專利名稱：水稻無(wú)融合生殖固定雜種優(yōu)勢(shì)的育種技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用領(lǐng)域。
三十年代，Navashion和Karpechenk提出無(wú)融合生殖固定雜種優(yōu)勢(shì)的育種。八十年代，發(fā)現(xiàn)玉米六月禾(poa pretensis)、大黍(Panicum madmum)、高梁R473等無(wú)融合生殖遺傳資源。但到目前為止，國(guó)際上尚未報(bào)道水稻無(wú)融合生殖研究情況。
本發(fā)明的目的是提供一種不需年年制種又能多代利用無(wú)融合生殖固定雜種優(yōu)勢(shì)的育種技術(shù)。
本發(fā)明的內(nèi)容為固定水稻雜種優(yōu)勢(shì)育種技術(shù)，共有六個(gè)程序(1)選育水稻無(wú)融合生殖系。選育有系統(tǒng)分離、系統(tǒng)遺傳、固定雜種特點(diǎn)的遺傳工具粳稻84—15和秈稻3027。在固定雜種優(yōu)勢(shì)研究中，首先用非洲長(zhǎng)藥野生稻(O.Longistaminata，染色體為AIAI)與亞洲栽培稻(O.Sativa粳稻80—6195，染色體組為AA)雜交，并獲得雜交種子，雜種第一代植株在北京遲熟，雜種優(yōu)勢(shì)是非常明顯的，該組合的雜種第二代是瘋狂分離的，從中收29株種子，在雜種第三代分別種29個(gè)小區(qū)，由此分離出個(gè)體之間植物學(xué)特征和生物學(xué)特性是完全相同的三個(gè)不同群體即粳稻84—15、粳稻84—23和粳稻84—01，(


圖1)；用亞洲栽培稻明恢63與非洲長(zhǎng)藥野生稻雜交，并獲得雜交種子，該組合的雜種第一代植株在北京正常成熟，雜種優(yōu)勢(shì)是不明顯的，在雜種第二代分離出個(gè)體之間植物學(xué)特征和生物學(xué)特性是完全相同的，二個(gè)不同的群體，即高稈株群和矮稈株群，秈稻3027和秈稻3028，(圖2)用粳稻84—15、粳稻84—01、粳稻84—23和秈稻3027、秈稻3028作固定雜種優(yōu)勢(shì)的載體與有性生殖水稻品種為受體進(jìn)行雜交，均能得到雜交種子，在雜種第二代能夠選出不需年年制種又能多代利用的雜交水稻品種，如中新1號(hào)(84—15×喜蜂)。雜交稻2號(hào)(84—15×〔(桂畢2號(hào)×蘆大)×桂大〕)，粳稻(84—15×鄂宜105)，雜交稻1號(hào)(3027×坊迪)，秈稻89—63(84—15×密陽(yáng)23)，秈稻(3027×江矮)，秈稻(3027×三桂粘)等；經(jīng)細(xì)胞學(xué)觀察粳稻84—15胚根染色體數(shù)目是2n＝24，胚乳細(xì)胞染色體數(shù)目95％左右是2n＝24，5％左右是3n＝36，由此證明胚乳細(xì)胞95％左右是沒(méi)有“三融合”的，即二個(gè)極細(xì)胞有自動(dòng)發(fā)育成胚乳的能力。胚胎學(xué)研究證明，粳稻84—15和秈稻3027的無(wú)性胚來(lái)自株心細(xì)胞；遺傳學(xué)研究指出粳稻84—15和秈稻3027具有系統(tǒng)分離、系統(tǒng)遺傳、固定雜種的特性。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明粳稻84—15和秈稻3027等是水稻無(wú)融合生殖系。
(2)選配親本，選配親本的原則是必需選擇二個(gè)之一是無(wú)融合生殖系，或者二個(gè)親本都是無(wú)融合生殖系，選育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好、配合力高的性狀互補(bǔ)的水稻無(wú)融合生殖系和有性生殖水稻品種作雜交親本，還要考慮二個(gè)親本的米質(zhì)、產(chǎn)量、抗性、配合力等性狀的互補(bǔ)；但在親本中，誰(shuí)作父本，誰(shuí)作母本呢？這要根據(jù)無(wú)融合生殖所屬類型而定，因?yàn)閷Ｐ詿o(wú)融合生殖系的雌蕊拒絕接受花粉，而本身的花粉有生活力，所以它只能作父本與其他品種雜交，兼性無(wú)融合生殖的雌蕊能夠接受花粉，而本身的花粉也有生活力，所以它既可以作母本，也可以作父本與其他品種雜交，如兼性無(wú)融合生殖秈稻89—63與兼性無(wú)融合生殖粳稻84—01雜交，能夠得到雜交種子。
(3)將已選配好的親本進(jìn)行雜交，獲得含無(wú)融合生殖基因型的水稻雜種。在無(wú)融合生殖水稻，如秈稻84—15、秈稻3027開花前一天，整穗、去雄、套袋；第二天把有性生殖的水稻品種如坊迪、喜峰的花粉授到母本粳稻84—15、秈稻3027的柱頭上，然后套袋隔離，這樣經(jīng)過(guò)2～3次授粉即可得到含水稻無(wú)融合生殖的雜交種子，如84—15×喜峰、3027×坊迪；這個(gè)方法可以進(jìn)行品種間雜交，也可進(jìn)行亞種間雜交，也可進(jìn)行種間(指非洲長(zhǎng)藥野生稻與亞洲栽培稻)雜交，成功率可以達(dá)到100％。
(4)篩選含水稻無(wú)性種子的基因型，將上面所得到的雜交種子如84—15×喜峰、3027×坊迪，分別按組合播種、單株插秧，然后觀察和標(biāo)記在植物學(xué)特征和生物學(xué)特性上與母本如粳稻84—15、秈稻3027和父本如喜蜂、坊迪不同的一代雜種植株，當(dāng)這些植株開花授粉時(shí)，攜帶無(wú)融合生殖基因的雌配子與攜帶無(wú)融合生殖基因的雄配子結(jié)合時(shí)，能夠產(chǎn)生純合隱性的無(wú)融合體基因型的水稻種子，成熟時(shí)分別按組合單株逐穗收獲，分別脫粒，分別編號(hào)，裝袋保存，其內(nèi)則含有無(wú)性種子如84—15×喜峰、3027×坊迪；這些無(wú)性種子在下一代才能表現(xiàn)出來(lái)，這種作法與常規(guī)稻和雜交稻育種法把雜種一代混合播種，混合脫粒和保存是完全不相同的。
(5)篩選水稻無(wú)融合體，即篩選優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗的水稻無(wú)融合體；將含有無(wú)融合生殖的無(wú)性種子，如84—15×喜峰、3027×坊迪，分別按組合、株穗系播種、插秧；在雜種第二代植株可出現(xiàn)二種表現(xiàn)型第一種是不分離株群，它們的植物學(xué)特征和生物學(xué)特性是完全相同的即無(wú)融合體；第二種是分離株，它們每一個(gè)植株的植物學(xué)特征和生物學(xué)特性是完全不相同的，(圖3)我們的目標(biāo)是篩選第一種株群如84—15×喜蜂，固定株群1、2、3，并將它們分別混合脫粒、編號(hào)、裝袋保存。如果用二個(gè)兼性無(wú)融合生殖系作雜交親本，它們可以固定雜種一代或接近雜種一代的雜種優(yōu)勢(shì)，也就是說(shuō)它們的雜種二代是不分離的或者說(shuō)是基本不分離的；這種選育水稻無(wú)融合體的方法和常規(guī)育種方法在雜種后代連續(xù)單株選擇是完全不相同的。
(6)進(jìn)行品種比較，選育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗的無(wú)融合生殖雜交水稻品種，將雜種第三代的無(wú)融合體如84—15×喜峰、3027×坊迪與對(duì)照種雜交稻如秈稻汕優(yōu)桂33、粳稻秀優(yōu)57，分別播種、插秧，在生育期間，進(jìn)行田間調(diào)查，取樣考種，統(tǒng)計(jì)資料，篩選比雜交水稻質(zhì)量?jī)?yōu)、產(chǎn)量高、抗性好的雜交水稻品種，如中新1號(hào)、雜交稻1號(hào)、雜交稻2號(hào)。這些雜交水稻品種是不需要年年制種，又能多代利用的，表現(xiàn)了豐產(chǎn)性好、米質(zhì)優(yōu)、抗性好、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果。本發(fā)明是一種水稻優(yōu)質(zhì)、超高產(chǎn)、多抗的育種新途徑，解決了雜交水稻親本少、米質(zhì)差的難題，也解決了常規(guī)稻遠(yuǎn)緣雜交后代瘋狂分離難穩(wěn)定的問(wèn)題，能夠固定品種間、亞種間、種間的雜種優(yōu)勢(shì)，縮短育種周期三分之二以上，把雜交稻的雜種優(yōu)勢(shì)和常規(guī)稻的多代利用的特點(diǎn)綜合為一體，成為一種理想的育種技術(shù)。應(yīng)用這項(xiàng)育種技術(shù)在雜種第二代選育的雜交水稻有中新1號(hào)(粳稻84—15×喜峰)，秈稻89—63(84—15×密陽(yáng)23)和雜交稻1號(hào)(3027×坊迪)及雜交稻2號(hào)(84—15×〔(桂畢2號(hào)×蘆大)×桂大〕)等，均表現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好。用這種技術(shù)選育出的粳稻84—15在黃淮地種植，比常規(guī)水稻品種新稻6811平均增產(chǎn)15％。
圖1為選育粳稻無(wú)融合生殖系84—15過(guò)程；圖2為選育秈稻無(wú)融合生殖系3027過(guò)程；圖3為選育雜交粳稻品種84—15×喜峰即中新1號(hào)過(guò)程；圖4為選育專性或接近專性無(wú)融合生殖雜交水稻品種過(guò)程。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例。
實(shí)施例1以野生稻(O.longistaminata、染色體組A1A1)作母本與栽培稻(80—6195)作父本進(jìn)行雜交并獲得雜交種子。雜種第一代植株自交的種子，按株系、穗收。雜種第二代植株分離，自交的種子(混合雜種群體1、2、3)，按株系，穗收。雜種第三代植株分離出個(gè)體之間植物學(xué)特征和生物學(xué)特性完全相同的三個(gè)不同雜種群體1、2、3(無(wú)融合體)，它們的農(nóng)藝性狀與母本、父本是不同的，其中雜種群體2就是粳稻無(wú)融合生殖系84—15。它是一個(gè)高產(chǎn)水稻品種，植株?duì)I養(yǎng)優(yōu)勢(shì)突出，葉片綠色，莖稈粗壯，株高95～105厘米，穗長(zhǎng)28～30厘米，每穗總粒200～300粒，給實(shí)率80％左右，千粒重25～28克，米質(zhì)較好。1988年在河南省偃師縣推廣，最高產(chǎn)量達(dá)到每畝700公斤，一般產(chǎn)量每畝550公斤。
長(zhǎng)花藥野生稻(O.longistaminata)多年生野生稻，來(lái)自非洲貝寧國(guó)，含有無(wú)融合生殖基因，根莖繁殖，分蘗力強(qiáng)，每株分蘗20～30個(gè)，葉片深綠，株高135～150cm，穗長(zhǎng)15～18cm，主穗總粒數(shù)60～80個(gè)，在自然條件下，不抽穗；在北京人工短日照處理30～40天才能抽穗，結(jié)實(shí)率0.1％，具有自交不親和性的特點(diǎn)，但在異交時(shí)，花粉有生活力。種皮黑色長(zhǎng)芒，千粒重15～20克，抗稻瘟病，中抗白葉枯病、抗稻飛虱。
80—6195粳稻品系，株高110～115cm、穗長(zhǎng)20～25cm，每株有效穗數(shù)6～8個(gè)，葉片綠色，主穗總粒數(shù)120～180粒、結(jié)實(shí)率85～90％，千粒重24～25克，黃谷、種子無(wú)芒，米腹白較小，有爆腰，在北京全生育期170～180天?？沟疚敛『桶兹~枯病。
實(shí)施例2以栽培稻(明恢63)作母本與野生稻(O.longistaminata)作父本進(jìn)行雜交并獲得雜交種子。雜交一代植株的自交種子按株系，穗收。雜種第二代植株分離出個(gè)體之間植物學(xué)特征和生物學(xué)特性完全相同的二個(gè)不相同雜種株群1、2(無(wú)融合體)，它們的農(nóng)藝性狀與母本、父本是不相同的，其中雜種株群2就是矮桿秈稻無(wú)融合生殖系3027。
明恢63秈稻，株高120～125cm，穗長(zhǎng)25～30cm，有效穗5～8個(gè)，葉片淡綠色，主穗總粒數(shù)150～200粒，結(jié)實(shí)率75～80％，千粒重20～24克，穎殼有紫尖，種子金黃色，有頂芒，米粒不透明，有爆腰，在北京全生育期160～165天，抗稻瘟病。
實(shí)施例3以粳稻無(wú)融合生殖84—15作母本與有性生殖品種粳稻喜峰作父本進(jìn)行雜交并獲得雜交種子。雜種第一代植株自交的種子，按株系，穗收。雜種第二代植株分離出四個(gè)表現(xiàn)型第一，分離株，它們個(gè)體之間的植物學(xué)特征和生物學(xué)特性是完全不同的，給于淘汰，第二，固定株群1，它們個(gè)體之間的植物學(xué)特征和生物學(xué)特性是完全相同的(無(wú)融合體)，它們的農(nóng)藝性狀與兩個(gè)親本是不同的，其豐產(chǎn)性沒(méi)有超過(guò)高值親本，如喜峰，給予淘汰。第三，固定株群2，它們個(gè)體之間的植物學(xué)特征和生物學(xué)特性是完全相同的(無(wú)融合體)，它們的農(nóng)藝性狀與兩個(gè)親本是不同的，其豐產(chǎn)性超過(guò)高值品種，如喜峰，但沒(méi)有超過(guò)對(duì)照種，如中丹2號(hào)，給予淘汰。第四，固定株群3，它們個(gè)體之間的植物學(xué)特征和生物學(xué)特性是完全相同的(無(wú)融合體)，它們的農(nóng)藝性狀與兩個(gè)親本是不同的，其豐產(chǎn)性不僅超過(guò)高值親本，如喜峰，也超過(guò)對(duì)照種，如中丹2號(hào)；因此在雜種第三代選育出超標(biāo)的無(wú)融合體雜交水稻品種84—15×喜峰(經(jīng)北京市審定定名為中新1號(hào))。
喜峰栽培粳稻品種，從日本引入北京，株型好，株高90～95cm，穗長(zhǎng)18～20cm，每株有效穗數(shù)5～8個(gè)，葉片綠色，主穗總粒數(shù)80～90個(gè)，結(jié)實(shí)率80～85％，千粒重20～25克，種子有頂芒，米質(zhì)好，在北京作麥茬稻種植畝產(chǎn)600～800斤，全生育期140～145天，抗稻瘟病，較抗白葉枯病。
實(shí)施例4以兼性無(wú)融合生殖系如秈稻89—63作母本與兼性或?qū)Ｐ詿o(wú)融合生殖系如粳稻84—01作父本進(jìn)行雜交并獲得雜交種子。雜種第一代植株自交的種子，按株系，穗收并篩選超親超標(biāo)的無(wú)融合體的種子，該種子雜種第二代個(gè)體之間的植物學(xué)特征和生物學(xué)特性是完全相同的。它們的農(nóng)藝性狀與第一代雜種植株是相同的或近似的，但與兩個(gè)親本是不同的。因此，在雜種第二代就可以選育出相當(dāng)于雜種第一代具有的雜種優(yōu)勢(shì)并能進(jìn)行專性或接近專性無(wú)融合生殖的雜交水稻品種，如89—63×8401。
權(quán)利要求
1.一種水稻無(wú)融合生殖固定雜種優(yōu)勢(shì)的育種技術(shù)，其特征在于固定水稻雜種優(yōu)勢(shì)育種技術(shù)，共有六個(gè)程序(1)選育水稻無(wú)融合生殖系，選育有系統(tǒng)分離、系統(tǒng)遺傳、固定雜種特點(diǎn)的遺傳工具粳稻84—15和秈稻3027；(2)選配親本，選擇二個(gè)親本之一或二個(gè)親本都是無(wú)融合生殖系，選育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)抗性好、配合力高的性狀互補(bǔ)的水稻無(wú)融合生殖系和有性生殖水稻品種作雜交親本；(3)將已選配好的親本進(jìn)行雜交，獲得含水稻無(wú)融合生殖基因的水稻雜種；(4)篩選含水稻無(wú)性種子的基因型，按組合將雜種播種田間，單株插秧，篩選植物學(xué)特征和生物學(xué)特性不同于父母的綜合性狀好的雜種一代；(5)篩選優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗的水稻無(wú)融合體；(6)進(jìn)行品種比較，在雜種第三代篩選符合育種目標(biāo)，即優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗的無(wú)融合生殖雜交水稻品種。
2.按權(quán)利要求1所述的育種技術(shù)，其特征是以野生稻(O.longistaminata)作母本與栽培稻(80—6195)作父本進(jìn)行雜交并獲得雜交種子，雜種第一代植株自交的種子，按株系、穗收，雜種第二代植株分離，自交的種子，按株系，穗收，雜種第三代植株分離出個(gè)體之間植物學(xué)特征和生物學(xué)特性完全相同的三個(gè)不同的雜種群體1、2、3，其中雜種群體2就是粳稻無(wú)融合生殖系84—15。
3.按權(quán)利要求1所述的育種技術(shù)，其特征是以栽培稻明恢63作母本與野生稻(O.longistaminata)作父本進(jìn)行雜交并獲得雜交種子，雜交一代植株的自交種子按株系，穗收，雜種第二代植株分離出個(gè)體之間植物學(xué)特征和生物學(xué)特性完全相同的二個(gè)不同的雜種株群1、2，其中雜種株群2就是矮桿秈稻無(wú)融合生殖系3027。
4.按權(quán)利要求1所述的育種技術(shù)，其特征是以粳稻無(wú)融合生殖系84—15作母本與有性生殖品種粳稻喜峰作父本進(jìn)行雜交并獲得雜交種子，雜種第一代植株自交的種子，按株系，穗收，雜種第二代植株分離出四個(gè)表現(xiàn)型第一，分離株，它們個(gè)體之間的植物學(xué)特征和生物學(xué)特性是完全不同的，給于淘汰，第二，固定株群1，它們個(gè)體之間的植物學(xué)特征和生物學(xué)特性是完全相同的，它們的農(nóng)藝性狀與兩個(gè)親本是不同的，其豐產(chǎn)性沒(méi)有超過(guò)高值親本，如喜峰，給予淘汰，第三，固定株群2，它們個(gè)體之間的植物學(xué)特征和生物學(xué)特性是完全相同的，它們的農(nóng)藝性狀與兩個(gè)親本是不同的，其豐產(chǎn)性超過(guò)高值品種，如喜峰，但沒(méi)有超過(guò)對(duì)照種，如中丹2號(hào)，給予淘汰，第四，固定株群3，它們個(gè)體之間的植物學(xué)特征和生物學(xué)特性是完全相同的，它們的農(nóng)藝性狀與兩個(gè)親本是不同的，其豐產(chǎn)性不僅超過(guò)高值親本，如喜峰，也超過(guò)對(duì)照種，如中丹2號(hào)，在雜種第三代選育出超標(biāo)的無(wú)融合體雜交水稻品種84—15×喜峰。
5.按權(quán)利要求1所述的育種技術(shù)，其特征是以兼性無(wú)融合生殖系，如秈稻89—63作母本與兼性無(wú)融合生殖系如粳稻84—01作父本進(jìn)行雜交并獲得雜交種子，雜種第一代植株自交的種子，按株系，穗收，篩選超親超標(biāo)的無(wú)融合體，雜種第二代個(gè)體之間的植物學(xué)特征和生物學(xué)特性是完全相同的，它們的農(nóng)藝性狀與第一代雜種植株是相同的或近似的，但與兩個(gè)親本是不同的，因此，在雜種第二代就可以選育出相當(dāng)于雜種第一代具有的雜種優(yōu)勢(shì)并能進(jìn)行專性或接近專性無(wú)融合生殖的雜交水稻品種，如89—63×8401。
全文摘要
水稻無(wú)融合生殖固定雜種優(yōu)勢(shì)的育種技術(shù)屬水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用領(lǐng)域。本發(fā)明提供一種不需年年制種又能多代利用無(wú)融合生殖固定雜種優(yōu)勢(shì)的育種技術(shù)。本發(fā)明包括選育水稻無(wú)融合生殖系，選配親本，進(jìn)行雜交，篩選含水稻無(wú)性種子的基因型，篩選水稻無(wú)融合體，進(jìn)行品種比較，選育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗的無(wú)融合生殖雜交水稻品種。本發(fā)明解決了雜交水稻親本少、米質(zhì)差的難題，縮短育種周期2/3以上。用這種技術(shù)選育出的粳稻84—15在黃淮地種植，比常規(guī)水稻新稻6811平均增產(chǎn)15％。
文檔編號(hào)A01H1/02GK1124564SQ9411885
公開日1996年6月19日 申請(qǐng)日期1994年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月12日
發(fā)明者陳建三 申請(qǐng)人:陳建三