[发明专利]超长粒水稻的培育方法

说明书

本发明属于水稻分子育种技术领域。具体涉及一种超长粒水稻的培育方法。本发明利用图位克隆的方法，分离克隆了一个新的水稻粒长基因GL3.3(该基因编码的氨基酸序列如SEQ ID NO：1中1‑1275bp所示)，该基因与已知粒长基因GS3(该基因编码的氨基酸序列如SEQ ID NO：3中1‑696bp所示)聚合能够形成超长粒长的水稻材料。利用GS3和GL3.3的KASP分子标记引物能够有效的在育种中选择并聚合二者的优势等位基因，选择具有gs3gl3.3基因型组合的超长粒的家系，可以显著提高稻米品质的育种效率。

技术领域

本发明属于水稻分子育种技术领域。具体涉及一种超长粒水稻的培育方法。本发明利用图位克隆的方 法分离克隆了一个新的水稻粒长基因GL3.3，该基因与已知粒长基因GS3聚合能够形成超长粒长的水稻材 料。利用GS3和GL3.3的KASP分子标记引物能够有效的在育种中选择并聚合二者的优势等位基因，选择具 有gs3gl3.3基因型组合的超长粒的家系，可以显著提高稻米品质的育种效率。

背景技术

水稻是我国的主要粮食作物，而水稻的外观品质是决定水稻商品价值的重要指标。长久以来，我国水 稻育种家与种业公司一直将产量作为育种的终极目标，而水稻品质的改良则比较滞后(孔宪琴等，2013)。 我国大部分审定品种的稻米品质较为一般，无法满足国民对品质优良稻米的需求，加工成商品米后价格较 低，一定程度上加深了“稻强米弱”的现象，导致我国稻米进口量的上升(孔宪琴等，2013；于红燕和刘世 义，2016)。因粳稻品质普遍优于籼稻，最近几年，常规粳稻品种在我国水稻主要种植地区种植面积逐年 扩大。我国品质优良的籼稻品种非常少，因此籼稻特别是杂交籼稻的外观品质的遗传改良迫在眉睫。

稻米的外观品质主要由粒形和堊白决定，粒形修长、垩白率低的籼稻受到消费者的青睐(Bao，2014)。 传统育种中改良稻米的外观品质，通常是将产量高的品系与品质优的品系进行杂交，然后不断的同产量高 的品系自交从而得到产量品质都优良的品系。但是，由于粒长、堊白等外观品质都属于数量性状，由多个 基因调控，需要在较大的群体中进行选择，并且性状考察也比较耗时耗力，实际改良过程难度较大。通过 分子育种的方法，利用已克隆粒形、堊白基因的分子标记，将有利的等位基因聚合在一起，只需鉴定基因 型，无需鉴定表型，节省了人力物力，是改良稻米外观品质的有效方法。

分子育种具有许多优势，但是该方法首先要有稳定可靠的基因资源和基因型组合。迄今为止，研究人 员利用不同的群体和方法，克隆一些稻米粒形和堊白的主效基因。品种测序和关联分析的研究结果都表明 GW5和GS3分别是水稻粒宽和粒长最主要和主效的基因(Takanokai等，2009；Duan等，2017；Zhou等，2017)。 而其它的粒形主效基因大多属于稀有变异，如粒宽基因GW2、粒长基因GL3、种子大小基因GS2(Song等， 2007；Qi等，2012；Hu等，2015)。还有一些重要而非主效的粒形基因，如种子大小基因GS5、长宽比基 因GW8和长宽比基因GW7等(Li等，2011；Wang等，2012；Wang等，2015)。而堊白基因目前只有Chalk5 被克隆(Li等，2014)。这些基因为稻米外观品质的改良提供了宝贵的基因资源。虽然克隆的粒形基因已 经不少，但是可供用来改良外观品质的组合很少。Wang等(2012)利用将GS3和GW8无功能的等位型gs3 和gw8聚合到短圆粒材料HJZ74中，成功将该材料改良成修长的粒形。Wang等(2014)后来通过直接研究 具有修长粒形的材料台风优55和台风优208，发现它们因为就有gs3和GW7的基因型组合而表现为修长的粒 形。

因此，从现有材料中直接挖掘有效的基因型组合是更为合理有效的方法。申请人利用自然存在的超长 粒材料与短粒材料进行杂交，然后解析造成超长粒形的原因，最后总结出有效的基因型组合用来改良水稻 粒长。通过开发出有效基因型组合的分子标记，为稻米的粒形改良提供有效的技术支撑。

发明内容

本发明的目的是提供一种培育超长粒水稻的方法，通过试验检测两个粒长基因的功能标记，可以在苗 期就准确预测水稻植株的粒长水平，从而加快超长粒水稻家系的选择进度。