專利名稱：從水稻光溫敏核不育系獲取胞質(zhì)雄性不育三系的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雜交水稻育種方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種從水稻光溫敏核不育系獲取胞質(zhì)雄性不育三系的方法。
背景技術(shù)：
隨著水稻實(shí)用光溫敏核不育系培矮64S的育成，以兩優(yōu)培九為代表的一批新選育的秈稻兩系雜交水稻開始在生產(chǎn)上較大面積的應(yīng)用。顯示光溫敏核不育系中富有很多優(yōu)良基因，例如與超高產(chǎn)相關(guān)的直立株型，與種子生產(chǎn)相關(guān)的柱頭外露率，開花習(xí)性優(yōu)良等。但由于光溫敏核不育系的育性易受光溫環(huán)境的影響，雜交水稻種子的純度和產(chǎn)量受到了嚴(yán)重挑戰(zhàn)，也給雜交水稻的可持續(xù)增長增加了難度。因而，改良光溫敏核不育系的穩(wěn)定性是兩系雜交稻育種的重要課題，與此相比，胞質(zhì)雄性不育系育性穩(wěn)定，至今三系法在雜交稻育種中仍占優(yōu)勢地位。
選用優(yōu)良的保持系是培育水稻胞質(zhì)雄性不育系的成功關(guān)鍵。然而，水稻雄性不育保持系資源相當(dāng)貧乏。我國現(xiàn)有的保持系大多數(shù)來源于浙江溫州農(nóng)科所選育早秈品種珍汕及其姊妹系，這是明顯的例證。究其原因是，多數(shù)水稻品種缺乏對水稻胞質(zhì)雄性不育系保持不育的能力，在轉(zhuǎn)移雄性不育性時(shí)，常出現(xiàn)育性逐代恢復(fù)現(xiàn)象，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)移不育性失敗。同樣，光溫敏核不育系細(xì)胞核內(nèi)也因存在胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)基因，致使光溫敏核不育系中所含的優(yōu)良基因很難實(shí)現(xiàn)向胞質(zhì)雄性不育系的轉(zhuǎn)移。到目前為止國內(nèi)外尚未見從光溫敏核不育材料成功產(chǎn)生保持系和不育系的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種從水稻光溫敏核不育系獲取胞質(zhì)雄性不育三系的方法。
本發(fā)明提供了一種從水稻光溫敏核不育系獲取胞質(zhì)雄性不育三系的方法，包括以下步驟(1)選擇光溫敏核不育系和優(yōu)良水稻胞質(zhì)雄性不育保持系雜交；
(2)在長日高溫下種植雜交后代剔除光溫敏核不育基因；(3)通過胞質(zhì)不育系測交從雜交后代分離出胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系；(4)通過回交和自交同步進(jìn)行，分別獲得水稻胞質(zhì)雄性不育系和保持系。
本發(fā)明通過與胞質(zhì)不育系測交，從雜交后代分離出胞質(zhì)雄性不育保持系后，可利用同步獲得的保持系作輪回親本，進(jìn)一步轉(zhuǎn)育成新的胞質(zhì)雄性不育系和保持系。
本發(fā)明進(jìn)行回交時(shí)，鏡檢敗育花粉率在99.7％以上，敗育花粉以典敗為主。
本發(fā)明通過與胞質(zhì)不育系測交從雜交后代分離出胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系之后，還可以利用此雄性不育恢復(fù)系作親本，進(jìn)一步選育新的雄性不育恢復(fù)系。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明首次從光溫敏核不育材料成功獲得保持系和不育系，率先完成從水稻兩系法核不育系向三系法胞質(zhì)雄性不育基因的轉(zhuǎn)換。利用本發(fā)明提供的新方法，將光溫敏核不育系株型直立、柱頭外露率高等優(yōu)良特性引入保持系，推進(jìn)了胞質(zhì)雄性不育系的改良，創(chuàng)建了產(chǎn)生胞質(zhì)雄性不育系新途徑。同時(shí)還克服了水稻光溫敏核不育系育性易受光溫環(huán)境影響的缺點(diǎn)，從而有利于提高雜交水稻種子的純度，增加種子生產(chǎn)的產(chǎn)量。
具體實(shí)施例方式
以下通過實(shí)例進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行描述。
本發(fā)明中可能涉及術(shù)語的定義如下雄性不育系該品系雌蕊正常而雄蕊花粉敗育，不能自交結(jié)實(shí)，育性受細(xì)胞質(zhì)基因或核基因控制。如野敗型不育系具有野生稻雄性不育細(xì)胞質(zhì)的不育系，通常用A表示。而光溫敏不育系則由核基因控制，通常用S表示。
雄性不育保持系該品系雌雄蕊發(fā)育正常，能自交結(jié)實(shí)，給不育系授粉后其后代仍保持雄性不育特性，通常用B表示。因而可以通過不育系和其對應(yīng)的保持系雜交繁衍不育系種子稱為繁種。
雄性不育恢復(fù)系該品系雌雄蕊發(fā)育正常，給不育系授粉后所產(chǎn)生的雜種一代育性恢復(fù)正常，具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。通常用R表示。通過不育系和恢復(fù)系雜交生產(chǎn)育性正常且具雜種優(yōu)勢的雜交種子，稱為制種。
如上所述，應(yīng)用細(xì)胞質(zhì)不育系生產(chǎn)雜交種子體系中包含了不育系、保持系和恢復(fù)系三個(gè)系，故稱為“三系法”。而應(yīng)用光溫敏核不育系生產(chǎn)雜交種子時(shí)，雖然核不育系在長日、高溫下表現(xiàn)不育，但在短日、低溫下能轉(zhuǎn)換成可育，即光溫敏核不育系可通過改變光溫環(huán)境繁殖后代，因此，可以不用保持系，故稱為“兩系法”。
花粉類型根據(jù)敗育花粉的表現(xiàn)形態(tài)及對1％碘-碘化鉀溶液的染色反應(yīng)可分為典敗、圓敗、染敗、正常四種。典敗花粉粒形態(tài)不規(guī)則、透明不染色，圓敗花粉粒圓形透明不染色，染敗花粉圓形、輕度染色；正?；ǚ哿A形、染成棕黑色。
鏡檢方法每株隨機(jī)選取稻穗穎花，取出花藥置于載玻片上，用1％碘-碘化鉀液染色，在普通光學(xué)顯微鏡下放大100倍觀察并統(tǒng)計(jì)上述各類花粉的數(shù)目。
本實(shí)施例所述方法的遺傳分析本發(fā)明通過以下遺傳分析證明從水稻光溫敏核不育系產(chǎn)生胞質(zhì)雄性不育三系的可行性，表1為從水稻光溫敏核不育系產(chǎn)生胞質(zhì)雄性不育三系的解析圖，其中G1非光溫敏核不育基因(顯性)，g1光溫敏核不育基因(隱性)，R2胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)基因(顯性)，r2胞質(zhì)雄性不育保持基因(隱性)；P(親本)，F(xiàn)1(雜種1代)，F(xiàn)2(雜種2代)；S(G1G1r2r2)為測交種基因型，S為細(xì)胞質(zhì)不育基因。N為細(xì)胞質(zhì)不育基因。

表1 從水稻光溫敏核不育系產(chǎn)生胞質(zhì)雄性不育三系的解析圖具體實(shí)施例1(1)選擇光溫敏核不育系和優(yōu)良水稻胞質(zhì)雄性不育保持系雜交本實(shí)施例中通過對水稻光溫敏核不育系收集篩選，發(fā)現(xiàn)多數(shù)光溫敏核不育系缺乏胞質(zhì)雄性不育保持基因。換言之，水稻胞質(zhì)雄性不育系對現(xiàn)有的胞質(zhì)雄性不育系具有一定程度的恢復(fù)性，本發(fā)明從雜交后代中分離出胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系的事實(shí)也完全證實(shí)了這一點(diǎn)(表1)。
本實(shí)施例以湖南雜交水稻中心培育的水稻光溫敏核不育系培矮64作供體和胞質(zhì)雄性不育保持系協(xié)青早B雜交，產(chǎn)生雜種F1代和F2代。從F2中選擇株型類似培矮64的植株和胞質(zhì)雄性不育系協(xié)青早A回交。
(2)在長日高溫下種植雜交后代剔除光溫敏核不育基因。
4月初在杭州播種回交后代，使他們在7月(夏季長日高溫環(huán)境)孕穗、抽穗，選擇結(jié)實(shí)率高的植株，供進(jìn)一步選育胞質(zhì)雄性不育保持系和恢復(fù)系。遺傳分析業(yè)已證明，光溫敏核不育基因受隱性基因控制，含此基因的植株只能在長日高溫下表現(xiàn)不育，因此，利用夏季長日高溫環(huán)境選種，可在雜種后代中剔除光溫敏核不育基因。
(3)通過以胞質(zhì)不育系測交，從雜交后代分離出胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系。
進(jìn)一步利用胞質(zhì)不育系協(xié)青早A(大面積應(yīng)用的不育系)測交鑒定，如用1％碘-碘化鉀液染色法鑒定花粉幾乎全部花粉呈藍(lán)色，表明正?？捎?；種子育性一般在85％-90％以上，這些被測植株可視為含胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)基因。本實(shí)施例通過多代測交和自交后獲得胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系，經(jīng)測試對其他胞質(zhì)不育系同樣具有恢復(fù)力。通過與胞質(zhì)不育系測交，鏡檢敗育花粉率在99.7％以上，敗育花粉以典敗為主；隔離種植下自交結(jié)實(shí)率低于0.1％。柱頭外露率高于50％，株型直立。
(4)通過回交和自交同步進(jìn)行，分別獲得水稻胞質(zhì)雄性不育系和保持系。
通過胞質(zhì)不育系協(xié)青早A測交鑒定，如用1％碘-碘化鉀液染色法鑒定花粉呈不規(guī)則型，屬典??；如花粉呈圓型，但不染色，則屬圓??；這些被測植株均視為含胞質(zhì)雄性不育保持基因。以往不育系轉(zhuǎn)育，首先要選育穩(wěn)定的保持系，然后再回交轉(zhuǎn)育不育系，這樣育種時(shí)間很長，速度較慢。本發(fā)明采用同步回交選擇法(即實(shí)施回交和自交同步進(jìn)行)，不僅加快了不育系選育進(jìn)程(約比常規(guī)方法快3-4年)，并且可使水稻胞質(zhì)雄性不育系和保持系分別獲得。本實(shí)施例經(jīng)連續(xù)觀察回交1至4代(BC2F1到BC4F1)花粉育性的變化，敗育花粉率均在99.5％以上，保持高不育度，從而成功獲得水稻胞質(zhì)雄性不育系和保持系。
在不育系選育時(shí)，除必須有良好而穩(wěn)定的雄性不育性外；還需具備柱頭外露率高、開花習(xí)性好、株型直立等優(yōu)良特性。因此，要重視從雜交后代選擇株型直立，柱頭外露率高，開花習(xí)性優(yōu)良的雄性不育保持材料。
在連續(xù)觀察了不同回交世代花粉育性的變化時(shí)，為使胞質(zhì)雄性不育基因有很強(qiáng)保持力，在花粉鏡檢必須嚴(yán)格，鏡檢敗育花粉率在99.7％以上，敗育花粉以典敗為主。如發(fā)現(xiàn)某些材料正常花粉率和染敗花粉率隨世代增加有遞增傾向，則應(yīng)予及時(shí)淘汰，以減輕工作量。
不育系測交種的選擇鑒于保持系對不同類型CMS不育保持力存在差異。本實(shí)施例是采用已在種子生產(chǎn)上大面積應(yīng)用、不育性較好的協(xié)青早A作為測交不育系。
水稻胞質(zhì)雄性不育系獲得之后，可以利用此雄性不育系直接測配組合，選育雜交新組合。
水稻胞質(zhì)雄性不育保持系獲得之后，也可以利用此雄性不育保持系作親本，進(jìn)一步配置新組合，選育新的雄性不育系和保持系。
水稻胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系獲得之后，還可以利用此雄性不育恢復(fù)系作親本，進(jìn)一步配置新組合，選育新的雄性不育恢復(fù)系，具有株型直立、開花習(xí)性優(yōu)良等特性。其恢復(fù)源與現(xiàn)有的恢復(fù)系不同。
本發(fā)明所選擇的光溫敏核不育系通常含有胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)基因，其光溫敏核不育基因通過在長日高溫下環(huán)境種植雜交后代剔除光溫敏核不育基因。
本發(fā)明采用同步回交選擇法，加快不育系選育進(jìn)程，并且?guī)缀跄芡瑫r(shí)獲得水稻胞質(zhì)雄性不育系及其相應(yīng)的保持系。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例子。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例子，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種從水稻光溫敏核不育系獲取胞質(zhì)雄性不育三系的方法，包括以下步驟(1)選擇光溫敏核不育系和優(yōu)良水稻胞質(zhì)雄性不育保持系雜交；(2)在長日高溫下種植雜交后代剔除光溫敏核不育基因；(3)通過胞質(zhì)不育系測交從雜交后代分離出胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系；(4)通過回交和自交同步進(jìn)行，分別獲得水稻胞質(zhì)雄性不育系和保持系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述獲取胞質(zhì)雄性不育三系的方法，其特征在于，通過與胞質(zhì)不育系測交，從雜交后代分離出胞質(zhì)雄性不育保持系之后，可以利用同步獲得的保持系作輪回親本，進(jìn)一步轉(zhuǎn)育成新的胞質(zhì)雄性不育系和保持系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述獲取胞質(zhì)雄性不育三系的方法，其特征在于，進(jìn)行回交時(shí)，鏡檢敗育花粉率在99.7％以上，敗育花粉以典敗為主。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述獲取胞質(zhì)雄性不育三系的方法，其特征在于，通過與胞質(zhì)不育系測交從雜交后代分離出胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系之后，還可以利用此雄性不育恢復(fù)系作親本，進(jìn)一步選育新的雄性不育恢復(fù)系。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雜交水稻育種方法，特別涉及從水稻光溫敏核不育系獲取胞質(zhì)雄性不育三系的方法。包括選擇光溫敏核不育系和優(yōu)良水稻胞質(zhì)雄性不育保持系雜交，在長日高溫下種植雜交后代剔除光溫敏核不育基因，通過胞質(zhì)不育系測交從雜交后代分離出胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系，以及通過回交和自交同步進(jìn)行，分別獲得水稻胞質(zhì)雄性不育系和保持系。利用本發(fā)明提供的新方法，將光溫敏核不育系株型直立、柱頭外露率高等優(yōu)良特性引入保持系，推進(jìn)了胞質(zhì)雄性不育系的改良，創(chuàng)建了產(chǎn)生胞質(zhì)雄性不育系新途徑。同時(shí)還克服了水稻光溫敏核不育系育性易受光溫環(huán)境影響的缺點(diǎn)，從而有利于提高雜交水稻種子的純度，增加種子生產(chǎn)的產(chǎn)量。
文檔編號(hào)A01H1/02GK1762199SQ20051006058
公開日2006年4月26日 申請日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者薛慶中 申請人:浙江大學(xué)