新型超级稻亲本材料选育技术研究

新型超级稻亲本材料选育技术研究

衡阳市农业科学研究所

2011年3月28日一项目研究的背景及意义

1、水稻超高产育种取得了令人瞩目的成就

。日本早在1981年提出水稻超高产育种设想,并开展了“超高产水稻的开发及栽培技术确立”攻关研究项目。IRRI根据水稻形态、生理、物质生产与产量的关系研究结果，于1989年提出了培育“超级稻”、后又称之为新株型超高产育种计划。我国于1996年启动了为期10年的“超级杂交稻育种”计划，经过15年的协作攻关，取得了令世人瞩目的成就。迄今已育成以两优培九、协优9308、p88s/0293、Ⅱ优明96、扬两优6号/Ⅱ优162、Y两优1号、陆两优996、株两优189等为代表的超级稻品种30多个。比大面积当家水稻增产15%左右，超级稻育种取得显著的成绩。

2、超级稻育种存在的主要问题

一是当前超级稻亲本缺乏。超级稻研究侧重于一季中稻，缺乏适合于南方稻区作双季早稻种植的超级稻品种。

二是有些超级稻组合由于自身遗传基因不协调，导致结实率低。产量稳定性差和适应性不广；在大面积推广时，经常由于不抗高温或不耐低温或不抗病虫害造成重大损失。三是两系不育系受遗传和光温生态条件的共同作用，而光温等生态条件又难以人为控制，有的两系不育系或因起点温度高，或因育性敏感期遇到连续几天的低温而导致育性转换，致使制种失败，严重制约两系超级稻的发展。3、新型超级稻亲本材料选育是超级稻研究的关键

根据亲源学说，双亲的亲源关系越远，杂种优势越强。新型超级稻亲本材料选育是选育超级杂交稻的基础。因此培育超级杂交稻新组合，必须首先选育亲源关系远、配合力好的新型超级稻亲本材料，并科学地利用杂种优势，才能实现超级稻选育技术的重大突破，解决目前超级稻研究中存在的三大问题。我国籼型三系杂交稻研究得益于“野败”材料的发现，使我国三系杂交稻迅速配套成功。二系杂交稻研究也在于“农垦５８Ｓ”、“安农Ｓ”材料的发现迅速转育出“矮培６４Ｓ”等有应用价值的温光敏不育系，使我国二系稻杂交研究取得重要进展。此项研究主要是选育具有短光敏不育特点的新型光温敏两用核不育系和新型两系恢复系亲本材料，期望在新型超级稻亲本材料选育方面取得突破，促使我国超级稻研究更上一个新的台阶。4、项目的实施对确保国家粮食安全意义十分重大

随着我国人口的增多，新型工业化城镇化的发展，耕地面积逐渐减少，必须大力培育和推广超级杂交稻新组合，大幅度提高杂交稻单位面积产量是实现增加水稻总产的有效途径，也是从根本上解决我国粮食供求矛盾、保障国家粮食安全和维护社会和谐稳定的重要措施。因此加强新型超级稻亲本材料选育是选配超级稻新组合的前提条件，只有在新型超级稻亲本材料选育方面取得突破，提高我省超级稻产量、品质和抗逆性，确保我省杂交水稻高产稳产，确保我省粮食安全和有效供应意义十分重大。二研究内容、方案及创新点研究内容

1.选育新型光温敏两用核不育系亲本１个。选育的光温敏不育系育性转换主要是受光照长度控制，表现短日照较低温度诱导花粉不育，长日照较高的温度（２０～３０度）诱导花粉可育，诱导不育的临界光照长度为13.25h，不育系不育期间不育株率为100%,不育度99.99%，隔离自交结实率《0.1%，不育系农艺性状优良，植株矮杆，茎杆坚韧，分蘖性强，株叶型好，柱头外露率高（70%以上），柱头活力强，异交性好，配合力好，繁殖制种安全，产量高，较抗稻瘟病、稻曲病、白叶枯病，米质达到部颁三等以上。

2.选育新型光温敏两用核不育系恢复系亲本1-2个。要求农艺性状优良，植株较高，茎杆粗壮，繁茂性好，株叶型好，光合效率高，穗粒结构协调，后期叶片清秀，根系活力强，落色好，父本花药发达，花粉量大，花粉活力强。父本产量高，抗病性较强，稻米品质达二等优质米以上。

研究方案

1.光温敏不育系的选育：江西省选育出D38S短光敏核不育系，育性主要受光照长度控制，表现短日照诱导花粉不育、长日照诱导花粉可育，诱导不育的光照临界长度为13.25h，敏感时期为二次枝梗穗原基分化至花粉母细胞期。该项研究以D38S为母本，以雁农S为父本正交或反交，还可以Y58S、C815S、株1S等其他温光敏系与D38S杂交，然后在杂交F2代到F5代在短日照低温度条件（三亚）选育光温敏不育系，在长日照高温条件（湖南本地）繁殖加代，通过人工气候箱鉴定其育性敏感的光照长度和育性起点温度，确定育性转换的时期、光照长度、温度范围。通过与二系恢复系配组测定其配合力，最后筛选出符合生产要求的光温敏新型两用核不育系。

2.二系恢复系亲本选育：广泛收集野生稻、旱稻、籼稻、籼粳亚种杂交后代材料等优异品种资源，采用野生稻和籼稻、籼稻和籼粳亚种间杂交后代、水稻和旱稻等远缘杂交的方法，并通过与籼稻回交方法，选育出含有野生稻血缘或粳稻血缘或旱稻血缘的籼型两系恢复系。实行基因重组，累加优质、高产、抗病基因，远缘杂交选育强优二系恢复系，然后与新型两系光温敏不育系配组测定配合力，选育广适性超级稻新组合，最后筛选出符合项目要求的新型二系恢复系亲本。

3.采用随机区组试验，将新型光温敏不育系和二系新型恢复系亲本配组的新组合，以两优培九或汕优63作对照，鉴定其丰产性、稳产性、经济性状和特性特征，并检测分析其稻米品质，同步进行耐高温试验（在湖南安排8月上旬抽穗），耐低温试验（在海南鉴定），在稻瘟病区进行抗稻瘟病试验，并鉴定稻曲病、白叶枯病、纹枯病等抗性情况。通过多方面的试验鉴定和检测分析，筛选出优良的新型光温敏不育系亲本和二系新型恢复系亲本。项目的创新性

1.研究材料创新：本项目选育的新型光温敏不育系属短光敏不育系，不同以往选育的温光敏不育系，育性转换主要受日照时间控制，受温度影响较少，繁殖、制种安全。该类不育系选育在我省属空白。

2.选育的新型二系恢复系农艺形状优良，亲缘关系远，配合力特别强，所配超级稻组合产量高，比两优培九或汕优63增产10%以上，米质达到部颁二等优质米标准，抗病性强，适应性广。

三研究基础及支撑条件研究基础

1.已收集了D38S、雁农Ｓ、Y58S、C815S、株1Ｓ、广占６３S等光温敏不育系15个，收集野生稻、旱稻、籼稻、粳稻、籼粳亚种间后代等品种资源300份，选育杂交后代育种材料2000余份，为该项目的研究提供了丰富的品种资源。

2.用D38S与雁农S杂交选育短光温敏不育系已进入F2代，F2代发现在海南三亚短日照较低气温条件下，花粉育性表现不育的单株，而且株叶型好，柱头外露率较高。进一步带回湖南观察在长日照较高温度的条件下是否转可育株。期望选育出短光敏新型二系不育系。

3.用R838与云南长芒野生稻杂交已选育进入F4代，用9311于岳91-13杂交选育已进入F4代，已选育一批株叶型好，穗大粒多，米质较好的恢复系。目前正在海南三亚进行大量测交配组，有望选到优良的三系恢复系和两系恢复系的亲本材料。

4.在超级稻新组合选育方面，我所近几年做了大量卓有成效的工作，选育出C815S/ＣＲ５８３，Ｙ５S/07C533，Y58S/07C571等苗头组合。其中C815S/CR583参加2009年湖南省一季晚稻预试，平均亩产608.9公斤，比对照汕优63增产6.3%，居供试组第一位；2010年参加湖南省一晚正式区试，平均亩产560.14公斤，比对照汕优63增产4.34%，居第4位。支撑条件

1.我所现从事杂交水稻研究的研究员2名，副研究员3名，助理研究员4名，技术员6名，拥有试验基地190亩和海南南繁基地20亩，制种基地4000余亩，标准化验室1间，仓储、晒坪、种子机械设备一应俱全。

2.我所承建了国家水稻产业技术体系衡阳综合试验站，可以充分利用国家、省体系平台作为技术支撑，引进体系岗位专家的先进技术与成果，为项目实施提供支撑。四项目预期成果

预计育成新型光温敏不育系1个，育性转换主要受光照长度控制，表现短日照较低温诱导花粉不育，长日照较高的温度（日均温20～30℃）可育，诱导不育的临界光照长度为13.25h。育种水平达到国内领先，并通过省级鉴定。另外育成新型两系恢复系1～2个亲本，并与光温敏不育系配组，筛选1～2个强优势超级稻新组合，比两优培九或汕优63增产10%以上。在该项研究过程中，发表科技论文2～3篇。五经费预算支出科目金额（万元）用途及计算依据1.研究经费40.00其中：科研业务费12.00新型亲本材料选育、品比、区试等试验支出实验材料费3.00引种亲本材料、实验用品