散穗矮稈長穗頸水稻不育系的制種方法

2023-05-13 03:59:06 1

專利名稱：散穗矮稈長穗頸水稻不育系的制種方法
技術領域：
本發明屬於雜交水稻利用領域，具體涉及一個水稻散穗矮稈長穗頸高異交水稻不育系的選育、繁殖及其制種方法。
背景技術：
近三十年來，中國雜交稻種子生產已形成規模，但雜交稻種子生產成本高問題仍未解決。研究表明商用不育系至今還保留著固有的只適合自交結實的諸多性狀是雜交稻種子生產成本高的根本原因。進一步的研究表明，目前雜交稻制種主要的技術缺陷是1、現用水稻不育系在花期是緊穗型，一次枝梗與穗主軸的夾角在整個花期都小於10°，甚至接近於0°。穎花緊靠在一起使花期稻穗呈棒狀，這是典型的自花授粉性狀而極不利於異交結實。緊穗型稻穗開花結束後進入灌漿散籽期才逐漸變得鬆散些。
2、目前主栽雜交稻的不育系和正在研究的不育系抽穗性都很差，有的不育系抽不出劍葉鞘的穎花數高達50％(雄不育穎花被包在劍葉鞘內絕對不可能異交結實)。為了克服這一難點，生產上不得不噴施赤黴素(九二0)刺激不育系抽穗。每克赤黴素市價2.5元，常用量225—300克/公頃，僅此費用就高達562.5—750元/公頃。生產實踐表明雜交稻制種如果不噴施赤黴素，在少風地區不人工輔助授粉，則現用水稻不育系的異交結實率會低於20％。一般認為，中國的雜交稻種子生產是靠大量的人力物力投入來實現的。
發明的內容本發明提供一種雜交稻制種的新方法以降低雜交稻種子生產成本；本發明還提供一種使雜交稻種子中能有效地避免保持系和不育系的混入而提高雜交稻種子純度的方法。
1、本發明的科學術語與定義。本申請的發明人經長期觀察研究認為禾本科植物開花期一次枝梗與穗主軸成30—90°夾角的為散穗型；夾角很小甚至一次支梗緊貼主軸而使穗成棒狀的為緊穗型。野生稻O.rufipogon，O.longistaminata，O.minuta，O.grandiglumis，O.officinalis，O.alta，O.nivara等幾乎都是散穗型。部分野生稻經幾千年乃至上萬年的人工選擇變成了適合自花授粉的緊穗型栽培稻，但也有部分高稈地方品種如四川宜賓竹椏谷(一次枝梗與主軸垂直生長似竹椏)還保留著散穗性狀。玉米雄花是散穗型，其他異花傳粉授粉的禾本科植物也是散穗型，以此來擴大傳粉授粉空間而提高異交結實。散穗性狀是典型的異花傳粉授粉性狀。
2、本發明主要包括不育系的選育及其利用該不育系繁殖制種的技術。
(1)選育散穗矮稈長穗頸長柱頭不育系。本申請的發明人把柳州野稻O.rufipogon和長藥野稻O.longistaminata的散穗性狀和1級長柱頭性狀(雌蕊總長＞5mm，開花閉穎後95％的穎花有柱頭外露)輸入到栽培稻得宿根系4020。再經複合雜交選擇得到散穗長柱頭保持系、散穗長柱頭胞質不育系和散穗長柱頭非光溫敏廣恢核不育系。
本申請發明人在宿根系4020的衍生後代中發現一批矮稈長穗頸株系。它們的末花期株高不超過110cm，穗頸長度(穗部最下一個一次枝梗著生點至劍葉耳的長度)超過15cm。它們相應的不育系的穗頸長度為0—3cm。所以，這兩者的可育株和不育株之間有約15cm的自然株高差。
用散穗矮稈長穗頸長柱頭株係為基礎材料即可育成散穗不包頸長柱頭高異交結實的胞質不育系和非光溫敏廣恢核不育系。目前本申請人已育成散穗核不育宿根系410A和散穗野敗胞質不育系338A。
(2)散穗不育系的繁殖和雜交種子生產與現主栽水稻不育系和現有不育系相比，散穗核不育系410A和散穗胞質不育系338A的繁殖和雜交種子生產已十分簡便易行。散穗核不育系410A的宿根繁殖系在成都的盛花期與IR58025B等相同，散穗胞質不育系的保持系和目前生產上應用的常規品種(如汕優63、D優系列等)都是410A的全恢復系。把父本品種按適當行比栽入宿根核不育系410A中即可生產出一代雜交種子。散穗核不育系靠兄妹交繁殖再去除兄妹交後代中的可育株，留下不育株生產雜交種子後，不育系稻樁宿根繁殖供再制種用。
散穗矮稈長穗頸一年生保持系與其不育系相間種植繁殖不育系，憑父母本約15cm自然株高差去除混入不育系中的保持系。一年生散穗胞質不育系與恢復系相間種植生產雜交種子。宿根保持系與宿根胞質不育系繁殖出的原生不育系第一次用於生產雜交種子後，其稻樁繼續宿根繁殖供第二、第三……次制種之用。
本發明的特點之一是秈稻散穗完全雄不育系抽穗性很好，100％的穎花伸出劍葉鞘外而完全不必噴施赤黴素來刺激抽穗。
本發明的特點之二是秈稻散穗不育系的稻穗剛抽出劍葉鞘即呈散穗竹椏狀，一次支梗與穗主軸形成60—90°夾角而向四方伸展使小花分布在更大的空間便於接受外來花粉。
本發明的特點之三是秈稻散穗不育系籽粒細長，其厚度和寬度較小，細長粒的穎花開張性和柱頭外露性好。本發明的細長粒散穗不育系開花閉穎後95％的柱頭露於穎外可繼續接受外來花粉。
本發明的特點之四是秈稻矮稈(株高＜110cm)長穗頸(頸長約15cm)散穗不育系，保持系和不育系之間有約15cm的自然株高差便於識別。
本發明的特點之五是宿根不育系的重現性強，即若干年後的宿根不育株仍然可重現由種子直接產生的原生株的各性狀。
本發明的特點之六是宿根不育系與一年生恢復系生產出的一代雜交稻是一年生。
本發明的優點和積極效果1、確證散穗不育系的自然抽穗性很好。本申請發明人研究發現各類散穗完全雄不育系稻株在不噴施赤黴素的條件下，95％以上，甚至100％的穎花都能自然伸出劍葉鞘外開穎接受外來花粉。根據這一發現並育成的水稻散穗完全不育系從根本上克服了現用水稻不育系自然抽穗性很差的缺陷。
2、秈稻早、中、遲熟一年生或宿根的胞質或核不育系都不必再噴施赤黴素刺激抽穗，解決了長期未解決的難題而節省大量成本。與現推廣的雜交稻種子生產技術相比，可節省成本40％。
3、本發明的不育系生產出的一代雜交稻的外觀品質等性狀符合國內外優質米標準。
4、矮稈長穗頸不育系和宿根不育系易於實現高純高，從而配製出高純度雜交稻種子。
5、散穗不育系綜合了原有不育系的豐產性和其它優良經濟性狀，可組配出高產雜交稻投放市場利用。
具體實施例方式1、把散穗性狀輸入不育系本發明的散穗基因來自長藥野生稻O.longistaminata和普通野生稻O.rufipogon，散穗性狀是多基因控制的顯性性狀。我們在用上述兩種野稻選育宿根稻和長柱頭系過程中，分離選擇到大量散穗稻株。廣恢非光溫敏核不育基因源自國際水稻所的IR36ms，用IR36ms轉育後代系中分離出的不育株與散穗宿根長柱頭株雜交，選F1群體中的散穗優良株自交，F2中的散穗優良不育株與可育株兄妹交，兄妹交後代中的優良散穗不育株與優良散穗可育株再兄妹交數次，直至選獲生育期、株高、綜合經濟性狀整齊純合的散穗核不育宿根系410A。這種宿根核不育系繼續兄妹交繁殖和宿根無性繁殖出大批不育株用於生產雜交稻種子。
優良散穗株與主栽保持系雜交，後代中選得的散穗株與野敗不育系測交，並連續回交育成散穗野敗胞質不育系338A。
2、把矮稈長穗頸性狀輸入不育系在宿根稻選育過程中，發現了矮稈長穗頸性狀。這一性狀容易輸入保持系而選獲純合矮稈長穗頸保持系。本發明在研究中證實矮稈長穗頸性狀與隱性高稈長穗頸(eui)性狀有相同的功能，一般說來，它們用作保持系時，其相應不育系的長穗頸性狀被完全抑制，只是不育系和保持系之間有明顯株高差可作去雜標記，而不育系仍然包頸嚴重即抽穗不良。所以，本發明只把矮稈長穗頸作為去雜標記性狀利用而不是用來改進不育系的抽穗性。對於本發明而言，由於採用的散穗性狀可以有效地使不育系的全部穎花抽出劍葉鞘外，解決了抽穗不良的問題，從而提高異交結實。
3、散穗宿根核不育系的繁殖兄妹交繁殖出的宿根核不育系在亞熱帶稻區旬均氣溫降至15℃以下時，生長逐漸停止而轉入半休眠狀態，再降至10℃以下時則完全停止生長，根狀莖和稻株基部的芽都進入休眠狀態。待旬均氣溫回升至15℃以上時，在水田或溼潤的旱地，根狀莖和莖基休眠芽開始萌發產生新葉和新根。新苗四葉期可分株移栽繁殖。完全不感光宿根核不育系的每個單櫱只產生5至7片完全葉即抽穗。弱感光或感光遲熟宿根核不育系經休眠或半休眠後復生的新苗會重現原生株的營養生長特性，直至晝長適合其幼穗分化時才轉入生殖生長。
在熱帶稻區，全年不出現旬均氣溫低於15℃的時段，且全年都是短日照。所以，宿根核不育系全年不停止生長，每隔約30天即有一批新稻穗抽出。只有在土壤嚴重乾燥時，深入土層中的根狀莖才被迫進入休眠狀態，一旦供水充足又萌發恢復生長。
宿根核不育系靠根狀莖自動移殖或人工分株移植來擴大群體。宿根移植多年不衰。
4、散穗不育系的雜交種子生產散穗完全不育系的穎花可100％地自然抽出劍葉鞘外，支梗向外伸展使穎花分布在更大的空間，95％以上的柱頭閉穎後繼續露於穎外，這三個適合異交的關鍵性狀組合在一個不育系中。當前生產上推廣的任何一個不育系都沒有達到同時具有這三個性狀的水平。本發明的散穗不育系在成都不割葉不施用赤黴素不人工輔助授粉的田間條件下，異交結實率高於70％，超過其它主栽不育系(在三不條件下，現主栽不育系異交結實率低於20％)。
一年生早熟散穗不育系與遲熟恢復系組配時，先播栽父本，再按設計方案後播不育系，確保花期相遇。行比、密度等栽培技術與現推廣的技術相似。一年生遲熟散穗不育系與遲熟恢復系配組時，基本不調節父母本播差期，而父母本同期播栽。
宿根散穗不育系在灌溉稻區制種，其抽穗開花期幾乎不受人為因素的影響，而在一定的氣候條件下和相對固定的季節抽穗。根據母本的既定抽穗期安排恢復系播種期以確保花期相遇。開花結束時，可割去父本稻穗，約一個月後，父母本再次抽穗開花制種。這時上次異交結實的雜交種子已黃熟，應及時收割母本黃熟穗，以利於後續制種。
宿根散穗不育系與宿根恢復系在年均氣溫較高稻區相間種植連續生產雜交稻種子。這種宿根雜交稻種子在年均溫較低稻區種植就成為一年生雜交稻。
5、一年生散穗不育系的繁殖一年生散穗長柱頭胞質不育系及其保持系相間種植繁殖不育系。抽穗時完全不噴施赤黴素，無論不育系是披葉或直立葉都不割劍葉。在開花期常有二級風稻區，不搞人工輔助授粉。花期憑保持系與不育系的自然株高差去除混入不育系中的保持系。
6、一次性保持系的使用方法有的胞質不育系與保持系的測交一代的不育率不育度都完全達100％，但用一個保持系連續回交後，不育度顯出不穩定性而有自交結實。本發明在一些胞質不育系的選育過程中預選了一批生育期、株高、粒型等關鍵性狀相似的保持系。不育系定型後，大規模繁殖時，每個預選保持系只與不育系相間種植一次。下一次用另一個保持系與不育系間種繁殖。這樣就可以保證不育系的不育度穩定在100％。
權利要求
1.一種雜交稻制種的方法，其特徵在於採用散穗核不育系410A為母本，常規品種為父本，配製雜交種。
全文摘要
本發明屬於雜交水稻利用領域,具體涉及一個水稻散穗矮稈長穗頸高異交水稻不育系的選育、繁殖及其制種方法。本發明採用散穗核不育系410A為母本,常規品種為父本,配製雜交種。試驗證明,本發明可顯著降低雜交稻種子生產成本,並能有效地避免保持系和不育系的混入而提高雜交稻種子純度的方法。
文檔編號A01H1/02GK1326673SQ0112343
公開日2001年12月19日 申請日期2001年7月24日 優先權日2001年7月24日
發明者李勤修, 曾憲平, 嶽文元, 康海歧 申請人:四川省農業科學院作物研究所