專利名稱：創(chuàng)建雜交水稻兩用保持系的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于雜交水稻親本的培育方法，特別是一種創(chuàng)建雄性不育兩用保 持系的新方法。
背景技術(shù)：
三系法雜交水稻為大幅度提高水稻單位產(chǎn)量作出了巨大貢獻(xiàn)，兩系法雜交 水稻不受恢保關(guān)系的限制，可以自由配制組合，極大地?cái)U(kuò)大了水稻可利用的遺 傳資源范圍，為進(jìn)一步篩選優(yōu)良的雜交稻組合提供了廣泛的基礎(chǔ)條件。不論是 兩系法還是三系法雜交水稻，不育系的育性穩(wěn)定非常重要。不育系實(shí)質(zhì)是保持 系的同核異質(zhì)體，植物體絕大多數(shù)的遺傳因子都存在于細(xì)胞核中，即有什么樣 的保持系就有什么樣的不育系，而且不育系的不育穩(wěn)定性，可恢復(fù)性與保持系
的遺傳型相關(guān)。在三系法雜交水稻種子實(shí)際生產(chǎn)中，細(xì)胞質(zhì)雄性不育系粵太A (紅蓮型)、龍?zhí)馗 (野敗型)等， 一般配合力好，雜種優(yōu)勢強(qiáng)，不育系異交 結(jié)實(shí)率高，容易繁殖和生產(chǎn)雜交種子，生產(chǎn)成本低。但這些不育系的細(xì)胞質(zhì)雄 性不育性受溫度的影響大，在正常溫度條件下，細(xì)胞質(zhì)雄性不育基因正常表達(dá)， 花粉完全不育， 一旦穗期遇到高溫，容易產(chǎn)生可育花粉而自交結(jié)實(shí)，不育系的 育性隨環(huán)境、氣候的變化而使育性出現(xiàn)波動。天氣的變化，溫度的高低，非人 為可控制的穩(wěn)定性成為最關(guān)鍵的問題，因此，雜交稻種子生產(chǎn)存在風(fēng)險(xiǎn)。
要使細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的育性穩(wěn)定，通過雜交方法，將細(xì)胞質(zhì)雄性不育保 持基因與光敏核不育系的隱性核不育基因重組，使兩套雄性不育基因重組于一 體，培育出新的保持育系。該保持系既是細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的保持系，又可作 為光敏核不育系應(yīng)用的"兩用保持系"。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種利用水稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的保持系和光敏核不育系為育種材料，構(gòu)建一種既可作細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的保持系，又可作光敏核不育系使 用的兩用保持系培育方法。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
a.以光敏核不育系為母本，以細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的保持系為父本進(jìn)行雜交 并獲得雜交種子F,，將Fi代自交得到F2代，將F2代種植于長日、高溫條件 下選擇農(nóng)藝性狀優(yōu)良的不育株，當(dāng)選單株冬季在海南短日、相對高溫的條件下 再生，選擇育性轉(zhuǎn)換良好，結(jié)實(shí)高的單株與保持系回交一Bd， Bd自交得到 BdF2， BdF2選完全不育單株，當(dāng)選單株在短日、相對高溫下再生，選育性 轉(zhuǎn)換好、結(jié)實(shí)高的單株與保持系回交得BC2， BC2自交得到BC2F2，從BC必中 選完全不育株，在短日、相對高溫下選育性轉(zhuǎn)換好、結(jié)實(shí)高的單株與保持系回 交得BC3Fp BC必自交得BC3F2,從中選完全不育單株，在短日、相對高溫下 選高結(jié)實(shí)單株，自交至BC3F4, BC3F4中當(dāng)選單株在人工氣候箱中進(jìn)行育性鑒定， 決選出育性穩(wěn)定的株系，稱為"回交自交系"。選擇的回交自交系"在長日、高 溫氣候條件下表現(xiàn)為雄性不育，在短日、相對高溫氣候條件下表現(xiàn)可育，可作 為光敏核不育系使用。
b.用細(xì)胞質(zhì)雄性不育系為母本，與上述"回交自交系"成對雜交，F(xiàn),代在 短日、相對高溫條件下選完全不育株與"回交自交系"回交，在回交一代群體 中選擇包頸、穗上各部穎花內(nèi)花藥退化形態(tài)與原母本相似，鏡檢花粉不染色、 且株葉形態(tài)傾向"回交自交系"的單株再與"回交自交系"回交。如此連續(xù)回 交6-7代，直到后代全部不育而且穩(wěn)定，其他性狀完全像父本并且整齊一致不 再分離為止，得到新的三系法不育系(As)。其對應(yīng)的"回交自交系"就是本發(fā) 明要求得到的兩用保持系(Bs)，該兩用保持系既具有光敏核不育基因，又具有 細(xì)胞質(zhì)雄性不育保持基因的特征。
技術(shù)路線
1.回交自交系的選育
光敏核不育系X保持系一Ft自交一F2—長日、高溫氣候條件下選不育株一 短曰、相對高溫條件下再生，選育性轉(zhuǎn)換良好、結(jié)實(shí)高的單株X保持系一Bd 自交一BdF2—選完全不育,一短日、相對高溫氣候條件下再生，選育性轉(zhuǎn)換 好、光敏性強(qiáng)的單株X保持系一BC2自交一BC2F2—選完全不育單株一短日、相對髙溫條件下再生，選育性轉(zhuǎn)換好、光敏性強(qiáng)的單株X保持系一BC3自交一 BC3F2—選完全不育單株一短日、相對高溫條件下再生，選育性轉(zhuǎn)換好、光敏性 強(qiáng)、結(jié)實(shí)高的單株一BC3F3自交一BCsF4—選完全不育單株一短日、相對高溫條 件下再生，選育性轉(zhuǎn)換好、光敏性強(qiáng)、結(jié)實(shí)高的單株，BC3F4當(dāng)選的單株一人控 長日、低溫條件下決選平均起點(diǎn)溫度低于24。C的單株一長日、低溫條件下對 BC3F4群體不育性鑒定，短日、相對高溫條件下的育性轉(zhuǎn)換鑒定，得到具有光敏 核不育和可能攜帶細(xì)胞質(zhì)雄性不育保持系基因的回交自交系。 2.回交篩選兩用保持系
細(xì)胞質(zhì)雄性不育系X "回交自交系"一短日、相對高溫氣候條件下選 完全不育株與"回交自交系"回交得Bd—群體植株中選擇包頸、花藥退化、 鏡檢花粉不染色，株、葉形態(tài)傾向于父本的植株再與回交自交系回交，連續(xù)回 交6-7代，不育系穩(wěn)定，其他農(nóng)藝性狀完全像父本一樣整齊一致不再分離，得 到新的三系法不育系(As)。其對應(yīng)的回交自交系就是既有細(xì)胞質(zhì)雄性不育保持 系基因，又有光敏核不育基因的兩用保持系，即Bs。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
1. 本發(fā)明所述的兩用保持系，是將光敏核不育基因和細(xì)胞質(zhì)雄性不育保持 系基因重組為一體，既是細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的保持系，又是光敏核不育系，一
系兩用o
2. 兩用保持系所保持的不育系具有相互獨(dú)立的兩套雄性不育基因,在長曰、 高溫條件下，光敏核不育基因控制不育性，在短日、低溫條件下，細(xì)胞質(zhì)雄性 不育基因控制不育性，使不育系的花粉敗育更加完全，不育系的育性更加穩(wěn)定。 解決了細(xì)胞質(zhì)雄性不育系(如龍?zhí)馗,粵太A)，育性在異常氣候條件下不
穩(wěn)定的問題，避免了育性不穩(wěn)定而導(dǎo)致大田生產(chǎn)中繁殖、制種純度不高的巨大 風(fēng)險(xiǎn)，保障了雜交水稻制種的安全性。
3. 雜交水稻制種，不育系(As)中混雜了兩用保持系(Bs),若育性沒有發(fā) 生轉(zhuǎn)換，可不需去雜，節(jié)約了成本，也保證了雜交種子的純度。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:以光敏核不育系1103s作母本，以細(xì)胞質(zhì)雄性不育系粵太A (紅蓮型細(xì)胞質(zhì))的保持系粵太B作父本進(jìn)行雜交得到F,， Ft自交得到F2， F2中選 農(nóng)藝性狀優(yōu)良的不育株。當(dāng)選單株在短日、相對高溫條件下再生，選擇育性轉(zhuǎn) 換良好、結(jié)實(shí)高的單株與粵太B回交得Bd， BC,自交得BC,F2，將BC,F2種植 于長日、高溫的條件選擇與父本相似的不育株，中選單株仍在短日、相對高溫 氣候條件下再生，選育性轉(zhuǎn)換好、結(jié)實(shí)高的單株與粵太B回交得BC2， BC2自 交得BC2F2， BC2F2置于長日、高溫氣候條件下選擇傾向父本的完全不育株，當(dāng) 選株在短日、相對高溫下再生，選育性轉(zhuǎn)換好、結(jié)實(shí)高的單株與粵太B回交得 BQFp BC3^自交得BC3F2，在BC3F2中選完全不育株，當(dāng)選單株在短日、相 對高溫下選育性轉(zhuǎn)換好、結(jié)實(shí)高的單株，BC3F2連續(xù)自交分離和選擇至BC3F4， 從BC3F4中選擇的完全不育單株，置于人控制長日、低溫的氣候箱中決選，篩 選平均起點(diǎn)溫度低于2fC的單株。中選單株在長日、高溫氣候條件下選完全不 育，在短日、相對高溫氣候條件下雄蕊散粉流暢，結(jié)實(shí)率達(dá)65%~80%，該單株 就是帶有光溫敏核不育基因的回交自交系。
用粵太A作母本與回交自交系雜交，F(xiàn)i在短日、相對高溫的氣候條件下選 植株完全不育、穗部包頸，穗上各部位穎花內(nèi)花藥退化，形態(tài)與原母本相似， 花粉經(jīng)I-KI液染色，在顯微鏡下觀察，無染色花粉的單株與回交自交系成對回 交得BCt，Bd在短日、相對高溫氣候條件下種植，從中選的株系中選擇優(yōu)良性 狀多，開花習(xí)性好的完全不育單株與回交自交系成對回交得BC2。照此程序連續(xù) 回交6-7代，直到后代全部植株不育且穩(wěn)定，其他農(nóng)藝性狀完全象回交自交系不 再分離為止。當(dāng)選的株系同時(shí)具有光敏核不育基因和細(xì)胞質(zhì)雄性不育保持系基 因的兩重性，即新的不育系粵太As。新的不育系在長日、異常高溫和短日、低 溫的氣候條件育性不發(fā)生波動，敗育徹底；其對應(yīng)的回交自交系就是兩用保持 系粵太Bs。
實(shí)施例2:用光敏核不育系3s作母本，以細(xì)胞質(zhì)雄性不育系龍?zhí)馗 (野 敗型細(xì)胞質(zhì))的保持系龍?zhí)馗作父本雜交得R， F,自交得F2, F2中選農(nóng)藝性 狀優(yōu)良的不育株。當(dāng)選單株在短日、相對高溫條件下再生，選擇育性轉(zhuǎn)換良好， 結(jié)實(shí)高的單株與龍?zhí)馗回交得Bd。Bd自交得BdF2，將BdF2種植于長日、 高溫氣候條件下選擇與父本相似的核不育株，中選單株在短日、相對高溫氣候 條件下再生，選育性轉(zhuǎn)換好、結(jié)實(shí)高的單株與龍?zhí)馗回交得BC2， BC2自交得BC2F2， BC2F2置于長日、高溫氣候條件下選似父本的不育株，當(dāng)選株在短日、 相對高溫條件下再生，選育性轉(zhuǎn)換好、結(jié)實(shí)高的單株與龍?zhí)馗回交，得到 BQF,， BC3F,自交得BC3F2在BC3F2中選完全不育株，當(dāng)選單株在短日、相對 高溫下再生，選育性轉(zhuǎn)換好，結(jié)實(shí)高的單株，BC3F2連續(xù)自交分離和選擇至 BC3F4，從BC3F4中選擇的完全不育株置于人控長日、低溫的氣候箱中決選，篩 選平均起點(diǎn)溫度低于24X:的單株，中選單株在長日、高溫氣候條件下完全不育， 在短日、相對高溫氣候條件下雄蕊散粉流暢，結(jié)實(shí)率達(dá)65°/。-80%，該單株就是 帶有光敏核不育基因的回交自交系。
用龍?zhí)馗作母本與回交自交系雜交，F(xiàn),在短日、相對高溫的氣候條 件下選植株完全不育，穗部包頸，穗上各部位穎花內(nèi)花藥退化，形態(tài)與原母本 相似，花粉經(jīng)I-KI液染色，在顯微鏡下觀察，無染色花粉的單株與回交自交系 成對回交得BC,， Bd在短日、相對高溫氣候條件下種植，從中選株系中選擇 優(yōu)良性狀多，開花習(xí)性好的完全不育單株與回交自交系成對回交得BC2。照此程 序連續(xù)回交6-7代，直到后代全部植株不育且穩(wěn)定，其他農(nóng)藝性狀完全象回交自 交系不再分離為止。當(dāng)選的株系同時(shí)具有光敏核不育基因和細(xì)胞質(zhì)雄性不育保 持系基因的兩重性，即新的不育系龍?zhí)馗s。新的不育系在長日、異常高溫和 短日、低溫的氣候條件育性不發(fā)生波動，敗育徹底；其對應(yīng)的回交自交系就是 兩用保持系龍?zhí)馗s。
權(quán)利要求
1、創(chuàng)建雜交水稻兩用保持系的方法，其特征是a.以光敏核不育系為母本，以細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的保持系為父本進(jìn)行雜交并獲得雜交種子F1，將F1代自交得到F2代，將F2代種植于長日、高溫條件下選擇農(nóng)藝性狀優(yōu)良的不育株，當(dāng)選單株冬季在海南短日、相對高溫的條件下再生，選擇育性轉(zhuǎn)換良好，結(jié)實(shí)高的單株與保持系回交→BC1，BC1自交得到BC1F2，BC1F2選完全不育單株，當(dāng)選單株在短日、相對高溫下再生，選育性轉(zhuǎn)換好、結(jié)實(shí)高的單株與保持系回交得BC2，BC2自交得到BC2F2，從BC2F2中選完全不育株，在短日、相對高溫下選育性轉(zhuǎn)換好、結(jié)實(shí)高的單株與保持系回交得BC3F1，BC3F1自交得BC3F2，從中選完全不育單株，在短目、相對高溫下選高結(jié)實(shí)單株，自交至BC3F4，BC3F4中當(dāng)選單株在人工氣候箱中進(jìn)行育性鑒定，決選出育性穩(wěn)定的株系，稱為“回交自交系”；b.用細(xì)胞質(zhì)雄性不育系為母本，與上述“回交自交系”成對雜交，F(xiàn)1代在短日、相對高溫條件下選完全不育株與“回交自交系”回交，在回交一代群體中選擇包頸、穗上各部穎花內(nèi)花藥退化形態(tài)與原母本相似，鏡檢花粉不染色、且株葉形態(tài)傾向“回交自交系”的單株再與“回交自交系”回交。如此連續(xù)回交6-7代，直到后代全部不育而且穩(wěn)定，其他性狀完全像父本并且整齊一致不再分離為止，得到新的三系法不育系(As)，其對應(yīng)的“回交自交系”就是本發(fā)明的既具有光敏核不育基因，又具有細(xì)胞質(zhì)雄性不育保持基因特征的兩用保持系(Bs)。
全文摘要
本發(fā)明涉及到創(chuàng)建雜交水稻兩用保持系新的選育方法。以光敏型水稻不育系為母本，與細(xì)胞質(zhì)雄性不育保持系雜交，經(jīng)有限回，轉(zhuǎn)而自交分離選擇，構(gòu)建成既有光敏型隱性核不育基因，又有細(xì)胞質(zhì)不育保持系基因的兩用保持系。在長日、高溫條件下，光敏核不育基因控制不育性，在短日、低溫條件下，細(xì)胞質(zhì)雄性不育基因控制不育性，解決了細(xì)胞質(zhì)雄性不育系受高溫的影響，而育性敗育不徹底的難題。該發(fā)明集細(xì)胞質(zhì)雄性不育保持系基因和光敏核不育基因于一體，一系兩用，避免了雜交水稻親本不育系在生產(chǎn)過程中遇到異常氣溫導(dǎo)致育性敗育不完全造成的巨大風(fēng)險(xiǎn)，保障了雜交水稻種子生產(chǎn)、親本種子繁殖的安全性。
文檔編號A01H1/02GK101578958SQ20091006268
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者勇 周, 居超明, 徐國成, 陳建國 申請人:湖北大學(xué)