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        水稻兩系不育系廣占63—4S育性轉(zhuǎn)換溫度的提純

        2015-11-26 20:33:21蔡星星張盛曾亞軍周強(qiáng)梅凱華王歡呂銳玲周堅(jiān)郭建新
        湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年21期
        關(guān)鍵詞:水稻

        蔡星星++張盛++曾亞軍++周強(qiáng)++梅凱華++王歡++呂銳玲++周堅(jiān)++郭建新

        摘要:廣占63-4S是中國(guó)水稻(Oryza sativa L.)兩系育種中使用較多的優(yōu)良不育系。隨著繁殖世代的增加,一些地方出現(xiàn)不育系轉(zhuǎn)育溫度漂變的現(xiàn)象,給制種帶來(lái)了風(fēng)險(xiǎn)。試驗(yàn)以X公司使用的廣占63-4S為基礎(chǔ)材料,利用冷水串灌技術(shù)提純出轉(zhuǎn)育溫度低于23 ℃的株系。

        關(guān)鍵詞:水稻(Oryza sativa L.);兩系不育系;廣占63-4S;純化;臨界育性轉(zhuǎn)換溫度;冷水串灌技術(shù)

        中圖分類號(hào):S511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2015)21-5216-02

        DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.21.004

        Purification of Critical Temperature of Fertility Alteration for Guangzhan 63-4S

        CAI Xing-xing1, ZHANG Sheng1, ZENG Ya-jun2, ZHOU Qiang1, MEI Kai-hua1, WANG Huan1,

        LV Rui-ling1, ZHOU Jian3, GUO Jian-xin4

        (1. Huanggang Academy of Agricultural Sciences, Huanggang 438000, Hubei, China; 2. Huanggang Modern Agriculture Exhibition and Information Center, Huanggang 438000, Hubei, China; 3. Huanggang Agricultural Technique Promotion Center, Huanggang 438000, Hubei, China; 4. Huanggang Administration of Seed, Huanggang 438000, Hubei, China)

        Abstract: As an excellent two-line male sterile line, Guangzhan 63-4S is widely used in rice breeding. Its critical temperature of fertility alteration drifted in some regions with the increase of generation, bringing a potential risk to seed production. By the approach of irrigating cold water, several strains with critical fertility transfer temperature lower than 23 ℃ were acquired from the Guangzhan 63-4S provided by X company.

        Key words: rice(Oryza sativa L.); two-line male sterile line; Guangzhan 63-4S; purification; critical fertility transfer temperature; cold water irrigation technology

        水稻(Oryza sativa L.)兩系不育系最早由石明松[1]于湖北省發(fā)現(xiàn)。其育性受光溫調(diào)控,由核基因控制,分為光敏、溫敏、光溫互作3種核不育類型[2],具有恢復(fù)基因廣、配組更加自由等特點(diǎn),進(jìn)一步拓寬了水稻品種間雜種優(yōu)勢(shì)的利用途徑[3]。兩系不育系可在低溫繁殖,高溫測(cè)配,既是不育系又是保持系,極大簡(jiǎn)化了育種程序。其育性轉(zhuǎn)換機(jī)理在于光溫因子的改變引起了育性基因表達(dá)量的變化[4]。不同類型的兩系不育系在育性轉(zhuǎn)換時(shí)所需的臨界光溫條件有所差異。

        中國(guó)南方使用的兩系不育系多屬溫敏型,臨界育性轉(zhuǎn)換溫度是衡量一個(gè)不育系的重要指標(biāo)。一個(gè)好的不育系應(yīng)具備較低的轉(zhuǎn)育溫度和較長(zhǎng)時(shí)間的耐低溫敏感期[5,6],使其不會(huì)受異常低溫天氣的影響自交結(jié)實(shí),進(jìn)而保障雜交種的純度。然而,過(guò)低的轉(zhuǎn)育溫度不利于不育系的繁殖[7]。許多經(jīng)鑒定的不育系在使用幾個(gè)世代后,轉(zhuǎn)育溫度發(fā)生了變化,稱為遺傳漂變,主要是由于不育位點(diǎn)沒(méi)有完全純合就投入生產(chǎn)造成的[8]。也有學(xué)者認(rèn)為兩系不育系遺傳變異機(jī)率大,易出現(xiàn)變異株[9]。鑒于轉(zhuǎn)育溫度高的單株結(jié)實(shí)率也較高,異型株的數(shù)量隨世代劇增。異常低溫天氣導(dǎo)致制種失敗的事件時(shí)有報(bào)到,造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失,給種子公司和農(nóng)民帶來(lái)了風(fēng)險(xiǎn)。冷水串灌技術(shù)可以有效地從漂變后的群體中提純出合格的原原種[10]。

        廣占63-4S是北方雜交粳稻研究中心與合肥豐樂(lè)種業(yè)水稻研究所選育的中秈型兩系不育系,具有農(nóng)藝性狀好、配合力高等優(yōu)勢(shì)[11],是育種上常用的兩系不育系。在制種過(guò)程中,X公司的工作人員發(fā)現(xiàn)其育性轉(zhuǎn)換溫度發(fā)生了漂變,給種子安全生產(chǎn)帶來(lái)了隱患,需要在現(xiàn)有群體中提純出轉(zhuǎn)育溫度達(dá)標(biāo)的原原種。本試驗(yàn)利用冷水串灌技術(shù)通過(guò)多代選擇提純的方法對(duì)該公司使用的廣占63-4S進(jìn)行了研究。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        已發(fā)生漂變的廣占63-4S(由X公司提供)。

        1.2 試驗(yàn)方法

        2012年于湖北省黃岡市種植200株廣占63-4S,抽穗時(shí)(高溫條件下)分單株鏡檢,選擇無(wú)花粉型單株割蔸。幼穗分化4期末將稻蔸移至23.5 ℃冷水池處理。抽穗時(shí)鏡檢,每個(gè)單株選3個(gè)穗子,分別從上、中、下部取混樣。鏡檢合格的單株再割蔸,放置到21 ℃冷水池處理收種。同年冬送至海南自交加代并進(jìn)行稻瘟病抗性鑒定,選擇表型優(yōu)良的單株;2013年于黃岡市將已選單株衍生成株系,各株系選6個(gè)單株做相同的處理。重復(fù)多代后,即可選育出轉(zhuǎn)育溫度較低的廣占63-4S(圖1)。在冷水串灌過(guò)程中,逐步降低處理溫度,增加選擇壓力。endprint

        2 結(jié)果與分析

        從原始廣占63-4S材料中選擇并衍生了17個(gè)低轉(zhuǎn)育溫度的株系。其中有5個(gè)株系在2014年的23 ℃低溫處理中,各單株均表現(xiàn)為完全典?。ū?)。與基礎(chǔ)材料相比,轉(zhuǎn)育溫度降低了1.0~1.5 ℃,給制種安全帶來(lái)了保障。在整個(gè)提純過(guò)程中,經(jīng)過(guò)了3次冷水串灌處理,3次稻瘟病抗性鑒定(海南所選單株均經(jīng)過(guò)稻瘟病抗性鑒定),共自交了6代。部分材料已基本純合,可以進(jìn)行擴(kuò)繁,同時(shí)筆者也將繼續(xù)對(duì)合格單株進(jìn)行提純。

        3 討論

        兩系不育系轉(zhuǎn)育溫度屬數(shù)量性狀,受主效基因和微效多基因位點(diǎn)控制,自身難以在一定世代內(nèi)完全純合,其中又不乏易發(fā)生突變的基因位點(diǎn)。無(wú)論是品種本身沒(méi)有完全純合還是在制種過(guò)程中個(gè)別單株發(fā)生變異,異型株一旦出現(xiàn),由于其自身結(jié)實(shí)率較高,加上串粉污染四周不育系,其數(shù)量會(huì)隨世代劇增。遺傳漂變現(xiàn)象頻頻發(fā)生,說(shuō)明這些位點(diǎn)難以完全純合并穩(wěn)定遺傳。雜合位點(diǎn)的存在對(duì)生產(chǎn)制種是一種潛在的風(fēng)險(xiǎn),然而它們也會(huì)為選育出比審定品種更低轉(zhuǎn)育溫度的材料提供可能。冷水串灌技術(shù)可以有效地保留并純化控制兩系不育系轉(zhuǎn)育溫度的基因位點(diǎn)。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 石明松.晚粳自然兩用系選育及其利用初報(bào)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),1981(7):1-3.

        [2] TANG W B,CHEN L Y, WANG J L, et al. Problems and solutions to multiplication of TGMS line in rice [J].Hybrid Rice,2011,26(1):25-29.

        [3] 梅明華,陳 亮,章志宏,等.農(nóng)墾58S光敏不育基因突變位點(diǎn)的確定及mP3s區(qū)間的進(jìn)一步作圖[J].中國(guó)科學(xué)(C輯),1999, 29(3):310-315.

        [4] 白克智.對(duì)水稻“光敏”、“溫敏”雄性不育的一些看法和建議[J].中國(guó)水稻科學(xué),1991,5(3):137-138.

        [5] 雷東陽(yáng),唐文幫,解志堅(jiān),等.兩系法雜交水稻制種不安全問(wèn)題的解決途徑[J].作物學(xué)報(bào),2013,39(9):1569-1575.

        [6] 徐孟亮,陳良碧,周廣洽,等.溫度對(duì)雙低兩用核不育水稻96-5-2S與培矮64S育性的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2002,22(4):541-547.

        [7] 肖國(guó)櫻,鄧曉湘,符習(xí)勤.冷水處理對(duì)水稻溫敏核不育系育性影響的初步研究[J].雜交水稻,1997,12(4):23-25.

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        [9] 薛光行.光敏核不育水稻溫敏性5種表現(xiàn)型的識(shí)別[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),1998,14(2):26-28.

        [10] CHEN L Y, LEI D Y, TANG W B, et al. Thoughts and practice on some problems about research and application of two-line hybrid rice[J]. Rice Sci,2011,18:79-85.

        [11] 沈其文,姜 華.兩系不育系廣占63-4S的表現(xiàn)及對(duì)湖北中稻育種的啟示[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,53(11):2490-2492.endprint

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