一種結合訂單生產的水稻設計育種方法
2024-02-26 18:56:15
專利名稱：一種結合訂單生產的水稻設計育種方法
技術領域：
本發明屬於水稻遺傳育種領域。
背景技術：
中國是世界上最大稻米生產和消費大國，2003年水稻播種面積佔我國糧食作物總面積的27.1％，而總產佔糧食總產的38.2％。隨著超級稻計劃的開展，我國水稻單產在國際上處於領先水平，但多抗與優質育種相對滯後，從而造成高而不優，優而不抗的局面。多抗與優質結合開展較好的是國際水稻研究所，早在20世紀70年代就開展了多抗優質品種的選育，育成的優質、多抗品種IR36、IR64、IR72、IR841等在東南亞廣泛應用，有些作為多抗、優質稻育種親本被我國育種家利用；如1994年佛山市農科所育成的粳秈89是以IR36為雜交親本的，具有抗白葉枯病、稻瘟病和褐飛蝨的特性；1999年湖南李友榮等育成的抗白葉枯病又兼抗稻瘟病、稻飛蝨的湘早秈3號和HA79317-4也是以IR36為雜交親本的。雖然這些品種的米質比原來當地推廣品種的好，但以國標優質稻標準相比，還有很大的差距。
產生上述差距的主要原因之一就是目前育種方法較為單一，未能有機結合多種育種技術，造成育種時間非常長，而給優良品種的培育帶來極大的制約。比如，目前最為普遍的雜交育種方法，約佔所有育成品種的80％～90％；但雜交育種從配組到穩定需耗時4～5年，加上育成品系參加各級試驗3～5年，從育種計劃制定到審定推廣需耗時7～9年，且育成者對育成的品種還不是很了解其特性，帶有很大的盲目性和隨機性，很難獲得全部滿意的性狀，並無法及時調整育種目標來滿足生產的需求和產業結構的調整。再比如，系統育種和誘變育種穩定較快，但相對來說受基因突變無定向的制約，也較難獲得滿意的性狀。而轉基因技術則受有利基因來源和轉基因品種種植的限制，且因為轉育的是單個或幾個基因，也難獲得綜合性狀優良的材料。
分子標記是DNA水平遺傳多態性的直接反映，在生物體的各組織，各發育時期均能檢測得到，不受環境和基因表達的影響；數量極多，遍及整個基因組；多態性高，操作簡便，檢測迅速；是最為理想的遺傳標記。根據多態性顯示方法的不同，可將分子標記分成以下幾類基於Southern雜交的分子標記、基於PCR的分子標記、以重複序列為基礎的分子標記和以mRNA為基礎的分子標記。分子標記輔助育種技術，是通過利用與目標性狀緊密連鎖的DNA分子標記對目標性狀進行間接選擇的現代育種技術。該技術對目標基因的轉移，不僅可在早代進行準確、穩定的選擇，而且可克服再度利用隱性基因時識別難的問題，從而加速育種進程，提高育種效率。
水稻花葯培養是當今生物技術育種中較為成熟、實用、有效的育種新技術。水稻花葯培養育種的目的是為了加快分離後代的穩定，其主要特點表現為縮短育種周期，提高選擇效率，加速有效性狀轉移等。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種新的育種效率高的結合訂單生產的水稻設計育種方法。為此，本發明採用以下技術方案它依次包括以下步驟1、主動設計育種目標；2、根據育種目標，選取性狀互補的父本和母本，進行不飽和回交；3、對回交子代進行目標性狀分子標記輔助選擇鑑定；4、對符合分子鑑定標準的植株進行花葯培養；5、對花培苗進行分子標記輔助選擇鑑定；6、對符合分子鑑定標準的花培苗種植得到花培二代，對花培二代分株系進行多性狀鑑定，保留含優良性狀的株系，得到目標品系；
7、通過企業訂單生產的水稻新品種應用方式，快速應用目標品系。
不飽和回交指1次雜交和1次回交。
本發明通過將不飽和回交育種、花葯培養和分子標記輔助選擇三種技術有機結合，實現了主基因的快速轉移；同時結合其他抗性和米質等性狀的鑑定，達到快速聚合其它優異性狀的效果。使品種選育過程從配組到獲得目標純系只需2年時間，比常規方法提早2～3年，育種效率提高50％以上；在短期內，育成多抗和優質的品系。由於育種目標的主動設計，掌握了育成品系的特點，能通過訂單農業的方式加快科技成果的轉化，提前3-5年投入生產。
本發明解決了目前育種年限長、偏離育種目標，及品種推廣耗時長等問題。具有純合速度快，轉育效率高且成果應用轉化快的特點。
下面將結合實施例對本發明作進一步的說明，但實施例並不限制本發明的保護範圍。
圖1為本發明實施例的流程圖。
具體實施例方式
本實施例以培育抗白葉枯病、稻瘟病、白背飛蝨和褐飛蝨，且米質達到國標1級或農業部部頒食用優質米1級標準的中晚稻新品係為目標。
經分析表明五豐佔2號，中抗白葉枯病，抗稻瘟病、褐飛蝨和白背飛蝨，但米質一般，而IRBB5米質好，攜有白葉枯病隱性抗性基因xa5。
參照附圖1，其中MAS是molecular assistant selection的縮寫，指的是分子標記輔助選擇的意思。以上述品種作為母本和父本，雜交一次，後用五豐佔2號回交一次，對回交一代進行xa5基因分子標記鑑定，並結合白葉枯病菌浙173的田間接種鑑定，對抗性達到五豐佔2號水平的植株進行花葯培養；花葯培養的育種目的是為了加快分離後代的穩定，花葯培養與回交技術相結合可加快單一或少數性狀(基因)的轉育進度；所得到的花培苗進行分子標記鑑定和浙173田間接種鑑定，淘汰不含目的基因的植株，所得目標材料進行外觀米質的鑑定，花培二代分株系進行抗性、米質以及農藝性狀的鑑定，保留含優良性狀的株系，確定所得品系的名稱為中組14。
分子標記鑑定方法通過提取植株苗期葉片DNA進行xa5基因的分子鑑定。浙173田間接種鑑定通過剪葉法，3周後測量病斑長度進行。米質鑑定主要為透明度、堊白率等指標的鑑定。以上各鑑定方法以及抗性和農藝性狀的鑑定的具體步驟為通用步驟，不再贅述。花葯培養技術也採用通用的技術。
xa5基因來自於供體IRBB5，在分子標記鑑定時，xa5基因的緊密連鎖的STS分子標記RG556的R引物為5′CCAGACACCACTGCACATTC3′。
本發明的優點體現在育種過程中適時地結合傳統育種方法、生物技術和分子技術等手段，減少了回交次數，提高了育種效率，縮短了育種時間並使育成品系穩定。以上育種，從配組到獲得目標純系只用了2年時間；通過主動設計育種，育成的中組14成為兼有抗白葉枯病、稻瘟病、白背飛蝨和褐飛蝨，且米質達到國標1級或農業部部頒食用優質米1級標準的中晚稻新品系。2003年將中組14提供給浙江省金華市三才種業有限公司在無公害農業生產基地進行無公害優質稻米生產試驗，試驗表明利用中組14進行無公害生產可以取得成功。2004年金華市三才種業公司主動開始訂單試生產中組14無公害稻穀200畝，並回收全部稻穀生產無公害綠色大米。
權利要求
1.一種結合訂單生產的水稻設計育種方法，其特徵在於它依次包括以下步驟(1)、主動設計育種目標；(2)、根據育種目標，選取性狀互補的父本和母本，進行不飽和回交；(3)、對回交子代進行目標性狀分子標記輔助選擇鑑定；(4)、對符合分子鑑定標準的植株進行花葯培養；(5)、對花培苗進行分子標記輔助選擇鑑定；(6)、對符合分子鑑定標準的花培苗種植得到花培二代，對花培二代分株系進行多性狀鑑定，保留含優良性狀的株系，得到目標品系；(7)、通過企業訂單生產的水稻新品種應用方式，快速應用目標品系。
2.如權利要求1所述的一種結合訂單生產的水稻設計育種方法，其特徵在於所述不飽和回交指1次雜交和1次回交。
3.如權利要求2所述的一種結合訂單生產的水稻設計育種方法，其特徵在於所述的多性狀鑑定指育種材料抗性、米質和農藝性狀的鑑定。
4.如權利要求3所述的一種結合訂單生產的水稻設計育種方法，其特徵在於所述育種方法在育種過程中通過分子標記輔助選擇，快速轉移了主基因，即目標基因。
5.如權利要求4所述的一種結合訂單生產的水稻設計育種方法，其特徵在於所述目的基因為xa5基因。
6.如權利要求5所述的一種結合訂單生產的水稻設計育種方法，其特徵在於xa5基因的緊密連鎖的STS分子標記RG556的R引物為5′CCAGACACCACTGCACATTC3′。
7.如權利要求5所述的一種結合訂單生產的水稻設計育種方法，其特徵在於xa5基因來自於父本IRBB5。
8.如權利要求4所述的一種結合訂單生產的水稻設計育種方法，其特徵在於提供的母本是五豐佔2號。
全文摘要
本發明提供了一種結合訂單生產的水稻設計育種方法。它依次包括以下步驟主動設計育種目標；根據育種目標，選取性狀互補的父本和母本，進行不飽和回交；對回交子代進行目標性狀分子標記輔助選擇鑑定；對符合分子鑑定標準的植株進行花葯培養；對花培苗進行分子標記輔助選擇鑑定；對符合分子鑑定標準的花培苗種植得到花培二代，對花培二代分株系進行多性狀鑑定，保留含優良性狀的株系，得到目標品系；通過企業訂單生產的水稻新品種應用方式，快速應用目標品系。本發明的優點體現在育種過程中適時地結合傳統育種方法、生物技術和分子技術等手段，減少了回交次數，提高了育種效率，縮短了育種時間並使育成品系穩定。
文檔編號A01G16/00GK1875685SQ20051004999
公開日2006年12月13日 申請日期2005年6月6日 優先權日2005年6月6日
發明者楊長登, 李西明, 馬良勇, 季芝娟 申請人:楊長登