一种利用单片段置换系改良水稻灌浆期耐热性的分子育种方法技术

本发明专利技术属于分子育种领域，涉及一种培育水稻灌浆期耐热性新品种的分子育种方法。该方法是以保藏号为CGMCC NO.12531的早稻常规种中早35为母本，保藏号为CGMCC NO.12535的野生稻染色体片段导入系YJ01‑05‑03为父本，杂交1代，回交3代，再自交3代获得BC3F4，每代都是单株收获；再以分子标记辅助选择结合人工气候室模拟高温胁迫鉴定获得水稻新品系。利用这一方法，已经培育出水稻抽穗灌浆期耐热新品系“元野1号”。通过分子标记辅助选择目标性状，可在3‑4年内快速高效培育出抽穗灌浆期耐热新品系。

A molecular breeding method for improving heat tolerance of rice during grain filling stage using single segment substitution system

The invention belongs to the field of molecular breeding, and relates to a molecular breeding method for cultivating new heat-tolerant varieties of rice at grain filling stage. This method is based on the introduction line YJ01 05 03 of wild rice chromosome fragments with CGMCC NO. 12531 as female parent and CGMCC NO. 12535 as male parent, hybridization for one generation, backcross for three generations, and self-cross for three generations to obtain BC3F4, each generation is harvested by a single plant, and then molecular marker-assisted selection combined with artificial climate. A new rice line was obtained by simulating high temperature stress. Using this method, a new heat resistant strain \Yuan Ye No. 1\ has been developed at heading stage. Through molecular marker-assisted selection of target traits, new heat-tolerant lines at heading and filling stage can be rapidly and efficiently cultivated within 3 to 4 years.

【技术实现步骤摘要】
一种利用单片段置换系改良水稻灌浆期耐热性的分子育种方法
本专利技术属于分子育种领域，涉及一种利用单片段置换系改良水稻灌浆期耐热性的分子育种方法，具体涉及一种利用野生稻单片段置换系改良水稻灌浆期耐热性的分子育种方法。
技术介绍
高温热害是影响全球水稻产量和品质的主要因子之一，也是中国稻作的主要自然灾害，主要发生在长江流域以南(熊振民，蔡洪法主编.中国水稻.北京:中国农业科技出版社，1992)。这些地区的早稻灌浆期常有较长时间维持高温天气，日平均气温达33℃以上，有时部分地区最高气温在40℃以上(彭海燕，周曾査，赵永玲，等.2003年夏季长江中下游地区异常高温的分析[J].气象科学，2005，25(04):4355-61.)。其中高温最严重的地区包括江西的大部、湖南的东部、浙江的西南部、四川的东部和广东的东北部等双季稻区。使得一些具有高产潜力的品种或组合不仅千粒重降低，而且稻米品质也严重降低，甚至造成大幅减产。在全球气候变暖，高温热害灾害频繁的背景下，加强选育耐热水稻新品种已经刻不容缓。应用传统育种方法和分子标记辅助育种技术培育水稻耐热品种是目前最有效和可行的控制高温胁迫危害的方法。籼稻是栽培稻的一个亚种，主产区为长江中下游平原、四川盆地，江南各省，所以是遗传研究和育种的主要对象，但是这些地区的双季稻区的早稻灌浆期经常遇到连续高温热害，影响杂交早稻高产组合的产量和品质。元江普通野生稻是长期生长在云南元江干热河谷地区的普通野生稻，具备了适应高温干旱等恶劣自然环境的特性。因此元江普通野生稻是重要的耐热及耐旱资源的重要来源。育种家们一直想通过种间杂交的方式把元江野生稻中耐热的基因导入到栽培稻中去，但是由于连锁累赘和杂交后代不容易稳定等原因限制了耐热品种的培育。分子标记技术在提高水稻耐热性育种中的应用大大减少了育种过程中选择的盲目性，快速实现外源优良种质向栽培品种渗透，拓宽了品种的遗传基础。国内外研究人员对耐热性进行了大量的QTL定位研究，有的已经用于标记辅助选择育种实践。单片段置换系(singlesegmentsubstitutionlines,SSSL)是利用杂交，回交和分子标记辅助选择(marker-assistedselection,MAS)构建的覆盖作物整个基因组的一系列近等基因系。它的基因组内只有来自供体亲本的一个纯合的染色体片段，而基因组的其余部分与轮回亲本相同。它是进行基因组研究，特别是QTL定位和分子设计育种的理想材料。Peleman等（PelemanJ.D.andVanderVoortJ.Ｒ.，Breedingbydesign[J]．TrendsPlantSci，2003，8(7):330-334）提出了分子设计育种的新概念，包括定位相关性状的QTL、评价这些位点的等位性变异和开展设计育种，有望突破水稻精确高效育种等方面的障碍．目前广东省植物分子育种重点实验室培育了1600多份水稻单片段置换系(XiZ.Y.,HeF.H.,ZengＲ.Z.，etal.Developmentofawidepopulationofchromosomesinglesegmentsubstitutionlines(SSSLs)inthegeneticbackgroundofanelitecultivarinrice(OryzasativaL)[J]．Genome,2006,49:476-484)，用这些材料鉴定了许多重要农艺性状的QTLs及其等位基因（杨自凤，朱海涛，刘自强，等．基于单片段置换系的水稻抽穗期QTL上位性研究[J]．华南农业大学学报,2014，35(6):24-28．），并广泛开展了分子设计育种（梁海福．基于单片段置换系的高产优质水稻设计育种[D]．广州:华南农业大学，2011．）
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种利用元江野生稻单片段置换系改良水稻灌浆期耐热性的分子育种方法。本专利技术的目的可通过如下技术方案实现：一种利用元江普通野生稻单片段置换系改良水稻灌浆期耐热性的分子育种方法，包含如下步骤：（1）以保藏号为CGMCCNO.12531的早稻常规种中早35为母本，保藏号为CGMCCNO.12535的元江普通野生稻单片段置换系YJ01-05-03为父本，杂交1代，回交3代，再自交3代获得稳定纯合株系BC3F4，每代都是单穗收获；（2）分子标记辅助第一次选择：种植BC1F1，应用CTAB法提取DNA，采用所述的元江野生稻单片段置换系YJ01-05-03对应的分子标记引物对RM6515和RM8069进行PCR扩增，选择同时含有上述2个来源于元江普通野生稻的分子标记条带，分子量分别是224bp和392bp的单株与轮回亲本中早35回交，种子按单株收获；其中分子标记引物对RM6515正/反向序列为SEQIDNO.1/SEQIDNO.2，RM8069正/反向序列为SEQIDNO.3/SEQIDNO.4；（3）分子标记辅助第二次选择：种植BC2F1，每株提取DNA后，再利用所述的分子标记引物对确定BC2F1单株的基因型，同时具有2个来源于上述野生稻的分子标记条带，分子量分别是224bp和392bp的单株继续与轮回亲本中早35回交。（4）分子标记辅助第三次选择：种植BC3F1，每株提取DNA后，继续利用所述的分子标记引物对确定BC3F1单株的基因型，同时具有2个来源于上述野生稻的分子标记条带，分子量分别是224bp和392bp的单株自交，按单株收获种子。（5）分子标记辅助第四次选择：种植BC3F2，每株提取DNA后，继续利用所述的分子标记引物对确定BC3F2单株的基因型，同时具有2个来源于上述野生稻的分子标记条带，分子量分别是224bp和392bp的单株自交获得BC3F3，按单株收获种子。所述的分子育种方法还包括步骤（6）：将步骤（5）筛选到的含纯合基因型的BC3F3株系种在盆钵中，在抽穗后第10天移进人工气候室处理5天结束后一直自然条件下正常生长，以千粒重的下降评价灌浆期耐热性，筛选获得灌浆期耐热性显著改良的育成新品系。有益效果：本专利技术所提供的一种利用元江野生稻单片段置换系改良早稻常规种灌浆期耐热性的分子育种方法，与传统的回交聚合育种技术相比具有如下优点：传统的回交聚合育种技术存在杂交工作量大、选择可靠性差、育种周期长的缺陷。通过分子标记辅助选择目标性状，可在3~4年内快速高效培育出灌浆期耐性显著增强的早稻常规种。本专利技术以元江野生稻单片段置换系YJ01-05-03和早稻常规种中早35为材料，通过分子标记辅助选择获得了灌浆期耐热性显著提高的新品系“元野1号”，“元野1号”在灌浆期模拟高温胁迫下千粒重比对照中早35提高1.3g，单株产量位21.1g，比轮回亲本增加1.2g。附图说明图1分子标记辅助选择灌浆期耐热性显著优于轮回亲本的新品系。图2中早35背景中目标区间不同基因型高温胁迫下千粒重表现（2014-2015）生物材料保藏证明中早35为籼稻（Oryzasativasubsp.indica），2016年5月20日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏号为CGMCCNO.12531；YJ01-05-03为籼稻（Oryz本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用单片段置换系改良水稻灌浆期耐热性的分子育种方法，其特征在于包括：1)以保藏号为CGMCC NO.12531的早稻常规种中早35为母本，保藏号为CGMCC NO.12535的元江普通野生稻染色体单片段置换系YJ01‑05‑03为父本，杂交1代，回交3代，再自交3代获得稳定纯合株系BC3F4，每代都是单穗收获；2)分子标记辅助第一次选择：种植BC1F1，应用SDS法提取DNA，采用所述的元江野生稻染色体单片段置换系YJ01‑05‑03对应的分子标记引物对RM6515和RM8069(表1)进行PCR扩增，选择同时含有上述2个来源于元江普通野生稻的分子标记条带，分子量分别是224bp和392bp的单株与轮回亲本中早35回交，种子按单株收获；其中分子标记引物对RM6515正/反向序列为SEQ ID NO.1/SEQ ID NO.2，RM8069正/反向序列为SEQ ID NO.3/SEQ ID NO.4；；表1 引物特征带大小及序列

【技术特征摘要】
2016.08.31 CN 20161079975661.一种利用单片段置换系改良水稻灌浆期耐热性的分子育种方法，其特征在于包括：1)以保藏号为CGMCCNO.12531的早稻常规种中早35为母本，保藏号为CGMCCNO.12535的元江普通野生稻染色体单片段置换系YJ01-05-03为父本，杂交1代，回交3代，再自交3代获得稳定纯合株系BC3F4，每代都是单穗收获；2)分子标记辅助第一次选择：种植BC1F1，应用SDS法提取DNA，采用所述的元江野生稻染色体单片段置换系YJ01-05-03对应的分子标记引物对RM6515和RM8069(表1)进行PCR扩增，选择同时含有上述2个来源于元江普通野生稻的分子标记条带，分子量分别是224bp和392bp的单株与轮回亲本中早35回交，种子按单株收获；其中分子标记引物对RM6515正/反向序列为SEQIDNO.1/SEQIDNO.2，RM8069正/反向序列为SEQIDNO.3/SEQIDNO.4；；表1引物特征带大小及序列3)分子标记辅助第二次选择：种植BC2F1，每株提取DNA后，再利用所述的分子标记引物对确定BC1F1单株的基因型，同时...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹志斌，蔡耀辉，聂元元，毛凌华，李永辉，谢红卫，
申请(专利权)人：江西省农业科学院，
类型：发明
国别省市：江西,36