[发明专利]一种耐低氮三系杂交水稻的育种方法

说明书

本发明涉及作物育种技术领域，具体涉及一种耐低氮三系杂交水稻的育种方法。采用本发明所述育种方法可以得到氮吸收需求量低、米质优良且产量高的水稻品种。本发明所述育种方法通过低氮条件设置、亲本筛选、杂交、农艺性状评价与世代选择，创制出耐低氮不育系，再通过组合测配、验证来获取具耐低氮的优质杂交水稻新品种。本发明所提供的水稻品种适宜在低氮或减氮或正常氮条件下种植，产量高且米质优，既能降低氮肥投入，又能保证产量，还可满足居民对稻米食用品质的需求。

技术领域

本发明涉及作物育种技术领域，具体涉及一种耐低氮杂交水稻品种的育种方法。

背景技术

现代矮杆品种的育成使得作物产量大幅提高，但同时也对氮素供应水平提出了更高的要求。依靠投入大量氮肥来保证和维持较高产量已成为种植户的普遍习惯和必须做法。联合国粮食及农业组织(FAO)的数据显示，过去的30年，世界范围内的氮肥消耗量显著增加，但粮食产量却增长缓慢。

造成氮肥过量施用的原因很多，当前作物品种对氮肥的利用效率不高是重要原因之一。就水稻而言，一方面，现有水稻品种大多是在高氮条件下选育而成，表现出喜肥或耐肥特性，只有在高肥特别是高氮条件下生长才能收获较高籽粒产量；另一方面持续的非保护性耕作、以及缺乏土壤培肥导致耕地土壤结构破坏，土壤对养分的固定与保持能力减弱，导致农民在种植这些水稻品种时，又需要施用更多氮肥以保证水稻产量。因此，要从根本上改变氮肥利用效率低的现状，除了改进耕作、施肥技术和进行土壤培肥外，从品种自身遗传角度出发，选育氮高效品种，从而减少氮肥用量是提高氮肥利用率的有效途径。

关于氮高效水稻品种的育种方法目前未见发明或报道，类似报道主要集中在对品种的筛选与评价方面。如赵祥等(四川常用杂交稻品种对低氮胁迫的响应差异，应用与环境生物学报，2019，25(4):909-917)提出了一种耐低氮水稻品种的筛选方法与流程，其目的在于筛选耐低氮的杂交水稻品种。具体操作包括：(1)设置低氮处理(45kg/ha)和正常施氮处理(150kg/ha)种植待选品种；(2)通过两个氮水平下水稻的产量、分蘖动态、缓苗返青和成熟转色4个维度的表现构建评价指数，相加形成耐低氮综合评价指数；(3)根据耐低氮综合指数判定品种的耐低氮能力，从而达到筛选目的。根据报道，此方法需要在水稻返青后每隔5d调查水稻分蘖数；在水稻返青期、分蘖盛期、以及抽穗至成熟期连续测定顶三叶叶绿素相对含量(SPAD值)，每次连续测定3d；在成熟期进行水稻测产和考种；然后才能构建产量、分蘖动态、缓苗返青和成熟转色4个方面的评价指数，进而形成耐低氮综合评价指数。回归分析显示，当耐低氮综合评价指数考虑所有4个变量时，决定系数为0.972，但仍存在一定的剩余因子。该方法虽然从数学上构建了一套综合考虑水稻生长指标的评价体系，但工序较多，操作繁琐、人力物力消耗较大；且评价品种所确定的4个维度的性状是大田可肉眼直观的产量、分蘖、有效穗、以及缓苗和落黄时的叶色变化，因此经济性缺乏。

阮新民等(氮素高效利用水稻新品种筛选与评价，上海农业学报，2020，36(5):7-11)提出另一种水稻氮高效品种大田评价的方法。具体技术措施包括：(1)设置不同梯度施氮水平(0、120kg/ha、180kg/ha、210kg/ha、240kg/ha、300kg/ha)种植待选品种；(2)设置对照品种，分别是已筛选出的氮高效对照品种和大田生产主推品种；(3)以不施氮和正常施氮(180kg/ha)下的品种产量划分象限，筛选出高效品种(位于I象限)；(4)对筛选出的品种建立产量与施氮量的回归方程，计算经济效益最高时的施氮量和此施氮量下的氮肥偏生产力；(5)与对照品种比较经济效益最高时的氮肥偏生产力(籽粒产量/施氮量)和氮素籽粒生产效率(籽粒产量/吸氮量)，评价品种的产量潜力和节氮能力。其方法的目的也是筛选氮高效品种，不同于赵祥方法之处在于对氮高效品种进行了定义：是指产量在低氮和正常氮水平下均较高，且与对照相比，氮肥偏生产力和氮素籽粒生产效率也较高的水稻品种。此方法虽然较全面地的对品种产量、氮肥利用率和氮素利用效率都进行了限定，但需要设置的氮处理较多，工作量极大，且仍仅局限于育成品种的筛选环节。