全 文 :文章编号 :100028551 (2006) 022103203
携带白化转绿型叶色标记两系杂交水稻
不育系 NHR111S
吴 伟1 刘 鑫1 舒小丽2 舒庆尧2 夏英武2 吴殿星2
(11 浙江省种子总站 ,浙江 杭州 310020 ;21 浙江大学核农所 IAEA 合作中心 , 浙江 杭州 310029)
摘 要 :NHR111S 是利用60 Coγ射线离体诱变光温敏核不育系广占 63S 育成的携带白化转绿型叶色标记
两系不育系。该不育系保持了原不育系优良的农艺性状、育性特征和配合力 ,并便于利用叶色标记在
繁、制种生产中辅助去杂。
关键词 :两系不育系 ;白化转绿型叶色标记 ;杂交水稻
TWO2LINE HYBRID RICE MALE STERILE LINE‘NHR111S’WITH A
MARKER OF GREEN2REVERTIBLE ALBINO LEAVES
WU Wei1 LIU Xin1 SHU Xiao2li2 SHU Qing2yao2 XIA Ying2wu2 WU Dian2xing2
(11 Zhejiang Provincial Master Seed Station , Hangzhou , Zhejiang 310020 ;
21 IAEA Collaborating Center , Institute of Nuclear Agricultural Sciences , Zhejiang University , Hangzhou , Zhejiang 310029)
Abstract :NHR111S is a new two2line male sterile line with a marker of green2revertible albino leave that was bred from in
vitro mutagensis of the thermoΠphotoperiod2sensitive male sterile line‘Guangzhan63S’by 60 Coγ2rays. It has the same desired
agronomic traits , fertility characteristics and combining ability as characteristics of the parent . It is convenient to develop leaf
color marker2aided elimination strategy in the multiplication and production of hybrid rice seeds.
Key words :two2line male sterile ; green2revertible albino leaf color marker ; hybrid rice
收稿日期 :2005212204
基金项目 :受 863 专项、浙江省 0406、2004D7005、021102173、云南省 2005YX28 和北京金色农华资助
作者简介 :吴 伟 (19602) ,男 ,浙江义乌人 ,高级农艺师 ,主要从事农作物品种管理工作。吴殿星为通讯作者 ,Tel : 0571 86971202 Email : dxwu @
zju. edu. cn
光温敏核不育水稻农垦 58S 的发现开辟了两系杂
交水稻育种新途径。迄今 ,许多光温敏核不育系先后
通过了鉴定 ,但受异常天气育性回复的影响 ,实际生产
应用的光温敏核不育系仍较少[1 ] 。杂种纯度问题 ,已
成为两系杂交水稻深入发展的重要制约因素之一。
针对杂交水稻生产中存在的突出问题 ,舒庆尧等
提出了利用叶色标记法进行去杂保纯的策略[2 ] 。任光
俊等首先将紫色叶基因转育到两用核不育系上作为标
记性状[3 ] 。牟同敏等对紫叶标记研究认为 ,紫叶可作
为标记性状用于杂交水稻育种[4 ] 。董凤高等采用杂交
和回交方法将浅绿色叶基因导入籼型温敏核不育系 ,
选育了光温敏核不育系 M2S[5 ] 。余新桥等进一步以
M2S为亲本 ,与早籼保持系中红 B 杂交选育了带淡绿
叶标记的不育系标21A[6 ] 。曹立勇等采用相同的方法
将紫色叶基因转育到籼型不育系 ,选育了光温敏核不
育系中紫 S[7 ] 。从国内外已有的研究看 ,目前选育的
带叶色标记不育系均表现为叶色标记整个生育阶段表
达 ,将不同程度地影响不育系的农艺性状及其繁、制种
产量。在该背景下 ,利用诱变技术 ,本单位先后为我国
主栽杂交水稻不育系人工添加上受隐性单基因控制的
白化转绿型叶色标记 ,并以此培育了系列杂交水稻新
组合[8~10 ] 。本文报道了利用60 Coγ射线离体诱变选育
携带白化转绿型叶色标记两系不育系 NHR111S。
1 标记不育系 NHR111S的选育过程
301 核 农 学 报 2006 ,20 (2) :103~105Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2001 年秋 广占 63S干种子
↓
2001 年 11 月 成熟胚的愈伤组织诱导
↓γ射线 5Gy 诱变愈伤组织
2001 年 12 月 诱导诱变愈伤组织分化成苗
↓
2002 年 124 月 按单株种植各 R1 植株 ,混收全部 R1 植株种子
↓
2002 年 5211 月 直播 R2 ,筛选白化变异体 ,单独种植并收获存活植株种子
↓
2002 年 12 月22003 年 4 月 异地鉴定突变稳定性 ,剔除农艺性状差的株系 ,繁殖优系种子
↓
2003 年 5211 月 人工气候室和鉴定突变稳定性及育性特征
↓
2004 年 1211 月 叶色标记对杂种优势和稻米品质影响分析
↓
2005 年 8 月 入选突变体 G- 10 ,定名为 NHR111S ,通过技术成果鉴定
图 1 携带白化转绿型叶色标记光温敏核不育系 NHR111S选育过程
以光温敏核不育系广占 63S 干种子诱导产生的愈
伤组织为起始材料 ,参照高明尉等[11 ] 采取 5Gy 60 Coγ
射线离体诱变 ,从中选育携带白化转绿型叶色标记两
系不育系 NHR111S。具体流程见图 1。
2 白化转绿型叶色标记的表达特性与遗传控
制
211 表达特性 标记不育系 NHR111S 幼苗 1 至 3 叶
呈白化 ,第 4 新生叶开始逐渐转绿 ,至第 6 叶移栽前后
整株恢复至正常绿色。个别新生分蘖的心叶有时也表
现短暂的白色 ,但转绿较快。在 25 ℃左右的温度下 ,
NHR111S 从冒芽白化至转绿的整个历程约 3 周。从整
个苗情看 ,播种后 10~15d 叶片白化最为明显 ,也是去
杂的最佳时期。
212 遗传控制 对 NHR111SΠ广占 63S 配制的杂种 F1
调查表明 ,所有杂种幼苗叶色均为正常绿色 ,说明携带
的白化转绿型叶色突变为隐性性状。F2 分离群体幼
苗叶色出现了绿色与白化苗的明显分离 ,总共 2358 株
幼苗中 1769 株为正常绿色 ,589 株为白化幼苗 ,符合 1
对基因分离模式。因此 ,杂种 F1 中若混有白化标记
苗 ,应为标记不育系或混杂的标记保持系。相反 ,在不
育系繁、制种时 ,若出现正常绿苗 ,则为混杂或串粉的
植株 ,应及时将其剔除。
3 标记不育系 NHR111S的特征特性
311 不育特性 对标记不育系 NHR111S 进行花粉染
色和套袋自交结实率检测表明 , NHR111S 不育特性与
原不育系无显著差异 ,以典败为主 ,套袋自交结实率为
零。
312 开花特性 标记不育系 NHR111S 的开花习性较
好 ,包颈度平均为 4162cm ,颖花张开时间 315h ,柱头外
露率 7513 % ,柱头大 ,异交结实率高达 8114 %。
313 农艺性状 因幼苗第 1~3 叶片白化 ,影响光合
作用 ,致使标记不育系 NHR111S 前期生长较缓慢 ,幼
苗素质显著弱于一般绿色幼苗 ,故整个播齐历期上 ,
NHR111S要比原不育系长 2~3d ,但后期的主要农艺
性状基本正常。
314 品质性状 经农业部稻米及制品质量监督检验
测试中心测定 ,标记不育系 NHR111S 外观品质好 ,整
精米率 6114 % , 长宽比 219 , 透明度 2 级 , 垩白率
310 % ,垩白度 014 % ,胶稠度 66mm ,直链淀粉含量
1313 % ,蛋白质含量 1210 %。
315 抗病性 经浙江省农科院植保与微生物研究所
鉴定 ,在人工接种鉴定的条件下 ,标记不育系NHR111S
表现抗白叶枯病 ,中抗稻瘟病。
316 配合力 与原不育系相似 ,标记不育系 NHR111S
配合力强。利用 NHR111S 成功选育了优质高产杂交
401 核 农 学 报 20 卷
水稻新组合越优 2 号 (NHR111SΠZF02) ,在 200422005 年
浙江省区域试验和生产试验中表现突出。
在加强 NHR111S 应用的同时 ,为利用核技术构建
全新的杂交作物种子纯度鉴定和高效排假的种植方
法 ,该技术已延用于其他杂交水稻亲本和玉米、油菜等
其他杂交作物。如成功从珍汕 97A、Y22S 选育了携带
叶边缘白化、白化标记性状的不育系 A2ZS1、A2Y1 ,从
龙特甫 A、II32A、广占 63S、Y22S 选育携带黄叶标记的
不育系 H2LTF1、H2II1、H2GZ1、H2Y1 ,从甘蓝型油菜雄
性不育系陕 2A 和 8086A、白菜型油菜雄性不育材料
533A 和 02A 中选育分别携带淡黄色、黄色、黄绿、淡绿
叶色标记不育系 LCM1A、LCM2A、LCM3A 和 LCM4A
等。
参考文献 :
[ 1 ] 毕春群 , 李泽炳 , 万经猛. 盛夏低温对光敏核不育水稻育性稳
定性的影响. 中国水稻科学 , 1990 , 4 (74) : 181~184
[ 2 ] 舒庆尧 , 夏英武 , 左晓旭 , 等. 二系杂交水稻制繁种利用标记辅
助去杂技术. 浙江农业大学学报 , 1996 , 22 (1) : 56~60
[ 3 ] 任光俊 , 李青茂 , 彭兴富 , 等. 紫叶标记遗传和两系核不育系水
稻. 北京农业大学学报 , 1993 (增刊) , 19 : 35~38
[ 4 ] 牟同敏 , 李春海 , 杨国才 , 等. 紫叶水稻苗期叶色的遗传研究.
中国水稻科学 , 1995 , 9 (1) : 45~48
[ 5 ] 董凤高 , 朱旭东 , 熊振民 , 等. 以淡绿叶为标记的籼型光 - 温敏
核不育系 M2S的选育. 中国水稻科学 , 1998 , 9 (2) : 67~70
[ 6 ] 曹立勇 , 钱 前 , 朱旭东 , 等. 紫叶标记籼型光—温敏核不育系
中紫 S的选育及其配组的杂种优势. 作物学报 , 1999 , 25 (1) : 44
~49
[ 7 ] 余新桥 , 罗利军 , 梅捍卫 , 等. 水稻标记不育系标 - 1A 的选育
与利用. 西南农业学报 , 2000 , 13 (4) : 6~9
[ 8 ] 沈圣泉 , 舒庆尧 , 吴殿星 , 等. 实用转绿型叶色标记不育系白丰
A 的应用研究. 中国水稻科学 , 2004 , 18 (1) : 34~38
[ 9 ] 赵海军 , 吴殿星 , 舒庆尧 , 等. 携带白化转绿型叶色标记光温敏
核不育系玉兔 S的选育及其特征特性. 中国水稻科学 , 2004 , 18
(6) : 515~521
[10 ] 舒庆尧 , 陈善福 , 吴殿星 , 等. 新型不育系全龙 A 的选育与研
究. 中国农业科学 , 2001 , 34 (4) : 349~354
[11 ] Gao M W , Cai Q H. Liang Z Q. In vitro culture of hybrid indica rice
combined with mutagenesis. Plant Breed , 1992 , 108 : 104~110
(上接第 127 页)
[42 ] Lassner M W , Lardizabal K, Metz J G. A jojoba β2ketoacyl2CoA
synthase cDNA complements the canola fatty acid elongation mutation in
transgenic plants. Plant Cell , 1996 , 8 : 281~292
[43 ] Millar A A , Kunst L. Very2long2chain fatty acid biosynthesis is
controlled through the expression and specificity of the condensing
enzyme. Plant J , 1997 , 12 : 121~131
[44 ] Atanassova R , Favet N , Martz F , et al . Altered lignin composition in
transgenic tobacco expressing o2methyltransferase sequences in sense and
antisense orientation. Plant J , 1995 , 8 (4) : 465~477
[45 ] Fray R G, Wallace A , Fraser P D , et al . Constitutive expression of a
fruit phytoene 10 synthase gene in transgenic tomatoes causes dwarfism
by redirecting metabolites from the gibberellin pathway. Plant J , 1995 ,
8 (5) : 693~701
[46 ] Romer S , Fraser P D , Kiano J W , et al . Elevation of the provitamin A
content of transgenic tomato plants. Nat Biotechnol , 2000 , 18 (6) :
666~669
[47 ] Rosati C , Aquilani R , Kharmapuri S , et al . Metabolic engineering of
beta2carotene and lycopene content in tomato fruit . Plant J , 2000 , 24
(3) : 413~419
[48 ] Shewmaker C K, Sheehy J A , Daley M , et al . Seed2specific
overexpression of phytoene synthase : increase in carotenoids and other
metabolic effects. Plant J , 1999 , 20 (4) : 401~412
[49 ] Ye X , Al2Babili S , KlÊti A , et al . Engineering provitamin A (β2
carotene) biosynthetic pathway into (carotenoid2free) rice endosperm.
Science , 2000 , 287 : 303~305
[50 ] Shintani D , DellaPenna D. Elevating the Vitamin E content of plants
through metabolic engineering. Science , 1998 , 282 : 2098~2100
[51 ] Grusak M , DellaPenna D. Improving the nutrient composition of plants to
enhance human nutrition and health. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol
Biol , 1999 , 50 : 133~161
[52 ] Lloyd A M , Walbot V , Davis R W. Arabidopsis and Nicotiana
anthocyanin production activated by maize regulators R and C11
Science , 1992 , 258 : 1773~1775
[ 53 ] DellaPenna D. Nutritional genomics : manipulating plant micronutrients to
improve human health. Science , 1999 , 285 : 375~379
501Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2006 ,20 (2) :103~105