利用根系指标选育超级稻方法

摘要

本发明公开了一种利用根系指标选育超级稻方法，属于水稻育种领域。本发明所述的利用根系指标选育超级稻方法，控制水稻亲本和组合的根系总量，其亲本及组合的平均每有效分蘖的不发根节数量在5节以上，增加根系的平均长度和分枝，使20厘米以下土壤中的根系比例占总根量的20％以上。本发明确定了超级稻选育具体根系指标，明确水稻的根系不是越发达越好，以不发根节数作为鉴定和选择指标，具有直观、方便、可操作性强等优点。采用该方法选育的超级稻亲本和组合，可防止选育后期早衰，提高超级稻的结实率和籽粒充实度，充分发挥超级稻新组合的高产潜力。

说明书

                          技术领域

本发明属于水稻育种领域，涉及一种利用根系指标选育超级稻方法。

                          背景技术

根系是水稻固定植株、吸收营养和水分，以及合成激素等的重要器官。根系对水稻产量、品质、抗逆等的作用已经取得广泛成果和共识。目前国内外对根系的研究也取得了丰富的成果，在根系形态、生理生化以及遗传方面都有很大的进展。育种学家也开始把根系的改良列入水稻发展的主要内容之一。但是，由于根系研究的难点，使人们对它的认识还有很大的局限性，根系对叶片功能、产量的具体作用等还有不同观点。对于水稻究竟需要培养什么根系，还没有一个统一的结论。因此在水稻育种中，对根系的改良没有具体可操作的育种指标，而且由于根系观测和分析的困难，使对水稻根系性状的改良选择、鉴定难以开展。这是目前国内外的共同难题。

                          发明内容

本发明目的在于解决现有技术中存在的问题，控制水稻亲本和组合的根系总量，提供一种利用根系指标选育超级稻方法。

本发明所述的利用根系指标选育超级稻方法，其特征在于水稻亲本和组合选育时控制根系总量，其亲本及组合的平均每有效分蘖的不发根节数量在5节以上。

本发明所述的利用根系指标选育超级稻方法，其特征在于其亲本及组合选育时增加根系的平均长度和分枝，使20厘米以下土壤中的根系比例占总根量的20％以上。

本发明确定了超级稻选育具体根系指标，明确水稻的根系不是越发达越好，以不发根节数作为鉴定和选择指标，具有直观、方便、可操作性强等优点。采用该方法选育的超级稻亲本和组合，可防止选育后期早衰，提高超级稻的结实率和籽粒充实度，充分发挥超级稻新组合的高产潜力。

传统的育种理论要求水稻具有发达的根系，但是没有具体的指标。根系是不是越发达越好？发明人根据多年的研究结果认为，水稻的根不是越发达越好，而是应该数量适当，才能功能持久。主要原因是：

1.根系穿鞘生长对叶片造成损伤，直接影响叶片衰老。发明人在研究中发现水稻根系生长必定穿过叶鞘基部，对叶鞘造成损伤，同时也可能引起病菌入侵穿过生长的部位等，从而加速被根系穿过生长的叶片的衰老和死亡。通过对300余个不同类型品种在不同年份中的研究验证了这一推断，齐穗期绿叶数与不发根节数量呈极显著正相关，其相关系数0.8457，直线回归方程是：y＝0.0045+0.9756x，如图1所示。也即，当水稻不发根节数为N时，则齐穗期具有N片左右的功能叶片。由于水稻的不定根总量由发根节数和每个发根结上所发生的不定根数量这两个因素决定，而发根节数对于根系的总量更为重要。所以，发根节位高，数量多，则总根量就多；反之则少。因此，对于超级稻及其亲本而言，要使其后期具有更多的功能叶片，则需要控制发根节的数量，以保持水稻在生育后期(主要是齐穗期以后)有足够的绿叶数量，满足后期库的需要。在实际育种中，选择不发根节数量大于5的亲本和组合，以培育和筛选后期不早衰，提高结实率，尤其是提高籽粒充实度，充分发挥高产潜力的超级稻新组合。

2.根系形态建成及维持所需要的能量和物质消耗，对叶片形成营养竞争。长期以来对水稻根系的认识集中在根系的作用，忽略了根系的形态建成和维持需要消耗大量能量和物质。因此，过量的根系对产量没有帮助，反而消耗能量，对叶片光合产物形成过多的分流，影响叶片功能和产量形成。

适当增加根系的分布深度，主要是适当增加根系的平均长度，使20厘米以下土层中的根系比例在20％以上。

总体而言水稻属于浅根系作物，但是不同品种间的差异还是很明显的。早期的研究曾经表明，要取得更高产量，需要增加深层根的比例。发明人的研究结果表明，20厘米以下土层中根系的比例提高，有助于防止水稻后期早衰，并提高产量。这主要由于，第一，表层20厘米内的土壤中根系密度太大，导致根系的生长空间、能够利用的营养成分大大减少，同时有可能使个体根系间的化感抑制作用大大增强。第二，相对表层土壤，单位根量能够利用的深层土壤中的养分就较多，个体间的抑制作用也较弱。其他作物的同类研究也一定程度上验证了这一结果。同时，发明人通过研究，确定了一个可以具体判断的根系分布比例，即20厘米以下土壤中的根系比例应高于20％。

                         附图说明

图1为水稻齐穗期绿叶数与不发根节数的关系图。

                       具体实施方式

利用根系指标选育超级稻方法，是一种利用根系的具体指标选择超级稻亲本和组合的育种技术，是通过控制根系的总量和适当增加深层土壤中的根系的比例来达到的。具体方法是控制根系发生的节位数量，增加20厘米以下土层中根系的比例。

控制发根节的数量，增加不发根节数量。在超级稻的育种过程中，在充分考虑超级稻地上部株型指标的前提下，选择平均每有效分蘖的不发根节数量为5～8的亲本和组合。从而使其在生育后期有足够的绿叶数量，保持强劲的源，充分发挥产量潜力。

增加深层土壤根系比例，指在超级稻选配过程中，其亲本和组合具备在20厘米以下土层中的根系比例为20～40％的根系特性。这使所选择的育种材料和组合的根系在土壤中的分布更加合理。

根据以上原则，选育了若干个试验组合，亩产超过600公斤，其根系特征是根系总量适宜，深层根比例较高。其平均每有效分蘖的不发根节数量为5～6节，比汕优63多1～2节，而20厘米以下土层中的根系比例为25％左右，比汕优63高5个百分点左右。在试验中的表现为后期抗早衰，青杆黄熟，结实率高。