一种水稻资源创制和育种的方法

技术领域

本发明涉及一种育种方法，具体涉及一种水稻资源创制和育种的方法。

背景技术

目前，水稻资源挖掘和创制的方法主要分为以下几种：(1)收集大量资源进行鉴定，筛选出携带目标性状的资源材料，但是该方法需要收集大量的资源材料，对具体的性状进行针对性的鉴定，耗时、费力、成本高；(2)通过诱变获得突变体，但是诱变是随机性的，且诱变效率较低；(3)通过转基因或基因编辑的手段创制资源材料，但是需要大量的前期基础研究明确基因的功能，目前尚未在应用上开放水稻转基因和基因编辑。

目前，水稻育种的方法主要包括常规育种和分子育种。其中，常规育种通常是选择骨干亲本或资源材料通过杂交的方式构建群体，再针对具体性状进行鉴定、筛选、加代获得纯合稳定材料。分子育种主要分为两种：(1)定向改良，通过分子标记辅助选择通过杂交、回交的方式将基因导入受体材料，实现目标性状的改良；(2)在常规育种的过程中，以分子标记检测作为辅助手段，选育携带目标基因的材料进行育种。

但是，常规育种对育种家的经验依赖性很高，容错率低。选育一个优良的品种或者亲本，往往需要对各方面性状进行多次改造，不断创制中间材料，周期长，效率低。目前，水稻常规育种和分子育种主要集中在对骨干亲本的改良上，由于技术方法的制约，无法对种质资源进行大量和高效的利用，育种群体遗传多态性小，选育出来的品种往往只是针对某一性状的改良，无法摆脱同质化的问题，很难在目前的水平上有大的突破。

发明内容

本发明的目的是提供一种水稻资源创制和育种的方法，实现种质资源的大量和高效利用，构建遗传背景丰富的水稻群体，群体遗传背景进行频繁交换和重组，有利于打破基因之间的连锁，提高自然突变的发生率。

为了达到上述目的，本发明提供了一种水稻资源创制和育种的方法，该方法包含：选择具备特异性状的水稻显性雄性核不育材料作为遗传工具，该不育材料的特异性状为：显性雄性核不育性状由单基因控制，花粉育性在不同颖花之间发生分离，非完全不育，表现为部分颖花雄性可育，部分颖花雄性不育，该材料既可自交结实又具备良好的异交结实特性；选择具备特异性状的水稻显性雄性核不育材料作为母本，选择1份常规可育资源材料作为父本，与母本杂交获得F1世代，F1世代均表现为不育，育性基因型为杂合；再选择不同来源和背景的可育资源材料作为父本，与F1世代植株杂交构建群体；将获得的群体在大田自然条件下种植，可育株通过自然授粉使不育株异交结实，收获不育株上结实的种子延续世代，每一个世代，群体中不育株和可育株的比例均接近1：1，单株之间会进行遗传背景的交换和重组，使之成为永久分离的轮回群体；轮回群体构建完成后，种植于特定的生态环境中进行鉴定或定向筛选。

本发明的另一目的是提供一种水稻恢复系、保持系或常规稻资源创制和育种的方法，该方法包含：确定育种方向(如抗性育种、优质育种等育种方向)，选择功能明确、具有育种应用价值的优异目标基因，通过杂交、回交或自交方法，结合分子标记辅助选择，将具备特异性状的水稻显性雄性核不育材料改造成多个目标基因聚合的稳定遗传育种工具；根据育种方向选择骨干亲本或优良资源材料与遗传育种工具杂交获得F1，F1世代均表现为不育，育性基因型为杂合；再筛选大量骨干亲本或优良资源材料，与F1世代植株杂交构建成育种群体；育种群体在大田自然条件下隔离种植，群体中的可育株通过自然授粉使不育株异交结实，根据育种目标结合分子标记对不育株进行选择并收种加代，每一个世代，群体中不育株和可育株的比例均接近1：1，单株之间会进行遗传背景的交换和重组，使之成为永久分离的轮回育种群体；轮回育种群体通过的分子标记和人工选择后，逐步淘汰不利性状，提高目标基因和优良性状在群体中的出现频率，使轮回育种群体成为遗传多样性丰富且整体性状优异的育种群体，群体中的可育株用于水稻育种。

本发明的水稻资源创制和育种的方法，具有以下优点：

本发明的水稻资源创制和育种的方法，可以实现种质资源的大量和高效利用，构建遗传背景丰富的水稻群体，群体遗传背景进行频繁交换和重组，有利于打破基因之间的连锁，提高自然突变的发生率。而且群体经过不断轮回，有助于聚合不同背景和来源的基因，获得多基因控制的优良性状，群体中的不育株和可育株均可自交结实，一旦筛选到新的优良性状，能够通过自交加代快速获得纯合稳定的材料。

本发明的水稻恢复系、保持系或常规稻资源创制和育种的方法，实现了种质资源在育种上的大量和高效利用，具备自交特性的水稻显性雄性核不育材料能够用于构建稳定的多基因聚合遗传育种工具，实现优势基因的高效利用。在恶劣的筛选环境下，即使不能异交结实，也可以通过自交结实延续育种群体。而且，本发明的方法利用多基因聚合的遗传育种工具进行种质资源导入，可以提升目标基因在育种群体中出现的频率，结合分子标记辅助选择和轮回育种，可以快速优化育种群体的整体性状，实现高效的定向育种。本发明的方法构建的轮回育种群体遗传背景广，多态性丰富，可以有效解决品种同质化的问题，育种群体永久分离，每一个世代均可用于育种筛选，且可以放在不同的生态种植区选育适宜当地的水稻品种，还可以根据育种目标的变化，在已有育种群体的基础上导入不同的种质资源进行育种方向的调整。

附图说明

图1为本发明具备特异性状的水稻显性雄性核不育材料。

图2为本发明耐盐资源的筛选。

图3为本发明多抗优质恢复系和常规稻的选育。

具体实施方式

下面将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。

实施例1

一种水稻资源创制和育种的方法，该方法包含：

(1)选择具备特异性状的水稻显性雄性核不育材料作为遗传工具，该不育材料的特异性状为：显性雄性核不育性状由单基因控制，花粉育性在不同颖花之间发生分离，非完全不育，表现为小部分颖花雄性可育，大部分颖花雄性不育，该材料既可自交结实(整株套袋自交结实率为1～10％)，又具备良好的异交结实特性。如图1所示，为具备特异性状的水稻显性雄性核不育材料，A为花粉育性在不同颖花之间发生分离；B为套袋自交结实。

(2)选择具备特异性状的水稻显性雄性核不育材料作为母本，选择1份常规可育资源材料作为父本，与母本杂交获得F1世代，F1世代均表现为不育，育性基因型为杂合(Aa)；再选择大量不同来源和背景的可育资源材料作为父本，与F1世代植株杂交构建群体；

(3)将上述获得的群体在大田自然条件下种植，可育株通过自然授粉使不育株异交结实，收获不育株上结实的种子延续世代，每一个世代，群体中不育株(Aa)和可育株(aa)的比例均接近1：1，单株之间会进行遗传背景的交换和重组，使之成为永久分离的轮回群体。在任何世代都可以通过与不育株杂交，导入新的资源材料来丰富轮回群体的遗传背景；

(4)群体构建完成后，可种植于特定的生态环境中进行鉴定或定向筛选，任何一个世代都可能筛选到优异性状。

本发明的方法可以实现种质资源的大量和高效利用，群体中遗传背景的频繁交换和重组，有利于打破基因之间的连锁，提高自然突变的发生率。而且群体经过不断轮回，有助于聚合不同背景和来源的基因，获得多基因控制的优良性状，群体中的不育株和可育株均可自交结实，一旦筛选到新的优良性状，能够通过自交加代快速获得纯合稳定的材料。

实施例2

一种水稻恢复系、保持系或常规稻资源创制和育种的方法，该方法包含：

(1)确定育种方向，选择功能明确、具有育种应用价值的优异目标基因，通过杂交、回交、自交等方法，结合分子标记辅助选择，将具备特异性状的水稻显性雄性核不育材料改造成多个目标基因聚合的稳定遗传育种工具；

(2)根据育种方向选择骨干亲本或优良资源材料与遗传育种工具杂交获得F1，F1世代均表现为不育，育性基因型为杂合(Aa)；再筛选大量骨干亲本或资源材料，与F1世代植株杂交构建成育种群体；

(3)育种群体在大田自然条件下隔离种植，群体中的可育株通过自然授粉使不育株异交结实，根据育种目标结合分子标记对不育株进行选择并收种加代，每一个世代，群体中不育株(Aa)和可育株(aa)的比例均接近1：1，单株之间会进行遗传背景的交换和重组，使之成为永久分离的轮回育种群体。在任何世代都可以通过与遗传育种工具杂交，导入新的资源材料来丰富轮回群体的遗传背景；

(3)轮回群体通过的分子标记和人工选择后，会逐步淘汰不利性状，提高目标基因和优良性状在群体中的出现频率，使轮回群体成为遗传多样性丰富，整体性状优异的育种群体，群体中的可育株用于水稻育种。

本发明的方法实现了种质资源在育种上的大量和高效利用，具备自交特性的水稻显性雄性核不育材料能够用于构建稳定的多基因聚合遗传育种工具，实现优势基因在利用上的高效利用。在恶劣的筛选环境下，即使不能异交结实，也可以通过自交结实延续育种群体。而且，本发明的方法利用多基因聚合的遗传育种工具进行种质资源导入，可以提升目标基因在育种群体中出现的频率，结合分子标记辅助选择和轮回育种，可以快速优化育种群体的整体性状，实现高效的定向育种。本发明的方法构建的轮回育种群体遗传背景广，多态性丰富，可以有效解决品种同质化的问题，育种群体永久分离，每一个世代均可用于育种筛选，且可以放在不同的生态种植区选育适宜当地的水稻品种，还可以根据育种目标的变化，在已有育种群体的基础上导入不同的种质资源进行育种方向的调整。

实施例1的应用

以具备特异性状的水稻显性雄性核不育材料作为母本，选择R9311作父本与母本杂交获得F1世代。从F1世代开始，陆续导入明恢63、R900、R801、天津野生稻等60多份骨干恢复系和优异资源，构建成永久分离的轮回群体。2021年4月，将轮回群体的F8世代材料种植于三亚崖州湾的水稻耐盐鉴定基地，用0.6％浓度的盐水灌溉种植，进行水稻耐盐资源的筛选，在群体中筛选出多份耐盐材料，参见图2，图中A为0.6％浓度的盐水灌溉鉴定；B为耐盐不育株；C为耐盐可育株。

实施例2的应用

选择75-1-127、B5、CBB23三份材料作为抗性基因Pi9、Bph14、Bph15、Xa23的供体亲本，以具备特异性状的水稻显性雄性核不育材料作为受体亲本，通过杂交、回交、自交等常规方法，结合分子标记辅助选择，将具备特异性状的水稻显性雄性核不育材料构建成4个抗性基因聚合的稳定遗传育种工具。再以遗传育种工具为母本，选择华占做父本，与母本杂交获得F1世代。从F1世代开始，陆续导入五山丝苗、玉针香、象牙香占、印度香稻等40多份优质骨干恢复系、常规稻和资源材料，构建成永久分离的轮回育种群体。从F6世代开始，轮回育种群体分别种植于湖南和广西多地进行育种筛选，选育出来的材料抗性好，米质优。参见图3，A为在广西进行育种选育；B为选育株系的褐飞虱抗性鉴定结果(TN1：褐飞虱感虫对照)。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。