强再生力水稻恢复系新种质的创制方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010717274.8 (22)申请日 2020.07.23 (71)申请人 福建省农业科学院水稻研究所 地址 350019 福建省福州市仓山区城门乡 连扳村 (72)发明人 林强张建福朱永生何炜 谢鸿光蒋家焕王颖姮连玲 魏林艳陈丽萍 (74)专利代理机构 北京慕达星云知识产权代理 事 务 所 (特 殊 普 通 合 伙) 11465 代理人 王敏 (51)Int.Cl. A01H 1/02(2006.01) A01H 1/04(2006.01) (54)发明名称 一种强再生。

2、力水稻恢复系新种质的创制方 法 (57)摘要 本发明公开了一种强再生力水稻恢复系新 种质的创制方法， 属于遗传育种技术领域。 本发 明公开的一种强再生力水稻恢复系新种质的创 制方法， 应用再生芽出鞘率(1周再生芽出鞘率和 2周再生芽出鞘率)作为衡量再生力的指标， 可以 早期对种质或品种的再生力作出判断， 减少工作 量； 当在非再生稻生态区无法测产时， 也可作为 间接鉴定和筛选的科学依据。 再生力遗传效应可 以全面对亲本的再生特性进行分析， 有利于精确 选择亲本和高效筛选后代。 当前生产上水稻品种 更新换代较快， 授权品种的平均寿命仅为10.013 年， 在育成推广品种中筛选强再生力的品种显然 。

3、不能满足再生稻发展的需求， 本发明有效弥补了 再生稻品种选育方法的缺乏。 权利要求书1页 说明书8页 附图1页 CN 111758558 A 2020.10.13 CN 111758558 A 1.一种强再生力水稻恢复系新种质的创制方法， 其特征在于， 具体步骤如下： (1)选用籼型三系杂交稻育种中大面积应用的恢复系品种， 通过强恢复系强恢复系 组配法， 配制杂交种； (2)将步骤(1)配制的杂交种， 通过系谱法以产量及相关性状为目标进行定向选择， 同 时后代材料经多年多地不同生态条件穿梭选择进行新恢复系材料筛选， 直至株系群体稳定 整齐； (3)对选留株系逐个进行恢复力和杂种优势测定， 获得。

4、产量高、 强再生力、 农艺性状协 调、 米质优、 抗稻瘟病、 花粉量大、 花期长、 恢复力强的优良种质； (4)以再生芽出鞘率作为衡量再生力指标对恢复系亲本和优良种质进行再生力测定和 分级； 再生力测定试验过程中， 采取 “减施氮肥， 排除干扰； 干湿交替， 活根促芽； 不同收获， 调节萌发” 的措施对恢复系亲本和优良种质进行强化选择栽培； (5)采用加性-显性遗传模型和统计分析方法进行恢复系亲本再生力遗传效应分析， 确 定再生力的遗传特性； (6)预测亲本遗传效应； (7)筛选恢复系新种质。 2.根据权利要求1所述的一种强再生力水稻恢复系新种质的创制方法， 其特征在于， 步 骤(2)所述相关。

5、性状为有效穗数、 穗数粒、 结实率和千粒重。 3.根据权利要求1所述的一种强再生力水稻恢复系新种质的创制方法， 其特征在于， 步 骤(5)所述再生芽出鞘率的测定方法为： 头季收割后第7d和第14d每小区连续调查10株再生 芽萌发苗数及母茎数， 再生芽出鞘率再生芽萌发苗数/母茎数。 4.根据权利要求1所述的一种强再生力水稻恢复系新种质的创制方法， 其特征在于， 步 骤(5)所述再生芽出鞘率的分级方法为： 1周再生芽出鞘率60时， 再生力为3级； 601 周再生芽出鞘率80时， 再生力为2级； 1周再生芽出鞘率80时， 再生力为1级。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111758558 A 2 。

6、一种强再生力水稻恢复系新种质的创制方法 技术领域 0001 本发明涉及遗传育种技术领域， 更具体的说是涉及一种强再生力水稻恢复系新种 质的创制方法。 背景技术 0002 再生稻因其经济简约和高效多熟的特点， 在我国南方温光资源一季稻有余而双季 稻不足或者双季改单季的地区形成一定的种植规模， 研究和推广再生稻对于我国提高复种 指数、 增加稻谷产量、 确保粮食安全具有重要意义。 当前再生稻品种主要由生产推广的品种 中筛选而来， 直接选育的再生稻专用品种较少。 缺乏强再生力种质和适应于机械化和轻简 化栽培的水稻品种， 成为制约再生稻的进一步发展的关键因素。 再生稻的育种技术尚处于 不断完善之中， 到。

7、目前为止， 育成新品种主要有两条途径， 一是根据再生力的配合力和遗传 力选用强再生力亲本进行组配， 然后从后代中选择强再生力品种或组合； 二是针对再生力 与头季稻相关密切的性状进行筛选。 有研究表明， 水稻再生力主要受单基因控制， 而多数研 究认为水稻再生力受多基因控制。 现有研究通过控制水稻再生力的不同QTL定位研究， 均发 现其贡献率和加性效应较小， 属于微效基因。 表明水稻再生力的遗传受微效多基因控制， 遗 传、 环境、 栽培措施等对其影响较大， 而再生稻品种要求头季、 再生季两季都高产， 这些因素 给品种选育增加了复杂性。 水稻再生季腋芽萌发的数量与再生力直接相关， 决定水稻再生 季的。

8、产量形成， 这也为简化再生稻品种选育的工作量提供了思路。 0003 因此， 提供一种强再生力水稻恢复系新种质的创制方法是本领域技术人员亟需解 决的问题。 发明内容 0004 有鉴于此， 本发明提供了一种强再生力水稻恢复系新种质的创制方法， 从亲本组 配方式、 选育方法、 再生力指标和遗传特性等角度， 开展再生力遗传规律的应用研究及种质 资源发掘、 创新和利用。 0005 为了实现上述目的， 本发明采用如下技术方案： 0006 一种强再生力水稻恢复系新种质的创制方法， 具体步骤如下： 0007 (1)选用籼型三系杂交稻育种中大面积应用的恢复系品种， 通过强恢复系强恢 复系组配法， 配制杂交种； 。

9、0008 (2)将步骤(1)配制的杂交种， 通过系谱法以产量及相关性状为目标进行定向选 择， 同时后代材料经多年多地不同生态条件穿梭选择进行新恢复系材料筛选， 直至株系群 体稳定整齐； 0009 系谱法是从杂种分离世代开始， 在各个世代连续进行单株选择并编号记载， 直至 选出性状符合要求又稳定一致的品系， 按系混合收获， 经鉴定比较而育成新品种。 0010 (3)对选留株系逐个进行恢复力和杂种优势测定， 获得产量高、 强再生力、 农艺性 状协调、 米质优、 抗稻瘟病、 花粉量大、 花期长、 恢复力强的优良种质； 说明书 1/8 页 3 CN 111758558 A 3 0011 (4)以再生芽。

10、出鞘率作为衡量再生力指标对恢复系亲本和优良种质进行再生力测 定和分级； 再生力测定试验过程中， 采取 “减施氮肥， 排除干扰； 干湿交替， 活根促芽； 不同收 获， 调节萌发” 的措施对恢复系亲本和优良种质进行强化选择栽培； 0012 头季稻收割后不再施肥， 减少氮肥施用量可以在一定程度上排除环境的干扰； 干 湿交替灌溉的水分管理， 可以提高根系活力， 有利相关基因的充分表达； 采用不同收割方式 收获， 利于不同节位腋芽萌发类型的选择； 0013 (5)采用加性-显性遗传模型和统计分析方法进行恢复系亲本再生力遗传效应分 析， 确定再生力的遗传特性； 0014 (6)预测亲本遗传效应； 0015。

11、 (7)筛选恢复系新种质。 0016 进一步， 步骤(2)所述相关性状为有效穗数、 穗数粒、 结实率和千粒重。 本发明(1) 选用籼型三系杂交稻育种中大面积应用的恢复系品种， 通过强恢组配法(即强恢复系强 恢复系)， 配制杂交种； (2)对配制的杂交种， 通过系谱法以产量及相关性状为目标进行定向 选择， 直至株系群体稳定整齐； (3)后代材料经多年多地不同生态条件穿梭选择进行新恢复 系材料筛选； (4)选留株系逐个进行恢复力和杂种优势测定； (5)测定再生力的肥料管理上， 头季稻总氮肥150kghm-2， 以水稻专用复合肥为主， 秧苗移栽前2d深施基肥， 返青后撒施分 蘖肥， 头季齐穗后15d。

12、施尿素作促芽肥， 头季稻收割后不再施肥； 减少氮肥施用量可以在一 定程度上排除环境的干扰； (6)测定再生力的水份管理上， 头季恢复系新种质进行干湿交替 灌溉， 交替灌溉可以提高根系活力， 有利相关基因的充分表达； (7)头季成熟期收获时， 留桩 高度控制在20cm左右； 恢复系新种质头季稻成熟期采用不同收割方式收获(即机械方式收 割和手工模拟机割方式)， 不同收割方式利于不同节位腋芽萌发类型的选择； 0017 (8)以再生芽出鞘率(1周再生芽出鞘率和2周再生芽出鞘率)作为衡量再生力指标 对恢复系种质进行再生力测定； 测定方法： 头季收割后第7d和第14d每小区连续调查10株再 生芽萌发苗数及。

13、母茎数， 再生芽出鞘率再生芽萌发苗数/母茎数。 1周再生芽出鞘率 60时， 再生力为3级； 601周再生芽出鞘率80时， 再生力为2级； 1周再生芽出鞘率 80时， 再生力为1级； (9)采用加性-显性遗传模型和统计分析方法进行再生力遗传效应 分析， 确定再生力的遗传特性； (10)亲本遗传效应预测： 再生力性状受加性效应基因和显性 效应基因共同控制， 恢复系再生力性状多数具有显著或极显著的正向加性效应时， 容易获 得再生力较强的后代； 加性效应不显著时， 通过加大选择压力可以获得再生力强的后代； 再 生力性状多数具有显著或极显著的负向加性效应时， 易降低后代再生能力， 杂交组配的双 亲应尽量。

14、避免同时具有明显的负向加性效应。 同时上述选择应注意非加性效应的干扰； (11)扩大筛选范围， 对恢复系新种质进行再生力比较， 获得产量高、 强再生力、 农艺性状协 调、 米质优、 抗稻瘟病、 花粉量大、 花期长、 恢复力强的优良种质。 0018 经由上述的技术方案可知， 与现有技术相比， 本发明公开提供了一种强再生力水 稻恢复系新种质的创制方法， 应用再生芽出鞘率(1周再生芽出鞘率和2周再生芽出鞘率)作 为衡量再生力的指标， 可以早期对种质或品种的再生力作出判断， 减少工作量； 当在非再生 稻生态区无法测产时， 也可作为间接鉴定和筛选的科学依据。 再生力遗传效应可以全面对 亲本的再生特性进行。

15、分析， 有利于精确选择亲本和高效筛选后代。 当前生产上水稻品种更 新换代较快， 授权品种的平均寿命仅为10.013年， 在育成推广品种中筛选强再生力的品种 说明书 2/8 页 4 CN 111758558 A 4 显然不能满足再生稻发展的需求， 本发明有效弥补了再生稻品种选育方法的缺乏。 附图说明 0019 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据 提供的附图获得其他的附图。 0020 图1附。

16、图为本发明16个恢复系新种质系谱图； 0021 图2附图为本发明3个强再生力新种质的根茎性状比较； 0022 其中， A为单株根茎； B为单个根茎。 具体实施方式 0023 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0024 实施例1恢复系新种质创制 0025 2012年晚季在福州将强恢复系闽恢3301、 福恢2736、 绵恢725、 蜀恢527稻穗温汤去。

17、 雄后作母本， 分别授以亲本明恢86、 亚恢627、 宜恢1577、 N175花粉， 共杂交16对， 后代通过系 谱法选择株型理想(株型理想指能充分有效利用光能和地力， 保证获得高额产量和优良品 质的植株型态； 包括： 剑叶短而挺、 微瓦， 大穗、 适当分蘖和粗秆抗倒， 群体疏风透光等)、 成 熟期转色佳(转色佳形态上为后期表现青枝腊秆)的株系， 经福州仓山(东经119 21 ， 北纬 26 00 ， 海拔5米， 亚热带季风气候)、 三亚滕桥(东经109 44 ， 北纬18 23 、 海拔4米， 热带海 洋性季风气候)、 三明沙县(东经117 39 、 北纬26 34 ， 海拔183米， 中亚。

18、热带季风性湿润气 候)等3地多年穿梭选育和抗性筛选， 主要以产量为选择目标进行定向培育和反复加代， 至 F10代群体农艺性状趋于稳定一致。 对于选留株系逐个进行恢复力和杂种优势测定， 每对杂 交后代最终决选出1个产量高、 农艺性状协调、 米质优、 抗稻瘟病、 花粉量大、 花期长、 恢复力 强的代表性优良株系， 作为再生力遗传效应试验材料， 相关株系依次暂定名为Ra201、 Ra202、 Ra203、 Ra204、 Ra205、 Ra206、 Ra207、 Ra208、 Ra209、 Ra210、 Ra211、 Ra212、 Ra201、 Ra213、 Ra214、 Ra215、 Ra216， 。

19、其系谱关系见图1。 利用Microsoft excel 2019进行数据整理 和系谱作图。 0026 新种质再生力的筛选 0027 连续2年对恢复系亲本和优良种质进行田间再生力筛选试验： 2019年在福建三明 沙县， 试验田块肥力均匀， 地力中等偏上， 5月14日播种， 6月10日插秧， 10月14日成熟， 采用 机械方式收割。 在海南三亚藤桥， 田块肥力中等， 2019年12月6日播种， 2020年1月4日插秧， 4 月25日成熟， 采用手工模拟机割方式收获。 0028 2年田间试验均按随机区组设计， 3次重复， 单本栽植， 株距20cm， 行距20cm， 每小区 种植56株， 头季稻留桩高。

20、度为20cm左右。 施肥管理基本一致， 头季稻总氮肥150kghm-2， 以 水稻专用复合肥为主， 基肥、 分蘖肥、 促花肥和保粒肥施用比例为4 3 2 1， N P K1.0 0.6 说明书 3/8 页 5 CN 111758558 A 5 0.8， 基肥于移栽前2d施入， 移栽后7d结合中耕除草施分蘖肥， 促花肥和保粒肥分别于移栽 后35d和45d施入。 头季稻收割后不再施肥， 减少氮肥施用量， 易于强再生特性的表达和选 择。 水分管理上采取干湿交替灌溉， 其它病虫害防治与一般大田相同。 0029 再生力测定和分级： 用1周和2周的再生芽出鞘率作为衡量再生力指标。 测定方法： 头季收割后第。

21、7d和第14d每小区连续调查10株再生芽萌发苗数及母茎数， 再生芽出鞘率 再生芽萌发苗数/母茎数。 1周再生芽出鞘率60时， 再生力为3级； 601周再生芽出鞘 率80时， 再生力为2级； 1周再生芽出鞘率80时， 再生力为1级。 0030 对16个恢复系新种质再生芽出鞘率进行调查统计， 结果见表1。 2019年在福建三明 1周再生芽出鞘率均值为79.9， 处于55.0119.8， 1周再生芽出鞘率均值为103.2， 处于84.0153.7。 2020年在海南三亚1周再生芽出鞘率均值为63.7， 处于50.9 80.4， 2周再生芽出鞘率均值为110.9， 处于86.6155.8。 16个恢复。

22、系新种质1周再 生芽出鞘率按2年平均计算， 其中Ra201、 Ra202再生力达1级， Ra209、 Ra207再生力为3级， 其 余Ra212等12个新种质再生力为2级。 综合2a结果， Ra202、 Ra201、 Ra212再生芽出鞘率较高， 再生力强。 0031 表1恢复系新种质的再生力比较 0032 0033 注： 同列后跟相同字母表示差异未达0.05显著水平(最小显著差法)， 下同。 0034 据3个强再生力种质Ra202、 Ra201、 Ra212分蘖根茎形态的观察(见图2)， Ra202的腋 芽萌发与Ra201、 Ra212有所不同， Ra202具有低节位腋芽萌发优势， 主要分蘖。

23、为倒4、 倒5、 倒6 节位分蘖， 着生于表土层或贴近地表， 基部茎节新长出较多的节根及多级侧根。 而Ra212和 Ra201具有高节位腋芽萌发优势， 主要分蘖为倒2、 倒3节位分蘖， 新根系较少。 在生产上， 低 说明书 4/8 页 6 CN 111758558 A 6 节位腋芽萌发优势的品种头季机割时碾压轻， 成熟期较为整齐一致， 产量损失小。 朱永生等 研究表明， 籼稻品种的低节位萌发优势大多数低于粳稻， 而生产上轻简栽培方式通常采用 低留桩来减少收割机对稻桩的碾压， 以低节位优势芽的品种为佳， 本发明创制的籼稻材料 Ra202， 经连续2年异地鉴定， 均表现低节位萌发优势明显， 可作为。

24、亲本进一步用于籼稻再生 力基因挖掘和再生杂交稻的配组利用。 0035 实施例2再生力遗传试验 0036 对实施例1恢复系新种质创制试验获得的2年恢复系亲本和杂交后代再生力性状 数据， 采用朱军教授公开的Quantitative Genetics Analysis Software (QGAStationv2.0)加性-显性遗传模型和统计分析方法进行运算。 0037 8个恢复系亲本再生芽出鞘率结果见表2， 闽恢3301和亚恢627的1周再生芽出鞘率 和2周的再生芽出鞘率较高， 2019年分别为80.5和97.8、 82.4和102.5， 2020年分别 为71.2和109.0、 72.2和110。

25、.1， 恢复系宜恢1577再生力表现最弱， 2年分别为 41.4和50.7、 44.0和65.2。 8个恢复系1周再生芽出鞘率按2年平均计算， 其中恢复 系闽恢3301、 亚恢627、 绵恢725、 蜀恢527再生力达2级， 宜恢1577、 福恢2736、 明恢86、 N175再 生力为3级。 0038 表2 8个恢复系亲本的再生力比较 0039 0040 亲本再生力遗传方差和遗传率见表3。 0041 表3籼型三系恢复系亲本再生力遗传方差、 遗传率的估计值 说明书 5/8 页 7 CN 111758558 A 7 0042 0043 注： *、*分别表示差异达0.05、 0.01显著水平； V。

26、A为加性方差， VD为显性方差， VP为表 型方差， VE为机误方差， h2N为狭义遗传率， h2B为广义遗传率。 0044 表3结果表明， 籼稻恢复系再生力性状的VA和VD均达到显著(P0.05)或极显著水平 (P0.01)， 表明1周再生芽出鞘率和2周再生芽出鞘率这2个性状共同受加性效应基因和显 性效应基因的控制。 再生力性状的VD/VP均大于VA/VP， 表明籼稻恢复系的再生芽出鞘率性状 受显性效应基因的作用更大。 从表1还可见， 籼型水稻再生力的狭义遗传率(h2N)均达显著 或极显著水平， 2年材料1周再生芽出鞘率分别为19.7和15.0， 2周再生芽出鞘率分别为 34.3和17.4。。

27、 上述结果表明， 早代对再生力性状的选择是有效的， 但受到显性效应的影 响较大。 0045 为了预测各恢复系亲本的育种价值， 以便在强再生力种质创制和杂交组配中加以 应用， 对亲本再生力性状的遗传效应作进一步分析。 恢复系亲本的遗传效应预测值见表4。 0046 表4恢复系亲本遗传效应预测值 说明书 6/8 页 8 CN 111758558 A 8 0047 0048 注： +、 *、*分别表示差异达0.1、 0.05、 0.01显著水平。 0049 表4表明， 恢复系闽恢3301和亚恢627的再生力性状多数具有显著或极显著的正向 加性效应和负向显性效应， 表明通过选择容易获得再生力较强的后代；。

28、 蜀恢527多数具有正 向加性效应和负向显性效应， 2a表现基本一致， 通过加大选择压力可以获得再生力强的后 代； 明恢86、 绵恢725再生力性状不同年份间加性效应和显性效应多数为负向， 且多数未达 显著水平， 说明这两个亲本不会明显降低后代再生能力； 恢复系宜恢1577、 N175、 福恢2736 再生力性状多数具有显著或极显著的负向加性效应和显性效应， 在两者共同作用下， 易降 低后代再生能力， 杂交亲本的选择应避免双亲同时具有明显的负向加性效应。 0050 在实践中， 蜀恢527和N175的杂交后代， 经生态压力选择， 创制的恢复系福恢2736， 与谷丰A不育系组配的杂交稻品种谷优27。

29、36， 表现头季丰产， 并且具有一定的再生能力， 在 生产上头季产量7770kg/hm2左右， 再生季产量2816kg/hm2以上， 通过福建省品种审定， 说明 加大压力下再生力性状的选择是有效的。 0051 对所公开的实施例的上述说明， 使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 说明书 7/8 页 9 CN 111758558 A 9 致的最宽的范围。 说明书 8/8 页 10 CN 111758558 A 10 图1 图2 说明书附图 1/1 页 11 CN 111758558 A 11 。