一种选育半显性矮秆水稻光温敏核不育系的方法技术

一种选育半显性矮秆水稻光温敏核不育系的方法，涉及水稻遗传育种领域；为了选育半显性矮秆水稻光温敏核不育系单株，本发明专利技术利用第8染色体上新发现的控制株高的QTL，通过杂交导入水稻光温敏核不育系中，通过连锁的分子标记早期选择含有半显性QTL单株；运用光温智慧控制系统结合花粉镜检和不育性观察，筛选不育起点温度在23.5℃左右的半矮秆单株；最后将半矮秆单株多代自交，使性状趋于稳定，选育出育性起点温度在23.5℃左右的半显性矮秆两系不育系，且选育更加精确、效率更高。

Method for breeding semi Dominant Dwarf Rice photo thermo sensitive genic male sterile line

A method for breeding semi dominant dwarfing rice ptgmsline, relates to the field of rice genetics and breeding; breeding for semi dominant dwarfing rice ptgmsline per plant, the invention uses control line QTL newly discovered on chromosome eighth high, crosses into rice PTGMS lines, through molecular markers for early selection of chain containing semi dominant QTL plant; using light temperature intelligent control system observation with microscope and pollen sterility, sterile screening semi dwarf plant starting point temperature at 23.5 degrees Celsius; the semi dwarf plants from multi generation, the characters tend to be stable, breed the semi dominant dwarfing male sterile line breeding the starting point of temperature at 23.5 degrees Celsius, and the breeding of more accurate and more efficient.

【技术实现步骤摘要】
一种选育半显性矮秆水稻光温敏核不育系的方法
本专利技术涉及水稻遗传育种领域，主要涉及在环境因子智能可控下对半显性矮秆水稻光温敏核不育系的选育领域。
技术介绍
水稻光温敏核不育系（两系不育系）的育性转换（可育和不育）受环境因子控制，在长日高温下表现为不育可用于制种，生产杂交种以利用杂种优势；在短日低温下可转换为可育，自交结实生产出不育系种子。由于近些年来异常天气频发，在制种过程中不育系自交结实导致杂交种纯度下降、种子质量不能达标，因此筛选出适合生产需要的不育系尤为重要。以往在自然条件下进行筛选存在以下问题：1、由于自然环境因子（主要是光长、日平均温度）的不可控性，在自然条件下难以准确地筛选出符合生产需要的两系不育系；2、选种圃的环境跟踪观测，需要人员现场记录，难以保证数据的实时性和准确性，耗费颇多。传统育种手段与现代信息技术的融合会助推其快速发展，水稻光温智慧控制系统应运而生，它综合利用了互联网、物联网、传感器以及相关控制等技术实时、远程精准控制冷水池里的水温、光照时间等环境要素，从而筛选出育性转换起点温度符合要求的水稻光温敏核不育系单株，从而确保两系杂交稻制种安全。株高是株型中最重要的农艺性状，它与生物产量呈线性相关，株高超过一定范围易引起倒伏而减产，直播稻更是如此。半矮秆水稻不仅可提高抗倒伏性，而且适合水稻直播、抛秧等轻简栽培推广的需要，因此发掘新的半矮秆种质资源具有现实意义。但是，生产上利用的水稻矮秆资源主要是利用sd-1基因，该基因为隐性，对于杂交稻而言，双亲必须都含有该基因才可有效地降低株高。同一基因的广泛利用存在遗传背景单一性带来了潜在风险。发掘和利用新的水稻半矮秆资源，尤其是籼型半显性矮秆资源，可有效地降低杂交稻的植株高度，对于水稻育种应用及其相关基因的分离都具有重要意义。在育种过程中发现一个矮秆籼型两系不育系皖矮907S，该不育系株高65cm左右，与30份株高在93cm到131cm间的恢复系杂交，所有F1株高均表现为中间类型，比恢复系平均低11.7cm。选取其中一组合种植F2群体，F2代株高的分布呈正态分布。以上结果表明皖矮907S的矮秆性状为不完全显性遗传，而且是一个数量性状，即受到QTL的控制。初定位结果表明，有2个主效QTL影响了株高性状，分别位于第6染色体长臂、8染色体短臂上，其中位于第6染色体上的位点与已克隆的D35位置比较接近，在水稻第8染色体上位点可能是一个新发现的控制株高QTL，它能有效降低水稻株高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：以光温智慧控制系统结合分子标记和常规技术手段，选育出育性起点温度在23.5℃左右的半显性矮秆两系不育系。本专利技术所采取的技术方案是：一种选育半显性矮秆水稻光温敏核不育系的方法，包括以下步骤：（1）将含有第8染色体上新发现的控制株高的QTL的水稻，通过人工杂交，使控制株高的QTL转入到目前生产上大面积使用的光温敏核不育系中；（2）在步骤（1）培育的后代中，运用连锁的分子标记早期选择含有半显性QTL单株；（3）运用光温智慧控制系统结合花粉镜检和不育性观察，筛选不育起点温度在23.5℃左右的半矮秆单株；（4）选取步骤（3）中的半矮秆单株多代自交，使性状趋于稳定。进一步地，步骤（1）中将含有第8染色体上新发现的控制株高的QTL的水稻为皖矮907S，可育期取P88S、C815S单株，人工去除花药，授以皖矮907S花粉，人工配制杂交种子，以P88S、C815S作为轮回亲本，多代回交，得到回交后代单株。进一步地，所述的步骤（2）具体包括：1）参照Rogers和Bendich公开的CTAB法提取DNA；取0.5g的叶片在液氮中快速研磨成粉末，转移至1.5mleppendorf管中，至1/3体积处；加入600μl65℃的2×CTAB提取缓冲液，然后65℃温浴15-20min，其间摇匀1-2次；取出eppendorf管，加入600μl氯仿：异戊醇=24:1混合液，混合均匀后，65℃温浴5-10min，其间充分摇匀一次；10,000rpm离心10min，取出后吸取上清液到新的eppendorf管中；加入500μl预冷的异丙醇混合均匀，放入4℃冰箱12h以上使DNA沉淀；12,000rpm离心2min，使DNA沉于管底，去上清液；加入500μl70%乙醇洗涤沉淀；倒掉70%乙醇，再用无水乙醇洗涤一次，风干15-30min后，加入200μl0.1×TE缓冲液溶解DNA，然后置于4℃冰箱中保存备用；2）SSR引物扩增；扩增反应体系为20μl：2μl含有MgCl2的10×Buffer、0.25μldNTP（10mmol/L）、2μl浓度40ng/μl的Primer、0.3μl的2.5U/μl的Taq、2μl浓度为0.5μg/μl模板DNA、13.45μl的ddH2O；反应过程：首先在95℃条件下，变性5min；然后进入扩增循环：95℃变性30sec、55℃退火30sec、72℃延伸60sec，循环35次；最后72℃延伸10min；在4℃下保存；3）聚丙烯酰胺凝胶电泳及显影扩增反应产物用8%的变性聚丙烯酰胺凝胶进行电泳进行分离，然后用银染法显影：依次用10%醋酸固定30min、去离子水连续漂洗3次、在每升含有1gAgNO3和1.5ml37%的甲醛染色液中染色30min、去离子水迅速漂洗5-10s、把玻璃板放入预冷的显影液中，其中1L显影液中含无水碳酸钠30g，37%的甲醛1.5ml，200μl10%的硫代硫酸钠，显影液-20℃预冷，颠倒显影液直至扩增条带清楚显现，再用10%醋酸固定5-6min，最后用去离子水漂洗2-3min；4）基因型的获得及单株选择利用与半显性矮秆QTL紧密连锁的SSR引物获得每个单株的基因型(图1），与皖矮907S基因型相同，则含有纯合半显性QTL,保留该单株；与P88S或C815S基因型相同，则不含有可去掉该单株，如为杂合类型，可保留继续种植在后代中再进行分子检测和筛选。进一步地，所述步骤（3）包含以下步骤：根据生育进程，将水稻始穗期安排在7、8月份，将收获的不育系种子湿润育秧后，秧龄达25d时，选长势均匀一致的秧苗移栽到直径为30cm并装有深20cm泥土的塑料桶中，每个桶均匀栽插7株，活棵后正常施肥、治虫维护秧苗正常生长；在育性转换敏感期，即花粉母细胞形成期至减数分裂期时移入水温保持在23.5℃的冷水池中进行低温处理7天左右，之后移出冷水池放到适宜环境中，只留下处于叶枕平时期的分蘖，即花粉母细胞减数分裂期的分蘖，抽穗后进行花粉镜检；为正常可育花粉的则剔除；花粉育性没有改变的单株则留下，割茬再生，在自然短日低温下生产不育系种子，也可利用光温智慧控制系统创造短日低温环境。进一步地，所述的光温智慧控制系统包括控制箱、连接控制箱的水温传感器和光照传感器、连接控制箱并接受控制箱控制的电磁阀和智能遮光帘，所述控制箱连接网关，通过网关连接局域网和Internet网并将水温传感器和光照传感器检测数据上传，局域网和Internet网连接终端设备。本专利技术的有益效果是：以光温智慧控制系统结合分子标记和常规技术手段，选育出育性起点温度在23.5℃左右的半显性矮秆两系不育系，其能提高抗倒伏性能；利用光温智慧控制系统可以实现选育过程中的精确控制和远程控制。附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种选育半显性矮秆水稻光温敏核不育系的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1） 将含有第8染色体上新发现的控制株高的QTL的水稻，通过人工杂交，使控制株高的QTL转入到目前生产上大面积使用的光温敏核不育系中；（2）在步骤（1）培育的后代中，运用连锁的分子标记早期选择含有半显性QTL单株；（3）运用光温智慧控制系统结合花粉镜检和不育性观察，筛选不育起点温度在23.5℃左右的半矮秆单株；（4）选取步骤（3）中的半矮秆单株多代自交，使性状趋于稳定。

【技术特征摘要】
1.一种选育半显性矮秆水稻光温敏核不育系的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将含有第8染色体上新发现的控制株高的QTL的水稻，通过人工杂交，使控制株高的QTL转入到目前生产上大面积使用的光温敏核不育系中；（2）在步骤（1）培育的后代中，运用连锁的分子标记早期选择含有半显性QTL单株；（3）运用光温智慧控制系统结合花粉镜检和不育性观察，筛选不育起点温度在23.5℃左右的半矮秆单株；（4）选取步骤（3）中的半矮秆单株多代自交，使性状趋于稳定。2.如权利要求1所述的一种选育半显性矮秆水稻光温敏核不育系的方法，其特征在于，步骤（1）中将含有第8染色体上新发现的控制株高的QTL的水稻为皖矮907S，可育期取P88S、C815S单株，人工去除花药，授以皖矮907S花粉，人工配制杂交种子，以P88S、C815S作为轮回亲本，多代回交，得到回交后代单株。3.如权利要求1或2所述的一种选育半显性矮秆水稻光温敏核不育系的方法，其特征在于，所述的步骤（2）具体包括：1）参照Rogers和Bendich公开的CTAB法提取DNA；取0.5g的叶片在液氮中快速研磨成粉末，转移至1.5mleppendorf管中，至1/3体积处；加入600μl65℃的2×CTAB提取缓冲液，然后65℃温浴15-20min，其间摇匀1-2次；取出eppendorf管，加入600μl氯仿：异戊醇=24:1混合液，混合均匀后，65℃温浴5-10min，其间充分摇匀一次；10,000rpm离心10min，取出后吸取上清液到新的eppendorf管中；加入500μl预冷的异丙醇混合均匀，放入4℃冰箱12小时以上使DNA沉淀；12,000rpm离心2min，使DNA沉于管底，去上清液；加入500μl70%乙醇洗涤沉淀；倒掉70%乙醇，再用无水乙醇洗涤一次，风干15-30min后，加入200μl0.1×TE缓冲液溶解DNA，然后置于4℃冰箱中保存备用；2）SSR引物扩增；扩增反应体系为20μl：2μl含有MgCl2的10×Buffer、0.25μldNTP（10mmol）、2μl浓度40ng/μl的Primer、0.3μl的2.5U/μl的Taq、2μl浓度为0.5μg/μl模板DNA、13.45μl的ddH2O；反应过程：首先在95℃条件下...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴爽，
申请(专利权)人：安徽省农业科学院水稻研究所，
类型：发明
国别省市：安徽,34