高抗白叶枯病水稻不育系的育种方法 本发明涉及一种高抗白叶枯病杂交水稻不育系的育种方法。
在我国特别在我国的南方地区，三系杂交水稻经过二十多年的推广种植已成为最主要的栽培品种类型，在生产上发挥出巨大的增产效益。但由于许多杂交组合易感白叶枯病导致不同程度的减产，一般发病田块减产10-20％，重病田块减产30％以上，严重影响杂交组合的产量潜力，限制了众多杂交组合的推广应用。而农药防治效果差、成本又高，而且严重污染生态环境，因此培育抗白叶枯病杂交稻新组合是最为经济、有效的防止白叶枯病危害的方法，多年来一直是我国育种工作的重要课题之一。
杂交组合的抗病性很大程度上取决于亲本的抗性。三系杂交稻要获得白叶枯病抗性，必须通过改良亲本着手，通常采取下列途径：一是不育系和恢复系均抗白叶枯病，从而杂交组合获得抗性，二是不育系或恢复系抗白叶枯病且抗性基因为完全显性，使杂交组合获得较好的抗性。目前在我国被大面积利用的不育系主要是珍汕97A、协青早A、龙特浦A、Ⅱ-32A等少数几个不育系，这些不育系均存在着感白叶枯病等问题。而抗病恢复系由于其抗源多数来自于IR26、IR36等系统的品种，其抗病基因是不完全显性地Xa-4，所配制的杂交组合抗性欠佳，一般表现为中抗或中感(《中国水稻品种及其系谱》P197-209，上海科学技术出版社，1991年3月)。近年来育成的少数几个恢复系如镇恢084、抗恢63、抗恢98等，由于导入完全显性的Xa-7抗白叶枯病基因使杂交组合获得较好的抗性，一定程度上解决了生产上白叶枯病危害的问题。但抗病恢复系的选育与应用存在一定的局限性：一方面由于能广泛应用的不育系数量很少，而且配制组合的配合力存在一定差异，一个抗病恢复系只有一、两个组合在生产上能得到应用；另一方面会加大恢复系选择压、影响选育效果和进程。而选育含有Xa-7基因的高抗白叶枯病不育系具有更为广泛的应用价值，无论恢复系是抗还是感，杂交组合均表现抗病。目前国内外尚未有培育出携带Xa-7基因高抗白叶枯病保持系和不育系的报道。
本发明的目的就是针对我国目前广泛应用的不育系珍汕97A、协青早A、龙特甫A和Ⅱ-32A均感白叶枯病从而导致生产上大面积应用的籼型杂交稻组合多数感白叶枯病的缺陷，提出一种高抗白叶枯病不育系的育种方法。本发明所提供的技术方案为：1、抗源的发掘与改造：原始抗源亲本DV85含有高抗白叶枯病Xa-7 显性基因，其农艺性状差，通过与农艺性状较好的台中本地1号TN1 杂交培育综合性状好、携带Xa-7基因的高抗白叶枯病中间抗源材 料8387-1；2、抗性导入保持系：通过杂交、回交将中间材料8387-1的Xa-7抗性 基因导入目前应用最广的保持系(轮回亲本，回交5-7代)珍汕97B、 龙特甫B、协青早B和Ⅱ-32B，培育的保持系经接种鉴定对白叶枯 病抗性应达到高抗，病斑长度在1cm以下。新的保持系除抗性差 异外，其生物学特性与原来的感病保持系相似；3、抗性导入不育系：利用高抗白叶枯病保持系分别对相应的不育系珍 汕97A、龙特甫A、协青早A和Ⅱ-32A授粉3-5代，经接种鉴定 对白叶枯病抗性达到高抗，选择不育率达100％，不育系的柱头外 露率、开颖角度、花时、花期相似于或优于原有感病不育系，保留 对应的抗病保持系；4、测配决选不育系和保持系：选择感白叶枯病的常用恢复系明恢63、 蜀恢162、成恢448等分别对被选抗病不育系测配，以相应的感病 不育系为对照，F1的产量、品质应达到或高于对照，白叶枯病抗 性达到高抗-抗。根据F1产量(包括穗粒结构)、抗性、品质等性 状的配合力决选不育系和保持系。
经筛选培育的四个抗白叶枯病保持系和不育系与原来的感病保持系和不育系比较，其显著的特点和积极效果在于：(1)白叶枯病的抗性。用白叶枯病菌系Z173、KS-6-6、JS49-1等接种， 新培育的抗病不育系病斑长度在0.2-0.8cm，病级均为1级，高抗 白叶枯病；(2)杂交组合抗性提高。四个新培育的不育系苏1A、苏2A、苏3A和 苏4A与高感白叶枯病的恢复系明恢63、蜀恢162、成恢448配制 的杂交组合，接种20天后病斑长度仅为0.5-2.6cm，病级1-3级， 抗性达到高抗-抗；(3)杂交组合品质有所改善。用苏1A、苏2A与明恢63、明恢70、蜀 恢162、蜀恢362、成恢448、镇恢129、镇恢084、盐恢559等8 个恢复系配制的杂交组合，稻米透明度好于对照组合。(4)可替代感病不育系：通过多代回交转育，新育成的高抗白叶枯病保 持系和不育系在形态特征、光温反应、生育期、花期、花时、开颖 角度、不育性、异交结实率等生物学特性与原来的感病保持系和不 育系极为相似，所配杂交种在植株高度、株型、叶型、叶色、抽穗 期、整齐度、成熟期及抗倒性等方面与相应的汕优、特优、协优、 Ⅱ优组合杂交稻相似，因此在生产上可替代珍汕97A、龙特甫A、 协青早A和Ⅱ-32A感病不育系，以达到防止白叶枯病危害的目的。 其杂交组合尤其适宜江苏、安徽、河南、湖北、江西、福建、浙江 等白叶枯病常发区和多发区，生产上无需防治白叶枯病。
图为：高抗白叶枯病水稻不育系的选育系谱图
下面详细叙述本发明实施例：1、抗源引进与改造：本发明所用抗源引自斯里兰卡的DV85，该品种 携带Xa-7抗病基因，表现高抗白叶枯病，且抗性稳定，但植株高大 (130cm以上)，披叶、穗小粒小、易落粒、综合性状很差，在育种上 难于直接利用。我们利用DV85作父本与感白叶枯病矮秆品种台中本地 一号(TN1)杂交，培育成半矮秆、农艺性状优良、稳定的株系。各株 系均在孕穗期用浙173、KS-6-6、JS49-1等强毒菌系(浓度3亿个细 菌/ml)进行剪叶接种，每株系接种10株，每株接种3个分蘖的剑叶， 20天后测量叶片病斑长度，鉴定抗性，最终筛选出高抗白叶枯病、农 艺性状优良的8387-1株系作为中间抗源。经遗传分析，该品系携带抗 白叶枯病基因Xa-7，抗性为完全显性单基因控制性状。2、抗性基因导入保持系：以珍汕97B、龙特甫B、协青早B和Ⅱ-32B 作为母本分别与8387-1杂交，再作轮回亲本(父本)分别进行回交。 在以后世代剑叶抽出时对回交各世代进行抗性鉴定(每株均接种3-5 张剑叶或倒二叶，方法同前)，以抗性结合农艺性状选择单株，被选单 株接种病斑长度0.3-0.8cm。在BC5-BC7世代选择单株自交1-2代， 选择抗性稳定、米质好，开花习性及其它生物学特性与轮回亲本(感 病保持系)相仿株系作为抗病保持系，其病斑长度在0.5cm左右，达 到高抗水平。
表1．抗感白叶枯病保持系的主要农艺性状比较表(南京，1999年)品种名称 播种至 始穗天数 株高 (cm) 有效 穗 总粒数 结实率(％) 着粒 密度 千粒 重(克) 白叶枯病抗性(病斑)珍汕97B 71 90.2 6.3 92.4 87.1 56.7 23.2 高感(21.3) 苏1B 71 90.8 6.5 90.4 89.7 56.7 23.8 高抗(0.3)龙特甫B 79 99.6 6.0 121.2 74.4 75.9 25.0 高感(29.9) 苏2B 79 100.0 6.4 117.8 78.5 74.2 25.2 高抗(0.3)协青早B 69 78.4 8.4 101.8 86.7 55.8 26.4 高感(24.0) 苏3B 70 80.2 7.8 101.4 87.1 56.5 25.7 高抗(0.5) Ⅱ-32B 82 100 7.2 118.7 84.2 73.2 25.4 高感(24.7) 苏4B 80 98.7 7.8 117.5 87.0 72.4 25.1 高抗(0.4)3、抗性基因导入不育系：利用上述获得抗性的保持系分别对相应的 不育系珍汕97A、龙特甫A、协青早A和Ⅱ-32A授粉3-5代，使不育 系获得抗性。每个世代成株期进行接种鉴定(方法同前)，选择抗性好、 不育率达100％、柱头外露率高、开颖角度大、花时花期适宜的不育 系，并保留相应的保持系。
表2．抗感白叶枯病不育系的开花习性等主要农艺性状比较(1999年，南京)品种名称 播种至 齐穗天数 株高 (cm) 不育率 (％) 柱头外 露率(％) 自然异交率(％) 白叶枯病抗性 (病斑cm)珍汕97A 74 76.7 100 43.7 38.5 高感(24) 苏1A 74 78.9 100 42.5 37.5 高抗(0.4)龙特甫A 82 87.2 100 44.9 40.2 高感(22.5) 苏2A 81 85.7 100 49.7 38.7 高抗(0.3)协青早A 72 68.2 100 25.8 29.0 高感(18.5) 苏3A 72 69.5 100 36.8 34.2 高抗(0.5)Ⅱ-32A 84 90.8 100 56.1 44.5 高感(19.5) 苏4A 83 88.2 100 52.0 48.8 高抗(0.5)备注：①以上数据在未使用赤霉素等任何激素的条件下测定 ②自然异交率以不育系：明恢63(2∶1)隔行种植，未割叶、自由授粉(无人工外力)4、配合力和杂种抗性鉴定：选择感白叶枯病的常用恢复系明恢63、 蜀恢162、成恢448等分别对被选不育系测配，以感病不育系为对照， 根据F1产量(包括穗粒结构)、抗性、品质等性状决选不育系和保持 系。以珍汕97B为轮回亲本培育的高抗白叶枯病保持系和不育系分别 定名苏1B、苏1A；以龙特甫为背景的高抗白叶枯病保持系和不育系 定名为苏2B、苏2A；协青早背景的高抗白叶枯病保持系和不育系定 名为苏3B、苏3A；Ⅱ-32为背景的高抗白叶枯病保持系和不育系定名 为苏4B、苏4A。其中苏1、苏2不育系和保持系稻米品质有所提高， 用其配制的杂交种稻米品质明显好于对照。
以苏1A和珍汕97A不育系为例，配制的部分杂交组合，在2000年种植小区。其产量、穗粒结构、品质、抗性等试验结果如下：
表3．苏1A、珍汕97A不育系配组的杂种F1主要农艺性状比较 组合 株高 (cm) 有效穗 (万/亩) 每穗总 粒数 结实率 (％) 千粒重 (g)产量(kg/亩) 生育期 (天) 垩白率 (％) 垩白度 (％)白叶枯病抗性 汕优63 119.4 17.2 142.1 87.4 27.8 593.4 142 67 21 高感 苏1优63 118.7 17.8 137.6 89.7 27.8 610.8 142 58 12 高抗 汕优448 122.1 18.0 136.8 90.6 28.6 638.1 139 37 8 高感 苏1优448 120.3 18.3 128.2 96.4 28.5 644.6 142 28 3 抗 汕优084 123.0 17.8 138.4 90.1 27.6 612.6 144 35 8 抗 苏1优084 123.2 16.6 158.3 86.2 27.8 629.7 145 38 5 高抗 汕优162 124.0 18.4 128.8 90.6 28.6 614.4 145 88 33 高感 苏1优162 124.4 18.0 139.6 85.2 28.4 608.0 143 80 27 抗5、繁种、制种产量：试验表明，四个新培育的高抗白叶枯病不育系 繁种、制种产量与原感病不育系相当。由于抗病保持系和不育系的生 育期、开花习性与原来感病不育系和保持系相似，制种方法基本相同。