水稻同源多倍體自交回復(fù)后代中二倍體的育種利用

熊翔宇， 肖曉春， 雷雪芳， 張 超， 崔伏生， 陳文洪， 楊 茗， 馮 勝， 沈忠儀， 雷 敖

(江西省宜春市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所, 江西宜春 336000)

水稻同源多倍體自交回復(fù)后代中二倍體的育種利用

熊翔宇， 肖曉春， 雷雪芳， 張 超， 崔伏生， 陳文洪， 楊 茗， 馮 勝， 沈忠儀， 雷 敖

(江西省宜春市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所, 江西宜春 336000)

[目的]利用水稻多倍體自交回復(fù)創(chuàng)制優(yōu)良二倍體育種材料。[方法]同源多倍體自交回復(fù)后代中出現(xiàn)二倍體植株，在其分離后代中，通過系統(tǒng)選擇，選擇其中穩(wěn)定的優(yōu)良二倍體材料與三系、兩系不育系進(jìn)行廣泛測(cè)交配組，對(duì)具有較強(qiáng)雜種優(yōu)勢(shì)的水稻進(jìn)行考種。[結(jié)果]Y58S/10-C242、Y58S/10-C256、C815S/12-C156、C815S/13-C96的雜種一代具有一定的雜種優(yōu)勢(shì)。[結(jié)論]多倍體自交回復(fù)后代中的優(yōu)良二倍體植株可為雜交稻選育提供優(yōu)良親本材料。

水稻；同源多倍體；自交；回復(fù)；二倍體；育種利用

世界上有50%以上的人口以稻米為主食。隨著人口數(shù)量的快速增長(zhǎng)，可利用的耕地面積不斷減少，水資源嚴(yán)重污染、匱乏，世界糧食短缺的潛在危險(xiǎn)亟待解決[1]。多倍化是植物進(jìn)化的重要機(jī)制之一，高等植物70%以上屬于多倍體，主要的糧、油、棉作物，如小麥、油菜、棉花等也屬于多倍體，在二倍體向多倍體演化過程中，產(chǎn)量也成倍增加。在人們不斷深入地研究水稻多倍體及多倍體所具有的生物學(xué)效應(yīng)時(shí)，水稻多倍體育種受到越來(lái)越多的關(guān)注[2]。我國(guó)于1951年開創(chuàng)了多倍體水稻的育種研究，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，雖然在材料的構(gòu)建、細(xì)胞學(xué)研究等方面取得了較大進(jìn)展，但仍未解決結(jié)實(shí)率低的問題[3-4]。由于基因資源不足、育種成效不明顯，作物常規(guī)育種在挖掘增產(chǎn)潛力方面停滯不前，人們開始重視和充分利用植物的多倍性改造現(xiàn)有作物的遺傳特性[5]。

現(xiàn)有育種材料都是在二倍體水平基礎(chǔ)上進(jìn)行雜交改造的，其遺傳特性單一。而多倍體具有2個(gè)以上染色體組，能夠提高基因容量和倍性水平，使遺傳特性更豐富，拓寬遺傳變異范圍，增加優(yōu)良基因組合的幾率，從而提高其適應(yīng)性和產(chǎn)量水平[6]。水稻多倍體自交回復(fù)到二倍體，可能是同源多倍體在減數(shù)分裂雌雄配子形成過程中，染色體分配不均勻造成的，這樣多倍體的一些優(yōu)良性狀將可能遺傳到二倍體中。利用水稻多倍體回復(fù)創(chuàng)制優(yōu)良二倍體育種材料，對(duì)改造現(xiàn)有作物的遺傳特性，創(chuàng)造出增產(chǎn)潛力更大、品質(zhì)更優(yōu)的作物新品種具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)地地理坐標(biāo)為114°23′E、27°28′N，海拔128.5 m，地勢(shì)開闊，陽(yáng)光充足，灌溉方便，肥力水平中等。

1.2 材料 測(cè)交父本為同源多倍體粳稻品種E1701自交回復(fù)出現(xiàn)的二倍體材料，通過系統(tǒng)選育，選出的優(yōu)良二倍體品種10-C107、10-C242、10-C256、12-C156、13-C96；秈稻同源多倍體F1402自交回復(fù)出現(xiàn)的二倍體材料通過系統(tǒng)選育，選出的優(yōu)良二倍體品種10-C243、10-C244；同源多倍體秈稻品種F1402與同源多倍體粳稻品種E1701的秈粳交亞種間雜交后代材料中自交回復(fù)出現(xiàn)的二倍體材料，通過系統(tǒng)選育，選出的優(yōu)良二倍體品種12-C692、13-C1338。測(cè)交母本為優(yōu)良不育系Y58S、C815、Ⅱ-32A、五豐A。

1.3 方法 2014年中稻種植，以優(yōu)良不育系Y58S、Ⅱ-32A和五豐A 為母本，以同源多倍體自交回復(fù)分離后代中選出的優(yōu)良二倍體株系為父本，進(jìn)行廣泛測(cè)交配組，采用人工剪穎、套袋的方法進(jìn)行雜交，成熟后收獲測(cè)交F1代。2015年測(cè)交F1代作晚稻種植并進(jìn)行比較，對(duì)照為天優(yōu)華占，6月26日播種，7月25日移栽，行株距為20.0 cm×16.7 cm，單本移栽，每個(gè)材料種植4行，每行6株，成熟時(shí)選取雜種優(yōu)勢(shì)較強(qiáng)的各割取3株進(jìn)行考種。

2 結(jié)果與分析

同源多倍體及秈粳交同源多倍體后代株系中出現(xiàn)二倍體植株，在其分離后代中選擇優(yōu)良單株，通過系統(tǒng)選擇，選擇了一些優(yōu)良穩(wěn)定的二倍體株系，它們具有穗大粒多、結(jié)實(shí)率高、莖稈粗壯、株葉形態(tài)好、抗性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行測(cè)交配組，從中選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗性強(qiáng)的雜交稻。

由表1可知，Y58S/10-C242、Y58S/10-C256的雜種一代具有一定的雜種優(yōu)勢(shì)，與CK相比，其株高較高，稻穗更長(zhǎng)，穗粒數(shù)較多，千粒重更大。C815S/12-C156、C815S/13-C96的雜種一代也具有一定的雜種優(yōu)勢(shì)，與CK相比，其稻穗更長(zhǎng)，結(jié)實(shí)率更高，千粒重更大。

2015年晚稻種植Ⅱ-32A、五豐A與10-C256、12-C156、13-C96雜交F1代,在開花時(shí)，發(fā)現(xiàn)其花藥乳白色，鏡檢大部分為典敗，少部分圓敗。10-C256、12-C156及13-C96可作為保持系，選擇株葉形態(tài)好、柱頭外露率高的植株，通過連續(xù)回交，選育優(yōu)良的三系不育系。這表明同源多倍體品種自交回復(fù)出現(xiàn)的二倍體材料，通過系統(tǒng)選育，選出的優(yōu)良二倍體品種，可為三系不育系選育提供優(yōu)良親本材料。

3 結(jié)論與討論

(1)同源多倍體自交回復(fù)后代中出現(xiàn)了二倍體材料。同源多倍體自交回復(fù)后代中出現(xiàn)二倍體植株，可能是同源多倍體在減數(shù)分裂雌雄配子形成過程中，染色體不均勻分配造成的。

(2)同源多倍體自交回復(fù)后代中選擇的優(yōu)良二倍體可為雜交稻選育提供親本材料。對(duì)同源多倍體自交回復(fù)后代中選擇的優(yōu)良二倍體進(jìn)行廣泛的測(cè)交配組，發(fā)現(xiàn)有的雜種一代具有較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)，表明同源多倍體自交后代中選擇的優(yōu)良二倍體也可為選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗性強(qiáng)雜交稻提供優(yōu)良親本材料；與三系不育系測(cè)交，發(fā)現(xiàn)有的測(cè)交F1代出現(xiàn)不育現(xiàn)象，通過多代回交，選育優(yōu)良的三系不育系，表明同源多倍體自交后代中選擇的優(yōu)良二倍體也可為三系不育系選育提供優(yōu)良親本材料。這為豐富現(xiàn)有二倍體水稻資源提供了一種途徑。

[1] 袁隆平.雜交水稻超高產(chǎn)育種[J].雜交水稻,1997,12(6):1-6.

[2] 羅小金,賀浩華.水稻多倍性育種研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2001,17(6):53-56.

[3] 陳志勇,吳德瑜,宋文昌,等.同源四倍體水稻育種研究的近期進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，1987，20(1):20-24.

[4] 孫靜賢,丁開宇,王兵益,等.植物多倍體研究的回顧與展望[J].武漢植物學(xué)研究,2005,23(5):482-490.

[5] 黃群策.植物多倍性在作物育種中的展望[J].科技導(dǎo)報(bào),1997,15(7):53-55.

[6] 蔡得田,袁隆平,盧興桂.二十一世紀(jì)水稻育種新戰(zhàn)略II.利用遠(yuǎn)緣雜交和多倍體雙重優(yōu)勢(shì)進(jìn)行超級(jí)稻育種[J].作物學(xué)報(bào),2001,27(1):110-116.

Breeding Utilization of the Diploid Rice in Autopolyploid Self Returning Progeny

XIONG Xiang-yu,XIAO Xiao-chun ,LEI Xue-fang et al

(Yichun Acricultural Science Research Institute，Yichun，Jiangxi 336000)

[Objective]To develop excellent diploid rice breeding materials by using autopolyploid self returning.[Method]The diploid plants appears in the later generation of autopolyploid self returning.Excellent diploid materials were selected to test cross with sterility lines through the system selection in segregating progeny.Then we checked the rice seed with heterosis.[Result]There had heterosisy in the first generation of hybrid of Y58S/10-C242,Y58S/10-C256,C815S/12-C156,C815S/13-C96.[Conclusion]Excellent diploid plants can Provide good parent materials for hybrid rice breeding.

Rice；Autopolyploid；Self；Returning ；Diploid； Breeding utilization

宜春市科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目。

熊翔宇(1974- )，男，江西豐城人，高級(jí)農(nóng)藝師，碩士，從事水稻遺傳育種研究。

2016-09-28

S 511

A

0517-6611(2016)34-0028-01