一种红莲型三系杂交稻种子的生产方法 【技术领域】
本发明涉及一种迟熟三系法杂交稻种子的生产方法，其属于农作物水稻杂种优势利用技术领域。
背景技术
目前国内外籼型水稻杂种优势利用的主要途径包括基于核质互作如野败型或红莲型的三系法(不育系、保持系、恢复系)和基于光温敏感条件的两系法。自1973年我国在世界上首先实现籼型杂交水稻三系配套以来，我国在水稻杂种优势利用研究领域一直保持世界领先水平。在上世纪70年代和80年代，我国生产上汕优系统和威优系统三系杂交水稻得到快速发展；在上世纪90年代，我国汕优、威优、冈优、II优、优优、博优和协优系统的共计上百个三系法杂交水稻组合在生产上覆盖了全国大部分籼稻区。近几年我国杂交稻常年种植面积约为1500多万公顷，其中一季中籼稻种植面积达到1000万公顷以上，大约90％以上采用三系法杂交稻组合。目前虽然三系法杂交稻利用仍是我国水稻生产上最重要的水稻杂种优势应用技术，但同时三系杂交水稻尚存在几个方面重要问题长期没有得到解决。其一是生产上种植的三系杂交稻组合普遍存在着稻米品质较差的问题。其二是三系杂交水稻含有的野败类型雄性不育细胞质源单一化状况日益加剧。
【发明内容】
本发明的第一个目的在于改善三系杂交稻的稻米品质。
本发明的第二个目的在于丰富三系杂交稻雄性不育细胞质源。
本发明的第三个目的在于在改善三系杂交稻稻米品质基础上提高杂交稻产量。
本发明的第一个目的是这样实现的：一种三系杂交稻种子的生产方法，其采用不育系、保持系、恢复系三系杂交，其特征在于：不育系采用稻米外观品质优良的亲本(1)，保持系采用稻米外观品质优良地亲本(2)；亲本(1)和亲本(2)杂交可生产繁殖亲本(1)。亲本(1)是粤泰A，亲本(2)是粤泰B，其均是由广东省农业科学院水稻研究所培育成功。研究表明，在杂交稻的三系中，影响品质的主要方面是其不育系亲本(即母本)，其在杂交稻种子三倍体胚乳中占有2/3遗传因子(即占了二倍体)，因此，对不育系亲本(1)的品质改良是提高杂交稻品质的主要方面。
本发明的第一个目的可以这样完善：恢复系采用品质优良的亲本(3)，以品质优良的亲本(1)与品质优良的亲本(3)杂交育成品质优良的杂交种。亲本(3)是恢复系扬稻6号。亲本(3)也可以是恢复系R938。亲本(3)扬稻6号和R938均具有茎秆粗壮、耐肥抗倒、稻米外观半透明、长大粒形。亲本(1)与亲本(3)杂交配制的F1代杂交种粤优6号或粤优938。粤优6号或粤优938生产出的商品稻谷具有稻米外观透明(1-2级)、垩白米率低(30％以下)、胶稠度软(60mm以上)、直链淀粉含量中等(18％-22％)、饭味软硬适中等优良品质特性。
本发明的第二个目的是这样实现的：不育系采用亲本(1)粤泰A。其特征在于：粤泰A的雄性不育细胞质来源于海南红芒普通野生稻，称之为红莲型水稻不育系。研究表明，红莲型水稻不育系在三系法杂交稻的恢保关系上均不同于野败型雄性不育细胞质不育系，其特征在于：红莲型籼稻不育系与红莲型籼稻恢复系杂交F1代表现开花结实正常，即红莲型籼稻恢复系可有效地恢复红莲型籼稻不育系的可育性，但红莲型籼稻不育系与野败型籼稻恢复系杂交或野败型籼稻不育系与红莲型籼稻恢复系杂交F1代不一定开花结实正常，即不一定能有效地恢复不育系的可育性。如本发明亲本(1)粤泰A与亲本(3)扬稻6号或R938杂交F1代结实率通常在85％以上，而以野败型籼稻不育系与本发明的亲本(3)扬稻6号或R938杂交F代的结实率通常只有30％左右。因此亲本(1)粤泰A携有与野败型不同的雄性不育细胞质。因此可以预计，本发明的应用可丰富三系杂交稻雄性不育细胞质源、改善生产上野败型单一不育细胞质源的状况，有利于预防一旦野败型不育细胞质抗性丧失可能对水稻生产造成难以估量的损失的问题。
本发明的第三个目的是这样实现的：采用生态远缘杂交配组育种原理和“水涨船高”育种技术思路。亲本(1)粤泰A是华南早籼稻品种类型，其富含热带稻种血源；亲本(3)是长江中下游迟熟籼稻品种类型，其富含温带稻种血源。其特征在于：亲本(1)和亲本(3)属不同的生态型品种，其杂交属生态远源杂交配组。
同时亲本(1)粤泰A具有分蘖力强、穗粒数多、米粒细长、熟色清秀；亲本(3)具有茎秆粗壮、大穗、长大粒、结实率高、熟色清秀、对亲本(1)恢复力强。其特征在于：亲本(1)和亲本(3)均具有丰产性能。因此，亲本(1)和亲本(3)杂交F1代杂交种实现“水涨船高”，即配出的杂交种杂种优势更强。
本发明采用了传统三系杂交稻的育种原理，选用了自主育成的、且与传统三系杂交稻雄性不育细胞质即野败型细胞质源不同的优质不育系亲本(1)粤泰A与品质优良、丰产性好的迟熟籼稻红莲型恢复系亲本(3)扬稻6号或R938育成了优质高产三系杂交稻组合，从而解决了传统三系杂交稻高产不优质(稻米品质欠佳)和传统三系杂交稻雄性不育细胞质源过于单一化的难题。同时，本发明采用生态远缘杂交配组育种原理和“水涨船高”育种技术思路，使育成的杂交稻杂种优势更强，从而在实现优质的基础上进一步实现提高产量的目的。
【附图说明】
图1：红莲型不育系粤泰A及其保持系粤泰B的选育过程图
图2：恢复系扬稻6号和R938选育过程图
图3：粤优938和粤优6号选育图
【具体实施方式】
以下以在广州为例叙述本发明的实施过程。
实施例1：
亲本(1)：粤泰A(广东省农业科学院水稻研究所育成)
亲本(2)：扬稻6号(由江苏省里下河地区农科所育成)
粤泰A×扬稻6号→粤优6号(三系杂交种)
1.粤泰A的性状特点及其培育过程：
1.1性状特点
1.1.1不育性
该不育系千株群体不育株率达100％，花粉不育度达99.9％，以园败花粉为主。
1.1.2生育期
在广州于3月初播种，该不育系播种至始穗天数为90-93天；在广州于7月下旬播种，该不育系播种至始穗天数为69-73天；在海南省三亚市于1月初播种，该不育系播种至始穗天数为96-99天。
1.1.3品质
该不育系谷粒细长，长宽比达3.5左右；垩白米率为5％以下；垩白度为1％以下；稻米外观透明度为2级；碱消值为7.0级；胶稠度为68mm；直链淀粉含量为24％左右。综合稻米品质达到国家GB/T17891-1999稻米优质谷标准。
1.1.4柱头颜色和异交结实性
该不育系柱头为乳白色、柱头外露率达100％、异交结实率可达80％.
1.1.5稻瘟病抗性
不抗广东省稻瘟病主要种群，但抗长江流域一季中籼稻区稻瘟病主要种群中A。
1.1.6其它农艺性状特征
在正常水稻生长季节，该不育系株高约为75-80cm；分蘖力强；叶色深绿；剑叶叶片宽度窄；剑叶叶片与茎秆夹角直立。
1.2培育过程
1986年秋季在广州采用温汤去雄法以广丛41B(简称为广B，红莲型保持系种质)为母本与早熟泰引1号作父本杂交获得温汤杂交种。1987年早季在广州种植F1代共14株；晚季在广州种植F2代群体1600多个单株，在成熟期定向选细长粒形、生长繁茂、熟期偏向早熟亲本优良单株28个；收获后在室内考察中选单株材料糙米外观和长宽比性状。1988年早季在广州种植F3代株系28个，每株系群体为42个单株，从中选取经室内考种为细长粒形、外观无垩白的优良单株与博A测交15对；同时从F3代选目标单株16个。晚季在广州种植中选16个F4代株系，并选15个单株与广A成对做测交组合。经测交和抗鉴定，1989年晚季在F4株系继续选优良单株回交，以后各世代均成对回交和不断加代的育种程序，至1992年春，回交群体达B7F1，父本加代达到F12；回交群体不育性彻底、父本综合农艺性状整齐一致，至此分别命名为粤泰A和粤泰B。
自粤泰A和粤泰B育成定型以来，申请者在广州对粤泰A和粤泰B已连续加代繁殖11个世代。每个种植世代均观察500个以上单株，粤泰A和粤泰B农艺经济性状均保持一致和稳定。
2.恢复系扬稻6号的性状特点及其培育过程：
2.1性状特点
2.1.1恢复性
用红莲型不育系与扬稻6号杂交F1代花药肥大、开花和散粉正常，结实率一般达85％左右；但以野败型不育系珍汕97A与扬稻6号杂交F1代花药黄色、部分花药不开裂，结实率仅为30％左右。因此，扬稻6号属红莲型籼稻恢复系种质。
2.1.2生育期
在广州早季于3月初播种，该恢复系播种至始穗天数大约为103-105天；冬季在海南省三亚市于12月上旬播种，其播种至始穗天数约为105-108天；春季在江苏省南京市江苏农科院于4月底至5月初播种，播种至始穗天数约为109-112天。
2.1.3形态特征特性
恢复系扬稻6号叶色淡绿、茎秆粗壮，穗大粒多，谷壳顶部有顶芒，颖壳色为橙黄色，千粒重约28-30克，糙米长宽比约3.2。
2.2培育过程
恢复系扬稻6号是江苏省里下河地区农科所采用阶梯式复合杂交选育而成。其过程如下：
1986年夏季以自选水稻品种扬稻4号为母本与江苏盐城市郊区农科所育成的优质籼稻品系盐籼3021为父本杂交，其F1代60C0-γ辐照后，经在江苏扬州和海南三亚两地连续7年13个世代选育，于1993年育成稳定品系93-11。1995年该籼稻品系推荐进入江苏省一季中籼区试；1996年该籼稻品系进入江苏省区试复试和生产试验；1997年93-11通过江苏省品种审定，定名为扬稻6号。
3.三系杂交稻粤优6号的性状特点及其培育过程
3.1性状特点
3.1.1迟熟，适合作一季中籼稻种植。在广州早季于3月初种植全生育期约为140天，比生产上主栽杂交稻组合汕优63迟熟6-8天；在广州晚季于7月11日播种全生育期约为125-127天，比汕优63迟熟5-7天；在长江流域作一季中籼在江苏省南京于5月初播种播种至抽穗天数约为110-112天，比汕优63迟熟7-8天。
3.1.2品质优。该杂交稻稻米外观半透明，直链淀粉含量中等，饭味软硬适中。主要品质性状达国家优质谷质量指标。比生产上同类型杂交稻组合汕优63提高2个品质档次。
3.1.3产量潜力高。一般亩产达600公斤以上，高产栽培亩产达750公斤以上，一般比生产上同类型杂交稻组合汕优63增产7％左右。
3.1.4携带有海南红芒野生稻雄性不育细胞质源(红莲型不育质源)。
3.2培育过程
1993年春在海南省三亚市以红莲型不育系粤泰A与扬稻品系93-11杂交育成红莲型三系杂交稻新组合粤优6号。1994-1996年该组合在江苏、安徽试种表现高产、稳产和适应性广。一般亩产达600公斤以上。1997年将该组合命名为粤优6号。
本发明中的杂交稻较目前生产上同类型杂交稻具有以下优点：
1.产量高：粤优6号和粤优938在省级区试和大田生产示范中亩产均达600公斤或以上，一般比同类型杂交稻组合汕优63增产7％以上；
2.品质优：粤优6号和粤优938稻米垩白米率均低于30％，垩白度5％左右，直链淀粉含量为18％至20％，胶稠度为55-65mm，碱消值为6-7级，糙米长宽比为3.2以上，透明度为1-2级，主要品质指标达国标优质谷质量标准，比汕优63提高2个质量等级。
3.制种产量高，种子生产成本低，经济效益显著：由于本发明采用了具有高异交结实性的不育系粤泰A，同时该不育系对植物生长素“九二0”较为敏感，其比传统三系或两系杂交稻种子“九二0”用量大幅减少。因此，本发明杂交稻种子生产成本低，经济效益高。一般生产杂交种子亩产可达250公斤，比汕优63制种亩产高30％以上。
4.携有红莲型雄性不育细胞质源：该不育细胞质源是迄今已被鉴定在恢保关系上明显不同于野败类型的水稻雄性不育细胞质源。因此，该雄性不育细胞质源的应用对于改善国内杂交稻普遍应用野败类型水稻雄性不育细胞质源，防止我国杂交稻细胞质一旦抗性伤失可能造成难以估量的损失的重大问题。
以下就实例1叙述三系杂交稻组合粤优6号杂交种的生产技术：
水稻为自花授粉作物，但利用水稻雄性不育系和恢复系杂交可生产一代杂交种。本发明采用的红莲型雄性不育系和保持系为广东省农科院水稻研究所育成，恢复系为江苏省里下河地区农科所育成。
以下以在南京地区为例叙述本实例1的实施过程：
(1)父母本播差期安排
在南京春夏季生产粤优6号杂交种，父母本适期播种是取得成功的重要条件。父本即恢复系亲本扬稻6分号安排2个播种期，2期父本的时间间隔一般为7-10天。母本即不育系亲本粤泰A与第1期父本的播种间隔(播差期)约为24-26天。在南京地区一般宜安排在4月25日前后播第1期父本，安排5月5日前后播第2期父本。父本秧龄一般为30-35天。因此按父母本播差期25天，母本粤泰A一般在5月20日前后播种，其秧龄为25-30天。母本与第1期父本的时差为-26天，与第2期父本的时差为-19天至-16天。
(2)大田制种隔离条件和父母本行比
空间隔离要求＞200-300米，时差隔离要求20天以上。父母本大田种植行比为2∶12或2∶14，父本株行距为33.0cm×16.5cm，母本株行距为13.3cm×16.5cm。母本基本苗4-6万/亩。
(3)“九二0”使用技术
因粤泰A对“九二0”较敏感，故“九二0”用量应适当较野败型三系不育系珍汕97A减少，一般每亩“九二0”用量为8至12克，即每公顷用量为120g-180克。一般分二次施用，第一次于不育系粤泰A见穗约5％左右时先轻割去冠层叶，再按“九二0”用量约为每亩3-5克兑水均匀喷施父母本，2日后第二次按每亩5-7克兑水均匀喷施父母本。
(4)授粉和收获
当“九二0”喷施完后2-3日，每日父本扬花时用绳拉花或用竹杆轻敲父本进行人工辅助授粉，此工作一般约需7-9日。待授粉结束25-30日，母本杂交种黄熟时，割去父本，再收母本上的杂交种供生产应用。
实施例2：
亲本(1)：粤泰A(由广东省农业科学院水稻研究所育成)
亲本(2)：R938(由发明人李传国在进入现单位之前育成)
粤泰A×R938→粤优938(三系法杂交种)
1.恢复系R938的性状特点及其培育过程：
1.1性状特点
1.1.1恢复性
用红莲型不育系与R938杂交F1代花药肥大、开花和散粉正常，结实率一般达85％左右；但以野败型不育系珍汕97A与R938杂交F1代花药黄色、部分花药不开裂，结实率仅为30％左右。因此，R938属红莲型籼稻恢复系种质。
1.1.2生育期
在广州早季于3月初播种，该恢复系播种至始穗天数大约为101-103天；冬季在海南省三亚市于12月上旬播种，其播种至始穗天数约为103-105天；春季在江苏省南京市江苏农科院于4月底至5月初播种，播种至始穗天数约为108-110天。
1.1.3形态特征特性
R938叶色淡绿、茎秆粗壮，穗大粒多，谷壳顶部极少有顶芒，颖壳色为橙黄色，千粒重约28-30克，谷粒和糙米均比扬稻6号长，糙米长宽比约3.3。在广州晚季种植于10月中旬抽穗，R938穗伸出正常，而扬稻6号穗伸出不正常。
1.2培育过程
1993年春季在海南省三亚市江苏省南繁试验基地从江苏省扬州市农科所试验田引进中间籼稻品系“扬1005”。1993年5月在南京江苏省农科院粮食作物研究所试验田种植“扬1005”，9月从该品系系统选育10个单株，1993年冬季在海南种植10个株系，于1994年春季选择优良株系中的优良单株与不育系粤泰A成对测配；1994年5月在南京种植杂交F1代，9月筛选鉴定和评价杂交组合综合性状，发现来自恢复系8号株系的杂交组合表现丰产性好、综合性状优良。1995年将该株系命名为恢复系R938。
2.三系杂交稻粤优938的性状特点及其培育过程
2.1性状特点
2.1.1迟熟，适合作一季中籼稻种植。在广州早季于3月初种植全生育期约为140天，比生产上主栽杂交稻组合汕优63迟熟6-8天；在广州晚季于7月11日播种全生育期约为123-125天，比汕优63迟熟4-6天；在长江流域作一季中籼在江苏省南京于5月初播种播种至抽穗天数约为119-111天，比汕优63迟熟6-7天。
2.1.2品质优。该杂交稻稻米外观半透明，直链淀粉含量中等，饭味软硬适中。主要品质性状达国家优质谷质量指标。比生产上同类型杂交稻组合汕优63提高2个品质档次。
2.1.3产量潜力高。一般亩产达600公斤以上，比生产上同类型杂交稻组合汕优63增产7％左右。
2.1.4携带有海南红芒野生稻雄性不育细胞质源(红莲型不育质源)。
2.2培育过程
1994年春季以红莲型不育系粤泰A与来源于R1005的优良株系中的优良单株成对测配；1994年5月在南京种植杂交F1代，9月筛选鉴定和评价杂交组合综合性状，发现来自恢复系8号株系的杂交组合表现丰产性好、综合性状优良。1995年将该株系命名为恢复系R938。1996年春将粤泰A与R938杂交育成的新组合命名为粤优938。1997年该组合被推荐进入江苏省区试，2000年该组合通过江苏省品种审定。
本实施例2的三系杂交稻组合粤优938杂交种的生产技术与上述实施例1相仿。