本發明具體涉及一種持久抗病雜交水稻混合系的選育方法,屬于抗病育種技術領域。
背景技術:
防止水稻品種抗病性喪失,提高水稻品種抗性持久度的主要措施應是盡可能地防止病原菌產生新的致病小種或防止新的優勢小種出現。在目前的技術條件下,避免病原菌產生新的致病小種或新的優勢小種可以有兩種策略,一個是抗性基因聚合,另一個是抗性基因混合。
抗性基因聚合就是將分散在不同品種中的抗性基因聚合到同一個基因組中。將多個抗病基因聚合后其抗譜和抗性均得到提高,因而被認為是獲得持久抗性的有效方法之一。目前已有多個研究表明,抗性基因聚合后抗譜增寬、抗性加強,而且并不簡單地表現為單個抗病基因的抗譜之間的累加,而是抗性基因之間表現為極顯著的基因互作,使其能夠抵抗單個抗病基因不能抵抗的生理小種。但是,基因聚合大大增加了寄主對病原菌致病性的選擇壓力,因而存在產生“超級小種”的潛在危險。一旦產生“超級小種”,要培育抗病品種將更為困難,危害更大。
抗性基因混合是攜有不同抗性基因的個體或家系進行混合。該方法是防止作物抗病性喪失的另一有效途徑。Mode根據病原物和它的寄主共存關系,提出了協調進化學說。這個學說假定寄主是一個自然群體,寄主的抗性(及感病性) 基因在群體中各保持一定的頻率, 病原物、寄主兩者都成為它們長期共存的條件。同時也假設寄主和病原物在進化過程中互給對方施加選擇壓力。由于寄主和病原物是兩種具有密切生態關系但不交換基因的生物聯合,它們相互施加選擇壓力,即適應和反適應以及相伴的遺傳變異, 使得受害的寄主種群不被排除,得益的病原物種群也不能無限增殖,從而使寄主病害控制在一定的水平,并維持一種相對的動態平衡。該學說是基因混合可持續防治農作物病害的理論基礎。目前,利用基因混合防治水稻病害主要有兩種方法,一種是多品種混栽或間栽。在國內,已有一些利用雜交稻間或雜交稻與常規稻間栽或混植成功防治稻瘟病的報道。如云南農業大學朱有勇等人在完成了水稻品種抗性基因指紋分析的基礎上,應用品種多樣性有利于病菌穩定化選擇原理和病害生態學原理,選擇了遺傳差異較大的水稻品種來進行水稻品種混合間栽的田間試驗,證實了水稻品種的遺傳多樣性可抑制水稻疾病傳播的理論。該結果為稻瘟病的防治提供了一條行之有效的方法。基因混合防治水稻病害的另外一種方法是利用近等基因系混合組成多系品種。在國外,已有個別利用“多系品種”防治水稻病害的例子。如1997 年,在日本北部Miyagi 地區,水稻多系品種的栽培面積達5453 hm2。到2000 年,日本選育了15個多系品種,已投放生產使用的有4 個。國內雖有個別利用“多系育種”方法育成不同抗病恢復系的報道,但不是真正意義上的近等基因系。在利用含多個抗性基因的保持系來繁殖抗病不育系,并配制雜交稻抗病混合系防治水稻病害相關技術的研究方面,目前國內外未見報道。
技術實現要素:
本發明的目的在于提供一種具有持久抗病雜交水稻混合系的選育方法。
一種持久抗病雜交水稻混合系的選育方法,包括如下:
1)將不同的抗病基因通過分子標記輔助回交育種的方法聚合到一個保持系中;
2)利用1)獲得的抗病保持系與原不育系進行繁殖,獲得含有了多個雜合抗病基因的抗病不育系A1;
3)用2)獲得的抗病不育系A1與恢復系進行制種,生產F1種子獲得“雜抗F1”;該雜交種是抗病混合系,包含攜有多種抗病基因組合的單株和感病單株。
本發明的技術方案(以導入3個抗病基因為例)如下:具體為方法為:
1)選含不同抗病基因的水稻品種A(含抗病基因AA)、B(含抗病基因BB)、C(含抗病基因CC)分別與保持系M雜交,得雜交F1代,分別以F1A、F1B和F1C表示;
2)種植雜交F1代,在開花期作雜交F1A/F1B,F1A/F1C得復交PYF1,以PYF1AB和PYF1AC表示;
3)種植PYF1AB和PYF1AC,苗期在兩個復交群體中用與抗病基因連鎖的分子標記篩選同時含有抗病基因A和抗病基因B的單株IAB和同時含有抗病基因A和抗病基因C的單株IAC,在開花期作雜交IAB/IAC,得復交PYF1,以PYF1ABC表示;
4)種植PYF1ABC,苗期用與抗病基因連鎖的分子標記篩選同時含有抗病基因A、抗病基因B和抗病基因C的單株 IABC,在開花期作雜交IABC/M,得BC1F1;
5)種植4)得到的BC1F1,苗期利用分子標記篩選單株 IABC(基因型為AaBbCc),開花期選擇農藝性狀與保持系M最相似的單株10株作父本,以保持系M作母本,繼續回交,得BC2F1;
6)種植5)所得BC2F1,苗期利用分子標記篩選單株 IABC(基因型為AaBbCc),開花期選擇農藝性狀與保持系M最相似的單株10株作父本,以保持系M作母本,繼續回交,得BC3F1;
7)種植6)所得BC3F1,苗期利用分子標記篩選單株 IABC(基因型為AaBbCc),成熟期選擇農藝性狀與保持系M最相似的單株10株收自交種,得BC3F2;
8)株系種植7)所得BC3F2,苗期利用分子標記篩選抗性基因純合的單株(基因型為AABBCC),成熟期選擇農藝性狀與保持系M最相似的單株10株收自交種,得BC3F3;
9)種植8)所得BC3F3,通過抗病鑒定、遺傳背景和農藝性狀選擇,獲得具有抗病性、遺傳背景與保持系M相似且農藝性狀整齊的株系,即育成含多個抗病基因的三系保持系RM;
10)利用9)獲得的抗病保持系RM與原不育系進行繁殖,獲得含有了多個雜合抗病基因的抗病不育系A1(基因型為AaBbCc);
11)用10)獲得的不育系A1(基因型為AaBbCc)與恢復系(基因型為aabbcc)進行制種,生產F1種子“雜抗F1”;該雜交種即是抗病混合系,包含攜有多種抗病基因組合的單株和感病單株,雜交種中各抗病基因型及比例為:AaBbCc:AaBbcc:AabbCc: aaBbCc: Aabbcc: aaBbcc: aabbCc :aabbcc=1:1:1:1:1:1:1:1。
本發明的有益效果:
本發明分別把不同的抗性基因通過分子標記輔助回交育種方法聚合導入到優良的水稻三系保持系中。再通過該保持系與原不育系繁殖獲得含雜合抗病基因的抗病不育系。利用該抗病不育系與恢復系制種即可獲得農藝性狀一致,含等比例多種抗病基因組合的雜交種。該雜交種抗病基因組合的數量由導入抗性基因的多少決定,如導入2個抗性基因,則有4種基因型組合;導入3個抗性基因,則有8種基因型組合;導入4個抗性基因,則有16種基因型組合。該雜交種是具有多種抗性水平植株組成的混合群體,可以避免或是減少垂直抗性對病原菌的選擇壓,達到持久抗病的目的。
本發明的優點是:通過育種方法可直接產生“含等比例多種抗病基因組合”的雜交稻種子。所培育的雜交種與多品種混栽或間栽的方法相比具有農藝性狀整齊,栽培簡易的優點;與多系品種混合相比,具有選育方法簡單,抗性基因組合容易的優點。
具體實施方式
實施例1
(注這些抗性品種在國家水稻數據中心均可查到,宜香1B即是宜香1A的保持系)
1)選抗稻瘟病品種LAC23(含抗稻瘟病基因Pi-1)、抗稻瘟病品種75-1-127(含抗稻瘟病基因Pi-9)和抗稻瘟病品種三黃占2號(含抗稻瘟病基因Pi-56)分別與保持系宜香1B(http://www.ricedata.cn/variety/varis/609023.htm,在國家水稻數據中心可查到)雜交,得雜交F1代,分別以F1A(基因型為Pi-1pi-1 pi-9pi-9 pi-56pi-56)、F1B(基因型為pi-1 pi-1Pi-9 pi-9 pi-56pi-56)和F1C(基因型為pi-1pi-1pi-9pi-9Pi-56pi-56)表示;
2)種植雜交F1代,在開花期作雜交F1A/F1B,F1A/F1C得復交PYF1,以PYF1AB(基因型為Pi-1pi-1Pi-9pi-9 pi-56pi-56)和PYF1AC(基因型為Pi-1pi-1 pi-9 pi-9Pi-56 pi-56)表示;
3)種植PYF1AB和PYF1AC,苗期在兩個復交群體中用與抗病基因連鎖的分子標記篩選同時含有抗稻瘟病基因Pi-1和Pi-9的單株IAB和同時含有抗稻瘟病基因Pi-1和Pi-56的單株IAC,在開花期作雜交IAB/IAC,得復交PYF1,以PYF1ABC表示;
4)種植PYF1ABC,苗期用與抗病基因連鎖的分子標記篩選同時抗稻瘟病基因Pi-1、Pi-9和Pi-56的單株 IABC,在開花期作雜交IABC/宜香1B,得BC1F1;
5)種植4)得到的BC1F1,苗期利用分子標記篩選單株 IABC(基因型為Pi-1 pi-1Pi-9 pi-9Pi-56 pi-56),開花期選擇農藝性狀與保持系宜香1B最相似的單株10株作父本,以保持系宜香1B作母本,繼續回交,得BC2F1;
6)種植5)所得BC2F1,苗期利用分子標記篩選單株 IABC(基因型為Pi-1 pi-1Pi-9 pi-9Pi-56 pi-56),開花期選擇農藝性狀與保持系宜香1B最相似的單株10株作父本,以保持系宜香1B作母本,繼續回交,得BC3F1;
7)種植6)所得BC3F1,苗期利用分子標記篩選單株 IABC(基因型為Pi-1 pi-1Pi-9 pi-9Pi-56 pi-56),成熟期選擇農藝性狀與保持系宜香1B最相似的單株10株收自交種,得BC3F2;
8)株系種植7)所得BC3F2,苗期利用分子標記篩選抗性基因純合的單株(基因型為Pi-1 Pi-1Pi-9Pi-9Pi-56Pi-56),成熟期選擇農藝性狀與保持系宜香1B最相似的單株10株收自交種,得BC3F3;
9)種植8)所得BC3F3,通過抗病鑒定、遺傳背景和農藝性狀選擇,獲得具有抗病性,遺傳背景盡可能與保持系宜香1B相似且農藝性狀整齊的株系,即育成含多個抗病基因的三系保持系宜香抗B1;
10)利用9)獲得的抗病保持系宜香抗B1與原不育系宜香1A進行繁殖,獲得含有了多個雜合抗病基因的新抗病不育系宜香抗A1(基因型為Pi-1 pi-1Pi-9 pi-9Pi-56 pi-56);
11)用10)獲得的新不育系宜香抗A1(基因型為Pi-1 pi-1Pi-9 pi-9Pi-56 pi-56)與恢復系福恢673(基因型為pi-1 pi-1pi-9 pi-9pi-56 pi-56)進行制種,生產F1種子“宜香抗A1/福恢673”。該雜交種即是抗稻瘟病病混合系,包含攜有不同稻瘟病抗病基因組合的單株和感病單株,雜交種中各抗病基因型及比例為:Pi-1pi-1Pi-9pi-9Pi-56pi-56 : pi-1pi-1Pi-9pi-9Pi-56pi-56 : Pi-1pi-1pi-9pi-9Pi-56pi-56 : Pi-1pi-1Pi-9pi-9pi-56pi-56 : Pi-1pi-1pi-9pi-9pi-56pi-56 : pi-1pi-1Pi-9pi-9pi-56pi-56 : pi-1pi-1pi-9pi-9Pi-56pi-56 : pi-1pi-1pi-9pi-9pi-56pi-56 =1:1:1:1:1:1:1:1。
實施例2
1)選抗白葉枯病品種黃玉(含抗白葉枯病基因Xa-1)、白葉枯病品種CBB23(含抗白葉枯病基因Xa-23)和抗白葉枯病品種IRBB27(含抗白葉枯病基因Xa-27)與優良保持系宜香1B雜交,得雜交F1代,分別以F1A(基因型為Xa-1 xa-1xa-23xa-23 xa-27xa-27)、F1B(基因型為xa-1xa-1Xa-23xa-23xa-27xa-27)和F1C(基因型為xa-1xa-1xa-23xa-23Xa-27xa-27)表示;
2)種植雜交F1代,在開花期作雜交F1A/F1B,F1A/F1C得復交PYF1,以PYF1AB(基因型為Xa-1xa-1Xa-23xa-23xa-27xa-27)和PYF1AC(基因型為Xa-1xa-1xa-23 xa-23Xa-27xa-27)表示;
3)種植PYF1AB和PYF1AC,苗期在兩個復交群體中用與抗病基因連鎖的分子標記篩選同時含有抗白葉枯病基因Xa-1和Xa-23的單株IAB和同時含有抗白葉枯病基因Xa-1和Xa-27的單株IAC,在開花期作雜交IAB/IAC,得復交PYF1,以PYF1ABC表示;
4)種植PYF1ABC,苗期用與抗病基因連鎖的分子標記篩選同時含抗白葉枯病基因Xa-1、Xa-23和Xa-27的單株 IABC,在開花期作雜交IABC/宜香1B,得BC1F1;
5)種植4)得到的BC1F1,苗期利用分子標記篩選單株 IABC(基因型為Xa-1xa-1Xa-23 xa-23Xa-27xa-27),開花期選擇農藝性狀與保持系宜香1B最相似的單株10株作父本,以保持系宜香1B作母本,繼續回交,得BC2F1;
6)種植5)所得BC2F1,苗期利用分子標記篩選單株 IABC(基因型為Xa-1xa-1Xa-23 xa-23Xa-27xa-27),開花期選擇農藝性狀與保持系宜香1B最相似的單株10株作父本,以保持系宜香1B作母本,繼續回交,得BC3F1;
7)種植6)所得BC3F1,苗期利用分子標記篩選單株 IABC(基因型為Xa-1xa-1Xa-23 xa-23Xa-27xa-27),成熟期選擇農藝性狀與保持系宜香1B最相似的單株10株收自交種,得BC3F2;
8)株系種植7)所得BC3F2,苗期利用分子標記篩選抗性基因純合的單株(基因型為Xa-1 Xa-1Xa-23Xa-23Xa-27Xa-27),成熟期選擇農藝性狀與保持系宜香1B最相似的單株10株收自交種,得BC3F3;
9)種植8)所得BC3F3,通過抗病鑒定、遺傳背景和農藝性狀選擇,獲得具有抗白葉枯病,遺傳背景盡可能與保持系宜香1B相似且農藝性狀整齊的株系,即育成含多個抗白葉枯基因的三系保持系宜香抗B2。
10)利用9)獲得的抗病保持系宜香抗B2與原不育系宜香1A進行繁殖,獲得含有了多個雜合抗病基因的新抗病不育系宜香抗A2(基因型為Xa-1xa-1Xa-23 xa-23Xa-27xa-27);
11)用10)獲得的新不育系宜香抗A2(基因型為Xa-1xa-1Xa-23 xa-23Xa-27 xa-27)與恢復系福恢673(基因型為xa-1xa-1xa-23 xa-23xa-27 xa-27)進行制種,生產F1種子“宜香抗A2/福恢673”。該雜交種即是抗白葉枯病混合系,包含攜有不同白葉枯病抗病基因組合的單株和感病單株,雜交種中各抗病基因型及比例為:Xa-1xa-1Xa-23xa-23Xa-27xa-27 : Xa-1xa-1Xa-23xa-23xa-27xa-27 : Xa-1xa-1xa-23xa-23Xa-27xa-27 : xa-1xa-1Xa-23xa-23Xa-27xa-27 : Xa-1xa-1xa-23xa-23xa-27xa-27 : xa-1xa-1xa-23xa-23Xa-27xa-27 : xa-1xa-1Xa-23xa-23xa-27xa-27 : xa-1xa-1xa-23xa-23xa-27xa-27 =1:1:1:1:1:1:1:1。
實施例3:
1)選抗稻瘟病品種LAC23(含抗稻瘟病基因Pi-1)、抗稻瘟病品種75-1-127(含抗稻瘟病基因Pi-9)、抗稻瘟病品種三黃占2號(含抗稻瘟病基因Pi-56)和抗稻瘟病品種BL1(含抗稻瘟病基因Pi-b)分別與優良保持系宜香1B雜交,得雜交F1代,分別以F1A(基因型為Pi-1 pi-1 pi-9 pi-9 pi-56pi-56 pi-b pi-b)、F1B(基因型為pi-1 pi-1Pi-9 pi-9 pi-56 pi-56 pi-b pi-b)、F1C(基因型為pi-1pi-1pi-9pi-9Pi-56pi-56 pi-b pi-b)和F1D(基因型為pi-1pi-1pi-9pi-9pi-56pi-56Pi-b pi-b)表示;
2)種植雜交F1代,在開花期作雜交F1A/F1B,F1C/F1D得復交PYF1,以PYF1AB(基因型為Pi-1 pi-1 Pi-9 pi-9 pi-56 pi-56 pi-b pi-b)和PYF1CD(基因型為pi-1 pi-1 pi-9 pi-9Pi-56 pi-56 Pi-b pi-b)表示;
3)種植PYF1AB和PYF1CD,苗期在兩個復交群體中用與抗病基因連鎖的分子標記篩選同時含有抗稻瘟病基因Pi-1和Pi-9的單株IAB和同時含有抗稻瘟病基因Pi-56和Pi-b的單株ICD,在開花期作雜交IAB/ICD,得復交PYF1,以PYF1ABCD表示;
4)種植PYF1ABCD,苗期用與抗病基因連鎖的分子標記篩選同時抗稻瘟病基因Pi-1、Pi-9、Pi-56和Pi-b的單株 IABCD,在開花期作雜交IABCD/宜香1B,得BC1F1;
5)種植4)得到的BC1F1,苗期利用分子標記篩選單株 IABCD(基因型為Pi-1pi-1Pi-9 pi-9Pi-56 pi-56Pi-bpi-b),開花期選擇農藝性狀與保持系宜香1B最相似的單株10株作父本,以保持系宜香1B作母本,繼續回交,得BC2F1;
6)種植5)所得BC2F1,苗期利用分子標記篩選單株 IABCD(基因型為Pi-1 pi-1Pi-9 pi-9Pi-56 pi-56Pi-bpi-b),開花期選擇農藝性狀與保持系宜香1B最相似的單株10株作父本,以保持系宜香1B作母本,繼續回交,得BC3F1;
7)種植6)所得BC3F1,苗期利用分子標記篩選單株IABCD(基因型為Pi-1 pi-1Pi-9 pi-9Pi-56 pi-56Pi-bpi-b),成熟期選擇農藝性狀與保持系宜香1B最相似的單株10株收自交種,得BC3F2;
8)株系種植7)所得BC3F2,苗期利用分子標記篩選抗性基因純合的單株(基因型為Pi-1 Pi-1Pi-9Pi-9Pi-56Pi-56Pi-bPi-b),成熟期選擇農藝性狀與保持系宜香1B最相似的單株10株收自交種,得BC3F3;
9)種植8)所得BC3F3,通過抗病鑒定、遺傳背景和農藝性狀選擇,獲得具有抗病性,遺傳背景盡可能與保持系宜香1B相似且農藝性狀整齊的株系,即育成含多個抗病基因的三系保持系宜香抗B1。
10)利用9)獲得的抗病保持系宜香抗B1與原不育系宜香1A進行繁殖,獲得含有了多個雜合抗病基因的新抗病不育系宜香抗A1(基因型為Pi-1 pi-1Pi-9 pi-9Pi-56 pi-56 Pi-bpi-b);
11)用10)獲得的新不育系宜香抗A1(基因型為Pi-1 pi-1Pi-9 pi-9Pi-56 pi-56 Pi-bpi-b)與恢復系福恢673(基因型為pi-1pi-1pi-9pi-9pi-56pi-56pi-bpi-b)進行制種,生產F1種子“宜香抗A1/福恢673”。該雜交種即是抗稻瘟病病混合系,包含攜有不同稻瘟病抗病基因組合的單株和感病單株,雜交種中各抗病基因型及比例為:Pi-1pi-1Pi-9pi-9Pi-56pi-56Pi-bpi-b: Pi-1pi-1Pi-9pi-9Pi-56pi-56pi-bpi-b: Pi-1pi-1Pi-9pi-9pi-56pi-56Pi-bpi-b: Pi-1pi-1pi-9pi-9Pi-56pi-56Pi-bpi-b: pi-1pi-1Pi-9pi-9Pi-56pi-56Pi-bpi-b: Pi-1pi-1Pi-9pi-9pi-56pi-56pi-bpi-b: Pi-1pi-1pi-9pi-9Pi-56pi-56pi-bpi-b: pi-1pi-1Pi-9pi-9Pi-56pi-56pi-bpi-b: Pi-1pi-1pi-9pi-9pi-56pi-56Pi-bpi-b: pi-1pi-1Pi-9pi-9pi-56pi-56Pi-bpi-b: pi-1pi-1pi-9pi-9Pi-56pi-56Pi-bpi-b: Pi-1pi-1pi-9pi-9pi-56pi-56pi-bpi-b: pi-1pi-1Pi-9pi-9pi-56pi-56pi-bpi-b: pi-1pi-1pi-9pi-9Pi-56pi-56pi-bpi-b: pi-1pi-1pi-9pi-9pi-56pi-56Pi-bpi-b: pi-1pi-1pi-9pi-9pi-56pi-56pi-bpi-b =1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1。
以上所述僅為本發明的較佳實施例,凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾,皆應屬本發明的涵蓋范圍。