籼粳超级杂交稻育种技术创新与品种培育

【目的】针对籼粳亚种间杂种优势利用存在的生育期偏长、结实率偏低、制种产量较低等问题,开展籼粳亚种间超级杂交稻育种技术创新与实践。【方法】通过籼粳渐渗杂交,选育花时早、柱头外露高的粳型保持系,进一步转育高异交率粳型不育系。通过籼粳渐渗杂交、广亲和基因分子标记辅助选择、籼粳成分定向选择等技术手段,选育穗型大、茎秆粗壮、广亲和性好、恢复谱广的籼粳中间型广亲和恢复系,并比较与普通粳稻恢复系在主要农艺性状、程氏指数、广亲和特性、广亲和基因、恢复谱等方面的差异。采用“粳不籼恢”和“籼不粳恢”2种配组方式,比较两者的光温反应类型表现与异交结实率差异。利用粳型不育系春江16A、籼型不育系五丰A与CH58、C84、C927等籼粳中间型广亲和恢复系配组,选育“粳不籼恢”或“籼不粳恢”籼粳亚种间杂交稻。【结果】在高异交率粳型不育系创制方面,转育出早花时粳型不育系春江16A以及春江99A、春江23A等早花时、高柱头外露率粳型不育系,制种产量明显提高;在籼粳中间型广亲和恢复系创新方面,选育出CH58、C84、C927等穗型大、茎秆粗壮、广亲和性好、恢复谱广的籼粳中间型广亲和恢复系。晚粳不育系/籼粳中间型广亲和恢复系的杂种一代表现为较强的感光特性,中粳不育系/籼粳中间型广亲和恢复系的杂种一代表现为感温特性,早籼不育系/籼粳中间型广亲和恢复系的杂种一代光温反应类型则表现不一。无论是“粳不籼恢”还是“籼不粳恢”配组,父母本的花时差小、不育系柱头外露率高,则有利于提高制种的异交结实率。采用“粳不籼恢”和“籼不粳恢”的配组方式,利用粳型不育系春江16A、籼型不育系五丰A与C84等籼粳中间型广亲和恢复系配组,选育出春优84、五优84等籼粳亚种间杂交稻并通过品种审定,表现出穗型大、杂种优势强、增产潜力大、抗倒性强、结实率高、后期耐寒性好等优点。【结论】通过籼粳渐渗杂交,成功转育出花时早、柱头外露率高的高异交率粳型不育系。籼粳中间型广亲和恢复系携带有S5-n,恢复谱广,明显不同于普通粳稻恢复系。中粳不育系/籼粳中间型广亲和恢复系的杂种一代表现为感温特性,有利于缩短全生育期。不育系柱头外露率高、父母本的花时差小,有利于提高籼粳亚种间杂交稻制种的异交结实率;选育出春优84等籼粳超级杂交稻组合。     

粳型亲籼系常规稻育种价值探讨

籼粳交是扩大遗传基础和选育突破性品种的重要手段,粳型亲籼系在籼粳交育种中具有独特的地位。粳型亲籼系指具有籼型花粉不育基因型的粳型品系,1994年由张桂权首次提出,粳型亲籼系培育成不育系并成功组配了籼粳型杂交稻;梳理了粳型亲籼系与广亲和、特异性亲和、籼粳型杂交稻、籼粳型常规稻、粳型亲籼系、掺粳籼稻、籼粳架桥等的关系。粳型亲籼系不能作为常规稻品种的原因是粳型亲籼系的培育效率低下,难以应用于常规稻育种的原因是粳型亲籼系培育效率低下和较小的育种规模,但在籼粳交育种规模扩大的情况下,粳型亲籼系在常规稻育种中显现出重要的利用价值,阐明了如何发挥其价值的育种策略,利用粳型亲籼系培育掺粳籼稻品种的育种效率高,初步开展了粳型亲籼系的选育。     

水稻粳型亲籼系籼粳型属性的程氏指数鉴定

为了提高鉴定粳型亲籼系籼粳型属性的准确性，用程氏指数鉴定了待测粳型亲籼系及其杂交后代的籼粳型属性。结果表明：用程氏指数鉴定粳型亲籼系的籼粳型属性的结果准确率较高，且年度间和季度间的稳定性好；偏粳型品种与籼型或偏籼型品种杂交，其F1多为籼型和偏籼型。用程氏指数法从15个待测粳型亲籼系中鉴定出1个粳型品系和4个偏粳型品系。另外，秧苗的KClO3抗性可作为鉴定粳型亲籼系籼粳型属性的一个指标，改良程氏指数能提高鉴定粳型亲籼系籼粳型属性的准确性。     

基于InDel分子标记的籼粳杂交稻与粳粳杂交稻的杂种优势比较研究

【目的】随着籼粳杂交稻育种技术的发展与完善,直接利用籼粳亚种间杂种优势培育高产的水稻品种已成为可能。利用InDel分子标记及其成熟的技术,准确地分析品种的籼粳基因型频率、籼粳稻属性、品种类型与竞争优势水平,对籼粳杂交稻的育种与品种类别的甄别具有重要的意义。【方法】征集浙江省多家育种单位培育的24个籼粳杂交组合和粳粳杂交组合,选用18对InDel分子标记引物,采用王林友等报道的方法,检测水稻样品在InDel位点上的粳型基因频率,判别参试品种的籼粳属性。采用Nei的方法求算参试品种的InDel遗传距离,用UPGMA法进行遗传相似性聚类,用SPSS 17.0统计分析软件对InDel条带赋值进行主成分分析,依据第一和第二主成分特征向量的平均分量值作平面散点图。调查或考察全生育期、株高、每穗总粒数、千粒重等10项主要农艺性状,测定小区籽粒产量及产量的竞争优势。测定InDel遗传距离与籼粳杂交组合和粳粳杂交组合竞争优势的相关性。【结果】18对InDel引物可扩增获得每个材料的籼稻特异带、粳稻特异带和籼粳杂合带型,经计算粳型基因频率,所有参试材料准确地判别出籼粳属性,并归为6类,其中12个为籼粳杂交组合,另外13个为粳粳杂交组合。经InDel标记的聚类分析,验证了上述判别的正确性。PCA分析把所有品种归入3个不重叠的区域,即籼稻区、典型粳稻与粳稻区、偏粳型与中间型区。籼粳杂交稻品种的2年小区籽粒产量分别比粳粳杂交稻品种增产12.47%和14.89%,表现十分明显的产量竞争优势。对比2类组合的10项农艺性状,籼粳杂交稻组的每穗总粒数2年分别比粳粳杂交稻品种增加32.0%和37.1,每穗实粒2年分别增加26.8%与34.4%,说明大穗是籼粳杂交稻增产的主要贡献因子。分析参试组合与嘉优2号的遗传距离（GD）及其各性状的竞争优势的相关性,结果粳粳杂交稻组合未发现有相关性,籼粳杂交稻表现为穗长和千粒重极显著呈正相关,着粒密度呈现为显著负相关。【结论】InDel分子标记技术可以有效地测定各种类型品种的粳型基因频率,并判别参试品种的籼粳属性,甄别品种的类型。籼粳杂交稻籽粒产量的竞争优势十分明显,其主要贡献因子是较大的每穗粒数。     

水稻粳型亲籼系的鉴定

培育水稻粳型亲籼系是克服水稻籼粳亚种间杂种不育性,实现籼粳亚种间杂种优势利用,促进水稻产量进一步提高的一条有效地途径.利用88对SSR标记多态性分析的资料,采用Dj值分析法对42个待测粳型亲籼系进行粳型性鉴定,从中筛选出18个偏粳型材料;利用4个籼型和4个粳型测验种对其中13个偏粳型待测粳型亲籼系进行亲和性测定,结果鉴定出5个偏粳型特异亲籼系和6个偏粳型广亲和系.     

利用SSR分析滇型杂交稻亲本籼粳分化与杂种优势的关系

以滇型杂交稻不育系4个、恢复系31个及其组配的31个杂交种为试验材料,利用SSR籼粳特异引物研究亲本籼粳分化程度及与杂种优势的关系。结果表明,在所检测的18个位点上,4个不育系均以粳稻血缘为主,31个恢复系总体上偏粳,但含有不同成分的籼稻血缘,其籼性比率Pi为0～27.8%。亲本SSR遗传距离、籼粳差异与杂种优势相关分析表明,亲本SSR遗传距离与小区产量超父优势等7个性状相关显著;亲本的籼粳分化差异与百粒重超父优势等4个性状显著相关;亲本SSR遗传距离、籼粳差异与小区产量竞争优势相关不显著,说明SSR遗传距离、亲本籼粳分化差异与产量竞争优势无线性关系,但籼粳分化差异适中的亲本杂交,容易得到正向优势极端组合,可从中筛选出杂种优势强的组合。     

不同晚粳稻品种类型间穗发芽比较与影响因素分析

为了明确不同类型的粳稻品种穗发芽的表现特点，本文在温室中采用喷雾控温措施，诱发灌浆乳熟期的水稻穗发芽，结果表明，23个粳型杂交稻和常规粳稻的穗发芽情况在品种(系)间有明显的差异，大部分品种(系)的穗发芽率较低，但也存在穗发芽率较高的品种(系)。不同生育期类型品种(系)的平均穗发芽率存在显著差异，迟熟籼粳杂交稻品种的穗发芽率最低，平均值为0.171%,早熟籼粳杂交稻品种的穗发芽率最高，平均值为19.408%。对同一类型不同穗位的穗发芽率进行调查，结果显示，大多品种(系)上部穗位的穗发芽率大于中部穗位，中部穗位大于下部穗位；迟熟籼粳杂交稻穗发芽率与常规晚粳稻和粳粳交杂交稻的差异未达显著水平，说明穗发芽与籼粳成分和穗型大小无关。研究结果可为抗穗发芽品种的筛选提供依据。     

水稻广亲和性的遗传及其在籼粳杂交稻育种中的应用

籼粳杂交产生的强大优势早为世人瞩目。但人们在直接利用籼粳杂交稻F1优势方面却遇到了以下障碍,如籼粳杂交稻F1结实偏低、生育期偏长、植株偏高等问题。作者认为,F1低结实率问题的解决有赖于向三系亲本或两系亲本导入广亲和基因,育成广亲和恢复系和不育系;同时选择和利用合适的广亲和亲本,可以大大提高籼粳杂交稻F1的籽粒充实度;选择弱感光性的广亲和亲本,可解决生长期超长问题,进而有助于植株偏高问题的解决。     

水稻粳型亲籼系选育体系研究

对水稻粳型亲籼系的应用价值及其选育体系进行了讨论。认为：１．粳型亲籼系与籼稻杂交是利用籼粳交Ｆ１杂种优势和培育籼粳交纯系品种的有效途径;２．粳型亲籼系应有较多的粳性状,与籼稻的亲和力高,配合力好,道理高,抗性好,适应性强;３．选育粳型亲籼系的亲本应以偏粳型或中间型为材料为主;４．育种方法应以杂交育种为主,后代鉴定与选择中,粳型性的鉴定应以形态指标为主,杂种亲和性鉴定应以结实率为主,杂种优势以产量为     

滇型杂交稻亲本籼粳分化与杂种优势关系的初步研究

 以滇型杂交稻不育系 10个、相应的保持系 10个和恢复系 38个 ,以及由上述不育系和恢复系组配的 4 0个杂交种为试材 ,研究了亲本材料的RAPD籼粳分化程度与杂种优势的关系。结果表明 ,亲本籼粳差异与产量杂种优势存在抛物线的关系。利用籼粳分化存在一定差异的亲本杂交 ,易得到正向优势组合 ,平均杂种优势较强 ;但并非双亲籼粳分化差异越大越好 ,双亲差异过大则不易获得正向优势组合 ,使杂种优势减弱 ,甚至为负。双亲籼稻成分差值以 12 %～ 16 %为宜     

籼粳交水稻花培DH系的籼粳成分鉴定及聚类分析

为分析籼粳交水稻花培DH系的遗传重组情况,利用籼粳分化InDel标记鉴定了Bph68s与少蘖粳(SNJ)籼粳交的94个花培DH系的籼粳指数.结果表明,DH系的籼粳指数呈正态分布,籼粳中间型材料占66.67％,偏籼、籼稻、偏粳、粳稻材料分别占12.50％、2.11％、14.58％、4.22％,典籼和典粳材料未出现.同时挑选48个SSR标记对94个DH系进行聚类.Bph68s与SNJ的籼粳交花培DH系的遗传重组丰富,产生了多个基因重组单株,多样性高.     

两系杂交稻亲本籼粳程度与配合力及杂种优势的关系

为了提高两系杂交稻亚种间杂种优势利用的预见性，以籼粳程度不同的4个两用核不育系和11个优良父本品系为材料，研究和分析了亲本灿粳程度与配合力效应及杂种优势的关系。结果发现，亲本籼粳程度与杂种超亲优势和特殊配合力效应三者之间两两相关显著，而亲本籼粳程度、杂种超亲优势与双亲一般配合力总效应相关不显著。     

籼粳重组自交系亲本籼粳特性与杂种优势的关系

为了提高两系杂交稻亚种间杂种优势利用的预见性,以5个两用核不育系和9个籼粳程度不同的重组自交系为材料,研究了亲本籼粳特性与杂种优势的关系。结果表明,F1杂种产量优势与亲本籼粳特性之间以第1~2穗节长鉴定的籼粳特性较好地表现出籼粳差异与产量优势的关系,父本籼粳特性是以籼性越强的杂种优势越大,母本则以粳性越强的杂种优势越大;粳性的增强是有利于每穗实粒数、有效穗数、结实率和千粒重优势的提高,而籼性的增强是有利于每穗总粒数和着粒密度优势的提高;籼粳亚种杂种优势的利用应以培育粳型亲籼系不育系和优良的籼型恢复系(父本系),采用粳母籼父配组方式的利用途径。     

水稻待测粳型亲籼系的杂种优势研究

培育粳型亲籼系可能是克服籼粳杂种不育性，利用籼粳杂种优势，提高水稻产量的有效途径。本文研究了待测粳型亲籼系与籼稻杂交的F1杂种优势。试验表明，第一，粳型亲籼系G3005－4－1与籼稻杂交，其F1理论产量中亲优势强大，而其他亲籼性好而粳型性强的系统与籼稻杂交，其F1理论产量中亲优势弱，第二，粳型亲籼系G3005－4－1与粘稻杂交，F1主要表现为穗大粒多，结实正常，并且不存在生育期偏长和植株偏高的现象。第三，F1理论产量中亲优势与双亲平均值和分子标记测得的双亲相似系数均无显著相关关系。     

水稻粳型亲籼系与光(温)敏核不育系亲和性测定

用15个粳型亲籼系分别与2个籼型光(温)敏核不育系W9593S、GD-8S和2个粳型光(温)敏核不育系N5088S、N8819S进行了亲和性测定.结果表明,粳型亲籼系与籼型光(温)敏核不育系和粳型光(温)敏核不育系的亲和性都较高.平均花粉育性分别为74.71%、79.21%、78.27%和84.66%,平均小穗育性分别为57.52%、72.43%、57.23%和51.86%.就花粉育性而言,粳型亲籼系与粳型光(温)敏核不育系的亲和性略优于籼型光(温)敏核不育系:就花小穗育性而言,粳型亲籼系与籼型光(温)敏核不育系的亲和性略优于粳型光(温)敏核不育系.IC3-5-2-1-2、IC3-11-2、IC9-9-1-1与W9593S亲和性高;IC2-1-1-3-3、IC3-5-2-1-1、G2417-2-1与GD-8S亲和性高;IC10-4、IC10-9-3-3与粳型光(温)敏核不育系亲和性高,说明粳型亲籼系与籼、粳光(温)敏核不育系还存在特异亲和性.     

利用ILP标记分析水稻籼粳杂交亲本和衍生系的籼粳分化

 【目的】揭示水稻籼粳杂交亲本和衍生系的籼粳分化度,为培育实用型籼粳亚种间杂交稻提供理论和实践依据。【方法】以通过不断聚合和累加不同广亲和基因与恢复基因的方法,历时21年,4个育种阶段,涉及18个籼粳杂交亲本和39个衍生系为研究材料,采用籼粳特异ILP分子标记（水稻内含子长度多态性分子标记）和程氏形态指数法进行籼粳分化度检测。【结果】57个供试材料基因组DNA在所检测位点上均存在籼粳分化。18个亲本共检测出4个粳稻、5个偏粳、8个偏籼和1个籼稻类型。在18个亲本中, 明恢63和9308的粳稻成分分别为12.50%和33.33%;粳型恢复系C418的粳稻成分仅有31.25%。39个籼粳杂交衍生系共检测出1个粳稻、11个偏粳、20个偏籼和7个籼稻类型。其中,粳型衍生系明恢502的粳稻成分仅占10.42%。ILP标记法与形态指数法判定籼粳分类结果的吻合度较好,粳稻成分指数、籼稻成分指数与程氏指数综合值的相关系数分别为r=0.794**和r=-0.7662**。【结论】ILP标记具有准确检测籼（粳）成分比例的功能;研究籼粳分化可以合理解释籼粳型恢复系配组的杂交稻表现明显杂种优势的原因,对有效利用籼粳亚种间优良基因具有重要作用。     

水稻籼粳型品系亲籼性的分析

对4个不同类型的籼粳型品系与籼型常规水稻,籼型光温敏不育系杂交F1的育性进行了分析,结果表明4个籼粳型品系的亲籼性均比对照02428的高,与籼型测验种杂交产生的F1杂种表现出正常或接近正常的花粉育性和小穗育性;4个籼粳型品系与光温敏不育系杂交,F1杂种也表现出正常或接近正常的育性,表明这些籼粳型品系对光温敏不育性具有恢复能力。可以用于两系杂交水稻的育种中。     

Comparison of gene flow from transgenic Indica and Japonica rice pollen donor

[目的]在同等条件下研究比较籼、粳型转基因水稻花粉源基因飘流差异,为控制转基因水稻基因飘流提供参考.[方法]以籼型转基因水稻Bar9311和粳型转基因水稻B2为花粉供体材料,常规籼稻特籼占25和籼型不育系博A为受体材料,在自然条件下研究籼、粳型转基因水稻向不育系和常规稻的基因飘流频率.[结果]当受体为不育系时,无论花粉源是籼型还是粳型转基因水稻,在不同距离点的基因飘流频率均为粳型＞籼型.10m试验区内籼型转基因水稻向不育系各点平均基因飘流频率为1.325％～23.948％,粳型为3.906％～45.934％;而当受体为常规稻时,籼型转基因水稻向常规稻各点平均基因飘流频率为0.015％～1.189％,粳型为0.041％～0.435％.此外,随着距离的变化,在6m内的基因飘流频率是粳型＜籼型,之后两者出现交互现象.无论籼型还是粳型转基因水稻,向不育系基因飘流的频率远高于向常规稻的飘流频率,且基因飘流频率均随与花粉源距离的递增而递减.[结论]不同类型的花粉供体或受体,都会对基因飘流频率产生影响.     

水稻籼粳性特异分子标记的筛选与判别体系的建立

【目的】准确区分水稻的籼粳性在籼粳亚种杂种优势利用和进化研究等方面具有重要意义。根据在籼稻和粳稻中存在的核苷酸序列差异设计的分子标记,已被广泛应用于水稻籼粳性的判别中。但是已公布的这些籼粳性判别分子标记在遗传背景多样的实验材料中是否仍然表现出籼粳特异性尚未可知;此外,目前籼粳性的判别多是基于待测品系与 2 个对照品种的比较,无法反映待测品系与籼（粳）亚种群体的籼粳相似性。因此,需要筛选出一套能在多样性遗传材料中都表现出籼粳性特异的分子标记,并建立籼粳组群判别体系客观判别水稻的籼粳性。【方法】在能代表世界水稻遗传多样性的水稻多样性种质平台 2（RDP2）中,利用 7 万个 SNP分子标记的基因型,选取保留群体遗传多样性的 92 份水稻品种（系）,对已知的 51 对用于籼粳性判别的分子标记进行筛选;并根据籼粳特异性分子标记的聚类结果,选取 5 份籼稻和 5 份粳稻组成籼稻和粳稻判别组,利用籼性判别值量化水稻籼粳性。【结果】在 51 对分子标记中筛选到 24 对籼粳特异性强的分子标记（在籼 / 粳稻群中出现专一带型的频率均高于 69.5%）,它们均匀分布在水稻 12 条染色体上。根据籼粳特异分子标记的带型结果,92 份品种（系）可分为籼稻和粳稻 2 个组群,聚类结果与这些品种（系）已知的籼粳性完全吻合。根据聚类结果,构建了组群判别体系,随机选取 10 份品种（系）对其籼性判别值进行计算,其中 1 份偏籼品系、1 份偏粳品系、4 份籼稻品系、4 份粳稻品系,准确地实现了对其籼粳性的量化判别。【结论】筛选出一套可在 遗传背景丰富的材料中进行籼粳性鉴定的分子标记,并基于籼粳组群建立了一套籼粳判别体系,高效准确判别水稻的籼粳性。     

粳型两系杂交水稻恢复系的选育与应用初报

通过杂交、辐射诱变、自然变异选择等手段培育出了Ｒ９－１、Ｒ１８３１、Ｒ１８７等有实用价值的粳型两系杂交稻恢复系，１９９２－１９９３年用Ｒ９－１、Ｒ１８７、Ｒ１８３等与粳型光敏核不育系Ｎ５０８８Ｓ、７００１Ｓ制种３３３、３ｈｍ＾２，示范１００００ｈｍ＾２左右，成为我省首批应用于生产的粳型两系法杂交组合。