合的植株，参见图2,其中有两条带的抗性淀粉 含量基因型为AA，三条带的抗性淀粉含量基因型为Aa，收获基因型Aa的种子；
[0034] 3)将步骤2)获得的B&Fi代中抗性淀粉含量基因型为Aa的种子进行种植，继续与所 述的两系不育系水稻品种PA1回交，重复回交5-6代，结合分子标记选择，获得BCnFi，η为5-6， 在最后一次回交获得的BCA植株中选择基因型为Aa的可育株自交，得到BCnF2代种子；
[0035] 4)在BCnF2的自交后代中结合分子标记PCR-Spel标记，选择抗性淀粉含量基因型纯 合的aa杂交水稻两系不育系单株;利用碘-碘化钾(I2-KI)方法检测花粉育性。
[0036] 5)对所述的不育系单株开展系统选育，最终获得高抗性淀粉水稻两系不育系，命 名为PRSA1，其花粉育性检测见图3和图4,其中，图3为正常可育水稻花粉染色结果，染色后 花粉粒为饱满的圆形，颜色为蓝黑色；图4为不育花粉染色结果，其花粉粒形状不规则，不染 色或者少量浅蓝色。
[0037] 实施例2对获得的高抗性淀粉水稻两系不育系杂交配组的杂交组合的抗性淀粉含 量检测及产量研究。
[0038]将实施例1中获得高抗性淀粉含量两系不育系PRSA1与由降糖稻1号衍生得到的综 合农艺性状优良的高抗性淀粉含量水稻品系优糖稻2号和优糖稻3号，分别杂交配组，检测 抗性淀粉含量。
[0039]材料：已育成的高抗性淀粉两系不育系PRSA1、优糖稻2号和优糖稻3号，以及由 PRSA1分别与优糖稻2号和优糖稻3号配置后得到的杂交粳稻组合。
[0040] 1.抗性淀粉含量测定
[0041 ]取100克样品，加工成精米，冰箱中保存待用。
[0042] 抗性淀粉含量测定方法:准确称取0.1000g米粉样品，小心放入带螺旋盖的16mm X 125mm塑料试管中，依次加入α-淀粉酶（40mg，Sigma A-3176)、马来酸钠缓冲溶液（4mL， O.lmol/L)、淀粉葡萄糖糖苷酶(461〇(10卩1^33001]1/1^)和混合抗生素(3(^〇，盖紧试管盖 后，在涡旋机上将样品充分混匀，然后将试管水平置于37°C摇床中孵育16h，孵育期间恒温 摇床沿水平方向前后摆动，摆速200次/miruieh后取出试管，揭开试管盖，每个试管加入无 水乙醇(411^)，用祸旋机充分混勾后，400〇1'/1]1；[11离心51]1；[11，弃上清，再加入50%的乙醇洗涤， 4000r/min离心5min，去上清。倒置离心管lh，小心擦干试管壁水分，然后加入K0H(2mL， 2mol/L)震荡30min，加入乙酸钠缓冲溶液(8mL，1 ·2mol/L，pH3·8)，用磁力棒搅拌混匀后立 即加入AGM(0. lmL，3300UI/mL)，混匀后将试管置于60°C水浴中孵育lh，并用涡旋机间断性 混合。最后用3,5_二硝基水杨酸法检测葡萄糖含量，并计算抗性淀粉(RS)含量，参见表1。
[0043] 表1为高RS含量亲本降糖稻1号、优糖稻2号、优糖稻3号以及由优糖稻2号、优糖稻3 号与本发明实施例1培育的高RS两系不育系PRSA1配成的杂交粳稻组合的RS含量测定结果。
[0044] 表 1 「00451
[0046] 从表1可见，与本发明新培育的高抗性淀粉两系不育系配组的杂交组合后代RS含 量均大于10%，都能表现出高RS含量特征。
[0047] 2.产量研究
[0048]对本发明培育出的水稻品种PRSA1 X优糖稻2号、PRSA1 X优糖稻3号、降糖稻1号以 及优糖稻2号、优糖稻3号进行产量研究，其中，优糖稻2号、优糖稻3号是由降糖稻1号衍生培 育出的优质高抗性淀粉水稻品种，产量研究结果参见表2。
[0049] 表 2
[0050]
[0051]由表1和表2可知，与降糖稻1号以及优糖稻2号、优糖稻3号相比，本发明培育出的 水稻品种能不仅能保持高RS含量，而且发挥了杂交水稻杂种优势的特征，产量得到大大提 尚。
[0052]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管实 施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案 进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的 权利要求范围中。
【主权项】
1. 一种高抗性淀粉水稻两系不育系的选育方法，包括以下步骤： 1) 以高抗性淀粉水稻品种为父本，其抗性淀粉含量基因型为aa，以两系不育系水稻品 种为母本，其抗性淀粉含量基因型为AA，杂交得到?:代种子，Fi代种子的抗性淀粉含量基因 型为Aa; 2) 种植Fi代种子，在Fi代植株中选择可育水稻植株为父本，与母本两系不育系水稻品种 回交，得到回交一代，即BCA代，该代植株具有两种抗性淀粉含量基因型AA和Aa，结合 分子标记辅助选择BQFi代植株中抗性淀粉含量基因型杂合的Aa植株，收获基因型Aa的种 子； 3) 将步骤2)获得的代中抗性淀粉含量基因型为Aa的种子进行种植，继续与所述的 两系不育系水稻品种回交，连续回交5-6代，结合分子标记选择，获得ΒΟΛ，η*5-6,在最后 一次回交获得的BCA植株中结合分子标记辅助选择基因型为Aa的可育株自交，得到BC nF2 代种子； 4 )BCnF2自交，在BCnF2的自交后代中结合分子标记，选出抗性淀粉含量基因型纯合的aa 型杂交水稻两系不育系单株； 5)步骤4)选出的杂交水稻两系不育系单株进行系统选育，获得高抗性淀粉水稻两系不 育系。2. 根据权利要求1所述的高抗性淀粉水稻两系不育系的选育方法，其特征在于，步骤1) 所述两系不育系水稻品种为PA 1。3. 根据权利要求1所述的高抗性淀粉水稻两系不育系的选育方法，其特征在于，步骤2) 中选择农艺性状优良的可育水稻植株，与两系不育系水稻品种回交。4. 根据权利要求1或2或3所述的高抗性淀粉水稻两系不育系的选育方法，其特征在于， 步骤2)所用的高抗性淀粉水稻品种为降糖稻1号。5. 根据权利要求1至4任一项所述的高抗性淀粉水稻两系不育系的选育方法，其特征在 于，步骤4)所用的分子标记为PCR-Spel标记。6. 如权利要求1-5任一项所获得的高抗性淀粉水稻两系不育系在水稻育种中的应用。
【文档编号】A01H1/02GK105993931SQ201610334772
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】杨瑞芳, 朴钟泽, 白建江, 方军
【申请人】上海市农业科学院