本發(fā)明涉及一種秈型雜交水稻三系不育系的選育方法，在豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的保持系缺乏的情況下，利用保持系的基因進(jìn)行遺傳改良，達(dá)到選育新不育系的目的。

背景技術(shù)：

我國三系雜交水稻自1964年發(fā)現(xiàn)野敗不育株，1976年開始在全國大面積推廣，中國的水稻產(chǎn)量不斷邁上新臺(tái)階。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1976～2005年的30年間，全國累計(jì)種植雜交水稻約3.73億hm²，增產(chǎn)稻谷5200多億kg。全國雜交稻每年增產(chǎn)的稻谷就可以多養(yǎng)活7000萬人，其中三系雜交稻的產(chǎn)量占70%～80% ^[1]。但是，近幾年一些三系不育系在遇到異常高溫年份的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)高溫自交結(jié)實(shí)導(dǎo)致雜交種純度下降^[2，5]。

自1973 年石明松在湖北省沔陽縣沙湖原種場種植的晚粳農(nóng)墾58的大田中發(fā)現(xiàn)自然光敏核不育株，繼而育成湖北光敏感核不育水稻農(nóng)墾58S以來，兩系雜交水稻迅猛發(fā)展。1995年兩系法雜交水稻在生產(chǎn)大面積應(yīng)用，到2000年全國累計(jì)推廣面積達(dá)333.33萬hm²，平均產(chǎn)量比三系雜交水稻產(chǎn)量高5%～10%^[1]。由于光溫敏不育系兩系法雜交水稻的選育不受恢保關(guān)系制約，品質(zhì)優(yōu)，配組自由度大，生產(chǎn)程序簡化，種子成本降低^[6]。但是，兩系不育系的育性遺傳穩(wěn)定性是比較脆弱的^[7]。它的育性受光、溫條件的影響，其穩(wěn)定性不如三系不育系，制種和繁殖都存在一定的風(fēng)險(xiǎn)^[8]。制種時(shí)，氣溫高，兩系不育系不育性好，但是花粉和柱頭的活力就下降，制種產(chǎn)量降低。繁殖時(shí)，氣溫低不育系可育好，但氣溫太低，不育系可育期的可育性就下降，繁殖產(chǎn)量也會(huì)降低。2013年8月份出現(xiàn)的高溫導(dǎo)致兩系制種產(chǎn)量低；2014年8月份的低溫導(dǎo)致兩系不育系自交結(jié)實(shí)，制種純度低，這些都嚴(yán)重的影響到雜交水稻的發(fā)展^[9,10]。

質(zhì)核互作型三系雜交水稻不育系的育性是受嚴(yán)格的恢保關(guān)系控制的，需要保持系來保持不育特性，需要恢復(fù)系來恢復(fù)育性。質(zhì)核互作型三系雜交水稻不育系的育性，是受細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核共同作用的。一方面不育細(xì)胞質(zhì)不受有性過程的影響，形成了一種封閉式的自主防護(hù)；同時(shí)另一方面，細(xì)胞核受其相應(yīng)保持系的核代換所支配，而保持系又是經(jīng)過長期自交純合的高度穩(wěn)定性品種，形成了另一種被動(dòng)防護(hù)式的調(diào)控。正是在雙重防護(hù)的作用下，從而保證了不育系的高度穩(wěn)定性^[7]。

因此，三系雜交水稻無論是在不育系繁殖，還是在雜交制種過程中，在育性穩(wěn)定性相對來說，比兩系雜交水稻更可靠些。而且，隨著育種水平的不斷提高，三系雜交水稻也出現(xiàn)了豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的不育系，如荃9311A、荃79A、繁源A，促進(jìn)了三系雜交水稻的綜合性狀的改良。

目前，三系不育系選育主要是保持系與保持系間的雜交^{[11，12，13]}。李新奇等提出植物細(xì)胞雄性不育系育種的反向核置換技術(shù)，通過胞質(zhì)不育系與保持系復(fù)雜或回交方式，獲得性狀優(yōu)異的符合育種目標(biāo)的雜合不育株，通過單倍體育種將不育單株純合穩(wěn)定；通過目標(biāo)不育系進(jìn)行花藥培養(yǎng)，篩選可育的突變體，獲得目標(biāo)保持系^[14]。

目前大面積生產(chǎn)上應(yīng)用的三系不育系嚴(yán)重老化，亟待更新^[13]。三系不育系自交結(jié)實(shí)，主要是由于微效恢復(fù)基因的存在^[15]。多基因的遺傳是受環(huán)境的影響的。當(dāng)遇不育系遇到不利的外界環(huán)境（光、溫條件）的影響時(shí)，且外界環(huán)境影響很小時(shí)，不育系的可育性不足以表現(xiàn)出來，因而表現(xiàn)為不育；當(dāng)外界環(huán)境影響大時(shí)，不育系的可育性就會(huì)表現(xiàn)出來，因而表現(xiàn)為部分可育。雖然通過大量的成對雜交、嚴(yán)格的花粉鑒定和套袋自交，能夠剔除微效恢復(fù)基因的存在，保證不育系的育性穩(wěn)定性。需要低世代測交轉(zhuǎn)育，排除微效恢復(fù)基因^[13]。

種質(zhì)資源是育種的基礎(chǔ)。突破性的育種成就取決于關(guān)鍵性基因的發(fā)現(xiàn)和利用。然而，目前水稻種質(zhì)資源的交流利用和保護(hù)還不盡人意，制約著水稻育種工作向更高臺(tái)階邁進(jìn)的步伐。國家雖然有《農(nóng)作物種質(zhì)資源管理辦法》和《中華人民共和國種子法》，但沒有規(guī)范具體的育種中間材料的交流制度和獎(jiǎng)勵(lì)制度。每個(gè)企業(yè)或科研單位都希望擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的品種，很少有單位或個(gè)人主動(dòng)向親本的產(chǎn)權(quán)擁有者進(jìn)行經(jīng)濟(jì)回報(bào)。因此，育種材料相互交換中，育種單位就會(huì)很保守謹(jǐn)慎地對待交流，育種家之間會(huì)相對保密。特別對市場前景好的親本材料，更是保護(hù)嚴(yán)密，甚至拒絕交流，這不利于資源共享，助長了相互隔離、保守的種質(zhì)資源交流，阻礙了雜交水稻技術(shù)的進(jìn)步與創(chuàng)新。水稻種質(zhì)資源與水稻育種之間存在著頸瓶效應(yīng)的關(guān)系，加強(qiáng)種質(zhì)資源的引進(jìn)和創(chuàng)新，才能雜交水稻的快速發(fā)展^[16]。

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技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種秈型雜交水稻三系不育系的選育方法，該選育方法解決了目前保持系種質(zhì)資源缺乏、但又不能獲得，而又想利用該種質(zhì)資源的情況下，采取的對應(yīng)育種策略。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案解決的：

一種秈型雜交水稻三系不育系的選育方法，其特征在于：該選育方法的步驟如下：

第一步：選擇含有目標(biāo)性狀的三系不育系Q作為母本，與優(yōu)質(zhì)恢復(fù)系R雜交，形成基因型S（Rr）的雜交種F₁；

第二步：以被改良的保持系為母本去雄，以雜交種F₁作父本雜交，產(chǎn)生雜合體BF₁，該雜合體為分離群體，一種為基因型N（rr）的雜合體BF₁-1，該雜合體BF₁-1在保持系基因上處于重合狀態(tài)，其它性狀處于雜合狀態(tài)；另一種為基因型N（Rr）的雜合體BF₁-2，該雜合體在保持系基因和其它性狀都處于雜合狀態(tài)；

第三步：種植雜合體BF₁群體，從BF₁群體中選擇綜合性狀好的目標(biāo)單株與三系不育系M進(jìn)行測配，雜交產(chǎn)生雜交種AF₁；

第四步：通過對雜交種AF₁進(jìn)行套袋自交和花粉育性鑒定，篩選出基因型N（rr）的育性全不育的雜合體BF₁-1單株，種成BF₂；否則，淘汰該單株；

第五步：從種成的BF₂中選擇綜合性狀優(yōu)良的單株，與相應(yīng)的剩余的不育系A(chǔ)F₁雜交生成A²F₁；

第六步：重復(fù)第四、五步，直至不育系穩(wěn)定。

所述的三系不育系Q為荃9311A；恢復(fù)系R為鎮(zhèn)恢084；被改良的保持系為川香29B；三系不育系M為珍汕97A。

所述第一步中的三系不育系Q為孢子體不育，當(dāng)三系不育系Q與恢復(fù)系R雜交后產(chǎn)生的F₁作父本時(shí)，含有基因型S（r）的雜交種F₁的花粉是可育的。

所述第四步中通過對雜交種AF₁進(jìn)行套袋自交和花粉育性鑒定，剔除恢復(fù)系微效基因，從而保證不育系雜交種AF₁的育性穩(wěn)定性。

所述的第三步中的雜交種AF₁用于鑒定恢保關(guān)系。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的雜交秈稻三系不育系為孢子體不育，保持系不易獲得，但其不育系容易獲得，通過使目標(biāo)不育系處于可育狀態(tài)，通過有性雜交，參與到基因重組過程中，從而實(shí)現(xiàn)育種改良，選育自主產(chǎn)權(quán)的三系不育系；該選育方法通過三系不育系實(shí)現(xiàn)利用相對應(yīng)的保持系目的并提高不育系的豐產(chǎn)性。

本發(fā)明的三系不育系為孢子體不育，當(dāng)三系不育系與恢復(fù)系雜交后產(chǎn)生的F₁作父本時(shí)，含有基因型S（r）的花粉是可育的，能夠與其它保持系雜交；在目標(biāo)保持系不能獲得時(shí)，通過利用其相應(yīng)的三系不育系與恢復(fù)系雜交形成雜交種，或利用易獲得的三系不育系配制的試驗(yàn)雜交種進(jìn)行遺傳改良；在對保持系進(jìn)行改良時(shí)，三系不育系與恢復(fù)系雜交形成雜交種，或利用該不育系配制的試驗(yàn)雜交種，這兩者只能作為父本參與到雜交過程中；另外通過不育系雜交種AF₁嚴(yán)格的套袋自交和花粉育性鑒定，剔除恢復(fù)系微效基因，從而保證不育系雜交種AF₁的育性穩(wěn)定性。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的秈型雜交水稻三系不育系的選育方法的實(shí)施例育種程序圖；擇豐產(chǎn)性好、米質(zhì)優(yōu)、抗性強(qiáng)、配合力高的三系不育系，或其雜交種F₁，對被改良的保持系進(jìn)行改造；圖中A^n-1F₁和BF_n中的n種表示雜交育種世代數(shù)，與不育系穩(wěn)定有關(guān)，當(dāng)不育系穩(wěn)定時(shí)，后續(xù)工作就是不育系的原種生產(chǎn)和良種繁育，以及不育系的測恢和雜交種的制種。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示：一種秈型雜交水稻三系不育系的選育方法，該選育方法的步驟如下：第一步：選擇含有目標(biāo)性狀的三系不育系Q作為母本，與優(yōu)質(zhì)恢復(fù)系R雜交，形成基因型S（Rr）的雜交種F₁；第二步：以被改良的保持系為母本去雄，以雜交種F₁作父本雜交，產(chǎn)生雜合體BF₁，該雜合體為分離群體，一種為基因型N（rr）的雜合體BF₁-1，該雜合體BF₁-1在保持系基因上處于重合狀態(tài)，其它性狀處于雜合狀態(tài)；另一種為基因型N（Rr）的雜合體BF₁-2，該雜合體在保持系基因和其它性狀都處于雜合狀態(tài)；第三步：種植雜合體BF₁群體，從BF₁群體中選擇綜合性狀好的目標(biāo)單株與三系不育系M進(jìn)行測配，雜交產(chǎn)生雜交種AF₁；第四步：通過對雜交種AF₁進(jìn)行套袋自交和花粉育性鑒定，篩選出基因型N（rr）的育性全不育的雜合體BF₁-1單株，種成BF₂；否則，淘汰該單株；第五步：從種成的BF₂中選擇綜合性狀優(yōu)良的單株，與相應(yīng)的剩余的不育系A(chǔ)F₁雜交生成A²F₁；第六步：重復(fù)第四、五步，直至不育系穩(wěn)定。在上述選育方法中，第一步中的三系不育系Q為孢子體不育，當(dāng)三系不育系Q與恢復(fù)系R雜交后產(chǎn)生的F₁作父本時(shí)，含有基因型S（r）的雜交種F₁的花粉是可育的；第三步中的雜交種AF₁用于鑒定恢保關(guān)系；第四步中通過對雜交種AF₁進(jìn)行套袋自交和花粉育性鑒定，剔除恢復(fù)系微效基因，從而保證不育系雜交種AF₁的育性穩(wěn)定性。另外三系不育系Q為荃9311A；恢復(fù)系R為鎮(zhèn)恢084；被改良的保持系為川香29B；三系不育系M為珍汕97A。

實(shí)施例

選擇豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)三系不育系荃9311A為不育系細(xì)胞質(zhì)供體，與恢復(fù)系鎮(zhèn)恢084雜交；從雜交F₁群體中選擇綜合性狀好的目標(biāo)單株為父本，與川香29B雜交，獲得BF₁；以BF₁為父本，與珍汕97A測交，獲得AF₁并用于鑒定恢保關(guān)系，同時(shí)收集相應(yīng)的BF₂種植；對測交種AF₁進(jìn)行套袋自交和花粉育性鑒定，篩選出育性不育的AF₁單株；種植相應(yīng)的BF₂群體，與不育成對交，選育新的不育系。其具體步驟如下：

第一步：選擇豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)三系不育系荃9311A為母本，與恢復(fù)系鎮(zhèn)恢084雜交，收獲雜交種F₁；

第二步：以川香29B為母本，以雜交種F₁為父本進(jìn)行雜交，收獲雜交種BF₁；

第三步：種植雜交種BF₁，從BF₁群體中選擇綜合性狀好的目標(biāo)單株與珍汕97A測交產(chǎn)生雜交種AF₁，同時(shí)收集BF₂種植；

第四步：種植AF₁群體150株左右，進(jìn)行套袋自交和花粉育性鑒定，若AF₁群體均花粉不育，則保留相應(yīng)的BF₂種子；否則，淘汰該BF₂種子；

第五步：從種成的BF₂中選擇綜合性狀優(yōu)良的單株，與相應(yīng)的剩余的不育系A(chǔ)F₁雜交生成A²F₁，在此過程中對AF₁群體進(jìn)行套袋自交和花粉育性鑒定選擇綜合性狀優(yōu)良的AF₁單株；

第六步：對雜交種A²F₁進(jìn)行套袋自交和花粉育性鑒定，選擇綜合性狀優(yōu)良的BF₃單株，與綜合性狀優(yōu)良的A²F₁單株成對雜交生成A³F₁；

第七步：重復(fù)第四、五步；

第n步：直至不育系穩(wěn)定。

本發(fā)明的雜交秈稻三系不育系為孢子體不育，保持系不易獲得，但其不育系容易獲得，通過使目標(biāo)不育系處于可育狀態(tài)，通過有性雜交，參與到基因重組過程中，從而實(shí)現(xiàn)育種改良，選育自主產(chǎn)權(quán)的三系不育系；該選育方法通過三系不育系實(shí)現(xiàn)利用相對應(yīng)的保持系目的并提高不育系的豐產(chǎn)性。且由于三系不育系為孢子體不育，當(dāng)三系不育系與恢復(fù)系雜交后產(chǎn)生的F₁作父本時(shí)，含有基因型S（r）的花粉是可育的，能夠與其它保持系雜交；在目標(biāo)保持系不能獲得時(shí)，通過利用其相應(yīng)的三系不育系與恢復(fù)系雜交形成雜交種，或利用易獲得的三系不育系配制的試驗(yàn)雜交種進(jìn)行遺傳改良；在對保持系進(jìn)行改良時(shí)，三系不育系與恢復(fù)系雜交形成雜交種，或利用該不育系配制的試驗(yàn)雜交種，這兩者只能作為父本參與到雜交過程中；另外通過不育系雜交種AF₁嚴(yán)格的套袋自交和花粉育性鑒定，剔除恢復(fù)系微效基因，從而保證不育系雜交種AF₁的育性穩(wěn)定性。

以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)；本發(fā)明未涉及的技術(shù)均可通過現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。