專(zhuān)利名稱：“三層穗法”生產(chǎn)水稻溫敏不育系核心種子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種農(nóng)作物種子生產(chǎn)技術(shù)，具 體涉及 一種生產(chǎn)水稻溫敏不育系核心種子的方法。
背景技術(shù)：
自1995年兩系法雜交水稻研究基本成功后，兩系雜交水稻在我 國(guó)的種植面積逐年擴(kuò)大，選育出了多種類(lèi)型的水稻光溫敏不育系和兩 系雜交稻組合，適應(yīng)不同稻作區(qū)種植的需求，兩系組合表現(xiàn)出比三系 組合更高的增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)和稻米品質(zhì)。
兩系法雜交稻是以水稻光溫敏核不育基因?yàn)檫z傳工具，培育水稻 光溫敏不育系來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
光溫敏核不育水稻是一種受光溫調(diào)控的生態(tài)遺傳類(lèi)型，其雄性育 性不僅受遺傳基因控制，而且受外界溫光因子的影響，育性表現(xiàn)十分 復(fù)雜，研究表明"育性轉(zhuǎn)換特性受一對(duì)或兩對(duì)隱性主基因控制，屬質(zhì) 量性狀，而導(dǎo)致光溫敏核不育系不育的起點(diǎn)溫度則受微效多基因控 制，屬數(shù)量性狀"，因而不育性的表達(dá)具有不穩(wěn)定性，即導(dǎo)致不育系 不育的起點(diǎn)溫度會(huì)隨著繁殖世代的增加而發(fā)生變化，具有"遺傳漂變" 現(xiàn)象。
在不育系繁殖過(guò)程中，如果按一般常規(guī)良種繁育程序的方法選 種、留種，不育系群體的不育起點(diǎn)溫度將不可避免地逐代升高，導(dǎo)致 不育系制種發(fā)生育性波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)增大，甚至最終導(dǎo)致該不育系因起點(diǎn) 溫度過(guò)高而失去應(yīng)用價(jià)值。
為此袁隆平院士提出了以核心種子生產(chǎn)為關(guān)鍵的水稻光溫敏核 不育系的提純方法和原種生產(chǎn)程序。在此生產(chǎn)核心種子方法的基本原 則的指導(dǎo)下，目前核心種子生產(chǎn)的普遍做法是在人工氣候室控溫條件
4下，設(shè)置不育系不育起點(diǎn)溫度值的溫度，在育性敏感期(幼穗iv-v 期)處理6天，開(kāi)花期花粉鏡檢，淘汰花粉不育度99.5%以下的單株，
當(dāng)選單株立即刈割再生，再生株置于短日低溫下恢復(fù)育性，自交結(jié)實(shí) 即為核心種子。十多年來(lái)以此方法提純水稻光溫敏不育系確實(shí)行之有 效，將不育系的不育起點(diǎn)溫度基本控制在生產(chǎn)允許的范圍內(nèi)，保證了 兩系雜交稻的安全制種。
然而該方法在人工氣候室處理生產(chǎn)核心種子的成本高(人工氣候 建設(shè)成本和使用成本均高)、核心種子生產(chǎn)量也受限制，隨著更多的 水稻光溫敏不育系應(yīng)用于生產(chǎn)，以及兩系雜交稻推廣面積的日益提 髙，就需要一種低成本、高生產(chǎn)量、操作更簡(jiǎn)便的方法來(lái)生產(chǎn)所需的 不育系核心種子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低、程序簡(jiǎn)單、產(chǎn)量高的培育水稻 溫敏不育系核心種子的方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的"三層穗法"培育水稻溫敏不育
系核心種子的方法，其包括如下步驟
1、 選種圃
選種圃應(yīng)安排在水稻光溫敏不育系冷灌繁殖基地或可以人工制 備冷水冷灌的地方，選種圃也可以是不育系的株行圃。選擇進(jìn)水、排 水方便，肥力均勻一致的田塊，釆用水稻濕潤(rùn)育秧的方法播種育秧， 適當(dāng)密播，選種圃中不育系植株采用特殊培育方法培育成抽穗期長(zhǎng)達(dá) 10 12天的"三層穗"水稻。
2、 選標(biāo)準(zhǔn)株主穗抽穗前，選擇具有該不育系典型性狀，整齊 一致，有5 8個(gè)穗的單株，作為標(biāo)準(zhǔn)株。
3、 冷灌從標(biāo)準(zhǔn)株主穗幼穗Vn期初開(kāi)始，用比不育系不育起點(diǎn) 溫度低0.5。C的冷水連續(xù)恒溫深灌(15~20cm)選種圃6天，然后用 比不育系不育起點(diǎn)溫度低2 3'C的冷水連續(xù)冷灌10 15天，直至標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)株第三層分蘗幼穗VI期止；讓主穗(第一層穗)發(fā)生育性波動(dòng)，第 二層穗(大田第一次分蘗穗)半不育，第三層穗(大田第二次分蘗穗) 轉(zhuǎn)可育。
4、 花粉鏡檢與套袋在標(biāo)準(zhǔn)株的主穗開(kāi)始開(kāi)花的1~2天、大田 第一次分蘗穗(即第二層穗)的盛花期，即標(biāo)準(zhǔn)株的育性波動(dòng)期和半 不育期，分別取當(dāng)天能開(kāi)花的潁花IO個(gè)以上進(jìn)行兩次花粉鏡檢；統(tǒng) 計(jì)分析兩次花粉鏡檢染色花粉率的株間差異及群體分布情況，按標(biāo)準(zhǔn) 株數(shù)量60%~75%的中選率，確定選擇兩次鏡檢染色花粉率均較低 的單株作為初選核心株，淘汰染色花粉率較高的單株。同時(shí)對(duì)初選核 心株在第三層穗見(jiàn)穗前全部分株套袋第三層穗( 一般有3 ~ 5個(gè)穗)， 以避免不育系單株間串粉或和其他水稻花粉串粉造成生物學(xué)混雜。
5、 種子成熟后，收取套袋種子，并分株考察種子自交結(jié)實(shí)率， 將自交結(jié)實(shí)率低于群體結(jié)實(shí)率眾位數(shù)20個(gè)百分點(diǎn)的初選核心株淘 汰，留下的為核心株，得核心種子，每株核心株的核心種子大約有 200 ~ 300粒，核心種子分株編號(hào)分開(kāi)裝袋保存。
本發(fā)明的方法，還包括步驟(6):將步驟(5)得到的核心種子 分單株種植成株行圃，進(jìn)行冷灌繁殖或自然低溫繁殖(如選擇海南三 亞的2月份作為繁殖不育系的育性敏感期)，經(jīng)鑒定選擇后，淘汰有 異型株、變異株、結(jié)實(shí)差(低于群體結(jié)實(shí)率眾位數(shù)20個(gè)百分點(diǎn))的 株行后，保留的株行種子混收，作為原種。
本發(fā)明的方法，還包括步驟(7):將步驟(6)的原種抽取樣品 作種植鑒定、人工氣候室鑒定、雜種優(yōu)勢(shì)鑒定后，達(dá)到原種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)， 即群體整齊一致，種子純度達(dá)到99.9%以上，不育起點(diǎn)溫度保持該不 育系規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的原種則作繁殖用種。
培育"三層穗"選種圃的特殊管理要求為
考慮到在選種圃選擇核心株時(shí)，需進(jìn)行性狀典型性鑒定、花粉育 性鑒定、核心株冷灌結(jié)實(shí)核心種子的多重評(píng)定，對(duì)選種圃的栽培管理要釆取特殊措施濕潤(rùn)水育秧，密播勻播，挑選整齊一致的、帶0~ 1蘗的秧苗在葉齡指數(shù)45%~50%時(shí)移栽，密度為20x27cm，栽插前施 適量底肥，栽后發(fā)生第一次分蘗后立即排水曬田，8 10天后復(fù)水施 肥，培育第二次分蘗穗。第一層穗為主穗和秧田分蘗穗，用于典型性 狀(含不育性)的鑒定選擇，第二層穗為大田早發(fā)分蘗穗，比第一層 穗遲3-4天抽穗，在育性敏感期(幼穗V期)進(jìn)行恒溫冷水處理， 花粉鏡檢，用于不育起點(diǎn)溫度的篩選；第三層穗為大田遲發(fā)分蘗穗， 比第二層穗遲抽穗5-7天，在育性敏感期(幼穗IV-VI期)進(jìn)行冷 灌處理，能自交結(jié)實(shí)生產(chǎn)核心種子。
釆用本發(fā)明的"三層穗法"培育水稻溫敏不育系核心種子的方法 有如下效果
1、 降低成本、節(jié)約能源。人工氣候室控溫處理生產(chǎn)核心種子的 方法成本高， 一方面建造一個(gè)人工氣候需50萬(wàn)元左右，另一方面育 性敏感期制冷處理和再生株制冷處理繁殖種子，需要耗費(fèi)大量的電 能，據(jù)測(cè)算在經(jīng)人工氣候室制冷處理生產(chǎn)核心種子每粒的成本達(dá)2
3元。而利用冷水恒溫處理的方法生產(chǎn)核心種子的成本要低得多，即 使建設(shè)一個(gè)人工制冷冷水處理池網(wǎng)室也只需15萬(wàn)元左右，如利用水 庫(kù)底層冷水，則只需3~5萬(wàn)元購(gòu)置抽水機(jī)、水管及溫控設(shè)施，設(shè)備 運(yùn)行所耗電量只需人工氣候室的1/5甚至更低。
2、 簡(jiǎn)化生產(chǎn)程序。人工氣候室處理生產(chǎn)核心種子需對(duì)選定的核 心株進(jìn)行刈割再生，對(duì)再生苗制冷處理或冷灌處理后結(jié)實(shí)產(chǎn)生核心種 子，而"三層穗法"生產(chǎn)核心種子不需刈割，就在選定核心株原生穗上 經(jīng)冷灌或自然低溫后結(jié)實(shí)種子。
3、 生產(chǎn)的核心種子量大。 一方面可擴(kuò)大選種圃種植群體，擴(kuò)大 選擇標(biāo)準(zhǔn)株數(shù)量，可篩選出更多的核心株；另一方面每一核心株套袋 3~4個(gè)穗，每個(gè)核心株結(jié)實(shí)的種子量可達(dá)200 300粒。
4、 對(duì)選定的標(biāo)準(zhǔn)株全部套袋，分單株收獲選定的核心株種子，可避免不育系單株間串粉或和其他水稻花粉串粉造成生物學(xué)混雜，進(jìn) 一步提高核心種子的純度和保持品種特性。
5、在不育系水稻的育性波動(dòng)期和半不育期進(jìn)行兩次花粉鏡檢， 可以在更全面了解該不育系群體育性穩(wěn)定狀況的基礎(chǔ)上來(lái)確定核心 株選擇的標(biāo)準(zhǔn)，所選定核心株更可靠。


圖l、培育水稻不育系核心種子及其原種的方法的工藝流程
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例l P88S核心種子與原種生產(chǎn)
2005年，釆用湖南雜交水稻研究中心育種專(zhuān)家提供的P88S種子 作選種圃用種。
生產(chǎn)基地選擇在水溫18~20°C，有足夠冷水可灌的、進(jìn)出水方便 的、肥力一致的稻田。
選種圃于5月上旬播種，濕潤(rùn)水育秧，按25kg/畝的播種量適當(dāng) 密播勻播，約25天秧齡，即秧苗6.5葉左右時(shí)選帶0 1個(gè)分蘗的長(zhǎng) 勢(shì)一致秧苗栽插，密度20x27cm,栽1000株。移栽前選種圃田畝施 45%的施復(fù)合肥(N : P : K=15% : 15% : 15%) 30kg+尿素5kg;在 大田第一次分蘗2個(gè)后，立即重曬田8天控苗，即移栽后15天復(fù)水， 畝施尿素12kg+鉀肥5kg，培育第三層穗的分蘗。
從主穗幼穗分化VE期初開(kāi)始，深灌23.5。C的冷水6天，并通過(guò)溫 控設(shè)施保持選種圃的水溫恒定，從第7天開(kāi)始，灌水溫度降到 21~22°C，深灌12天。
在主穗抽穗開(kāi)始開(kāi)花的2天內(nèi)選擇標(biāo)準(zhǔn)株450株，進(jìn)行第一次花 粉鏡檢。對(duì)選定的標(biāo)準(zhǔn)株編號(hào)，并分株套袋第三層穗3 5穗。
在選留的標(biāo)準(zhǔn)株第二層穗盛花期進(jìn)行第二次花粉鏡檢，分析兩次 花粉鏡檢結(jié)果。各標(biāo)準(zhǔn)株第一次鏡檢染色花粉率分布為0-20%，其中染色花粉率5%以上的單株占24%,第二次鏡檢染色花粉率分布為
5-85%,其中染色花粉率60%以上的單株占24.5%，按標(biāo)準(zhǔn)株數(shù)量70% 的中選率，確定核心單株的選擇標(biāo)準(zhǔn)為第一次染色花粉率5%以下、 第二次染色花粉率60%以下的單株為核心株，初選出核心株328株。 種子80%黃熟時(shí)，收取套袋，分株考種結(jié)實(shí)率。所選定的核心 株每株平均結(jié)實(shí)率為8.6%~64.8%，結(jié)實(shí)率的眾位數(shù)為50%~55%， 根據(jù)結(jié)實(shí)率結(jié)果，將結(jié)實(shí)率低于25%的單株淘汰，選留結(jié)實(shí)率25% 以上的核心株，選留315個(gè)單株，所選定的單株的種子即為核心種子， 種子單株分收，每個(gè)核心單株收獲有200-260粒核心種子。
將核心種子于2006年4月在冷灌繁殖基地分株行種植株行圃1.8 畝，用22-23"C的冷水深灌串灌，及時(shí)割除淘汰不整齊、有異型株、 雜株的株行17個(gè)，留下的株行的種子混收即為原種，收獲原種287kg。
抽取原種樣品500克，于2007年2月中旬在海南三亞播種進(jìn)行 群體一致性、整齊性種植鑒定，并與父本0293配制雜交種子，2007 年5月在湖南雜交水稻研究中心人工氣候室進(jìn)行不育起點(diǎn)溫度的鑒 定、并進(jìn)行雜交種子的優(yōu)勢(shì)鑒定與純度種植鑒定。鑒定結(jié)果為鑒定 群體2000株，整齊一致，高溫敏株0%，種子純度100%，所配雜交 組合兩優(yōu)0293種子純度達(dá)到99%，優(yōu)勢(shì)與大面積生產(chǎn)的兩優(yōu)0293 表現(xiàn)一致。
結(jié)果表明所產(chǎn)原種完全保持P88S的典型性狀，不育起點(diǎn)溫度保 持在24'C，且群體育性一致性好，可用于繁殖生產(chǎn)不育系良種。
權(quán)利要求
1、一種生產(chǎn)水稻溫敏不育系核心種子的方法，其特征在于利用“三層穗法”生產(chǎn)水稻溫敏不育系核心種子，包括1)在選種圃中將溫敏不育系水稻培育成抽穗期長(zhǎng)達(dá)10～12天，至少有主穗(第一層穗)，大田第一次分蘗穗(第二層穗)和大田第二次分蘗穗(第三層穗)的“三層穗”水稻；2)選擇具有溫敏不育系典型性狀的單株作為標(biāo)準(zhǔn)株；3)在標(biāo)準(zhǔn)株的育性敏感期，采用比不育系不育起點(diǎn)溫度低的冷水深灌標(biāo)準(zhǔn)株；4)在標(biāo)準(zhǔn)株的育性波動(dòng)期和半不育期進(jìn)行兩次花粉鏡檢，初步選定核心株；5)對(duì)初步選定的核心株在第二層分蘗穗見(jiàn)穗前全部分株套袋第三層穗；6)種子成熟后，收取套袋種子，分株考察種子自交結(jié)實(shí)率，決選出核心株，得到核心種子。
2、 如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)水稻溫敏不育系核心種子的方法， 其特征在于，還進(jìn)一步包括將核心種子分單株種植成株行圃，進(jìn)行冷 灌繁殖或自然低溫繁殖，經(jīng)鑒定選擇后，淘汰有異型株、變異株、結(jié) 實(shí)差的株行后，保留的株行種子混收，作為原種。
3、 如權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)水稻溫敏不育系核心種子的方法， 其特征在于，還進(jìn)一步包括將原種抽取樣品作種植鑒定、人工氣候室 鑒定、雜種優(yōu)勢(shì)鑒定后，群體整齊一致、種子純度達(dá)到99.9%以上、 不育起點(diǎn)溫度保持該不育系規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的原種用作繁殖用種。
4、 如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)水稻溫敏不育系核心種子的方法， 其特征在于，選種圃中采用的培育"三層穗"水稻的方法包括濕潤(rùn)水 育秧，密播勻播，挑選整齊一致的、帶0 ~ 1蘗的秧苗在葉齡指數(shù)45% ~ 50%時(shí)移栽，密度為20x27cm，栽插前施適量底肥，栽后發(fā)生第一次分蘗后立即排水曬田，8 10天后復(fù)水施肥，培育第三層分蘗穗。
5、 如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)水稻溫敏不育系核心種子的方法，其特征在于，冷水深灌時(shí)期為標(biāo)準(zhǔn)株主穗幼穗vn期初開(kāi)始至第三層小分蘗幼穗VI期止，釆用比不育系不育起點(diǎn)溫度低的冷水深灌標(biāo)準(zhǔn)株。
6、 如權(quán)利要求5所述的生產(chǎn)水稻溫敏不育系核心種子的方法，其特征在于，冷水深灌從標(biāo)準(zhǔn)株主穗幼穗vn期初開(kāi)始，用比不育系不育起點(diǎn)溫度低0.5'C的冷水連續(xù)恒溫深灌選種圃6天，水深15 20cm, 然后再用比不育系不育起點(diǎn)溫度低2 3。C的冷水連續(xù)冷灌10 15天， 至標(biāo)準(zhǔn)株第三層小分蘗幼穗VI期止。
7、 如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)水稻溫敏不育系核心種子的方法， 其特征在于，在標(biāo)準(zhǔn)株的主穗(第一層穗)、第一次分蘗穗(第二層 穗)的盛花期，分別取當(dāng)天能開(kāi)花的潁花進(jìn)行兩次花粉鏡檢。
8、 如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)水稻溫敏不育系核心種子的方法， 其特征在于，按標(biāo)準(zhǔn)株數(shù)量60%~75%的中選率，選擇兩次鏡檢花 粉染色率均低的標(biāo)準(zhǔn)株作為核心株。
9、 如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)水稻溫敏不育系核心種子的方法， 其特征在于，考種套袋的第三層穗自交結(jié)實(shí)率，將自交結(jié)實(shí)率低于群 體自交結(jié)實(shí)率眾位數(shù)20個(gè)百分點(diǎn)的初選核心株淘汰，所保留下的為 核心株，分株收集核心種子。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種“三層穗法”生產(chǎn)水稻溫敏不育系核心種子的方法，其步驟主要包括選種圃、培育“三層穗”水稻、選標(biāo)準(zhǔn)株、冷水恒溫深灌，選取核心株，生產(chǎn)核心種子。本發(fā)明還包括再進(jìn)一步用核心種子生產(chǎn)原種，對(duì)原種做種植鑒定、人工氣候室鑒定、雜種優(yōu)勢(shì)鑒定后，達(dá)到技術(shù)要求的則作繁殖用種。采用本發(fā)明的方法，成本低、程序簡(jiǎn)單、種子產(chǎn)量高。
文檔編號(hào)A01G16/00GK101524047SQ200810101298
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者劉愛(ài)民, 李小華, 肖層林, 龍和平 申請(qǐng)人:湖南隆平種業(yè)有限公司