CN114190271B - 一种香型杂交水稻的育种方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种香型杂交水稻的育种方法，涉及杂交育种技术领域，包括父母本的水培，父母本在杂交授粉装置内的安置，利用杂交授粉装置进行封闭授粉，授粉后培养母本并筛选含香味基因的不育系等操作步骤，本发明可在一次花期内重复利用父本对多批次或多代次的母本进行同时授粉，授粉效率高，可同时筛选多批次或多代次的不同杂交不育系，筛选效率高，无须重复种植父本提供花粉，可完全排除外源基因的干扰，有效加快了香型杂交水稻不育系的筛选周期，便于将香型基因快速稳定的导入不育系。

Description

一种香型杂交水稻的育种方法

技术领域

本发明涉及水稻杂交育种技术领域，具体涉及一种香型杂交水稻的育种方法。

背景技术

含香型基因的水稻不育系是杂交水稻培育过程中一种重要的亲本材料，通过香型不育系与其他表型优异的恢复系杂交，获得的后代可用于筛选和培育兼具香味和其他优秀表型(如抗病性，高产等)的杂交水稻。香味基因与其他抗逆高产基因的杂交连锁有助于提升杂交水稻的稻米品质。

香型不育系的培育过程中，以含香型基因的保持系为父本供体，其他不育系作为母本，杂交后获得的F1代不育系通过传统方法和PCR鉴定筛选后获得表达香味基因的F1代，再回交含香型基因的父本，如此重复回交若干次后将香型基因稳定导入不育系中，以此来获得香型不育系。由于选育过程中需要多次进行回交授粉操作，如果采用现有的常规大田栽培技术，选育过程漫长，且需要不断的重复种植含香型基因的保持系提供花粉，过程繁琐，杂交授粉效率低下，且不能排除其他外源基因的干扰，因此，需要一种能够快速多代次同步杂交授粉的方法进行香型不育系的筛选。

发明内容

本发明的目的在于提供一种香型杂交水稻的育种方法，解决现有香型不育系选育过程中存在的上述问题。

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种香型杂交水稻的育种方法，具体步骤为：

(A)将水稻父本和母本进行水培，花期相遇后，将父本和母本分别装载于杂交授粉装置内，所述父本和母本的穗部对向设置，装载完成后父本在下，母本在上；

(B)下落母本，使得母本和父本穗部靠近或交叠，父本和母本共同处于封闭箱体内；

(C)振动父本并自下而上喷出空气，使得父本花粉上行接触母本穗部完成授粉，分离父本和母本，转动父本和母本180°，母本在下，父本在上，取出母本，重新装载未授粉的其他母本，如此重复完成授粉操作；

(D)培养多批次母本至收获，完成杂交育种。

优选地，所述父本为含香型基因的保持系或含香型基因的常规品系，所述母本为不含香型基因的不育系。

优选地，所述杂交授粉装置包括筒形框架，所述筒形框架两端的环形件内侧均设有环形滑槽，两个环形滑槽之间滑动连接有上弧形座和下弧形座，所述上弧形座与下弧形座对称设置，所述上弧形座和下弧形座之间设有两个连接板，所述连接板设于上弧形座和下弧形座的外侧壁，两个连接板之间设有转轴，所述筒形框架的一端设有主电机，所述主电机的输出轴与转轴连接，所述下弧形座上设有吊板，下弧形座内设有卷扬机，所述卷扬机通过绳索连接吊板底面，所述吊板上设有下盒体，所述下弧形座的四角均设有限位条，所述下盒体的四角均与限位条滑动连接，所述下盒体的两端均设有U形的缺口，所述缺口沿转轴径向设置，所述下盒体底板上对称设有两个滑槽二，所述滑槽二内均滑动连接有滑条二，两个滑条二上设有水培平板二，所述水培平板二设于下盒体内，所述上弧形座内设有振动电机，上弧形座下设有上盒体，所述振动电机设于上盒体底板上，所述上盒体底板内对称设有两个滑槽一，所述滑槽一内均滑动连接有滑条一，两个滑条一下设有水培平板二，所述上弧形座的一侧设有进气管，所述进气管内侧连通有送气管，所述送气管设于上盒体的内壁上，所述送气管上设有若干喷气管，所述喷气管的开口均倾斜朝向水培平板一的下方。

优选地，所述上弧形座的两端均设有滑块一，所述下弧形座两端均设有滑块二，所述滑块二和滑块一均滑动连接于环形滑槽内。

优选地，所述上盒体的一侧铰接有挡门一，所述下盒体的一侧铰接有挡门二，所述上盒体与上盒体的开口对向设置。

本发明的优点在于：

本发明可在一次花期内重复利用父本对多批次或多代次的母本进行同时授粉，授粉效率高，可同时筛选多批次或多代次的不同杂交不育系，筛选效率高，无须重复种植父本提供花粉，可完全排除外源基因的干扰，有效加快了香型杂交水稻不育系的筛选周期，便于将香型基因快速稳定的导入不育系。

附图说明

图1为杂交授粉装置的整体结构示意图。

图2为杂交授粉装置的内部结构示意图。

图3为杂交授粉装置的俯视图。

图4为图3中A-A向剖视图。

图5为图3中B-B向剖视图。

其中，1-筒形框架，11-环形滑槽，2-上弧形座，21-滑块一，22-振动电机，3-上盒体，31-滑槽一，32-滑条一，33-水培平板一，34-挡门一，4-下弧形座，41-限位条，42-卷扬机，43-吊板，44-滑块二，5-下盒体，51-挡门二，52-滑槽二，53-滑条二，54-水培平板二，55-缺口，7-进气管，71-送气管，72-喷气管，8-主电机，81-转轴，9-连接板。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1：一种香型杂交水稻的育种方法，具体步骤为：

(A)以含香型基因的保持系或含香型基因的常规品系作为香味基因供体提供花粉，以不含香型基因的不育系作为母本，根据父本和母本的生殖周期进行常规水培种植，将父本种植于水培平板一33上，将母本种植于水培平板二54上；

(B)将上述水稻父本和母本进行水培，花期相遇后，将父本和母本分别装载于杂交授粉装置内，所述父本和母本的穗部对向设置，装载完成后父本在下，母本在上，具体方法为：授粉前，将进气管7通过软管连接风机，打开主电机8，转动转轴81，转轴81通过两个连接板9带动上弧形座2和下弧形座4沿环形滑槽11转动，调整二者位置，直至下弧形座4转动至6点钟位置，此时上弧形座2位于12点钟位置，关闭主电机8。打开挡门二51，将栽培有花期母本的水培平板二54通过滑条二53和滑槽二52插入下盒体5内，通过紧固螺钉固定，关闭挡门二51，打开主电机8，转动180°，此时母本倒置在12点位置，打开挡门一34，将栽培有花期父本的水培平板一33通过滑槽一31和滑条一32插入上盒体3内，通过紧固螺钉固定，关闭挡门一34，打开卷扬机42，下放吊板43及下盒体5，下盒体5沿限位条41下行直至下盒体5与上盒体3闭合，关闭卷扬机42，此时父本与母本的花穗刚好交叠或较为靠近，同时打开振动电机22和风机3～10秒后关闭，间隔2分钟再次开启，重复2～3次，空气通过四周的喷气管72斜向上喷向父本上部，将花粉自下而上吹至母本花柱上，完成授粉，授粉后关闭振动电机22和风机，静置5分钟完成一次授粉。随后打开卷扬机42，上吊下盒提和吊板43，直至吊板43和下盒体5与上弧形座2的平断面贴合并相互支撑，关闭卷扬机42，反向180°转动转轴81，复位父本和母本，此时父本倒置在12点位置，母本正置在6点位置，打开挡门二51，从下盒体5内取出水培平板二54和母本，并再次装入新的水培平板二54和母本，固定后180°转动转轴81，重复上述授粉操作，连续进行多批次或多代次母本的授粉操作。由于母本为不育系，母本不产生花粉，因此上盒体3和下盒体5内的花粉无须清除即可连续进行不同批次或不同代次的重复授粉操作，不会产生基因污染。当父本进行3～5批次以上的母本授粉后，需要更换新的相同父本，保证充足的花粉量，每个母本单日授粉2～3次，共授粉3天。当采用不同品系的父本进行授粉时，需要更换上盒体和下盒体，避免前批次父本花粉残留。

(D)分别培养多批次授粉后的母本至收获，种植后采用传统鉴定方法如KOH法和咀嚼籽粒法，结合PCR方法鉴定筛选Badh2基因突变体，用于后续的香型不育系筛选培育。

上述杂交授粉装置如图1～图5所示，包括筒形框架1，所述筒形框架1两端的环形件内侧均设有环形滑槽11，两个环形滑槽11之间滑动连接有上弧形座2和下弧形座4，所述上弧形座2与下弧形座4对称设置，所述上弧形座2的两端均设有滑块一21，所述下弧形座4两端均设有滑块二44，所述滑块二44和滑块一21均滑动连接于环形滑槽11内。所述上弧形座2和下弧形座4之间设有两个连接板9，所述连接板9设于上弧形座2和下弧形座4的外侧壁，两个连接板9之间设有转轴81，所述筒形框架1的一端设有主电机8，所述主电机8的输出轴与转轴81连接，所述下弧形座4上设有吊板43，下弧形座4内设有卷扬机42，所述卷扬机42通过绳索连接吊板43底面，所述吊板43上设有下盒体5，所述下弧形座4的四角均设有限位条41，所述下盒体5的四角均与限位条41滑动连接，所述下盒体5的两端均设有U形的缺口55，所述缺口55沿转轴81径向设置，所述下盒体5底板上对称设有两个滑槽二52，所述滑槽二52内均滑动连接有滑条二53，两个滑条二53上设有水培平板二54，所述水培平板二54设于下盒体5内，所述上弧形座2内设有振动电机22，上弧形座2下设有上盒体3，所述振动电机22设于上盒体3底板上，所述上盒体3底板内对称设有两个滑槽一31，所述滑槽一31内均滑动连接有滑条一32，两个滑条一32下设有水培平板二54，所述上弧形座2的一侧设有进气管7，所述进气管7内侧连通有送气管71，所述送气管71设于上盒体3的内壁上，所述送气管71上设有若干喷气管72，所述喷气管72的开口均倾斜朝向水培平板一33的下方。

所述上盒体3的一侧铰接有挡门一34，所述下盒体5的一侧铰接有挡门二51，所述上盒体3与上盒体3的开口对向设置，当上盒体3与下盒体5闭合时可以是开口对合密封，也可以是上盒体3罩设滑动连接在下盒体5外，反之亦可。

对照实施例：其余均与实施例1相同，不同之处在于不采用杂交授粉装置进行授粉，将父本和母本间隔栽培于水培室内，花期采用人工拉绳法进行人工辅助授粉，每天授粉3-4次，每次授粉时间20-30min，授粉天数与实施例1相同。

收获水稻种子后，在实施例1与对照实施例中各随机选取100穗，每个单穗求结实率，再求平均值，结果如下：

表1不同授粉方式对杂交水稻异交结实率的影响

组别	结实率(％)
		实施例1	68.9
对照实施例	41.2

由表1结果可知，本发明中的授粉方法可以有效提高籼型杂交水稻的杂交结实率，授粉效果明显优于传统的人工辅助授粉方法。

统计上述参与授粉的父本植株数和母本植株数，计算比值，结果如下：

表2单株母本完成异交授粉所需父本数量

组别	父本数/母本数
		实施例1	0.78
对照实施例	2.85

由表2结果可知，采用本发明的方法可以在保证结实率的前提下大幅减少授粉所需父本数量，提高授粉效率。传统的辅助授粉方法是在大空间内进行授粉，花粉飘散飞逸，花粉的利用率极低，绝大多数的花粉都未能落于母本的花柱上，即使是在室内也不能保证结实率，更何况在室外大田栽培条件下。而本申请通过杂交授粉装置在较小的密封空间内分批次连续进行授粉操作，有效增加了花粉与花柱的结合概率，降低了父本的需求量，提高了授粉效率。另外在利用不同父本提供花粉时，常规间隔种植方法需要绝对隔离，防止不同品种的花粉落于母本上，外源基因污染时常发生，对于育种产生不利影响。而采用杂交授粉装置就不会出现上述情况，减少非目的基因的污染，有利于加快杂交新品种培育进度。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (1)

1.一种香型杂交水稻的育种方法，其特征在于，具体步骤为：

（A）将水稻父本和母本进行水培，花期相遇后，将父本和母本分别装载于杂交授粉装置内，所述父本和母本的穗部对向设置，装载完成后父本在下，母本在上；

（B）下落母本，使得母本和父本穗部靠近或交叠，父本和母本共同处于封闭箱体内；

（C）振动父本并自下而上喷出空气，使得父本花粉上行接触母本穗部完成授粉，分离父本和母本，转动父本和母本180°，母本在下，父本在上，取出母本，重新装载未授粉的其他母本，如此重复完成授粉操作；

（D）培养多批次母本至收获，完成杂交育种；

所述父本为含香型基因的保持系或含香型基因的常规品系，所述母本为不含香型基因的不育系；

所述杂交授粉装置包括筒形框架(1)，所述筒形框架(1)两端的环形件内侧均设有环形滑槽(11)，两个环形滑槽(11)之间滑动连接有上弧形座(2)和下弧形座(4)，所述上弧形座(2)与下弧形座(4)对称设置，所述上弧形座(2)和下弧形座(4)之间设有两个连接板(9)，所述连接板(9)设于上弧形座(2)和下弧形座(4)的外侧壁，两个连接板(9)之间设有转轴(81)，所述筒形框架(1)的一端设有主电机(8)，所述主电机(8)的输出轴与转轴(81)连接，所述下弧形座(4)上设有吊板(43)，下弧形座(4)内设有卷扬机(42)，所述卷扬机(42)通过绳索连接吊板(43)底面，所述吊板(43)上设有下盒体(5)，所述下弧形座(4)的四角均设有限位条(41)，所述下盒体(5)的四角均与限位条(41)滑动连接，所述下盒体(5)的两端均设有U形的缺口(55)，所述缺口(55)沿转轴(81)径向设置，所述下盒体(5)底板上对称设有两个滑槽二(52)，所述滑槽二(52)内均滑动连接有滑条二(53)，两个滑条二(53)上设有水培平板二(54)，所述水培平板二(54)设于下盒体(5)内，所述上弧形座(2)内设有振动电机(22)，上弧形座(2)下设有上盒体(3)，所述振动电机(22)设于上盒体(3)底板上，所述上盒体(3)底板内对称设有两个滑槽一(31)，所述滑槽一(31)内均滑动连接有滑条一(32)，两个滑条一(32)下设有水培平板二(54)，所述上弧形座(2)的一侧设有进气管(7)，所述进气管(7)内侧连通有送气管(71)，所述送气管(71)设于上盒体(3)的内壁上，所述送气管(71)上设有若干喷气管(72)，所述喷气管(72)的开口均倾斜朝向水培平板一(33)的下方;

所述上弧形座(2)的两端均设有滑块一(21)，所述下弧形座(4)两端均设有滑块二(44)，所述滑块二(44)和滑块一(21)均滑动连接于环形滑槽(11)内;

所述上盒体(3)的一侧铰接有挡门一(34)，所述下盒体(5)的一侧铰接有挡门二(51)，所述上盒体(3)与上盒体(3)的开口对向设置。

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