專利名稱：高抗白葉枯病水稻不育系的育種方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高抗白葉枯病雜交水稻不育系的育種方法。
在我國特別在我國的南方地區(qū)，三系雜交水稻經(jīng)過二十多年的推廣種植已成為最主要的栽培品種類型，在生產(chǎn)上發(fā)揮出巨大的增產(chǎn)效益。但由于許多雜交組合易感白葉枯病導(dǎo)致不同程度的減產(chǎn)，一般發(fā)病田塊減產(chǎn)10-20％，重病田塊減產(chǎn)30％以上，嚴重影響雜交組合的產(chǎn)量潛力，限制了眾多雜交組合的推廣應(yīng)用。而農(nóng)藥防治效果差、成本又高，而且嚴重污染生態(tài)環(huán)境，因此培育抗白葉枯病雜交稻新組合是最為經(jīng)濟、有效的防止白葉枯病危害的方法，多年來一直是我國育種工作的重要課題之一。
雜交組合的抗病性很大程度上取決于親本的抗性。三系雜交稻要獲得白葉枯病抗性，必須通過改良親本著手，通常采取下列途徑一是不育系和恢復(fù)系均抗白葉枯病，從而雜交組合獲得抗性，二是不育系或恢復(fù)系抗白葉枯病且抗性基因為完全顯性，使雜交組合獲得較好的抗性。目前在我國被大面積利用的不育系主要是珍汕97A、協(xié)青早A、龍?zhí)仄諥、Ⅱ-32A等少數(shù)幾個不育系，這些不育系均存在著感白葉枯病等問題。而抗病恢復(fù)系由于其抗源多數(shù)來自于IR26、IR36等系統(tǒng)的品種，其抗病基因是不完全顯性的Xa-4，所配制的雜交組合抗性欠佳，一般表現(xiàn)為中抗或中感(《中國水稻品種及其系譜》P197-209，上海科學(xué)技術(shù)出版社，1991年3月)。近年來育成的少數(shù)幾個恢復(fù)系如鎮(zhèn)恢084、抗恢63、抗恢98等，由于導(dǎo)入完全顯性的Xa-7抗白葉枯病基因使雜交組合獲得較好的抗性，一定程度上解決了生產(chǎn)上白葉枯病危害的問題。但抗病恢復(fù)系的選育與應(yīng)用存在一定的局限性一方面由于能廣泛應(yīng)用的不育系數(shù)量很少，而且配制組合的配合力存在一定差異，一個抗病恢復(fù)系只有一、兩個組合在生產(chǎn)上能得到應(yīng)用；另一方面會加大恢復(fù)系選擇壓、影響選育效果和進程。而選育含有Xa-7基因的高抗白葉枯病不育系具有更為廣泛的應(yīng)用價值，無論恢復(fù)系是抗還是感，雜交組合均表現(xiàn)抗病。目前國內(nèi)外尚未有培育出攜帶Xa-7基因高抗白葉枯病保持系和不育系的報道。
本發(fā)明的目的就是針對我國目前廣泛應(yīng)用的不育系珍汕97A、協(xié)青早A、龍?zhí)馗和Ⅱ-32A均感白葉枯病從而導(dǎo)致生產(chǎn)上大面積應(yīng)用的秈型雜交稻組合多數(shù)感白葉枯病的缺陷，提出一種高抗白葉枯病不育系的育種方法。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為1、抗源的發(fā)掘與改造原始抗源親本DV85含有高抗白葉枯病Xa-7顯性基因，其農(nóng)藝性狀差，通過與農(nóng)藝性狀較好的臺中本地1號TN1雜交培育綜合性狀好、攜帶Xa-7基因的高抗白葉枯病中間抗源材料8387-1；2、抗性導(dǎo)入保持系通過雜交、回交將中間材料8387-1的Xa-7抗性基因?qū)肽壳皯?yīng)用最廣的保持系(輪回親本，回交5-7代)珍汕97B、龍?zhí)馗、協(xié)青早B和Ⅱ-32B，培育的保持系經(jīng)接種鑒定對白葉枯病抗性應(yīng)達到高抗，病斑長度在1cm以下。新的保持系除抗性差異外，其生物學(xué)特性與原來的感病保持系相似；3、抗性導(dǎo)入不育系利用高抗白葉枯病保持系分別對相應(yīng)的不育系珍汕97A、龍?zhí)馗、協(xié)青早A和Ⅱ-32A授粉3-5代，經(jīng)接種鑒定對白葉枯病抗性達到高抗，選擇不育率達100％，不育系的柱頭外露率、開穎角度、花時、花期相似于或優(yōu)于原有感病不育系，保留對應(yīng)的抗病保持系；4、測配決選不育系和保持系選擇感白葉枯病的常用恢復(fù)系明恢63、蜀恢162、成恢448等分別對被選抗病不育系測配，以相應(yīng)的感病不育系為對照，F(xiàn)1的產(chǎn)量、品質(zhì)應(yīng)達到或高于對照，白葉枯病抗性達到高抗-抗。根據(jù)F1產(chǎn)量(包括穗粒結(jié)構(gòu))、抗性、品質(zhì)等性狀的配合力決選不育系和保持系。
經(jīng)篩選培育的四個抗白葉枯病保持系和不育系與原來的感病保持系和不育系比較，其顯著的特點和積極效果在于(1)白葉枯病的抗性。用白葉枯病菌系Z173、KS-6-6、JS49-1等接種，新培育的抗病不育系病斑長度在0.2-0.8cm，病級均為1級，高抗白葉枯?。?2)雜交組合抗性提高。四個新培育的不育系蘇1A、蘇2A、蘇3A和蘇4A與高感白葉枯病的恢復(fù)系明恢63、蜀恢162、成恢448配制的雜交組合，接種20天后病斑長度僅為0.5-2.6cm，病級1-3級，抗性達到高抗-抗；(3)雜交組合品質(zhì)有所改善。用蘇1A、蘇2A與明恢63、明恢70、蜀恢162、蜀恢362、成恢448、鎮(zhèn)恢129、鎮(zhèn)恢084、鹽恢559等8個恢復(fù)系配制的雜交組合，稻米透明度好于對照組合。(4)可替代感病不育系通過多代回交轉(zhuǎn)育，新育成的高抗白葉枯病保持系和不育系在形態(tài)特征、光溫反應(yīng)、生育期、花期、花時、開穎角度、不育性、異交結(jié)實率等生物學(xué)特性與原來的感病保持系和不育系極為相似，所配雜交種在植株高度、株型、葉型、葉色、抽穗期、整齊度、成熟期及抗倒性等方面與相應(yīng)的汕優(yōu)、特優(yōu)、協(xié)優(yōu)、Ⅱ優(yōu)組合雜交稻相似，因此在生產(chǎn)上可替代珍汕97A、龍?zhí)馗、協(xié)青早A和Ⅱ-32A感病不育系，以達到防止白葉枯病危害的目的。其雜交組合尤其適宜江蘇、安徽、河南、湖北、江西、福建、浙江等白葉枯病常發(fā)區(qū)和多發(fā)區(qū)，生產(chǎn)上無需防治白葉枯病。
圖為高抗白葉枯病水稻不育系的選育系譜圖下面詳細敘述本發(fā)明實施例1、抗源引進與改造本發(fā)明所用抗源引自斯里蘭卡的DV85，該品種攜帶Xa-7抗病基因，表現(xiàn)高抗白葉枯病，且抗性穩(wěn)定，但植株高大(130cm以上)，披葉、穗小粒小、易落粒、綜合性狀很差，在育種上難于直接利用。我們利用DV85作父本與感白葉枯病矮稈品種臺中本地一號(TN1)雜交，培育成半矮稈、農(nóng)藝性狀優(yōu)良、穩(wěn)定的株系。各株系均在孕穗期用浙173、KS-6-6、JS49-1等強毒菌系(濃度3億個細菌/ml)進行剪葉接種，每株系接種10株，每株接種3個分蘗的劍葉，20天后測量葉片病斑長度，鑒定抗性，最終篩選出高抗白葉枯病、農(nóng)藝性狀優(yōu)良的8387-1株系作為中間抗源。經(jīng)遺傳分析，該品系攜帶抗白葉枯病基因Xa-7，抗性為完全顯性單基因控制性狀。2、抗性基因?qū)氡３窒狄哉渖?7B、龍?zhí)馗、協(xié)青早B和Ⅱ-32B作為母本分別與8387-1雜交，再作輪回親本(父本)分別進行回交。在以后世代劍葉抽出時對回交各世代進行抗性鑒定(每株均接種3-5張劍葉或倒二葉，方法同前)，以抗性結(jié)合農(nóng)藝性狀選擇單株，被選單株接種病斑長度0.3-0.8cm。在BC5-BC7世代選擇單株自交1-2代，選擇抗性穩(wěn)定、米質(zhì)好，開花習(xí)性及其它生物學(xué)特性與輪回親本(感病保持系)相仿株系作為抗病保持系，其病斑長度在0.5cm左右，達到高抗水平。
表1．抗感白葉枯病保持系的主要農(nóng)藝性狀比較表(南京，1999年)
3、抗性基因?qū)氩挥道蒙鲜霁@得抗性的保持系分別對相應(yīng)的不育系珍汕97A、龍?zhí)馗、協(xié)青早A和Ⅱ-32A授粉3-5代，使不育系獲得抗性。每個世代成株期進行接種鑒定(方法同前)，選擇抗性好、不育率達100％、柱頭外露率高、開穎角度大、花時花期適宜的不育系，并保留相應(yīng)的保持系。
表2．抗感白葉枯病不育系的開花習(xí)性等主要農(nóng)藝性狀比較(1999年，南京)
備注①以上數(shù)據(jù)在未使用赤霉素等任何激素的條件下測定②自然異交率以不育系明恢63(2∶1)隔行種植，未割葉、自由授粉(無人工外力)4、配合力和雜種抗性鑒定選擇感白葉枯病的常用恢復(fù)系明恢63、蜀恢162、成恢448等分別對被選不育系測配，以感病不育系為對照，根據(jù)F1產(chǎn)量(包括穗粒結(jié)構(gòu))、抗性、品質(zhì)等性狀決選不育系和保持系。以珍汕97B為輪回親本培育的高抗白葉枯病保持系和不育系分別定名蘇1B、蘇1A；以龍?zhí)馗楸尘暗母呖拱兹~枯病保持系和不育系定名為蘇2B、蘇2A；協(xié)青早背景的高抗白葉枯病保持系和不育系定名為蘇3B、蘇3A；Ⅱ-32為背景的高抗白葉枯病保持系和不育系定名為蘇4B、蘇4A。其中蘇1、蘇2不育系和保持系稻米品質(zhì)有所提高，用其配制的雜交種稻米品質(zhì)明顯好于對照。
以蘇1A和珍汕97A不育系為例，配制的部分雜交組合，在2000年種植小區(qū)。其產(chǎn)量、穗粒結(jié)構(gòu)、品質(zhì)、抗性等試驗結(jié)果如下表3．蘇1A、珍汕97A不育系配組的雜種F1主要農(nóng)藝性狀比較
5、繁種、制種產(chǎn)量試驗表明，四個新培育的高抗白葉枯病不育系繁種、制種產(chǎn)量與原感病不育系相當(dāng)。由于抗病保持系和不育系的生育期、開花習(xí)性與原來感病不育系和保持系相似，制種方法基本相同。
權(quán)利要求
1.一種高抗白葉枯病水稻不育系的育種方法，包括1)抗源的發(fā)掘與改造原始抗源親本DV85含有高抗白葉枯病Xa-7顯性基因，其農(nóng)藝性狀差，通過與農(nóng)藝性狀較好的臺中本地1號TN1雜交培育綜合性狀好、攜帶Xa-7基因的高抗白葉枯病中間抗源材料8387-1；2)抗性導(dǎo)入保持系通過雜交、回交將中間材料8387-1的Xa-7抗性基因?qū)肽壳皯?yīng)用最廣的保持系(輪回親本)珍汕97B、龍?zhí)馗、協(xié)青早B和Ⅱ-32B，培育的保持系經(jīng)接種鑒定對白葉枯病抗性應(yīng)達到高抗，病斑長度在1cm以下；3)抗性導(dǎo)入不育系利用高抗白葉枯病保持系分別對相應(yīng)的不育系珍汕97A、龍?zhí)馗、協(xié)青早A和Ⅱ-32A授粉3-5代，經(jīng)接種鑒定對白葉枯病抗性達到高抗，選擇不育率達100％，不育系的柱頭外露率、開穎角度、花時、花期相似于或優(yōu)于原有感病不育系，保留對應(yīng)的抗病保持系；4)測配決選不育系和保持系選擇感白葉枯病的常用恢復(fù)系明恢63、蜀恢162、成恢448等分別對被選抗病不育系測配，以相應(yīng)的感病不育系為對照，F(xiàn)1的產(chǎn)量、品質(zhì)應(yīng)達到或高于對照，白葉枯病抗性達到高抗-抗，根據(jù)F1產(chǎn)量(包括穗粒結(jié)構(gòu))、抗性、品質(zhì)等性狀的配合力決選不育系和保持系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于利用珍汕97B為輪回親本，培育出具有Xa-7抗白葉枯病基因的保持系“蘇1B”；利用“蘇1B”為輪回親本，培育的具有Xa-7抗白葉枯病基因的不育系“蘇1A”。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于利用龍?zhí)馗為輪回親本，培育出具有Xa-7抗白葉枯病基因的保持系“蘇2B”；利用“蘇2B”為輪回親本，培育的具有Xa-7抗白葉枯病基因的不育系“蘇2A”。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于利用協(xié)青早B為輪回親本，培育出具有Xa-7抗白葉枯病基因的保持系“蘇3B”；利用“蘇3B”為輪回親本，培育的具有Xa-7抗白葉枯病基因的不育系“蘇3A”。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于利用Ⅱ-32B為輪回親本，培育出具有Xa-7抗白葉枯病基因的保持系“蘇4B”；利用“蘇4B”為輪回親本，培育的具有Xa-7抗白葉枯病基因的不育系“蘇4A”。
全文摘要
本發(fā)明涉及高抗白葉枯病水稻秈型不育系的育種方法。利用中間抗源8387－1所攜帶的顯性抗白葉枯病基因Xa－7,通過回交導(dǎo)入保持系、不育系,培育出以珍汕97A、龍?zhí)馗、協(xié)青早A和Ⅱ－32A為遺傳背景的高抗白葉枯病不育系。新育成的不育系除高抗白葉枯病外,與原來的感病不育系相似。雜交組合表現(xiàn)較強的優(yōu)勢,以多個高感白葉枯病恢復(fù)系配組,表現(xiàn)高抗一抗,病級在1－2級,而對照表現(xiàn)為高感?？捎糜谖覈i型雜交稻制種地區(qū),其配制的雜交種尤其適用于我國白葉枯病流行地區(qū)。
文檔編號A01H1/02GK1302540SQ0110059
公開日2001年7月11日 申請日期2001年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月17日
發(fā)明者張紅生, 王建飛, 翟虎渠, 陸志強 申請人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)