秈型水稻光溫敏核不育系安農(nóng)186S的選育

陳慶全　胡群文　程夢瑤　王璐楊

摘要? 為改良當(dāng)前生產(chǎn)上利用的水稻不育系的稻瘟病抗性，選育具有配合力好、抗性強、米質(zhì)優(yōu)的優(yōu)良不育系，以1892S和廣占63S為受體，以攜帶抗性基因Pi1的BL122和含有抗性基因Pi9的75-1-127為供體，利用復(fù)交、自交并結(jié)合分子標(biāo)記輔助選擇手段將廣譜稻瘟病抗性基因Pi1和Pi9進(jìn)行聚合，并對稻瘟病抗性、米質(zhì)、配合力和育性等性狀進(jìn)行選擇，育成了秈型水稻光溫敏核不育系安農(nóng)186S?？疾榻Y(jié)果顯示，安農(nóng)186S除了具有理想的株葉形態(tài)以外，還具有適當(dāng)?shù)牟ナ細(xì)v期、較好的開花習(xí)性及異交結(jié)實性等特點。田間自然溫光特性鑒定和人工氣候室溫光特性鑒定結(jié)果表明，安農(nóng)186S的不育性穩(wěn)定、不育時期較長。稻瘟病抗性鑒定結(jié)果，安農(nóng)186S高抗稻瘟病。此外，安農(nóng)186S稻米品質(zhì)優(yōu)、配合力強、繁殖技術(shù)簡單易行。

關(guān)鍵詞? 水稻;光溫敏核不育系;安農(nóng)186S;分子標(biāo)記輔助選擇;稻瘟病抗性

中圖分類號? S511.2+1??? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? A

文章編號? 0517-6611（2019）24-0051-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.24.017

Breeding of Indica PTGMS Line Annong186S in Rice

CHEN Qing-quan， HU Qun-wen， CHENG Meng-yao et al? （College of Agronomy， Anhui Agricultural University， Hefei， Anhui 230031）

Abstract? In order to improve the blast resistance of male sterile line in rice and breeding the excellent male sterile line with good quality， strong combining ability and high disease resistance， we developed Indica rice photo- and thermo-sensitive genic male sterile line（PTGMS） Annong 186S with 1892S and Gangzhan 63S as the acceptors and BL122 and 75-1-127 as the donor with broad spectrum blast resistance gene Pi1 and Pi9 respectively， by multiple-cross and self-crossing and molecular marker-assisted selection. The results showed that Annong 186S not only had the ideal plant and leaf morphology， but also had the characteristics of appropriate period of sowing to initial heading， good flowering habit and good out-cross fecundity. The results of field natural and artificial climate chamber photo- and thermo-sensitive characterization showed that the sterility of Annong 186S was stable and the sterility period was long enough. Rice blast resistance identification results showed that Annong 186S had high resistance to rice blast. In addition， Annong 186S had excellent quality， strong combining ability and simple reproduction technology.

Key words? Rice;TGMS line;Annong 186S;Molecular marker assistant-selection;Blast resistance

基金項目? 安徽省科技重大專項項目（17030701063）。

作者簡介? 陳慶全（1968—），男，安徽壽縣人，副教授，博士，從事水稻遺傳育種研究。

收稿日期? 2019-11-13

當(dāng)前，在我國雜交水稻新品種不斷突破新的產(chǎn)量水平的情況下，對雜交水稻品種穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的要求也越來越高[1-2]。在兩系雜交水稻中，不育系的特征特性對其配制的雜交水稻品種的表現(xiàn)至關(guān)重要。因此，對現(xiàn)有的水稻不育系的稻米品質(zhì)、抗病性等性狀不斷進(jìn)行遺傳改良顯得十分必要。在傳統(tǒng)的育種方法基礎(chǔ)上，現(xiàn)代分子育種手段，極大地提高了水稻育種的效率。杜雪樹等[3]和趙志鵬等[4]利用分子標(biāo)記輔助選擇方法分別選育出香稻恢復(fù)系和香型優(yōu)質(zhì)粳稻新種質(zhì);朱映東等[5]采用同樣的技術(shù)選育成功香型巨胚水稻;劉玉芹[6]則利用分子標(biāo)記輔助手段改良了兩系不育系SE21S 的香味;蔣潔鋒等[7]還利用該方法成功選育抗白葉枯病水稻光溫敏核不育系。

由于稻瘟病的治病機理復(fù)雜，生理小種種類繁多、變異速度快，對水稻生產(chǎn)造成的危害程度較嚴(yán)重，因此稻瘟病的防治成為了全球性難題[8]。選育并推廣種植抗稻瘟病水稻品種是較綠色、經(jīng)濟(jì)又有效的解決途徑。但僅具有單一抗性基因的品種往往因環(huán)境等因素的改變，其抗病性易于喪失。柳武革等[9]借助分子標(biāo)記輔助選擇育種技術(shù)，聚合抗稻瘟病基因Pi-1和Pi-2，獲得具有穩(wěn)定持久抗性的兩系不育系;于苗苗等[10]的研究表明，聚合抗性基因Pi1/Pigm和Pi1/Pi2的抗性均有提高。杜雪樹等[11]培育了一批聚合抗性基因Pi1和 Pi2育種材料，自然誘發(fā)鑒定結(jié)果表明其抗性明顯改良，認(rèn)為利用聚合稻瘟病廣譜抗性基因能夠使稻瘟病抗性更強、更持久。因此，聚合廣譜性稻瘟病抗性基因是培育持久穩(wěn)定抗性品種的有效途徑。

安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻所選育的兩系不育系1892S，抗逆性強，但米質(zhì)一般，稻瘟病抗性不強;而不育系廣占63S米質(zhì)優(yōu)，配合力好，卻高感稻瘟病。筆者分別以1892S和廣占63S為受體，以攜帶抗性基因Pi1的BL122和含有抗性基因Pi9的75-1-127為供體，利用復(fù)交、自交并結(jié)合分子標(biāo)記輔助選擇手段，試圖將廣譜稻瘟病抗性基因Pi1和Pi9進(jìn)行聚合，選育出稻瘟病抗性強、米質(zhì)優(yōu)、配合力好的優(yōu)良兩系不育系。筆者介紹了安農(nóng)186S的選育過程、特征特性配組表現(xiàn)和繁殖技術(shù)要點。

1? 選育過程

安農(nóng)186S是以1892S/BL122//廣占63S/75-1-127為選育材料，經(jīng)5年共9代選擇育成的秈稻光溫敏核不育系。2009年春在海南進(jìn)行1892S×BL122和廣占63S×75-1-127的單交;2009年夏季在合肥種植2個組合雜交種F1，通過分子標(biāo)記和表型鑒定除去假雜種，再完成雙交;2009年冬季在海南在對稻瘟病抗性基因Pi1、Pi9進(jìn)行分子標(biāo)記輔助選擇的基礎(chǔ)上，再根據(jù)雙交F1 的綜合農(nóng)藝性狀選單株;

根據(jù)綜合農(nóng)藝性狀、分子標(biāo)記輔助選擇以及稻米外觀品質(zhì)，2010年夏—2011年冬在合肥和海南兩地連續(xù)進(jìn)行選擇單株或選留稻蔸;2012年夏在合肥選取抗性基因純合、性狀優(yōu)良的株系，隔離并割蔸再生后分別收獲種子;2012年冬在海南進(jìn)行測配;2013年夏在合肥選出綜合農(nóng)藝性狀最好，所配組合雜種優(yōu)勢最強的株系，編號為S186，割蔸再生后收獲種子;2013年冬在海南繼續(xù)進(jìn)行加代、擴(kuò)繁種子;2014年夏季正式命名“安農(nóng)186S”;2018年8月，通過安徽省水稻不育系鑒定。詳細(xì)選育過程見圖1。

2? 特征特性

2.1? 形態(tài)特征

安農(nóng)186S株型緊湊，分蘗力較強;葉色濃綠，劍葉挺直、短、略內(nèi)卷，葉緣、葉鞘、柱頭及稃尖均為紫色。穗層整齊，穗型中等，著粒均勻，谷粒長形。其株高65.2 cm，主莖總?cè)~數(shù)為12.6～13.1葉，平均為12.9葉;每株有效穗7.5個，每穗總粒數(shù)185粒左右，千粒重平均為21.6 g。

2.2? 播始?xì)v期

2016年分別在海南陵水和安徽合肥分期播種，考查播始?xì)v期。結(jié)果表明，在合肥5 月25日播種，安農(nóng)186S播始?xì)v期為79 d;在陵水11月24日播種，安農(nóng)186S播始?xì)v期為90 d。

2.3? 開花習(xí)性

安農(nóng)186S單株花期在8 d左右，抽穗后第3天開花，盛花期集中在抽穗后第 5～8天;花時適當(dāng)，晴天 09：00 始花，10：30—12：30 盛花。柱頭外露率 88.2%，雙柱頭外露率為45.9%。

2.4? 育性表現(xiàn)? 2016和2017年在合肥大楊鎮(zhèn)分期播種，兩年均從5月6日開始到6月26日結(jié)束，每隔10 d播1期，共6期。從始穗開始，每3 d取3～5穗鏡檢，觀察花粉敗育情況，同時套袋考察自交結(jié)實率。該不育系穩(wěn)定不育期為7月下旬到9月上旬，花粉敗育為100%，自交結(jié)實率為0，不育特性穩(wěn)定。不育期30 d以上，具體見表1所示。

2018年經(jīng)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)人工氣候室溫光特性鑒定，在育性敏感期以14.5 h/23.0℃ 的光溫處理12 d，花粉敗育度為 99.52%，自交結(jié)實率為0。表現(xiàn)為育性穩(wěn)定的特點。

2.5? 稻米品質(zhì)

安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)稻米品質(zhì)分析結(jié)果顯示，安農(nóng)186S糙米率80.1%，精米率78.2%，整精米率70.8%，長寬比3.2，堊白率10%，堊白度1.2%，糊化溫度72 ℃，直鏈淀粉含量15.8%，膠稠度93 mm，蛋白質(zhì)含量9.5%，適口性好。

2.6? 抗病性

2016年在安徽金寨自然鑒定調(diào)查結(jié)果顯示，安農(nóng)186S高抗葉瘟，中抗穗頸瘟和粒瘟，抗白葉枯病，感紋枯病，抗稻曲病。

2.7? 與親本的比較

安農(nóng)186S較1892S的播始?xì)v期長4 d，植株矮10 cm左右，劍葉短;安農(nóng)186S比廣占63S植株矮20 cm以上，柱頭和稃尖紫色，而廣占63S無色，千粒重輕2.0 g。

3? 配組表現(xiàn)

2017年在合肥測配觀察顯示，安農(nóng)186S與矮桿9311、R900、R996、R618、R238等配組，各組合總體表現(xiàn)如下：株型適中，劍葉長挺，稃尖紫色，長勢旺，分蘗力強，莖稈粗壯，抗倒性強;可恢復(fù)高、恢復(fù)譜廣，結(jié)實及豐產(chǎn)性好;熟期為中熟中稻;株高105～116 cm，結(jié)實性好，較耐高溫;較對照 Ⅱ 優(yōu)838增產(chǎn)5.1%～11.5%;高抗葉瘟，中抗穗頸瘟和粒瘟，抗白葉枯病;米質(zhì)較優(yōu)，長寬比3.0～3.3，堊白度1.8%～2.5%，堊白粒率10%～20%;直鏈淀粉含量13.0%～19.2%。

4? 繁殖技術(shù)要點

4.1? 適期播種

安農(nóng)186S在海南冬季繁殖，11月下旬—12月上旬播種，播始?xì)v期96 d左右，育性敏感期安排在2月上中旬。秧田播種量不超過180 kg/hm2;移栽葉齡4.5～5.0葉，株行距13.3 cm×20.0 cm，單本栽插，基本苗90萬～120萬/hm2。

4.2? 科學(xué)肥水管理

安農(nóng)186S肥料施用原則為：氮、磷、鉀配合使用，重施底肥，早施分蘗肥，巧施穗肥，中后期增施鉀肥。底肥施用量三元復(fù)合肥600 kg/hm2，返青時施尿素90～150 kg/hm2;促分蘗，抽穗期追施氯化鉀225 kg/hm2。水分管理前期要做到寸水返青、薄水分蘗、足苗曬田，中后期做到有水孕穗、活水揚花、干濕交替灌漿。

4.3? 嚴(yán)格隔離

通過空間隔離，則應(yīng)在250 m以上距離;利用時間隔離，要求與其他水稻品種花期相差28 d以上。

4.4? 全程除雜

做到全程嚴(yán)格去雜。分蘗期前后結(jié)合生產(chǎn)農(nóng)事除去株葉形態(tài)、顏色有明顯差異的異型株。始穗期、花期、乳熟期是去雜的關(guān)鍵時期，特別是始穗期。集中去雜，逐塊驗收，驗收合格后方可收割。

4.5? 及時病蟲害防治

重點抓好紋枯病、稻曲病等病害以及稻薊馬、二化螟、三化螟、稻飛虱等蟲害的防治。

4.6? 適時收割，嚴(yán)防混雜

種子成熟后，要抓住晴天及時提早收割。要做好收割機、運輸工具、用具和曬場的清理工作，實現(xiàn)單收、單曬、單運、單貯，嚴(yán)防機械混雜。

5? 結(jié)語

自從實施了中國超級稻項目后，我國在超級稻理論方法、材料創(chuàng)制以及品種選育等方面均取得了巨大進(jìn)步，育成了一大批超高產(chǎn)品種，為保障國家糧食安全奠定了堅實的科技基礎(chǔ)，并使我國水稻育種技術(shù)水平依然位居國際領(lǐng)先地位[12]。

在高產(chǎn)依然作為未來水稻育種主攻方向的基礎(chǔ)上，如何提高水稻品種的抗逆性從而實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，已成為當(dāng)前水稻育種實踐中亟待解決的關(guān)鍵問題，其中育成品種抗病性的增強是水稻育種當(dāng)前面臨的最普遍而緊迫的任務(wù)。近年來，由于分子生物學(xué)的快速發(fā)展，水稻分子育種技術(shù)取得不斷進(jìn)步，從而加速了水稻抗病性育種進(jìn)程，使得水稻品種的抗病性得到較大幅度提高。分子標(biāo)記輔助選擇育種技術(shù)使抗病育種從定向利用單一抗性基因到聚合多個抗性基因，從而維持了水稻品種抗病性的穩(wěn)定持久性。

隨著水稻功能基因組研究的不斷深入以及水稻分子育種技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，水稻育種正在進(jìn)入分子設(shè)計育種的新階段，水稻育種的目標(biāo)也將從當(dāng)前的產(chǎn)量為先逐漸過渡到高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)齊頭并進(jìn)，育種理念必將從高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)廣適逐步提升為“少投入、多產(chǎn)出、綠色環(huán)?！?，從而實現(xiàn)我國水稻育種水平的再次飛躍。

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