水稻兩系不育系廣占63—4S育性轉(zhuǎn)換溫度的提純

蔡星星++張盛++曾亞軍++周強(qiáng)++梅凱華++王歡++呂銳玲++周堅++郭建新

摘要：廣占63-4S是中國水稻（Oryza sativa L.）兩系育種中使用較多的優(yōu)良不育系。隨著繁殖世代的增加，一些地方出現(xiàn)不育系轉(zhuǎn)育溫度漂變的現(xiàn)象，給制種帶來了風(fēng)險。試驗以X公司使用的廣占63-4S為基礎(chǔ)材料，利用冷水串灌技術(shù)提純出轉(zhuǎn)育溫度低于23 ℃的株系。

關(guān)鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）；兩系不育系；廣占63-4S；純化；臨界育性轉(zhuǎn)換溫度；冷水串灌技術(shù)

中圖分類號：S511 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）21-5216-02

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.21.004

Purification of Critical Temperature of Fertility Alteration for Guangzhan 63-4S

CAI Xing-xing1， ZHANG Sheng1， ZENG Ya-jun2， ZHOU Qiang1， MEI Kai-hua1， WANG Huan1，

LV Rui-ling1， ZHOU Jian3， GUO Jian-xin4

（1. Huanggang Academy of Agricultural Sciences， Huanggang 438000， Hubei， China； 2. Huanggang Modern Agriculture Exhibition and Information Center， Huanggang 438000， Hubei， China； 3. Huanggang Agricultural Technique Promotion Center， Huanggang 438000， Hubei， China； 4. Huanggang Administration of Seed， Huanggang 438000， Hubei， China）

Abstract： As an excellent two-line male sterile line， Guangzhan 63-4S is widely used in rice breeding. Its critical temperature of fertility alteration drifted in some regions with the increase of generation， bringing a potential risk to seed production. By the approach of irrigating cold water， several strains with critical fertility transfer temperature lower than 23 ℃ were acquired from the Guangzhan 63-4S provided by X company.

Key words： rice（Oryza sativa L.）； two-line male sterile line； Guangzhan 63-4S； purification； critical fertility transfer temperature； cold water irrigation technology

水稻（Oryza sativa L.）兩系不育系最早由石明松[1]于湖北省發(fā)現(xiàn)。其育性受光溫調(diào)控，由核基因控制，分為光敏、溫敏、光溫互作3種核不育類型[2]，具有恢復(fù)基因廣、配組更加自由等特點，進(jìn)一步拓寬了水稻品種間雜種優(yōu)勢的利用途徑[3]。兩系不育系可在低溫繁殖，高溫測配，既是不育系又是保持系，極大簡化了育種程序。其育性轉(zhuǎn)換機(jī)理在于光溫因子的改變引起了育性基因表達(dá)量的變化[4]。不同類型的兩系不育系在育性轉(zhuǎn)換時所需的臨界光溫條件有所差異。

中國南方使用的兩系不育系多屬溫敏型，臨界育性轉(zhuǎn)換溫度是衡量一個不育系的重要指標(biāo)。一個好的不育系應(yīng)具備較低的轉(zhuǎn)育溫度和較長時間的耐低溫敏感期[5，6]，使其不會受異常低溫天氣的影響自交結(jié)實，進(jìn)而保障雜交種的純度。然而，過低的轉(zhuǎn)育溫度不利于不育系的繁殖[7]。許多經(jīng)鑒定的不育系在使用幾個世代后，轉(zhuǎn)育溫度發(fā)生了變化，稱為遺傳漂變，主要是由于不育位點沒有完全純合就投入生產(chǎn)造成的[8]。也有學(xué)者認(rèn)為兩系不育系遺傳變異機(jī)率大，易出現(xiàn)變異株[9]。鑒于轉(zhuǎn)育溫度高的單株結(jié)實率也較高，異型株的數(shù)量隨世代劇增。異常低溫天氣導(dǎo)致制種失敗的事件時有報到，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，給種子公司和農(nóng)民帶來了風(fēng)險。冷水串灌技術(shù)可以有效地從漂變后的群體中提純出合格的原原種[10]。

廣占63-4S是北方雜交粳稻研究中心與合肥豐樂種業(yè)水稻研究所選育的中秈型兩系不育系，具有農(nóng)藝性狀好、配合力高等優(yōu)勢[11]，是育種上常用的兩系不育系。在制種過程中，X公司的工作人員發(fā)現(xiàn)其育性轉(zhuǎn)換溫度發(fā)生了漂變，給種子安全生產(chǎn)帶來了隱患，需要在現(xiàn)有群體中提純出轉(zhuǎn)育溫度達(dá)標(biāo)的原原種。本試驗利用冷水串灌技術(shù)通過多代選擇提純的方法對該公司使用的廣占63-4S進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

已發(fā)生漂變的廣占63-4S（由X公司提供）。

1.2 試驗方法

2012年于湖北省黃岡市種植200株廣占63-4S，抽穗時（高溫條件下）分單株鏡檢，選擇無花粉型單株割蔸。幼穗分化4期末將稻蔸移至23.5 ℃冷水池處理。抽穗時鏡檢，每個單株選3個穗子，分別從上、中、下部取混樣。鏡檢合格的單株再割蔸，放置到21 ℃冷水池處理收種。同年冬送至海南自交加代并進(jìn)行稻瘟病抗性鑒定，選擇表型優(yōu)良的單株；2013年于黃岡市將已選單株衍生成株系，各株系選6個單株做相同的處理。重復(fù)多代后，即可選育出轉(zhuǎn)育溫度較低的廣占63-4S（圖1）。在冷水串灌過程中，逐步降低處理溫度，增加選擇壓力。endprint

2 結(jié)果與分析

從原始廣占63-4S材料中選擇并衍生了17個低轉(zhuǎn)育溫度的株系。其中有5個株系在2014年的23 ℃低溫處理中，各單株均表現(xiàn)為完全典?。ū?）。與基礎(chǔ)材料相比，轉(zhuǎn)育溫度降低了1.0～1.5 ℃，給制種安全帶來了保障。在整個提純過程中，經(jīng)過了3次冷水串灌處理，3次稻瘟病抗性鑒定（海南所選單株均經(jīng)過稻瘟病抗性鑒定），共自交了6代。部分材料已基本純合，可以進(jìn)行擴(kuò)繁，同時筆者也將繼續(xù)對合格單株進(jìn)行提純。

3 討論

兩系不育系轉(zhuǎn)育溫度屬數(shù)量性狀，受主效基因和微效多基因位點控制，自身難以在一定世代內(nèi)完全純合，其中又不乏易發(fā)生突變的基因位點。無論是品種本身沒有完全純合還是在制種過程中個別單株發(fā)生變異，異型株一旦出現(xiàn)，由于其自身結(jié)實率較高，加上串粉污染四周不育系，其數(shù)量會隨世代劇增。遺傳漂變現(xiàn)象頻頻發(fā)生，說明這些位點難以完全純合并穩(wěn)定遺傳。雜合位點的存在對生產(chǎn)制種是一種潛在的風(fēng)險，然而它們也會為選育出比審定品種更低轉(zhuǎn)育溫度的材料提供可能。冷水串灌技術(shù)可以有效地保留并純化控制兩系不育系轉(zhuǎn)育溫度的基因位點。

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