[发明专利]一种筛选不育株和选种的方法及其在育种中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及水稻两系不育系育种领域，具体地说涉及通过具有连锁的隐性基因的不育株来培育两系不育系。

背景技术

水稻是我国最重要的粮食作物之一，杂交水稻的发明为我国乃至世界的粮食安全作出了巨大贡献。杂交水稻发展经历了从三系到两系的过程，两系水稻与三系水稻相比，不仅配组自由，制种程序简化，且产量和米质均有较大提高。按照两系不育基因的来源分类，可以分为两类，一类来源于农垦58S，一般被称为光敏不育基因（PGMS），生产上使用的代表不育系如培矮64S，7001S，这类不育系的花粉败育为典败；另一类来源于安农S-1，常被称为温敏不育基因（TGMS，tms5，ptgms2-1），代表的不育系有广占63s、1892S等，这类不育系在高温条件下常表现无花粉型，但是这两类起源的不育系后代常常表现光温互作型。目前，光敏不育基因已经被克隆，而温敏不育基因已被精细定位，Wang Y.G.（Fine mapping of the rice thermo-sensitive genic male-sterile gene tms5,Theor Appl Genet,2003,107:917–921）等将tms5定位在第二染色体的C365-1和G227-1标记间，遗传距离3.12cM。Peng H.F.等[Fine mapping of a gene for non-pollen type thermosensitive genic male sterility in rice(Oryza sativa L.)Theor Appl Genet,2010,120:1013–1020]将tms5基因定位在第二染色体的标记RMAN81和RMX21间，两标记间的物理距离为183Kb。Xu Jianjun等[Fine mapping and candidate gene analysis of ptgms2-1,the photoperiod-thermo-sensitive genic male sterile gene in rice(Oryza sativa L.),Theor Appl Genet.2011,122(2):365-372]将其定位在第二染色体的两个Indel标记间，距离50.4Kb，该区间有10个基因，其中一个核糖核酸酶Z基因被认为是tms5的候选基因（LOC_Os02g12290），位于日本晴基因组第二染色体6.40M位置。

培育新的优良两系不育系，对于提高两系杂交稻的产量、品种和抗性都具有重要意义。目前，两系不育系的选择主要通过亲本材料与光/温敏不育系杂交，在后代选择株型理想的不育株。当前两系不育系的选择主要在正季进行，因为正季的高温长日照使不育基因纯合的植株表现不育，育种者通过观察花药和花粉，挑选雄性败育的单株，这个过程花粉镜检的工作量大，且短暂的花期过后将无法通过观察花药和花粉判别育性。另一方面，为加速育种进程，常在海南进行冬季加代种植，但是海南冬季为低温短日照条件，两系不育系表现可育，所以不育系筛选材料在海南冬季种植只能加代，却无法筛选不育株。

我们的设想是寻找与不育基因紧密连锁的形态学标记，聚合形态学标记和不育基因，通过形态标记来筛选不育株，一方面可以简化不育株的筛选程序，减少工作量，另一方面也可以在海南可育条件下筛选不育系。

颖壳颜色作为一类重要的形态学标记，具有易识别的特点。当前，两系不育系新安S的颖壳呈棕色，但是这种颜色表达时期较晚，刚抽穗时颖壳为绿色，与普通水稻无明显区别，随后颜色逐渐加深，最后达到棕色（图1），这种颜色表达可能是受光诱导。这对于繁殖田和制种田根据不育系颖壳颜色及早去杂不利，且未见新安S的壳色性状和不育性状连锁的报道。2006年，Zhang Kewei等（GOLD HULL AND INTERNODE2 Encodes a Primarily Multifunctional Cinnamyl-Alcohol Dehydrogenase in Rice，Plant Physiology,2006,140:972–983）克隆了一个调控木质素合成的基因（GH2，LOC_Os02g09490.1），该基因的隐性突变（gh2）使水稻颖壳颜色呈现红棕色，该基因位于日本晴基因组第二染色体4.87M位置，与tms5相距1.53Mb。gh2基因调控的颖壳还没抽穗时，在稻苞中就呈现红棕色，携带有gh2基因的花香B和新安S在抽穗时的颖壳颜色差异见图1。