水稻雙列隨機輪迴選擇育種方法
2023-10-17 15:15:59 1
專利名稱：水稻雙列隨機輪迴選擇育種方法
技術領域：
本發明涉及作物遺傳育種技術，尤其涉及的是一種水稻雙列隨機輪迴選擇育種方法。
背景技術：
隨著中國加入WTO和人民生活水平的不斷提高，農產品的生產與銷售將面臨更為嚴峻的挑戰，在提高農作物產量的同時改善農產品的質量以增強農業產業的國際競爭力迫在眉捷，選育並推廣優良的農作物新品種是提高農產品質量的最重要措施。而不斷研究利用新方法和新資源是提高育種水平和育種效益、選育優質高產新品種的關鍵，這已成為育種家的共識。
品種改良的任務一方面是把分散於不同個體的目標性狀重組在一起，另一方面是累加那些具有加性效應的目標基因，強化目標性狀。同時，基因型是基因成員之間關係複雜的集體。一個性狀或一組性狀是否表達，或表達充分與否，與其背景基因型有密切關係。作物育種就是改良目標性狀及其背景基因型的過程。
近些年，國內乃至國外的水稻育種工作都處於爬坡狀態，選育的品種在主體性狀上大多都沒有突破性進展。造成這種局面的原因是多方面的，受限於沿用許久的常規雜交育種方法是其重要原因之一。水稻是異花授粉作物，人工授粉困難，儘管有人進行過嘗試，但收效甚小。光敏核不育材料發現之後，提出了利用之進行輪迴育種的設想並在秈稻育種中開展了嘗試，但在粳稻育種上至今未提出系統的育種程序和方法。北方粳稻區自七十年代起開展了雜交粳稻研究，八十年代又起步開展光敏核不育材料的研究。但目前無論三系雜交稻還是兩系雜交稻在東北稻區的應用面積均較小，且有繼續下滑的趨勢。而目前優異的光敏核不育材料由於氣候和溫度的原因，光敏核不育在東北寒冷稻區育性表現很難穩定，不可能直接應用於兩系雜交稻選育，因此沒有得到充分的利用。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種遺傳組成均衡、育種效率高、操作簡單方便的水稻雙列隨機輪迴選擇育種方法。
本發明的技術方案是利用光(溫)敏核不育材料、三系雜交稻的遺傳工具和品質優良水稻品種建立基礎群體，自由雜交，收不育株上的種子進行群體加代，選擇不育株、優良可育株，在溫室控制條件下混合種植，抽穗期噴施「920」，自由雜交形成第二輪群體，進入第二輪繼續進行輪迴選擇，選擇目標材料並繼續輪迴選育出新品種。
光(溫)敏核不育材料也可用細胞質不育材料或質核互作雄性不育系代替。
本發明的積極效果是1、省去了人工過程，使其能廣泛應用於水稻品種改良。雙列隨機交配輪迴選擇中基礎群體的建立主要用雄性不育材料為一列(稱不育列)，用可恢復育性的常規優良品種作另一列，稱可育列，兩列混合在人工輔助下自然異交，後代中亦選擇不育列和可育列進入下一輪，因此無需進行人工互交和人工去雄雜交，簡便適用。
2、該方法建立的輪迴選擇群體的遺傳組成更加合理，不同親本間組合在後代中的比例更為均等。由於自然異交，不育列與可育列親本之間組配的機會均等，群體中各組合的植株數量原則上應該是均等的，因此輪迴群體的遺傳組成更加均衡，更為合理。
3、能夠充分利用各種優異的稻種資源，不斷地改良群體性狀。雙列隨機交配輪迴選擇方法可以在不同時期靈活的加入所需要的資源，可以不斷改良目標。如我們想通過某一輪迴群體改良米質，我們可以用加入優質品種的方式加大優質基因的頻率，增加後代中優質單株的比例來實現。
4、能夠有效利用雜種優勢，包括亞種間的雜種優勢。由於雙列隨機交配輪迴選擇方法利用「兩系」和「三系」雜交稻的遺傳工具，其巨大雜種優勢亦同時被應用，亦包括亞種間的遠緣雜種優勢。
本發明的具體育種程序和操作步驟(1)選擇在本生態區域表現較好的光(溫)敏核不育材料10份以上，弄清其抽穗期；同時選擇在當地表現良好的品種或具有育種目標要求的特異的優異材料，為了保證能夠在建立群體過程中能夠充分而均衡的自由雜交，這些可育材料的抽穗期就基本一致。也可以選用優良細胞質不育材料和優良雄性不育系。
(2)以光(溫)敏核不育材料作為一列(以下簡稱不育列)，分2-3期播種。優良品種和新品系作為一列(以下簡稱可育列)，為了保證充分而均衡的自由雜交，可育列也可以採用分期播種。
(3)將不育列分期插秧，可育列適期插秧，插秧時要求不育列和可育列混合併均勻分布，各期的秧苗數要儘量保持一致。將混合群體置於一個3-5平方米的隔離條件下。因光(溫)敏核不育材料的育性穩定性原因，在寒冷稻作區和氣候條件下不能保證穩定不育的地區建立雙列隨機交配輪迴選擇群體時，需要有溫室條件做保證，溫室內溫度應該控制在不育列穩定不育的臨界溫度以上。
(4)在群體的可育列抽穗期前噴灑濃度為1/10000的「920」，每天噴灑一次，可酌情噴灑3-5次。目的是解決不育列的縮脖和開花時間晚等問題的同時，提高柱頭的外露率，從而提高異交結實率，並在一定程度上解決其分期播種所帶來的抽穗期不一致的問題。
(5)授粉期的每天上午10-11點用竹杆趕花粉來輔助授粉，促進群體的自由雜交。
(6)成熟收穫結實率低的植株上的種子，並於下一個生長季混合種植加代繁殖1-2代。
(7)加代後的種子單本種植，為了不至於丟失遺傳類型，建議每個群體至少種植15000株以上。根據選擇優良不育株，同時選擇優良可育株。
(8)將(7)中選出的優良不育株作不育列，同時選出的可育株作可育列，按照(2)-(7)所敘方法開展新一輪迴選拔，並且依次進入第二輪迴、第三輪迴選擇。此時，我們還可以根據水稻育種目標調整的需要，向不育列和可育列加入新的優良品種、品系和不育材料，調整輪迴選擇群體的遺傳基礎。
(9)在每一輪迴的(7)後，還可將選擇出的優良單株直接進入株系選擇圃，通過株系選擇、新品系比較、聯合區域試驗和生產試驗培育成優質、高產、多抗水稻新品種。
實施例1988年，我們開始利用輪迴選擇育種方法選育水稻新品種(系)，1994年起先後推薦從輪迴群體後代選育出的優良品種「超產二號」、「吉粳71號」、「富源四號」等已在生產上大面積推廣應用，初步統計2002年在吉林省各主要稻區、遼寧北部、黑龍江南部和內蒙古東北等稻區「超產二號」、「吉粳71號」、「富源四號」等新品種年推廣面積分別達124.1、142.4、234.7萬畝，年推廣面積合計501.2萬畝，佔適應面積約52-60％。到目前為止，三個優良新品種已累計推廣面積合計1347萬畝。共增產稻穀6.3億公斤，新增社會經濟效益8.24元。預計近3-5年內還可推廣1000-1500萬畝，獲社會經濟效益4億元人民幣以上。
水稻的經濟性狀大多是數量性狀，受微效多基因的控制，要想通過常規雜交的方式選出在多個位點上為純合基因個體很困難。假如某性狀受10對基因控制，則10對基因均純合的基因型頻率是(1/4)10，其出現機率是很小的。這些基因是微效的，易受環境條件的影響，基因之間以存在著互作等複雜的關係，要想準確地選擇優良單株確實相當困難。輪迴選擇通過一輪又一輪地進行優良個體間的互交、選擇和鑑定，可不斷將存在於不同個體的優良基因積累起來，提高育種群體中優良基因和優良基因型頻率，增加選擇優異個體的機會。與此同時，也能將控制不同優良質量性狀的主效基因重組疊加起來，達到選育高產、優質、多抗、廣適應性優良個體的目的。另外輪迴選擇群體中含有豐富的遺傳類型，不同基因型相互雜交後又在其後代群體中擇優互交，使群體中的變異類型越來越豐富，群體的遺傳變異幅度也越來越大。隨著輪迴選擇次數的增加，群體的遺傳基礎不斷得到改良，變異的個體性狀水平也相應提高。
運用雙列隨機輪迴選擇育種方法選育出的品種的性狀表
權利要求
1.一種水稻雙列隨機輪迴選擇育種方法，其特徵在於利用光(溫)敏核不育材料、三系雜交稻的遺傳工具和品質優良水稻品種建立基礎群體，自由雜交，收不育株上的種子進行群體加代，選擇不育株、優良可育株，在溫室控制條件下混合種植，抽穗期噴施「920」，自由雜交形成第二輪群體，進入第二輪繼續進行輪迴選擇，選擇目標材料並繼續輪迴選育出新品種。
2.根據權利要求1所述的水稻雙列隨機輪迴選擇育種方法，其特徵在於光(溫)敏核不育材料也可用細胞質不育材料或質核互作雄性不育系代替。
全文摘要
一種水稻雙列隨機輪迴選擇育種方法，其特徵在於利用光(溫)敏核不育材料、三系雜交稻的遺傳工具和品質優良水稻品種建立基礎群體，自由雜交，收不育株上的種子進行群體加代，選擇不育株、優良可育株，在溫室控制條件下混合種植，抽穗期噴施「920」，自由雜交形成第二輪群體，進入第二輪繼續進行輪迴選擇，選擇目標材料並繼續輪迴選育出新品種。本發明的育種方法遺傳組成均衡、育種效率高、操作簡單方便。
文檔編號A01G16/00GK1535570SQ03111380
公開日2004年10月13日 申請日期2003年4月4日 優先權日2003年4月4日
發明者吳長明, 傅秀林, 張強, 張學君, 金享花, 尹勝國 申請人:吉林省農業科學院水稻研究所