一种水稻新型核雄性不育系的选育方法技术

本发明专利技术涉及一种水稻新型核雄性不育系的选育方法。水稻新型核雄性不育系的不育性主要受第10染色体上的一对等位基因S

Breeding method of a new type of genic male sterile line in Rice

【技术实现步骤摘要】
一种水稻新型核雄性不育系的选育方法


[0001]本专利技术涉及水稻杂交育种
，具体涉及一种水稻新型核雄性不育系的选育方法。

技术介绍

[0002]众所周知，杂种优势利用是农作物增产的有效途径，三系法杂交水稻受恢保关系限制，配组不自由，且种子生产程序复杂，制约了水稻杂种优势利用的进一步发展。石明松在粳稻农垦58中发现雄性不育株。后续研究表明，其发现的不育株长日高温不育、短日低温可育(以温敏为主，以下简称高温敏核雄性不育)，简称“农垦58S”。随后石明松提出“一系两用”的水稻杂种优势利用思路，即光敏不育系在长日条件下表现不育可用于生产杂交稻种子，在短日条件下恢复可育可自交繁殖生产不育系种子。随后，一批新的光温敏核雄性不育种质资源相继被发现，如“安农S
‑
1”、“衡农S
‑
1”等；同时，一些与“农垦58S”光温反应相反，即高温可育、低温不育的材料(以温敏为主，以下简称低温敏核雄性不育)也相继被发现，如“雁农S”、“宜DS
‑
1”等。由于早期对光敏核雄性不育材料存在认识上的误区，两系法杂交水稻的研究与应用并不是一帆风顺的。当时普遍认为，光敏核雄性不育系只受光照长度影响，而光照长度的变化是有规律且年际间稳定的。因此，两系法杂交水稻被认为是容易实现且可靠的。
[0003]1989年的盛夏异常低温使长日条件下所谓的“光敏不育系”育性恢复可育导致制种失败，给两系法杂交水稻的研究与应用带来沉重打击。随后研究表明，温度是“光敏核不育系”育性转换的主导因子，而温度在年际间的波动很大，不像光长有规律；农垦58S、安农S
‑
1等光温敏核雄性不育材料的育性转换都受温度影响，其繁殖的稳定性和制种的安全性都受到极大的挑战，两系法杂交水稻的生产应用难度非常大。经过二十多年的艰苦努力，通过中国水稻科研工作者进行全国性大协作攻关，终于解决系列技术难题，创立了完整的两系法杂交水稻理论和应用技术体系，使两系法杂交水稻成功大面积推广应用。但是，两系法杂交水稻虽然配组自由，但其繁殖和制种的季节和地域限制明显，不利于制种成本的控制；部分起点温度偏高的优良不育系无法在生产上应用，种质资源利用的广度和深度受到限制；自然界温度波动频繁，繁殖和制种的风险较大。
[0004]长期以来，为解决两系法存在的繁殖与制种风险，广大水稻科研工作者进行了艰苦的努力。降低不育系育性转换临界温度成为研究热点，如“临界温度双低两用不育水稻”等，但育性转换临界温度低为“双刃剑”，一方面可一定程度上降低制种风险，另一方面提高了繁殖风险。更为不利的是，很多优良的高起点临界温度不育系将被淘汰掉，使优良光温敏核雄性不育系的选育难度大大增加。
[0005]梁满中等报道，雁农S(又名go543S)是低温诱导花粉不育的隐性核雄性不育系，农垦58S是长日高温诱导花粉不育的隐性核不育系，雁农S与农垦58S以及由农垦58S衍生的光温敏核不育系7001S、培矮64S、长选3S配制4个杂种F1，结果表明在自然长日高温、短日低温和不同人工光、温处理条件下杂交F1的花粉均为不育，自交结实率为0，没有像雁农S或农垦
58S的育性转换期。而且，用雁农S、农垦58S及其衍生的光温敏核不育系7001S、培矮64S、长选3S作父本与杂种F1回交，回交组合中像父本具有育性转换期的不育株的比例约50％，与杂种F1一样的终生不育株约50％,符合隐性基因回交1∶1的分离比。该文认为，杂种F1的不育性不受光温条件影响，这种雄性不育也不是两种基因简单的等位所致。其实这个结论可以具有不同的解释，一方面可以理解为作者认为这两种基因不等位；另一方面也可理解作者认为这两种基因等位，只是原因不那么简单。但就其研究结果而言，明显符合单基因控制的隐性性状分离规律，即这两个基因等位。
[0006]李新奇等提出了“一种杂交水稻育种方法”的专利申请，利用这两种基因聚合到一起稳定不育的特点，通过选用低温不育或短日低温不育光温敏不育系S及其核雄性不育互作基因系S
’
，再用低温不育或短日低温不育光温敏不育系S与核雄性不育互作基因系S
’
杂交，从而获得稳定核雄性不育系S/S
’
F1。这个专利提出了新的发现，即产生稳定核雄性不育系S/S
’
F1需要低温不育或短日低温不育光温敏不育系S，但核雄性不育互作基因系S
’
不一定需要是高温不育或长日高温不育光温敏不育系，可以是可育材料，这对稳定核雄性不育系S/S
’
F1的繁殖非常有利。在稳定核雄性不育系S/S
’
F1繁殖的过程中，如果双亲均为光温敏核雄性不育系，由于光温反应不一样，理论上是可以实现繁殖的。但如果一方是不育系，另一方是可育材料，将类似于两系制种，繁殖难度大大降低。
[0007]上述报道为新型不育系的研究提供了基本框架，为彻底解决两系杂交稻的繁殖、制种风险奠定了基础。但是，梁满中等的报道仅提供了一种发现，并没提及如何利用这种发现选育新型不育系；陈良碧等在2项专利申请中提供了新型不育系选育的大框架，即先用农艺性状完全相同的光温敏不育系与低温敏不育系杂交得到终身核不育水稻，然后用常规水稻作恢复系与终身核不育水稻制种，但并未提供如何选育农艺性状完全相同光温敏不育系与低温敏不育系的方法；王德正在专利申请中提供了一种通过桥梁亲本选育具有桥梁亲本遗传背景分别携带高低温核不育性状近等基因系的方法，桥梁亲本本身不带有可产生永久不育系的不育基因；李新奇在专利申请中提出先选育低温不育或短日低温不育光温敏不育系，然后育成具有纯合核雄性不育互作基因的可育自交系，但并未提出具体选育方法。其在实施例1中列举的方法中利用培矮64分别与雁农S和7001S杂交、回交选育稳定的核雄性不育系，培矮64不带有可产生永久不育系的不育基因，其方法实质上与桥梁亲本法类似。其实施例2和实施例3也用Y58S与7001S杂交、回交，Y58S本身应该也不带有可产生永久不育系的光温敏不育基因，其本质与桥梁亲本法类似。
[0008]桥梁亲本法可能在选育新型核雄性不育系上有一定作用，但其存在效率较低、程序复杂的弊端。桥梁亲本法类似于三系杂交稻，先需要选育出类似于三系保持系的桥梁亲本，然后分别与农垦58S及其部分衍生系(含产生新型不育系的不育基因S
+
，但与光温敏核不育不相关，可通过与雁农S杂交判断是否含S
+
)和雁农S及其衍生不育系(其低温敏核雄性不育基因即产生新型不育系的不育基因S
‑
)连续回交，最终育成近等基因系。首先，获得优良的可育桥梁亲本难度极大。一般的可育桥梁亲本难以测试配合力，等到育成近等基因系获得新型核雄性不育系后再测配合力，至少需要淘汰90％以上的株系，将浪费大量的人力物力。而且，通过桥梁亲本分别获得近等基因系的工作量是三系由保持系回交成不育系工作量的2倍，难度极大。有些专利技术中提到直接利用已有三系骨干保持系或两系不育系作桥梁亲本，数量极其有限，难以改良提升，意义不是太大。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水稻新型核雄性不育系的选育方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据育种目标选取含有S
‑
基因和S
+
基因以及不含有S
‑
S
+
基因的种质资源通过杂交、回交、复交等方法获得所有光温条件下基本不育、综合性状优良、遗传背景杂合的新型核雄性不育单株S
+
S
‑
，所述S
‑
基因是低温敏核雄性不育的控制基因；所述S
+
基因是S
‑
基因的等位基因，S
+
基因与光温敏核雄性不育无关，但与S
‑
聚合可产生新型核雄性不育；(2)新型核雄性不育单株S
+
S
‑
自交，根据育种目标从自交后代中系选新型核雄性不育单株S
+
S
‑
，持续自交，采用系谱法选择至遗传背景纯合稳定；(3)挑选符合育种目标、遗传背景纯合稳定的新型核雄性不育单株S
+
S
‑
自交繁殖株系，从中选择S
+
S
‑
或/和S
‑
S
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单株与优良恢复系广泛测交，对测交组合、不育系进行多生态条件下的测试、评估，筛选产业化所需目标株系；(4)从目标株系自交后代中选S
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S
+
可育单株和低温敏核雄性不育单株S
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S
‑
，获得繁殖新型核雄性不育系的近等基因系S
+
S
+
和S
‑
S
‑
；(5)选择近等基因系S
+
S
+
作父本、S
‑
S
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作母本杂交制种，扩繁新型核雄性不育系S
+
S
‑
。2.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，步骤(1)中，低温敏核雄性不育的控制基因S
‑
来自低温敏核雄性不育系雁农S及其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张武汉，孙平勇，舒服，何强，邓华凤，
申请(专利权)人：湖南杂交水稻研究中心，
类型：发明
国别省市：