一种可去除稻田或制种田落粒谷苗及杂草的种植方法技术

本发明专利技术公开了一种可去除稻田或制种田落粒谷苗及杂草的种植方法，利用现有除草剂抗性基因资源与基因定点编辑的最新技术，通过在本茬种植既含有显性遗传的X除草剂抗性基因又含有隐性遗传的纯合苯达松敏感基因的水稻品种或品系，在下一茬种植非苯达松敏感的水稻品种或品系的种植方式，选择相对应类型的除草剂进行喷施，有效解决了水稻耕作模式发展过程中田间落粒谷苗及杂草对水稻整体产量与品质影响和杂交水稻制种田的落粒谷（杂谷）苗串粉影响杂交种子纯度等问题。

A method for removing grain and seedling and weeds in paddy field or seed production field

The present invention discloses a planting method that can remove grain seedlings and weeds in rice fields or seed fields. By using the latest technology of herbicide resistant gene resources and gene fixed-point editing, rice products containing the dominant genetic X herbicide resistance genes which contain recessive homozygous benzadsone sensitive genes are planted in this stubble. In the next crop, the planting mode of non benzal sensitive rice varieties or lines was planted, and the relative type of herbicide was selected for spraying. The effect of the grain seedlings and weeds on the overall yield and quality of rice in the field of rice cultivation and the grain of the grain (clutter Valley) in the hybrid rice seed field were effectively solved. The effect of seedling string powder on the purity of hybrid seed and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种可去除稻田或制种田落粒谷苗及杂草的种植方法
本专利技术属于水稻种植
，尤其涉及一种可去除稻田或制种田落粒谷苗及杂草的种植方法。
技术介绍
随着我国社会、经济的发展，轻简以及机械化栽培将成为水稻种植主要技术措施。这种种植方式的变革，使田间落粒谷（上一茬水稻掉落谷）苗与杂草问题日益凸显，另外杂交水稻制种田的落粒谷（杂谷）苗串粉影响杂交种子纯度的问题也一直存在。欧美发达国家农业机械化程度非常高，所以作物除草剂抗性非常普遍，有一系列作物除草剂抗性的基因资源，近年来我国也获得了许多自主知识产权的相关基因；另外，我国在植物领域对最新的基因定点编辑技术的开发与利用处在国际领先的地位。这些基因资源与技术的发展，为解决我国现阶段农业发展中的实际问题奠定了基础。抗除草剂作物品种主要通过转基因技术与非转基因常规育种方法而创制。2016年抗除草剂作物的种植面积为8650万公顷，占全球转基因作物种植面积的47%。另一方面，2016年复合性状转基因作物的种植面积增加了29%，从2015年的5840万公顷增加到7540万公顷，占全球转基因作物种植面积的41%。如果把复合性状中包含的抗除草剂性状合并到抗除草剂性状一起计算，抗除草剂作物要占整个转基因作物面积80%以上。非转基因的抗除草剂水稻在美国和中南美洲均广泛种植。RiceTec公司目前主推的品种ClearfieldXL729、ClearfieldXL745、ClearfieldXP4534、Gemini214Clearfield与RT7311Clearfieldfield均为抗咪唑啉酮类除草剂的杂交水稻。2011年杂交水稻面积占美国水稻种植面积的50%，其中RiceTec公司的抗除草剂杂交水稻占美国杂交稻市场份额的76%，占中美洲市场份额的90%。随着CRISPR/Cas9技术在动物细胞中的应用和完善，CRISPR/Cas9系统在经过一系列特异性改造后，也被迅速的应用到包括拟南芥（Fengetal.,2013;Lietal.,2013;Maoetal.,2013）、水稻（Jiangetal.,2013;Miaoetal.,2013;Shanetal.,2014）、烟草（Jiangetal.,2013;Lietal.,2013;Nekrasovetal.,2013）和玉米（Liangetal.,2014）等在内的一系列不同植物定向编辑研究中。目前，包括来自Kamoun团队（Nekrasovetal.,2013）、朱健康团队（Maoetal.,2013;Fengetal.,2014）、高彩霞团队（Shanetal.,2014;单奇伟和高彩霞,2015）、瞿礼嘉团队（Miaoetal.,2013）和刘耀光团队（MaX,ZhangQ,ZhuQ,etal.,2015）在内的许多科研团队都在植物研究领域相继开发报道了多种高效CRISPR/Cas9载体系统。以上团队的研究成果为将CRISPR/Cas9技术运用到作物定向育种提供坚实的理论基础和技术保障。水稻CYP81A6基因（也称Bel或Bsl基因）编码细胞色素P450单加氧酶赋予了水稻对苯达松和磺酰脲类除草剂的抗性（Panetal.,2006;朱磊等,2006），该基因的水稻突变体表现出对该类除草剂敏感，该性状可作为化学致死标记，在三系和两系杂交育种生产中具有重要应用价值（Zhangetal.,2002;张祖迪等,2007;Wangetal.,2012）。目前水稻苯达松敏感水稻恢复系（或父本）和不育系（或母本）已成功应用在混播法杂交育种和杂交稻种子的除杂保纯生产中（张集文,2010）。前期苯达松敏感的突变体主要是通过物理和化学诱变获得的，之后再通过杂交转育的方式应用到杂交水稻生产中。随着技术的发展，目前已经有科研人员已相继通过TELEN技术、CRISPR/Cas9技术获得了苯达松敏感的水稻突变体（姜明君等，2016；聂旺等，2017）。如何利用现有除草剂抗性基因资源与基因定点编辑的最新技术，去解决水稻耕作模式发展过程中田间落粒谷苗及杂草对水稻整体产量与品质影响和杂交水稻制种田的落粒谷（杂谷）苗串粉影响杂交种子纯度等问题，一直是本领域技术人员研究的目标，但至今尚未见有效的技术成果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，利用现有除草剂抗性基因资源与基因定点编辑的最新技术，提供一种可去除稻田或制种田落粒谷苗及杂草的种植方法，以解决水稻耕作模式发展过程中田间落粒谷苗及杂草对水稻整体产量与品质影响，以及杂交水稻制种田的落粒谷（杂谷）苗串粉影响杂交种子纯度的实际问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为提供一种可去除稻田或制种田落粒谷苗及杂草的种植方法，如图1所示，包括如下步骤：第一茬，种植既含有显性遗传X除草剂抗性基因又含有隐性遗传的纯合苯达松敏感基因的水稻品种或品系，通过喷施X除草剂，除去田间落粒谷苗及杂草；第二茬，种植非苯达松敏感的水稻品种或品系（普通水稻具有苯达松天然抗性，即对苯达松不敏感），通过喷施苯达松，除去上一茬含苯达松敏感基因的落粒谷苗；第三茬，继续种植既含有显性遗传的X草剂抗性基因又含隐性遗传的有纯合苯达松敏感基因的水稻品种或品系，通过喷施X除草剂，除去上一茬落粒谷苗及杂草；所述第三茬的X除草剂抗性与第一茬的X除草剂抗性可相同也可不同；第四茬，种植非苯达松敏感的水稻品种或品系（普通水稻具有苯达松天然抗性，即对苯达松不敏感），通过喷施苯达松除去上一茬含苯达松敏感基因的落粒谷苗；如此循环。上述的种植方法，优选的，所述水稻品种或品系为杂交稻时，如图2所示，其父本（恢复系）要既含有显性遗传的纯合X除草剂抗性基因又含有隐性遗传的纯合苯达松敏感基因，其母本（不育系）只需含有隐性遗传的纯合苯达松敏感基因。优选的，所述水稻品种或品系为杂交稻制种田的父本和母本时，如图3所示，其父本恢复系和母本不育系都要既含有显性遗传的纯合X除草剂抗性基因又含有隐性遗传的纯合苯达松敏感基因。优选的，所述显性遗传的除草剂抗性基因通过转基因、基因定点编辑、物理化学诱变或杂交转育现有基因资源的方式获得。通过转基因方式获得，例如转CP4基因、bar基因获得草甘膦、草铵膦抗性；通过非转基因方式获得，例如化学诱变ALS基因突变获得咪唑啉酮类除草剂抗性，或者通过杂交转育水稻中的现有基因资源；以及其他任何方式获得的显性遗传抗除草剂性状。目前，国际上推广的所有抗除草剂作物，都是利用的此类显性遗传抗除草剂基因。优选的，所述隐性遗传的苯达松敏感基因通过基因定点编辑、物理化学诱变或杂交转育的方式获得。自然界中的水稻，具有苯达松天然抗性，含有的是其纯合的显性等位基因，需要通过成熟的基因定点编辑技术、常规的物理化学诱变或者杂交转育现有基因资源等，优选基因定点编辑技术使水稻获得苯达松敏感基因。优选的，所述X除草剂抗性包括抗咪唑啉酮类、抗草铵膦或抗草甘膦；所述X除草剂包括咪唑乙烟酸、草铵膦或草甘膦异丙胺盐。优选的，所述苯达松敏感类型包括对苯达松和磺酰脲类敏感，所述苯达松抗性包括抗苯达松和磺酰脲类。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术利用现有除草剂抗性基因资源与基因定点编辑的最新技术，通过在本茬种植既含有显性遗传的X除草剂抗性基因又含有隐性遗传的纯合苯达松敏感基因的水稻品本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可去除稻田或制种田落粒谷苗及杂草的种植方法，包括如下步骤：第一茬，种植既含有显性遗传的X除草剂抗性基因又含有隐性遗传的纯合苯达松敏感基因的水稻品种或品系，通过喷施X除草剂，除去田间的落粒谷苗及杂草；第二茬，种植非苯达松敏感的水稻品种或品系，通过喷施苯达松，除去上一茬含苯达松敏感基因的落粒谷苗；第三茬，继续种植既含有显性遗传的X除草剂抗性基因又含有隐性遗传的纯合苯达松敏感基因的水稻品种或品系，通过喷施X除草剂，除去上一茬落粒谷苗及杂草；所述第三茬的X除草剂抗性与第一茬的X除草剂抗性可相同也可不同；第四茬，种植非苯达松敏感的水稻品种或品系，通过喷施苯达松除去上一茬含苯达松敏感基因的落粒谷苗。

【技术特征摘要】
1.一种可去除稻田或制种田落粒谷苗及杂草的种植方法，包括如下步骤：第一茬，种植既含有显性遗传的X除草剂抗性基因又含有隐性遗传的纯合苯达松敏感基因的水稻品种或品系，通过喷施X除草剂，除去田间的落粒谷苗及杂草；第二茬，种植非苯达松敏感的水稻品种或品系，通过喷施苯达松，除去上一茬含苯达松敏感基因的落粒谷苗；第三茬，继续种植既含有显性遗传的X除草剂抗性基因又含有隐性遗传的纯合苯达松敏感基因的水稻品种或品系，通过喷施X除草剂，除去上一茬落粒谷苗及杂草；所述第三茬的X除草剂抗性与第一茬的X除草剂抗性可相同也可不同；第四茬，种植非苯达松敏感的水稻品种或品系，通过喷施苯达松除去上一茬含苯达松敏感基因的落粒谷苗。2.根据权利要求1所述的种植方法，其特征在于，所述水稻品种或品系为杂交稻时，其父本恢复系既含有显性遗传的纯合X除草剂抗性基因又含有隐性遗传的纯合苯达松敏感基因，其母本不育系含有隐性遗传的纯合苯达松敏感基因。3.根据权利要求1所述的种植方法，其特征在于，所述水稻品种或品系为杂交稻制种田的父本和母本时，其父本恢复系和母本不育系都要既含有显性遗传的纯合X除草剂抗性基因又含有隐性遗传的纯合苯达松敏感基因。4.根据权利要求1所述的种植方法，其特征在于，所述显性遗传的除草剂抗性基因通过转基因、基因定点编辑、物理化学诱变或杂交转育现有基因资源的方式获得；所述隐性遗传的苯达松敏感基因通过转基因、基因定点编辑、物理化学诱变或杂交转育现有基因资源的方式获得。5.根据权利要求1所述的种植方法，其特征在于，所述X除草剂抗性包括抗咪唑啉酮类、抗草铵膦或抗草甘膦；所述X除草剂包括咪唑乙烟酸、草铵膦或草甘膦异丙胺盐。6.根据权利要求1所述的种植方法，其特征在于，所述苯达松敏感类型包括对苯达松和磺酰脲类敏感，所述苯达松抗性包括抗苯达松和磺酰脲类。7.根据权利要求1-6中任一项所述的种植方法，其特征在于，所述种植方法具体包括以下步骤：通过杂交转育与分子标记辅助选择，获得具有咪唑啉酮类除草剂抗性的华占，该华占含有纯合显性遗传的抗性基因，然后将该华占与隆科638s分别通过CRISPR/Cas9技术对其Bel基因进行定点突变，使定点突变后的华占与隆科638s都获得纯合隐性遗传的苯达松和磺酰脲类除草剂敏感基因，利用定点突变后的华占与隆科638s杂交制种获得既抗咪唑啉酮类除草剂又对苯达松敏感的隆两优华占；第一茬，直播既抗咪唑啉酮类除草剂又对苯达松敏感的隆两优华占，在苗期喷施咪唑乙烟酸，除去田间不含咪唑啉酮类抗性的落粒谷苗及杂草；第二茬，直播未经过除草剂抗性改造的常规隆两优华占，在苗期喷施苯达松，除去上一茬含苯达松除草剂敏感基因的落粒谷苗；第三茬，种植既抗咪唑啉酮类除草剂又对苯达松敏感的隆两优华占，在苗期喷施咪唑乙烟酸，除去田间不含咪唑啉酮类抗性的落粒谷苗及杂草；第四茬，直播未经过除草剂抗性改造的常规隆两优华占，在苗期喷施苯达松，除去上一茬含苯达松除草剂敏感基因的落粒谷苗。8.根据权利要求1-6中任一项所述的种植方法，其特征在于，所述种植方法具体包括以下步骤：将草甘膦抗性基因CP4通过农杆菌介导法转入R9311中，自交选育获得纯合稳定具有草甘膦抗性的R9311，然后将该R9311与Y58s分别通过CRISPR/Cas9技术对其Bel基因进行定点突变，使定点突变后的R9311与Y58s都获得纯合隐性遗传的苯达松和磺酰脲类除草剂敏感基因，利用定点突变...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵炳然，韶也，毛毕刚，彭彦，胡远益，唐丽，李曜魁，张丹，袁志成，罗武中，袁隆平，
申请(专利权)人：湖南杂交水稻研究中心，
类型：发明
国别省市：湖南,43