非洲栽培稻基因渗入恢复系和部分种间杂交水稻选育方法技术

本发明专利技术公开了一种非洲栽培稻基因渗入恢复系和部分种间杂交水稻选育方法。该方法包括下列步骤：首先是通过种间远缘杂交和复交（三交、四交），经系谱选择获得非洲栽培稻基因渗入恢复系；其次是利用非洲栽培稻基因渗入恢复系为父本，细胞质雄性不育系或光温敏不育系为母本测交，选配部分种间杂交水稻；最后用SSR标记进行分子验证。该方法拓宽了杂交水稻亲本选育可资利用的种质资源库，有利于聚合非洲栽培稻抗逆性与普通栽培稻高产特性的有利基因；实现对两个栽培稻种间杂种优势的利用,进一步提高水稻杂种优势利用水平。本发明专利技术提供了一种选育高产抗逆新型部分种间杂交水稻的技术方法，是适用于杂交水稻抗逆性育种和超高产育种的一条新途径。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种。该方法包括下列步骤：首先是通过种间远缘杂交和复交（三交、四交），经系谱选择获得非洲栽培稻基因渗入恢复系；其次是利用非洲栽培稻基因渗入恢复系为父本，细胞质雄性不育系或光温敏不育系为母本测交，选配部分种间杂交水稻；最后用SSR标记进行分子验证。该方法拓宽了杂交水稻亲本选育可资利用的种质资源库，有利于聚合非洲栽培稻抗逆性与普通栽培稻高产特性的有利基因；实现对两个栽培稻种间杂种优势的利用,进一步提高水稻杂种优势利用水平。本专利技术提供了一种选育高产抗逆新型部分种间杂交水稻的技术方法，是适用于杂交水稻抗逆性育种和超高产育种的一条新途径。【专利说明】
本专利技术属于作物杂种优势利用的
，更具体涉及一种利用非洲栽培稻与普通栽培稻籼稻进行种间杂交和复(回)交选育具有非洲稻基因的基因渗入恢复系，并以该基因渗入恢复系为父本选配新型部分种间杂交稻的方法。
技术介绍
杂种优势(Heterosis)这一现象最早由Shull于1908年提出，用以描述遗传基础不同的两个亲本间杂交产生的杂种F1在某些性状上或综合表现上较双亲表现优秀的现象。杂种优势主要表现在生长势和营养体、抗逆性和适应性、生理功能、产量因素、品质和生化表现等方面。它在各类作物遗传育种中均具有非常重要的地位。德国植物学家Koeireuter研究在对烟草等植物的研究中描述了杂种优势的存在。盖特纳、达尔文(1877)和孟德尔(1866)在各自的试验中也都证实了杂种优势的存在。Jones (1926)最早报道了水稻中存在杂种优势。随后，印度，日本，美国，中国等国的科学家开始投入水稻杂种优势的研究与利用。袁隆平等1964年开始在我国进行水稻杂种优势利用研究，1973年我国实现了籼型杂交稻的三系配套，1975年实现了粳稻的三系配套，1976年杂交水稻在生产上实现了大面积推广，迄今生产上推广利用的杂交水稻品种主要是籼稻品种间杂交稻，粳稻品种间杂交稻也有一定面积。80年代以后，水稻籼粳亚种间杂种优势的利用研究受到重视，近年推广的超高产籼稻杂交稻品种中，有些品种的亲本之一有粳稻亲缘或具有粳稻基因，可视为部分亚种间杂交稻。水稻杂种优势利用可分为三个发展阶段，即品种间杂种优势利用，亚种间杂种优势利用及远缘杂种优势利用(杨守仁，1996)。我国目前杂种优势利用仍处于前二个发展阶段，其中第一个发展阶段，即籼稻或粳稻品种间杂种优势利用的技术已经成熟；第二个发展阶段，即籼粳亚种间杂种优势利用，由于广亲和基因的研究利用也取得了长足进步；而对于第三个发展阶段，即远缘杂种优势利用，迄今开展的具体研究很少，此前尚无人提出系统的远缘杂交稻育种途径和方法。稻属(Oryza)包括23个物种，其中两个为栽培种，即普通(亚洲)栽培稻(Oryzasativa)和非洲栽培稻(Oryza glaberrima),两个栽培稻种分别在亚洲和非洲地区由不同的野生稻祖先种驯化起源，均具有AA染色体组。目前全球范围内种植的水稻主要是普通栽培稻，包括籼稻和粳稻两个亚种。在普通栽培稻1000多年前由亚洲引种到非洲后，非洲稻的原始种植区域逐步被更高产的普通栽培稻品种取代，并衍生发展出大量普通栽培稻的非洲地方品种。目前非洲栽培稻仅作为旱稻有零星种植，非洲栽培稻具有较强的抗逆性。育种学家期望把非洲栽培稻的优良性状引入普通栽培稻进行水稻遗传改良，但普通栽培稻与非洲栽培稻间存在生殖隔离，种间杂交困难且Fl代表现为雄性不育。20世纪90年代，西非水稻发展协会(WARDA)的Monty Jones等利用胚拯救技术获得种间杂交Fl种子，再与普通栽培稻品种进行回(复)交，由其后代选育成稳定的新型纯系品种，命名为非洲新稻(NERICA)，在非洲推广应用 。徐鹏等(2005)研究表明通过两次回交，再自交2_3代，种间杂种不育的障碍基本可得到克服，并可引入非洲栽培稻的有利基因，并通过该法成功将非洲稻基因引入云南粳稻。也有研究表明利用同源四倍体水稻为桥梁，更容易将非洲栽培稻的遗传物质引入普通栽培稻(梁芳等，2004)。上述研究的目的均是通过种间杂交导入非洲栽培稻的有利基因进行普通栽培稻常规品种的遗传改良。胡凤益等(2002)报道了两个栽培稻种间杂种具有较强的营养生长优势，普通栽培稻籼稻与非洲栽培稻种间杂交比籼粳亚种间杂交显著提高分蘖期的单株干重及单株茎蘖数，而粳稻与非洲栽培稻种间杂交是除籼粳杂交外的另一条增加生物产量的重要途径。由于种间杂种的高度不育，此前尚无关于两个栽培稻种间杂种谷物产量优势的研究报道。专利技术人的研究团队最近首先报道了利用具有非洲稻基因的基因渗入恢复系选配的几个部分种间杂交稻组合具有产量潜力(单穗谷重)的超亲优势(Adedze Y.M.Nevame, etc.,2012)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种非洲栽培稻基因渗入恢复系和部分种间杂交水稻的选育方法。该方法利用种间杂交选育具有非洲栽培稻基因的基因渗入恢复系作为新型杂交水稻亲本，拓宽杂交水稻选育可资利用的种质资源库，有利于聚合非洲栽培稻抗逆性与普通栽培稻高产特性的有利基因；以非洲栽培稻基因渗入恢复系为父本配组的新型部分种间杂交稻的基因组具有部分种间杂合基因位点，可以实现对两个栽培稻种间杂种优势的利用，进一步提高杂种优势利用水平，为杂交水稻的高产抗逆育种提供了一条新途径。适用于新型部分种间杂交水稻的抗逆性选育和超高产育种等方面的应用。为了实现上述的目的，本专利技术采用以下技术措施:一种非洲栽培稻基因渗入恢复系和部分种间杂交水稻的选育方法，其步骤是:1、非洲栽培稻基因渗入恢复系的选育:I)非洲栽培稻与普通栽培稻的种间杂交:利用19 个非洲栽培稻(Oryza glaberrima Steud.)品系 RAM3、RAM48、RAM54、RAM111、RAM131、RAM152 与多个 138 个普通栽培稻籼稻品种(Oryza sativa L.ssp.1ndica)进行大量人工饱和授粉杂交，克服种间远缘杂交的高度不孕性，获得种间F1代种子:以热带地区(纬度18° 32' 11" N以南，年平均温度25°C左右)春季短日照条件下抽穗的非洲栽培稻品系或籼稻品种为母本，温汤去雄:水温44-46°C，处理时间5-6min，以籼稻品种或非洲栽培稻品系为父本进行人工饱和授粉，杂交配组1000对，每组合5个杂交袋，每袋2-3穗，1.8%以上的组合可获得F1代种子；2)通过复交和系谱选择获得非洲栽培稻基因渗入系的选系:在温带地区(纬度30° 28' 17" N左右，年平均温度16°C左右)初夏播种上季收获的种间F1代种子，45%组合的种子发芽成苗，种间杂种F1植株在温带地区夏秋相对较长日照的生长季节不能抽穗，将其稻蔸移栽到热带地区，再生的种间杂种F1植株在热带地区春季短日照条件下抽穗，所有植株均为雄性不育，以不育的种间F1植株为母本与籼稻品种父本进行一、二次复交(三交、四交)，获得复交组合的F1代种子；随后，分别在热带地区和温带地区种植复交组合F1及以后世代，在热带地区和温带地区穿梭育种，对复交组合自交后代用系谱法选择至Fltl — F12代，育成群体遗传性状稳定的非洲栽培稻基因渗入系；3)测交筛选非洲栽培稻基因渗入恢复系:以选定的水稻细胞质不育系或光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非洲栽培稻基因渗入恢复系和部分种间杂交水稻选育方法，其步骤是：a、非洲栽培稻基因渗入恢复系的选育：（1）非洲栽培稻与普通栽培稻的种间杂交：利用非洲栽培稻与普通栽培稻籼稻品种进行人工饱和授粉杂交，获得种间F1代种子：以热带地区春季短日照条件下抽穗的非洲栽培稻或籼稻品种为母本，温汤去雄:水温44?46℃，处理时间5?6min，以籼稻品种或非洲栽培稻品系为父本进行人工饱和授粉，杂交配组1000对，每组合5个杂交袋，每袋2?3穗，1.8%以上的组合获得F1代种子；（2）通过复交和系谱选择获得非洲栽培稻基因渗入系：在温带地区初夏播种上季收获的种间F1代种子，45%组合的种子发芽成苗，种间杂种F1植株在温带地区夏秋相对较长日照的生长季节不能抽穗,?将其稻蔸移栽到热带地区，再生的种间杂种F1植株在热带地区春季短日照条件下抽穗，所有植株均为雄性不育，以不育的种间F1植株为母本与籼稻品种父本进行一、二次复交，获得复交组合的F1代种子；??随后，分别在热带地区和温带地区种植复交组合F1及以后世代，在热带地区和温带地区穿梭育种，对复交组合自交后代用系谱法选择至F10—F12代，育成群体遗传性状稳定的非洲栽培稻基因渗入系；（3）测交筛选非洲栽培稻基因渗入恢复系:以选定的水稻细胞质不育系或光温敏不育系为母本，非洲栽培稻基因渗入系为父本进行测交，根据测交组合F1代的表现，筛选非洲栽培稻基因渗入系作为三系或者两系杂交稻的恢复系；b、部分种间杂交水稻的选育：（1）以筛选得到的非洲栽培稻基因渗入恢复系作父本骨干系与水稻细胞质雄性不育系或光温敏不育系测交配组；（2）种植鉴定各测交组合F1，在抽穗期镜检花粉育性，在成熟期收获考种和计产；（3）比较分析各测交组合F1的产量和农艺性状，筛选组合进入复测鉴定，进行品种产量比较实验；（4）对选定的部分种间杂交稻组合进行小面积制种，提供种子参加区域试验和生产试验，进入品种审定程序。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：靳德明，阿们，段志杰，贺文闯，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：