專利名稱：水稻種群、品種的選育方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)作物選育種領(lǐng)域，具體涉及一種水稻種群、品種選育的方法。
背景技術(shù)：
水稻是世界三分之一人口的主食，糧食生產(chǎn)始終是世界經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。目前國(guó)內(nèi)外利用的水稻品種分為常規(guī)稻和雜交稻兩大類，從基因型上都是單基因型。常規(guī)稻即通過(guò)選擇合適的親本雜交后，通過(guò)多代單株選擇獲得穩(wěn)定改良的單基因型品種，國(guó)際水稻研究所G.S.Khush等于1965年育成IR8，中國(guó)廣東省農(nóng)科院水稻研究所黃耀祥等育成廣場(chǎng)矮，他們?yōu)樗景N作出了重要貢獻(xiàn)(黃耀祥，International rice Congress，2002.9)，在世界上都有重大影響；中國(guó)雜交水稻研究中心袁隆平院士為首創(chuàng)造的雜交稻就是在自花授粉作物中成功的利用了雜種優(yōu)勢(shì)，他也被譽(yù)為“雜交水稻之父”(袁隆平等，International rice Congress 2002.9)。中國(guó)在水稻育種研究和利用的總體水平都處于世界領(lǐng)先水平。在育種家們的長(zhǎng)期努力下，中國(guó)育種水平不斷提高，已育成上萬(wàn)個(gè)水稻品種(含雜交稻和常規(guī)稻品種)，其共同特征是利用單基因型的品種，即一個(gè)品種一個(gè)基因型。
在小麥上，1959年博勞格用抗銹病的11種不同生理小種的15個(gè)品種與一個(gè)綜合性狀良好的品種Yaqui50分別雜交，并以Yaqui50為輪回親本回交，育成了15個(gè)品系的近等基因系，他將其中的8個(gè)系混合，構(gòu)成了多系品種，以控制銹病的危害。再如高德榮等(高德榮等，安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2001，29(5)603-604)含不同抗白粉病基因的小麥多系品種(多系分別“優(yōu)中選優(yōu)”，育成后混合)，但因不同近等基因系間株高存在較大差異，而不能在生產(chǎn)上推廣。傅兆麟研究認(rèn)為多系品種在穩(wěn)產(chǎn)性、豐產(chǎn)性上也具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但與多系品種混合方法和技術(shù)有關(guān)，提出生態(tài)組合力的概念和農(nóng)藝性狀應(yīng)一致，也需要考慮不同基因型在不同環(huán)境條件下的反應(yīng)可能不同。但他的研究主要考慮的是已育成2-3個(gè)品系的如何混合的問(wèn)題(高德榮等，安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2001，29(5)603-604)。吳立人等(吳立人等，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000，33(5)1-7)研究多系品種控制小麥條銹病策略，指出將不同抗病基因?qū)胪黄贩N，并多次回交，獲得農(nóng)藝性狀相似的不同抗病基因的若干品系混合種植，并根據(jù)抗性變異調(diào)整品系組成。但由于育種“復(fù)雜性和多目標(biāo)性”難以做到，而使多系品種迄今未在生產(chǎn)上推廣。而混合品種則引起廣泛興趣。郭詠梅等(郭詠梅等，云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，4267-270)提出培育抗稻瘟病雜交稻恢復(fù)系多系品種的概念，其定義是選擇對(duì)各個(gè)小種具有不同抗性的品種，分別與各種優(yōu)良性狀的品種(指雜交稻的恢復(fù)系)雜交，然后將后者作為輪回親本，反復(fù)回交，鑒定和選出不同抗性的近等基因系，然后將若干品系人工混合構(gòu)成多系品種，把這樣相同背景而抗性基因有差異的混合群體叫寄主集團(tuán)，實(shí)現(xiàn)抗性多樣化。由此可見(jiàn)，多基因型在對(duì)付抗病性上的優(yōu)勢(shì)是肯定的。而且目前多系品種幾乎全部用在解決抗病性問(wèn)題上。但多系品種的形成還是簡(jiǎn)單的雜交和用輪回親本回交，然后選單株，要形成很多的多系品系回交工作量也是巨大的。目前人們還沒(méi)有有效的解決多系品種的一致性問(wèn)題。因?yàn)椴扇我换蛐汀皟?yōu)中選優(yōu)”的選擇育種必然導(dǎo)致品系特異化。可見(jiàn)多系品種只能以某一個(gè)農(nóng)藝性狀為重點(diǎn)，獲得該基因的多位點(diǎn)品系。因?yàn)槭軅鹘y(tǒng)雜交育種基因型“優(yōu)中選優(yōu)”的思路局限，沒(méi)有有效設(shè)計(jì)雜交，創(chuàng)造大量重組體的思路，也沒(méi)有有效選擇大量重組體的技術(shù)路線。就因“復(fù)雜性和多目標(biāo)性”難以做到而不能大規(guī)模利用多基因型的品種。混合品種雖然“引起人們的興趣”，但混合前必須收集大量基本一致可以混合的品種。否則要使已經(jīng)高度特異化的品種，簡(jiǎn)單混合就無(wú)法達(dá)到品種的一致性要求。而且混合品種對(duì)每個(gè)品種而言，存在“侵權(quán)問(wèn)題”。因此至今在水稻上沒(méi)有一般意義上的多基因型品種，小麥也未真正形成規(guī)模化生產(chǎn)的多基因型品種。
因此急需研究在任何情況下符合一致性、穩(wěn)定性、特異性的多基因型種群、品種選育的方法，而不是僅針對(duì)抗病性的多系品種的組配方法。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種水稻種群、品種選育方法，通過(guò)該方法產(chǎn)生一致性、穩(wěn)定性、特異性的多基因型種群、品種；其中特異性包括高度適應(yīng)性、抗病性和高產(chǎn)等特性。
將母本群和父本群雜交獲得水稻種群，其中，母本群是將具有不同目的性狀的水稻親本配對(duì)雜交，產(chǎn)生的F1代再配對(duì)雜交，產(chǎn)生的分離群體的各個(gè)單株或各個(gè)單株自交繁殖產(chǎn)生的分離單株；父本群選擇純合的品系或品種或雜合的分離世代。母本群有四個(gè)原始親本，親本是純合的品系或品種或是分離世代，其中分離世代是單交、三交或雙交后的分離世代，母本群中產(chǎn)生的分離群體的各個(gè)單株自交繁殖為1～10代，用于與父本群雜交的分離單株數(shù)在4～100000株，優(yōu)選6～10000株，更優(yōu)選10～5000株之間；之間；其中父本群中的分離世代是單交種、三交種或雙交種的分離世代。
遺傳多樣性育種是指通過(guò)六個(gè)以上的親本雜交，并保留幾乎所有雜交后代，通過(guò)穩(wěn)定性自交繁殖，創(chuàng)造出成千上萬(wàn)個(gè)純合多基因型，即在育種中最大限度的利用生物的遺傳多樣性，然后根據(jù)不同的選擇標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)品種的特性要求，把成千上萬(wàn)的同類型穩(wěn)定單株或株系合并，即合并同類項(xiàng)的辦法，形成多基因型種群品種。因?yàn)樵摲椒梢宰畲笙薅鹊脑谟N中主動(dòng)利用不同品種和雜交重組產(chǎn)生的遺傳多樣性，使生物遺傳多樣性利用與育種相統(tǒng)一，因此把這種育種思路稱遺傳多樣性育種，并在自花授粉作物育種中具有可移植性，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。
種群改良把上述純合多基因型組成的群體叫初級(jí)種群，在該新技術(shù)育種過(guò)程中主要是對(duì)多種基因型種群的多次改良和提高的過(guò)程，選擇的技術(shù)也不同于以往的“優(yōu)中選優(yōu)”，而是采用與育種目標(biāo)相協(xié)調(diào)的選擇標(biāo)準(zhǔn)和方法，選擇協(xié)調(diào)性種群，主要是淘汰最差的，而不一定總是選擇最好的。其技術(shù)要點(diǎn)在于選擇協(xié)調(diào)一致的種群，達(dá)到符合優(yōu)質(zhì)、高抗、高產(chǎn)等育種目標(biāo)。改良的對(duì)象主要是種群，也可稱種群改良育種。
集團(tuán)稻(多基因型種群品種)從品種形態(tài)上講，該技術(shù)形成的最終產(chǎn)品是種群，其最大特點(diǎn)在于多基因型，而不是目前生產(chǎn)上使用的品種，都是一個(gè)單基因型。這種種群實(shí)際上是表現(xiàn)型相似而基因型不同的多基因型品種，但因?yàn)槎嗷蛐头N群品種的名詞太長(zhǎng)、太抽象，為了簡(jiǎn)化就叫集團(tuán)稻。
遺傳多樣性育種的原理在于，農(nóng)作物的大多數(shù)農(nóng)藝性狀是多基因控制的數(shù)量性狀，在不同數(shù)量性狀基因之間作用和效果類似，即微效多基因特點(diǎn)，這也是的數(shù)量性狀的基本特點(diǎn)。近年來(lái)的分子生物學(xué)研究，又從大量數(shù)量性狀位點(diǎn)(QTLs)分子標(biāo)記的層面證實(shí)了該基本特點(diǎn)?；谠撛恚魏我粋€(gè)多基因控制的性狀，都可能找到不同基因控制但表現(xiàn)一致或類似的表現(xiàn)型。遺傳多樣性育種的核心就是基于這樣的原理，通過(guò)換位思維，來(lái)應(yīng)用多基因控制的同一表現(xiàn)型。即一般育種過(guò)程中，育種家要努力區(qū)分和選出純合的基因型，本發(fā)明提供的方法則恰恰相反，有意選擇表現(xiàn)型一致的不同基因型，育種過(guò)程中盡可能保留所有基因控制的多基因型重組體。從育種實(shí)踐看，人們也常為難以區(qū)別類似品種之間的差異而傷腦筋，因此要換位思維和利用這些特點(diǎn)。該研究不同于云南多系品種對(duì)付水稻稻瘟病的情況，多系品種還是在少數(shù)品種間雜交，還是選擇純系，然后間隔種植，其目的僅用于對(duì)付稻瘟病，不具備從雜交技術(shù)、穩(wěn)定保留多樣性、選擇技術(shù)、分類原則和改良種群等全面的創(chuàng)新，也沒(méi)有新育種途徑的概念。
下面詳細(xì)描述本發(fā)明技術(shù)方案一、雜交階段遺傳多樣性育種在雜交階段的親本選擇標(biāo)準(zhǔn)是，選擇符合育種目標(biāo)所需的親本或能提供特殊性狀的親本，包括全國(guó)各地甚至國(guó)外的品種，以增加品種的廣泛適應(yīng)性，只要總體互補(bǔ)，不必少數(shù)親本互補(bǔ)，親本數(shù)量可以在幾十個(gè)以上。雜交方法的關(guān)鍵是，以最少的雜交工作量，創(chuàng)造盡可能多的重組類型。
母本群是純合的品系或品種或是分離世代，其中分離世代是指原始親本在單交、三交或雙交后的分離世代；父本群選擇純合的品系或品種或雜合的分離世代，其中分離世代是單交種、三交種或雙交種的分離世代。
為了加大某雜交親本在種群后代中的份量，可以根據(jù)需要在母本或父本群中多次重復(fù)使用該親本。如母本群可以是(A×B)×(A×C)的后代，父本可以是(E×F)×(F×H)等等情況。如果母本群當(dāng)代種子量太少，可以考慮不同作物的繁殖系數(shù)自交1～10次，即用下一個(gè)分離世代作為母本群，用于與父本群雜交的分離單株數(shù)在4～100000株之間，優(yōu)選6～10000株，更優(yōu)選10～5000株之間。因?yàn)樵诜€(wěn)定之前的自交仍然以雜合體為主，使母本群具有足夠多的重組個(gè)體就可以了。
從上述雜交特點(diǎn)看，形成母本群和父本群時(shí)，是未分離材料之間的雜交時(shí)，每個(gè)雜交只要得到適量種子就可以了，雜交工作量很??；關(guān)鍵是母本群與父本群之間的雜交，這時(shí)母本群中每一株和父本群中每一株或每一株系都是不同的基因型或者不同的雜合分離的單株群，要保證獲得最多的重組個(gè)體，必須具備一定的雜交工作量。也可以在以后任何分離世代補(bǔ)充雜交，即父母本群形成時(shí)就用3個(gè)以上親本的分離世代，但會(huì)造成雜交周期加長(zhǎng)、育種時(shí)間增加，因此主張母本群與父本群之間一次雜交，就完成該育種過(guò)程的雜交階段，就形成父本群與母本群雜交的直接后代，即初級(jí)種群。
二、穩(wěn)定性自交階段獲得母本群上與父本群雜交的初級(jí)種群種子后，就完成了雜交過(guò)程，進(jìn)入自交穩(wěn)定階段，這時(shí)根據(jù)作物的繁殖系數(shù)和育種目標(biāo)，確定每個(gè)雜交后代在每個(gè)世代保留的個(gè)體數(shù)，并按株系種植，使他們自交穩(wěn)定，如果父母本群雜交獲得的初級(jí)種群種子量足夠大，以后每代對(duì)每個(gè)株系可以保留少量單株的種子，混合做為該株系的代表，如果父母本群雜交獲得的初級(jí)種群種子量少，則要在分離早期世代適當(dāng)多保留株系內(nèi)的單株，目的是盡量多保留各種基因型。建議自交穩(wěn)定的株系數(shù)量，至少應(yīng)在5000以上，然后每代每個(gè)株系保留一株，直至基本穩(wěn)定。穩(wěn)定性檢查以株系內(nèi)無(wú)明顯差異為標(biāo)準(zhǔn)。在此過(guò)程中可以淘汰表現(xiàn)特別差的單株，但不主張對(duì)初級(jí)種群原始株系的整體淘汰。該階段工作量不大，因?yàn)閷?duì)自花授粉作物而言，也不必套袋自交。自交技術(shù)與傳統(tǒng)育種過(guò)程的自交技術(shù)完全相同，但目的完全不同，傳統(tǒng)育種在此過(guò)程是“優(yōu)中選優(yōu)”，直至選出高度一直穩(wěn)定的單個(gè)基因型。而遺傳多樣性育種中，自交階段卻以保持盡可能多的遺傳多樣性，即保留多基因型為目的，僅淘汰最差的，并且該階段可以在不同生態(tài)區(qū)穿梭，保證各種基因的充分表達(dá)，提高適應(yīng)性和不同基因型之間的協(xié)調(diào)性。
三、測(cè)定階段該階段就是根據(jù)育種需要的關(guān)鍵指標(biāo)，測(cè)定每個(gè)重組個(gè)體的性狀表現(xiàn)值。必須包括抽穗期、株高、生育期等基本形態(tài)性狀。這是一個(gè)比較大量的機(jī)械性工作，由負(fù)責(zé)任的一般工人就可以完成簡(jiǎn)單測(cè)量的性狀。如果有條件可以測(cè)定品質(zhì)等其他難度大的分析性狀。為了減少成本，主要的測(cè)定性狀可以在種群合并同類項(xiàng)后測(cè)定。每株收獲至少一穗種子，以保證其他測(cè)定和下階段種子用量。
四、分類階段首先，要滿足品種推廣的表現(xiàn)一致性問(wèn)題，通過(guò)前幾個(gè)階段，每個(gè)基因型已經(jīng)穩(wěn)定，而表現(xiàn)型尺度比基因型尺度粗放。因此要抓住表現(xiàn)型一致時(shí)，基因型可能完全不同的特點(diǎn)。其本質(zhì)就是從表現(xiàn)型上合并同類項(xiàng)，在限定表現(xiàn)型范圍內(nèi)基因型差別不必硬性區(qū)分，而是加以充分利用。如在測(cè)定抽穗期后，把水稻抽穗期限定在正負(fù)1天以內(nèi)，實(shí)際上選出種群的生育期表現(xiàn)更加一致，而基因型不同。對(duì)生育期和株高等影響品種“外表”一致性的性狀，可以嚴(yán)格一些，其他性狀選擇可以適當(dāng)放松一些。整個(gè)選擇可以在電腦上完成，選出的結(jié)果種群就是多基因型種群，在嚴(yán)格限制正負(fù)誤差的性狀上比較一致，而在不太嚴(yán)格的性狀上可能有一些差異，這樣的結(jié)果與單基因型品種比較，表現(xiàn)上一致性差一些，但其帶來(lái)的整體抗性、品質(zhì)、適應(yīng)性、產(chǎn)量等好處卻是難以比擬的。類似于雜交稻表現(xiàn)一致性比品種差一點(diǎn)，只要總體符合高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高抗的永恒目標(biāo)就可以了。當(dāng)然隨著技術(shù)的發(fā)展，測(cè)定成本的降低，測(cè)定的指標(biāo)可以盡量完善，使分類更細(xì)致就能更一致，但表現(xiàn)一致性與多基因型利用必然存在一定矛盾，需要取得最佳平衡點(diǎn)。
在測(cè)定完成后就進(jìn)入電腦篩選過(guò)程，首先了解種群基本數(shù)據(jù)特征，計(jì)算每個(gè)性狀平均值、最大值、最小值、眾數(shù)。為每個(gè)性狀的選擇和分段選擇提供依據(jù)，避免脫離現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)的盲目性，提高效率。并在篩選中至少要注意以下幾種原則產(chǎn)量保證原則可以對(duì)全部單株產(chǎn)量進(jìn)行排序，淘汰最后低產(chǎn)的20％單株。如果認(rèn)為產(chǎn)量不是主要限制因素時(shí)，淘汰最后低產(chǎn)單株的比例可以下降，如10％。
育種理想目標(biāo)原則如果育種目標(biāo)最理想的抽穗期為70天，株高為90公分，就對(duì)這兩個(gè)性狀進(jìn)行圍繞理想目標(biāo)的選擇，即給定生育期69-71天，給定株高89-91公分，進(jìn)行篩選。
現(xiàn)實(shí)種群眾數(shù)原則實(shí)際操作中也可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)種群數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，調(diào)整選擇策略，如為了獲得實(shí)際群體包含的更多遺傳多樣性，可以根據(jù)每個(gè)性狀的眾數(shù)選擇。如種群抽穗期眾數(shù)為73天，雖然理想育種目標(biāo)是70天，如果選擇范圍69-71可能獲得的基因型只有50個(gè)，而采用眾數(shù)選擇71-74范圍，就獲得200甚至更多的基因型，為后續(xù)其他性狀的選擇，提供了更大的機(jī)會(huì)和范圍。
現(xiàn)實(shí)種群平均數(shù)原則也可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)種群平均數(shù)進(jìn)行選擇，如株高平均數(shù)為95公分，就可以設(shè)定94-96公分進(jìn)行篩選。
主要性狀嚴(yán)格正負(fù)誤差，次要性狀放寬正負(fù)誤差原則如株高和抽穗期的一致性對(duì)種群的總體表現(xiàn)影響明顯，加之控制株高的基因相對(duì)少些，可以嚴(yán)格一些，而產(chǎn)量、成熟期等性狀可能受環(huán)境影響較大，測(cè)定的誤差也大，選擇的誤差標(biāo)準(zhǔn)可以放寬一些，甚至可以到正負(fù)3左右。
交叉原則如果每個(gè)性狀都按照平均數(shù)，就只能僅選出一個(gè)集團(tuán)稻，按照眾數(shù)僅選出另一個(gè)，按照上述平均數(shù)、眾數(shù)和育種目標(biāo)的原則對(duì)一個(gè)性狀而言僅選出一個(gè)群體。實(shí)踐中可以交叉選擇，如先按照平均值選出抽穗期和株高，然后根據(jù)選出種群眾數(shù)，選擇成熟期和產(chǎn)量最高的種群?；蛘邍@抽穗期眾數(shù)，選出株高符合育種理想目標(biāo)的種群。實(shí)際上根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)可以精心設(shè)計(jì)大量選擇方案。
次中心原則如果把圍繞平均數(shù)、眾數(shù)的選擇叫中心的話，圍繞平均數(shù)、眾數(shù)上下浮動(dòng)的范圍就叫次中心。在次中心選擇，可以使選擇的范圍大大增加。把平均數(shù)和眾數(shù)以上的叫上次中心，以下的叫下次中心，可以根據(jù)育種目標(biāo)組合上與下次中心，進(jìn)行不同性狀的交叉選擇，可以組合出許多的選擇方案。只要組合方式和數(shù)據(jù)范圍不重疊，就能選出許多種群，最大限度的利用群體的遺傳多樣性。如我們?cè)O(shè)計(jì)的12個(gè)親本的一組遺傳多樣性育種計(jì)劃，在一個(gè)生態(tài)區(qū)，至少可以選出20個(gè)種群。我們?cè)?個(gè)生態(tài)區(qū)選出了45個(gè)種群。
特殊要求選擇如我們可以根據(jù)特殊的育種目標(biāo)選擇中心和次中心以外的任何特殊種群，如在湖北專門選出特別晚熟的即生育期在130天以上的種群。
五、種群改良階段當(dāng)完成上述電腦篩選后，把入選同一種群的相應(yīng)單株的種子等量混合，就獲得了基本表現(xiàn)一致的一級(jí)種群，此時(shí)可以由育種家對(duì)種群進(jìn)行綜合的觀察和適當(dāng)?shù)倪x擇，如淘汰因?yàn)闇y(cè)定誤差在計(jì)算機(jī)分類時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)分、個(gè)別材料不穩(wěn)定出現(xiàn)的變異株，明顯不一致的單株和明顯影響種群整體產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性的不良單株等例外單株，也可以在不同地區(qū)穿梭優(yōu)化，增加種群的適應(yīng)性，依此對(duì)種群進(jìn)行幾代的完善。但要注意此時(shí)的選擇不是傳統(tǒng)“優(yōu)中選優(yōu)”選單株的過(guò)程，而是注重形成種群的協(xié)調(diào)性和總體達(dá)到抗性、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的效果。
從生物多樣性與可持續(xù)發(fā)展看傳統(tǒng)單基因型種植的生產(chǎn)方式以及人們?yōu)楦牧计贩N而進(jìn)行的育種活動(dòng)-優(yōu)中選優(yōu)，又使作物本身的遺傳基礎(chǔ)越來(lái)越窄，抵御病蟲(chóng)害和逆境的能力越來(lái)越弱，品種壽命越來(lái)越短，過(guò)去一個(gè)品種可以種植使用至少5年以上，有的直至長(zhǎng)達(dá)十幾年，現(xiàn)代品種的平均壽命只有4年左右，導(dǎo)致物種滅絕加速，生物多樣性迅速遞減(朱大寶，多樣性與林木育種生物多樣性，1994，2(3)157-161)。從生物與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展和人類需求的多樣化出發(fā)，急需創(chuàng)造一種利用多基因型進(jìn)行水稻生產(chǎn)的方法，類似于培養(yǎng)優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)的理念，而不是試圖挑選一個(gè)十全十美的個(gè)人。
從水稻跨越式育種發(fā)展需求看一方面品種組合雖然很多，但要獲得大的提高卻越來(lái)越難；以前思路上受已有常規(guī)稻和雜交稻的限制，主要精力放在提高兩類品種的抗性、產(chǎn)量和品質(zhì)的水平，目前品種的水平已經(jīng)很高，全國(guó)平均畝產(chǎn)已從過(guò)去的200多公斤，提高到400多公斤，但對(duì)其他品種類型的原創(chuàng)研究比較薄弱?？梢哉f(shuō)現(xiàn)有兩類品種要獲得更大突破已經(jīng)越來(lái)越難。
從水稻種子生產(chǎn)看常規(guī)稻主要特征是農(nóng)民可以留種繁殖，雜交稻則只能利用一代，農(nóng)民不能留種，盡管雜交稻品質(zhì)在總體上不如常規(guī)稻，但由于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，企業(yè)利益驅(qū)動(dòng)，各水稻種子企業(yè)都以雜交稻作為主要產(chǎn)品；本發(fā)明提供的水稻種群選育方法比較簡(jiǎn)單可行，使育種對(duì)專家的經(jīng)驗(yàn)依賴性減少，又具有充分利用生物遺傳多樣性和可持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn)，還可以進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)，同樣重要的是，開(kāi)辟了水稻育種新途徑，對(duì)學(xué)科發(fā)展和品種的大幅度跨越具有重大意義。該類集團(tuán)稻品種將具有高度的抗性、適應(yīng)性和優(yōu)質(zhì)的特點(diǎn)，農(nóng)民易于管理耕種(目前農(nóng)民都外出打工，在種田上投放的精力越來(lái)越少)，市場(chǎng)需求很高，該類種群、品種的轉(zhuǎn)化推廣，將開(kāi)辟新的水稻育種形式和品種類型，對(duì)學(xué)科發(fā)展作出貢獻(xiàn)，對(duì)行業(yè)發(fā)展具有極大的推動(dòng)作用。
從生物自身對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性看單基因型品種不如多基因型對(duì)環(huán)境具有高度適應(yīng)性和對(duì)病蟲(chóng)害的抗性，云南通過(guò)利用多系抗稻瘟病品種的間隔種植，取得多年對(duì)病蟲(chóng)害的成功控制，就證明了這一點(diǎn)(Youyong Zhu，et al.，Nature，406718-722)。
從人類消費(fèi)稻米的需求看實(shí)際上消費(fèi)的商品米都是多基因型的配方米，本發(fā)明提供的水稻種群、品種符合該要求。
從滿足農(nóng)民需求看遺傳多樣性種群、品種具有農(nóng)民可以適當(dāng)留種特性，也適宜公司進(jìn)行原原種的大規(guī)模開(kāi)發(fā)；又具有高度適應(yīng)性、抗病性和配方米的特點(diǎn)。
因此，研究者經(jīng)過(guò)多年研究，創(chuàng)造發(fā)明了一種綜合性狀良好的水稻種群育種技術(shù)，即利用遺傳多樣性的育種技術(shù)。本發(fā)明實(shí)施遺傳多樣性種群育種的新技術(shù)路線，推廣該種群品種-集團(tuán)稻，將為水稻育種的原創(chuàng)性突破做出貢獻(xiàn)。該種群品種具有農(nóng)民可以適當(dāng)留種的特性，也適宜公司進(jìn)行原原種的大規(guī)模開(kāi)發(fā)；又具有高度適應(yīng)性、抗病性和配方米的特點(diǎn)，育種過(guò)程對(duì)專家經(jīng)驗(yàn)的依賴型減少，也適合農(nóng)民自行選種。具有廣泛的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景，將具有巨大的原創(chuàng)性和導(dǎo)致新的革命性突破。
在下文中采用未限定性實(shí)施例加以列舉說(shuō)明。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1雜交設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)材料本實(shí)驗(yàn)采用8個(gè)不同來(lái)源的親本材料利秈占、汕太占8、威優(yōu)35，II優(yōu)46，D優(yōu)64，威優(yōu)64、汕優(yōu)63、汕優(yōu)64。
二、實(shí)驗(yàn)方法1、母本群原始親本為2個(gè)利秈占、汕太占8雜交方式利秈占×汕太占8，產(chǎn)生的F1代自交繁殖一代，產(chǎn)生的分離世代10單株做為母本群；威優(yōu)35×II優(yōu)46，D優(yōu)64×威優(yōu)64，汕優(yōu)63×汕優(yōu)64，雜交產(chǎn)生的1000個(gè)單株做為父本群，分別與母本群雜交；2、母本群原始親本為3個(gè)利秈占、汕太占8、威優(yōu)35雜交方式(利秈占×汕太占8)×威優(yōu)35，產(chǎn)生的分離世代500單株做為母本群；[(威優(yōu)35×II優(yōu)46)×(D優(yōu)64×威優(yōu)64)]，產(chǎn)生的分離世代100單株做為父本群；實(shí)施例2水稻種群、品種選育方法一、實(shí)驗(yàn)材料本實(shí)驗(yàn)采用12個(gè)不同來(lái)源的親本材料，中二軟占、粵華占、粵泰占、二八占為廣東省農(nóng)科院水稻所育成的優(yōu)質(zhì)品種；豐矮占、粵香占為廣東省農(nóng)科院水稻育成的高產(chǎn)品種；七桂早、特秈占13號(hào)為廣東佛山農(nóng)科所育成的高產(chǎn)品種；多抗578、多抗580、多抗583為菲律賓國(guó)際水稻研究所引進(jìn)的抗病品系。Lemont為著名的美國(guó)優(yōu)質(zhì)品種。對(duì)照為粵香占，是目前國(guó)家水稻區(qū)域試驗(yàn)和廣東省水稻品種區(qū)域試驗(yàn)的對(duì)照種。
二、實(shí)驗(yàn)方法方案1、雜交方案-疊加式雜交第一次雜交進(jìn)行下列雜交獲得F1代豐矮占×多抗578； Lemont×中二軟占；粵泰占×多抗580； 粵華占×二八占；特秈占13×粵香占； 七桂早×多抗583；第二次雜交用前次雜交的F1作父母本進(jìn)行第二次雜交，這是是非分離世代，雜交工作量不大，保證獲得幾十粒以上雜交種子就可以了(豐矮占×多抗578)×(Lemont×中二軟占)；(粵泰占×多抗580)×(粵華占×二八占)；(特秈占13×粵香占)×(七桂早×多抗583)；第三次雜交[(豐矮占×多抗578)×(Lemont×中二軟占)]母本×{[(粵泰占×多抗580)×(粵華占×二八占)]即父本1+[(特秈占13×粵香占)×(七桂早×多抗583)]即父本2}。
注上述雜交均以前者為母本，后者為父本。
在第三次雜交時(shí)，對(duì)母本、父本1、父本2分別進(jìn)行的單株編號(hào)，然后，將編號(hào)相同的2個(gè)父本(父本1、父本2)單株的花粉混合，再和與父本同編號(hào)的各個(gè)母本單株雜交，共獲得214個(gè)雜交后代。
方案2母本群原始親本為單交種[(豐矮占×多抗578)×二八占]×(Lemont×中二軟占)母本×[(特秈占13×粵香占)×(七桂早×多抗583)]父本。
方案3母本群原始親本為雙交種×(Lemont×中二軟占)母本×[(特秈占13×粵香占)×(七桂早×多抗583)]父本。
方案4母本群原始親本為三交種{[(豐矮占×多抗578)×粵華占]×二八占}×(Lemont×中二軟占)母本×[(特秈占13×粵香占)×(七桂早×多抗583)]父本。
方案5父本群原始親本為單交種、雙交種[(豐矮占×多抗578)×(Lemont×中二軟占)]母本×{[(粵泰占×多抗580)×粵華占]即父本1+[(特秈占13×粵香占)×(七桂早×多抗583)]即父本2}。
方案6父本群原始親本為三交種[(豐矮占×多抗578)×(Lemont×中二軟占)]母本×{[(粵泰占×多抗580)×粵華占]×二八占}即父本1+[(特秈占13×粵香占)×(七桂早×多抗583)]即父本2}。
2、后代穩(wěn)定性自交及測(cè)定方案將上述所有雜交后代，每株系至少保留10個(gè)自交單株，穩(wěn)定性自交6代后；最后，各雜交后代每個(gè)株系穩(wěn)定后，測(cè)定全部單株的抽穗期、抽穗期株高、成熟期、成熟期株高等，再根據(jù)這些基本特征，根據(jù)種群的平均數(shù)、眾數(shù)、育種目標(biāo)等，在電腦上進(jìn)行單株挑選和合并許可誤差范圍內(nèi)相同的單株，共獲得20個(gè)種群，分別是JT1-JT20。因?yàn)閺V東省一年2季，目前所有育種世代已達(dá)到13代。
實(shí)驗(yàn)例1在2003年，把同樣的穩(wěn)定株系，全部種在湖北省長(zhǎng)江大學(xué)的不同生態(tài)區(qū)，觀察抽穗期、抽穗期株高、成熟期、成熟期株高和單株產(chǎn)量。同樣在電腦上進(jìn)行篩選，這次首先對(duì)單株產(chǎn)量進(jìn)行排序，并淘汰單株產(chǎn)量小于20克的單株，獲得另外25個(gè)種群，HBJT1-HBJT25，在電腦選擇的種群一致性基本可以達(dá)到，特異性和一致性都決定于設(shè)定的范圍和測(cè)定的準(zhǔn)確性，可以人的控制之下，只需要對(duì)選出種群做適當(dāng)選擇和淘汰明顯的雜株。因?yàn)槭亲曰ㄊ诜圩魑锓敝持蟹€(wěn)定性也就不會(huì)發(fā)生變化。
1、廣州集團(tuán)稻品系表現(xiàn)通過(guò)依次選定抽穗期、抽穗期株高、成熟期株高、成熟期的步驟，進(jìn)行同類型單株的篩選和分類，選出20個(gè)集團(tuán)稻如表1所示。直鏈淀粉含量過(guò)高過(guò)低是目前的常規(guī)育種的主要制約因素，大部分品種超出國(guó)家優(yōu)質(zhì)米二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)16-23％的范圍，更難達(dá)到國(guó)標(biāo)一級(jí)17-22％的標(biāo)準(zhǔn)。致使目前育成水稻品種中，達(dá)到國(guó)家優(yōu)質(zhì)1-2級(jí)米的品種僅占5％左右。在育種階段品系的優(yōu)質(zhì)率就更低了。而在本研究中，直鏈淀粉含量達(dá)國(guó)標(biāo)2級(jí)以上的品系有14個(gè)，占20個(gè)選出品系的70％，其中達(dá)國(guó)標(biāo)一級(jí)的5個(gè)，占25％。比常規(guī)育種大幅度提高了選出國(guó)標(biāo)優(yōu)質(zhì)品系的效率。遺傳多樣性育種，直接達(dá)到混合配方米的效果，使農(nóng)民受益，至少提高效率60％以上。
表1生物多樣性育種品系表現(xiàn)(廣州)
2、湖北集團(tuán)稻品系表現(xiàn)在湖北首先通過(guò)對(duì)產(chǎn)量的排序，淘汰單株產(chǎn)量小于20克的株系，再依次選定抽穗期、抽穗期株高、成熟期株高、成熟期的步驟，進(jìn)行同類型單株的篩選和分類，共選出25個(gè)集團(tuán)稻如表2所示。即以產(chǎn)量選擇為重點(diǎn)，使產(chǎn)量大幅度提高，本研究中產(chǎn)量超過(guò)對(duì)照的品系占16/25，即64％。在目前常規(guī)育種中如此大幅度超過(guò)對(duì)照的高產(chǎn)育種也是少見(jiàn)的。
表2遺傳多樣性育種品系表現(xiàn)(湖北)
權(quán)利要求
1.一種水稻種群選育方法，其特征在于將母本群和父本群雜交獲得水稻種群，其中母本群是將具有不同目的性狀的水稻親本配對(duì)雜交，產(chǎn)生的F1代再配對(duì)雜交，產(chǎn)生的分離群體的各個(gè)單株或各個(gè)單株自交繁殖產(chǎn)生的分離單株；父本群選擇純合的品系或品種或雜合的分離世代或與母本群相同方式產(chǎn)生的分離世代。
2.如權(quán)利要求1所述的種群選育方法，其特征在于該方法包括以下步驟一、雜交階段母本群是將具有不同目的性狀的水稻親本配對(duì)雜交，產(chǎn)生的F1代種子配對(duì)雜交，產(chǎn)生的分離群體的各個(gè)單株或各個(gè)單株自交繁殖產(chǎn)生的分離單株；父本群選擇純合的品系或品種或雜合的分離世代或與母本群一樣的方式產(chǎn)生的分離群體；母本群和父本群雜交形成初級(jí)種群；二、穩(wěn)定性自交階段將獲得的初級(jí)種群根據(jù)作物的繁殖系數(shù)和育種目標(biāo)，確定每個(gè)雜交后代在每個(gè)世代保留的個(gè)體數(shù)，并按株系種植，使他們自交穩(wěn)定；三、測(cè)定階段測(cè)定每個(gè)重組個(gè)體作為合并同類項(xiàng)依據(jù)的性狀表現(xiàn)值，根據(jù)育種目標(biāo)要求的其他測(cè)定性狀可以在種群合并同類項(xiàng)后測(cè)定，每株收獲足夠下階段使用的種子；四、分類階段根據(jù)上述測(cè)定結(jié)果，從表現(xiàn)型上合并同類項(xiàng)，即根據(jù)選中的特征(如株高相同等)，合并表現(xiàn)相同的重組個(gè)體或株系；五、種群改良階段把入選同一種群的相應(yīng)單株的種子等量混合，就獲得了表現(xiàn)型一致的一級(jí)種群。
3.如權(quán)利要求1或2所述的種群選育方法，其特征在于所述母本群有兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)原始親本。。
4.如權(quán)利要求3所述的種群選育方法，其特征在于所述母本群中的原始親本之任一個(gè)是純合的品系或品種或是分離世代。
5.如權(quán)利要求4所述的種群選育方法，其特征在于所述母本群中的分離世代是指原始親本在單交、三交或雙交后的分離世代。
6.如權(quán)利要求1或2所述的種群選育方法，其特征在于所述產(chǎn)生母本群分離群體的各個(gè)單株自交繁殖為1～10代。
7.如權(quán)利要求1或2所述的種群選育方法，其特征在于所述母本群中產(chǎn)生的分離群體的各個(gè)單株或自交繁殖產(chǎn)生的用于與父本群雜交的分離單株數(shù)在4～100000株之間。
8.如權(quán)利要求1或2所述的種群選育方法，其特征在于所述父本群中的分離世代是單交種、三交種或雙交種的分離世代。
9.如權(quán)利要求2所述的種群選育方法，其中對(duì)穩(wěn)定后的群體進(jìn)行生育期或株高的一致性分群。
10.一種如權(quán)利要求1或2所述的種群選育方法在品種選育上的應(yīng)用，其特征在于從獲得的水稻種群中選擇符合育種目標(biāo)的單株或部分單株進(jìn)行性狀穩(wěn)定性的數(shù)代繁殖，形成純系或特定目標(biāo)的多基因型品種。
全文摘要
本發(fā)明涉及農(nóng)作物選育種領(lǐng)域，具體涉及一種水稻種群、品種選育的方法。將母本群和父本群雜交獲得水稻種群，其中母本群是將具有不同目的性狀的水稻親本配對(duì)雜交，產(chǎn)生的F
文檔編號(hào)A01H1/00GK1568665SQ20041003415
公開(kāi)日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2004年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者李曉方, 肖昕, 毛興學(xué), 陳建偉, 羅文永, 劉彥卓 申請(qǐng)人:廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所, 李曉方