[发明专利]一种水稻柱头长度测量最佳取样时期的方法

说明书

本发明公开了一种水稻柱头长度测量最佳取样时期的方法，即以正在张开的颖花（水稻柱头长度达到最大时）为样本进行取样。此时取样一是统一标准，时间节点上容易掌握；二是降低了取样过程中不同研究者取样时期的不同而产生的误差。该时期（小穗颖花张开时）取样的所得柱头长度性状的表型值，数据准确，可重复性高，所得结果可用于长柱头有利基因的挖掘，柱头长度性状的精细定位、克隆乃至功能分析；同时利用本取样方法发掘的长柱头基因改良水稻不育系，可增加水稻不育系的柱头长度，从而提高水稻柱头外露率，增加制种产量。

技术领域

本发明属于水稻异交相关性状的调查方法领域，具体涉及一种水稻柱头长度测量最佳取样时期的方法。

背景技术

水稻是世界上第二大粮食作物，全球有超过50%的人口以稻米作为主要食物来源。我国作为世界上最大的稻谷生产国，年总产量达到2亿吨以上，约有7亿人口以稻米为主食。随着人口的持续增长，而耕地却以每年数百万亩速度减少的背景下，要保障粮食安全，大幅度的提高单位面积产量是必然选择。始于我国20世纪70年代的杂交水稻，较同熟期的常规稻单产增加15%左右，其商业化种植使水稻生产力有了大幅度提高。实践证明，水稻杂种优势的利用是增加水稻单产最有效的途径之一。

杂交水稻需要每年生产杂种一代种子。我国是世界最大的杂交水稻种子生产国和消费国，年杂交水稻种植面积1400万公顷，需杂交水稻种子约35万吨。提高单位面积制种产量，降低种子生产成本，是杂交水稻种植面积进一步扩大的决定性因素。研究表明，限制杂交水稻制种产量的主要因素是不育系异交结实率低。水稻母本颖花柱头外露是影响杂交稻制种异交结实率的决定性因素。柱头长、柱头宽和柱头外露率直接决定着不育系母本的受粉能力，从而最终影响水稻不育系的繁/制种产量。蔡俊迈等（1987）研究发现，不育系V41A和V20A开花当天未授粉的颖花，凭外露柱头在田间自由授粉，天然异交率分别可达到35%和37%。说明不育系柱头外露率越高，就越有利于异交。柱头外露率属数量性状遗传，不同研究者利用不同定位群体在水稻所有12条染色体共检测到104个控制该性状的QTL。然而，柱头外露率易受各种外界环境（如抽穗开花期的天气、湿度、温度等）的影响，加之性状调查步骤繁琐、误差大，导致初定位后很难进行后续的深入研究。

Miyata等（2007）研究表明，水稻柱头外露率与雌蕊长度、柱头长度、小穗长度呈显著正相关，这种正相关大多由一因多效引起。Takano-Kai等（2011）经转基因研究发现，控制水稻籽粒长度的GS3等位基因在幼嫩柱头的基部表达，该基因通过增加柱头非羽状段的细胞数目进而增加柱头长度以及提高柱头外露率。雌蕊柱头发育、伸长在颖花内，受环境影响小，表型调查准确度高，生物学过程较易阐释，因而与柱头外露率相比，以柱头长度为异交性状指标进行QTL定位、精细定位乃至后续的基因克隆和功能分析更可靠易行。