三系杂交稻不育系育性改良方法及三系杂交稻不育系与流程

1.本技术涉及杂交稻育种技术领域，尤其是涉及一种三系杂交稻不育系育性改良方法及三系杂交稻不育系。


背景技术：

2.三系杂交水稻不育系属于核质互作雄性不育，对于部分三系不育系育性败育不彻底主流的解释为不育系本身核基因组内含有微效恢复基因，而该微效恢复基因随着温度的升高其功能增强，从而促进不育系的育性恢复。现已知报道的作用于水稻野败型不育胞质的恢复基因除了rf3和rf4两个主效基因外，还有数十个微效恢复基因。核质互作不育导致的花粉败育被主效恢复基因rf3和rf4恢复的机理已被阐明，但众多微效恢复基因部分恢复不育系花粉育性的机理并不清楚。在微效恢复基因未知的情况下，单纯采取遗传提纯的方法是不可能达到育性完全败育的目的。
3.三系杂交水稻不育系彻底败育是避免发生自交结实，保证杂交种纯度、大田安全生产的关键。然而，部分微效恢复基因可能受温度的影响较大，在高温天气条件下导致不育系的育性败育不彻底，如泰香a、天丰a、龙特浦a、ii-32a等，均表现为随着温度的升高，其可染花粉比例提升、自交结实率提升的趋势。
4.有鉴于三系杂交水稻不育系的选育难度及其育性对大田产量的深远影响，迫切需要一套行之有效的方法对上述杂交水稻不育系育性进行改良，并使该改良性状得以持续保持。


技术实现要素：

5.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本技术提供一种三系杂交稻不育系育性改良方法，利用ems诱变三系杂交稻保持系种子后进行播种、管理和表型选择，再与对应的三系杂交稻不育系回交多代，筛选得到花粉完全败育的株系，实现该三系杂交稻不育系彻底败育，能够稳定遗传的目的。
6.本技术的目的之一在于提供一种三系杂交稻不育系育性改良方法，用于改善三系杂交稻不育系败育不彻底的技术问题，尤其是实现了现有较为优质的三系杂交稻不育系的败育彻底，从而降低生产应用风险。
7.本技术所提供的三系杂交稻不育系育性改良方法，包括以下步骤：s1. 采用ems诱变三系杂交稻保持系种子，得到诱变的种子m0；s2. 播种步骤s1得到的m0得m1代后，单株收种，分别种成株系得m2代；s3. 在步骤s2中得到的m2代中选取表型与步骤s1中三系杂交稻保持系相同的单株与对应的三系杂交稻不育系回交，并连续回交多代；s4. 对步骤s3回交多代后获得的不育系进行育性鉴定，筛选得到花粉完全败育的株系。
8.本技术通过诱变三系杂交稻保持系种子以获得多种突变，再通过对植株表型的选
择，以及突变植株与对应的三系杂交稻不育系的连续回交以稳定植株性状，进而筛选得到败育彻底且能够稳定遗传的三系杂交稻不育系。
9.ems诱变产生点突变的频率较高，而染色体畸变相对较少，目前已作为一种有效的诱变手段广泛应用于植物品质改良和品种选育工作中。在本技术中，首先采用ems诱变一定量的三系杂交稻保持系种子，并对其进行单株种植，通过表型筛选出与原三系杂交稻保持系相同的突变株，与对应的三系杂交稻不育系进行连续回交，形成一定规模的、具有遗传稳定性的回交不育系和对应保持系。对上述回交不育系进行育性鉴定，筛选出花药完全败育的株系，进行重复实验验证，进而获得败育彻底且遗传稳定的不育系单株，完成针对该三系杂交稻不育系的育性改良。
10.本技术中，步骤s1具体包括：s11. 选取籽粒饱满的三系杂交稻保持系种子，于质量浓度1.2%的ems溶液中浸泡18h；s12. 流水冲洗步骤s11浸泡后的种子。
11.采用ems诱变水稻种子的效率较高，通常可在24h内完成。诱变后的的种子须经流水长时间冲洗（通常不少于3h）以保证ems的完全去除。
12.本技术中，步骤s11中选取的种子不少于500g。
13.有鉴于ems诱变频率、范围以及种子诱变受损、播种萌发等因素，诱导处理的种子应具有一定的数量规模，以保证后期形成的植株规模中，能够筛选到一定数量的符合选育要求的单株。
14.本技术中，步骤s2具体包括：s21. 播种m0，并进行精细管理，分单株插秧；s22. 待成熟后进行单株收种，单株收种株数不少于5000株。
15.m1代单株收种的数量同样需要具有一定的规模，以保证m2代中能够获得足够数量的、与原三系杂交稻保持系表型相同的株系，与原三系杂交稻保持系对应的不育系进行回交操作，以及在多代回交中，仍能够获得足够数量的、与原三系杂交稻保持系表型相同的回交不育系株系以持续多代回交过程。本技术中，优选的连续回交代数为3代，优选的m1代单株收种规模为不少于5000株。
16.本技术中，步骤s11中种子被密封于一容器中，浸泡过程中，摇动容器4-5次，以确保种子充分且均匀的浸泡于ems中。
17.本技术中，步骤s4具体包括：s41. 播种步骤s3回交多代后获得的不育系，管理至抽穗期；s42. 针对步骤s41中各不育系单株，随机选取若干穗子，并于各穗子中随机抽取若干小花进行育性鉴定，筛选得到花粉完全败育的株系。
18.完成连续回交后获得了一定规模的回交不育系和对应保持系。对获得的回交不育系进行育性鉴定。本技术中，优选采用i-ik法，镜检回交不育系花粉染色情况。对镜检结果为花粉完全败育的株系进行重复实验以验证遗传稳定性后，即可将该株系投入应用。
19.本技术的目的之二在于提供一系列由上述三系杂交稻不育系育性改良方法选育的三系杂交稻不育系，该三系杂交稻不育系具有稳定遗传的花粉完全败育性状。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例。
21.图1为常温下泰香a花粉染色镜检图像；由图可见，常温下，泰香a的部分花粉能够被染色。
22.图2为不同温度下泰香a花粉染色镜检图像；由图可见，随着温度的升高，泰香a可染花粉数量不断增加。
23.图3为泰香a和泰香b的表型照片。
24.图4为实施例1中对部分a
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进行育性鉴定的镜检图像；图中，a-c均存在可染花粉，d-f均未发现可染花粉。
25.图5为实施例1中对筛选得到的三系杂交稻不育系进行测配验证的实验照片。
具体实施方式
26.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本技术实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
27.下面结合附图对本技术的一个实施例进行详细说明。
28.本实施例提供了一种针对泰香a育性改良方法，用于解决目前泰香a败育不彻底，育性随温度变化而导致的生产应用风险。
29.泰香a是优质广适性三系杂交稻不育系，具有田间生长整齐一致、繁茂性佳、开花习性好、配合力强等特点，所配杂交组合泰香优美玉、泰香优198等不仅米质达部颁标准一级，还表现较强的产量优势。然而，该不育系败育不彻底（如图1所示），特别是在高温下，该不育系可染花粉比例会显著提升（如图2所示），由此导致了一定的生产应用风险。原有泰香a与泰香b除了育性导致的差异外，在其余表型上基本表现一致（如图3所示），同时经过芯片分析，在基因型上两者也已经表现一致，因此，单纯通过常规的回交方式改良泰香a的育性几乎是不可能的。
30.本实施例中，采用诱变泰香b种子后，通过表型筛选m2与泰香a进行连续回交，从而实现了对泰香a的育性改良。具体包括以下步骤：1. 选取籽粒饱满的泰香b种子500g，置于密封容器中，浸泡于体积百分比浓度为1.2%的ems中。浸泡期间摇动容器4-5次。18h后取出种子，流水冲洗3h至无ems残留。
31.2. 大田播种经ems诱导泰香b种子，精细管理至30d后，将秧苗分单株插秧。待成熟时，选取5000株进行单株收种后，分别种成株系，记为泰香b
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（m表示突变，x为计数）。
32.3. 在b
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中选取表型与泰香b相同的诱变单株，将选出的诱变单株与泰香a进行回交，连续回交3代后，获得5000个与上述泰香b
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相对应的突变不育系，记为泰香a
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（m表示突变，x为计数）。
33.4. 采用i-ik法对上述5000个泰香a
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进行育性鉴定（图4列出了部分鉴定结果），筛选出花粉完全败育（如图4中d、e、f所示）对应的株系，进行重复验证，选取花粉完全败育性状稳定遗传的株系，并进行测配验证。
34.其中，
步骤4中，对5000个泰香a
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进行育性鉴定和重复验证的具体步骤包括：抽穗期，在每份泰香a
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中选取5个单株，每个单株选取3个穗子，在每个穗子的上、中、下三个部分中随机选取3个小花分别进行i-ik法育性鉴定，筛选出花粉完全败育的株系；针对筛出的花粉完全败育的株系，持续进行育性鉴定，可使用步骤（1）选取的5个单株实施，即在抽穗期内，持续选取该5个单株的穗子重复步骤（1）的操作。
35.在对泰香a
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进行育性鉴定前，可先通过植株表型进行筛选，将与泰香a表型存在明显差异的植株予以筛除，从而确保对泰香a原有农艺性状的保持。
36.通过了花粉完全败育重复验证的泰香a
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株系，将其与泰香a一同，分别与同一恢复系测配，杂种一代表现一致（如图5所示）。由此，表明利用本技术所提供的三系杂交稻不育系育性改良方法能够获得花粉完全败育性状稳定遗传的三系杂交稻不育系，且配合力等性状没有改变。
37.同时，由于突变的广泛性，本实施中，在筛选得到的花粉完全败育性状稳定遗传的三系杂交稻不育系中，还筛选出了对温度不敏感的突变株系，从而全面解决了原有泰香a存在的技术问题。