一种偏籼型水稻显性矮秆突变体的应用

摘要

本发明公开了一种偏籼型水稻显性矮秆突变体的应用，属于作物育种技术领域。本发明利用水稻基因组自然突变，即显性矮秆突变株，通过花粉组织培养，获得稳定纯和的显性矮秆突变体材料，为两系或三系杂交水稻品种的培育提供矮源。所选育的显性矮秆能显著降低水稻的株高，增强其抗倒性、稳产性，为选育亚种间杂交品种增加了可能，为进一步提高水稻产量、转换耕作模式提供了物质条件。利用稳定纯和的显性矮杆材料，从而创建了一个可以随机配组选育矮秆杂交水稻品种的系统，解决生产上常常发生的倒伏问题。同时，适应制种、大田生产中的轻简栽培模式，降低劳动强度，减少生产成本。

说明书

技术领域

本发明属于水稻育种技术领域，具体涉及一种偏籼型水稻显性矮秆突变体的应 用。

背景技术

株高是与产量相关的重要农艺性状，根据水稻成熟期的植株高度，通常将水稻 分为高秆、半矮秆和矮秆三种类型，株高超过一定范围容易引起倒伏而减产，矮秆不仅有利 于抗倒伏，而且耐贫瘠，有利于提高产量。20世纪50年代末开始的矮化育种，使水稻株高 降低至半矮秆，水稻单产获得了第一次飞跃，成为“绿色革命”的标志性成就之一。目前正在 进行的超级稻育种主要利用理想株型和籼粳亚种间杂种优势以期水稻单产得到进一步提高。

目前，籼稻育种大都利用sd-1半矮秆基因，粳稻矮秆育种中不少也是通过籼粳 杂交导入sd-1基因，或利用具有sd-1基因的粳稻矮源。同一基因的反复使用，将造成育成 品种的遗传基础狭窄，遗传脆弱性将增加。并且水稻育种中利用的矮秆基因都是隐性基因， 杂交水稻育种中隐性矮秆基因的使用往往要求双亲必须具有同一矮秆基因，这就限制了在更 广泛的资源中选择有利亲本。但如果利用显性矮秆基因，则能够使水稻种质资源得到更有效 的利用和缩短育种时间。因此发掘新的水稻株高控制基因特别是显性矮秆基因，对进一步提 高水稻单产具有重要意义。

充分利用显性矮秆的矮生性等优良性状并结合分子标记辅助选择手段，选育携 带显性矮杆基因的不育系和恢复系，创新育种材料,以期改良现有杂交水稻品种的株高，提 高杂交水稻品种的抗倒性能。

发明内容

技术问题

目前在生产中能够广泛应用的水稻矮秆主基因只有sd-1，而其它类型的矮秆主 基因或者与不良基因紧密连锁，或者伴有其它不良性状，如丛生、细秆、露节、小粒等，均 未在生产中获得有效利用，本发明的目的是提供偏籼型水稻显性矮秆，可以充分利用其矮生 性及其他优良农艺性状，并结合分子标记辅助选择手段，选育携带显性矮杆基因的三系或两 系恢复系和不育系，以期改良现有杂交水稻品种的株高，提高杂交水稻品种的抗倒性能。

技术方案

一种偏籼型水稻显性矮秆突变体的应用，其特征在于，该偏籼型水稻显性矮秆 突变体为显性矮杆sd-y，水稻(Oryzasativa),于2015年5月7日在中国微生物菌种保藏管理委 员会普通微生物中心进行保藏，地址北京市朝阳区北辰西路1号院中科院微生物研究所，保 藏号是CGMCCNO：10593。

所述的显性矮杆sd-y可以为两系或三系杂交水稻品种的培育提供矮源的应用。 以显性矮杆sd-y为父本，以水稻雄性恢复系为父本，改良水稻恢复系的株高。

所述的显性矮杆sd-y可以在制种或大田生产轻简栽培模式中的应用，或在提高 杂交水稻抗倒性品种方面得到应用。

有益效果

水稻品种的倒伏性问题己经成为水稻生产与水稻品种选育的重要限制因子。倒 伏不仅导致水稻品种产量下降,而且还引起稻米品质的变劣。在影响水稻品种抗倒性有关的 诸多因素之中,株高是最重要的因素之一。

本发明所选育的籼型显性矮秆sd-y从苗期开始表现出矮化(图1)，分蘖期表 现矮化和分蘖增多(图2)，至成熟期sd-y株高仅为为49.27cm，不到野生型株高98.47cm 的一半(图3)。除矮化表型外，还表现叶片深绿和分蘖增多。成熟时分蘖大约是野生型的 1.4倍。与野生型相比，sd-y各节间平均缩短，为dn类型的突变体。

以本发明所选育的籼型显性矮秆sd-y为母本(植株高度49.27cm)，以Dular、 Kasalath、奎稻、KN为父本配置杂交组合的植株高度约100cm，株高降低幅度约达50％。

本发明是利用携带水稻显性矮秆突变基因的籼型水稻品系与不同的亲本材料进 行人工杂交，可有效降低所选育的杂交水稻的株高，提高所选育的杂交水稻的抗倒性，为解 决水稻品种与亚种间高产与超高产育种过程中的株高超亲问题探索新的资源途径。

附图说明

图1sd-y在苗期时的植株表型

图2sd-y在抽穗期时的植株表型

图3sd-y与野生型在抽穗期时的植株表型

图4sd-y与高秆亲本Dular及其F₁在抽穗期时的株高

生物保藏

显性矮杆sd-y，水稻(Oryzasativa),于2015年5月7日在中国微生物菌种保藏管 理委员会普通微生物中心进行保藏，地址北京市朝阳区北辰西路1号院中科院微生物研究所， 保藏号是CGMCCNO：10593。

具体实施方式

本发明所述一种快速获得偏籼型水稻显性矮秆突变体sd-y的选育方法，包括以 下步骤：

在江苏沿海地区农业科学研究所试验农场种植的水稻育种F₂代选种圃(编号 为F₂009,组合为杂草稻×盐恢269)中获得籼型矮秆突变体材料(株高50cm左右)；自交后 代高杆和矮秆严重分离，选取与突变体株高与表型一致的单株，留种继续种植，利用改良的 M₈培养基进行花粉组织培养。

花粉组织培养

诱导培养基用于诱导愈伤的基本培养基均为M₈培养基，且培养基中均附加30 g·L^-1蔗糖，8g·L^-1的琼脂粉和2mg·L^-1的2,4-D(2,4-苯氧乙酸)。诱导培养基中还附加了山 梨醇5g·L^-1，以及0.2mg·L^-1KT(激动素)和1mg·L^-1NAA(萘乙酸)等外源激素。

分化培养基用于籼稻分化的培养基是以M₈为基本培养基，蔗糖浓度为30g·L^-1和葡萄糖30g·L^-1，琼脂粉8g·L^-1，1g·L^-1的活性炭，设置附加2mg·L^-16-BA和1mg·L^-1KT。

生根培养基均是以MS为基本培养基，蔗糖浓度为15g·L^-1，琼脂粉8g·L^-1， 1mg·L^-1的IAA，2mg·L^-1的PPP(多效唑)4mg·L^-1的秋水仙素。

预处理

取穗一般在晴天傍晚时间进行，选取花粉分化正处在单核靠边期的穗子，叶枕 距长10-15cm左右。表面用75﹪酒精擦拭，用纱布将稻穗包裹好，放入冰箱，6-10℃低温 预处理3天。

水稻花药培养愈伤组织的诱导

将取回的穗子，经75％乙醇处理90S，用10％双氧水溶液浸泡15min，再用无 菌水漂洗3-4次，然后将消毒过的穗子颖壳剪开，将花粉接种于诱导培养基上面。每瓶接种 100枚左右，每个材料做10瓶，放入暗培养室(26±2)℃黑暗条件下培养。

水稻愈伤组织的分化和植株再生

挑选生长良好、结构致密的愈伤组织，转至分化培养基，每个培养皿接5-6个 愈伤组织，在(26±2)℃光照条件下培养，光强为400μmol·m^-2·s^-1，每日光照16h，培养30d 左右，诱导不定芽，并将产生绿芽的组织转至以MS为基本培养基的壮苗培养基中，(26±2)℃ 光照条件下培养，使其生根长成完整植株。

移栽大田

待绿苗长至15cm左右，有多条不定根发生时间，将其移除试管，放置在实验 室室温下进行炼苗，3天后移栽至大田里，获得偏籼型水稻显性矮秆突变体sd-y。

sd-y从苗期开始表现出矮化(图1)，分蘖期表现矮化和分蘖增多(图2)， 至成熟期sd-y株高仅为49.27cm，不到野生型株高98.47cm的一半(图3)。除矮化表型外， 还表现叶片深绿和分蘖增多。成熟时分蘖大约是野生型的2倍。与野生型相比，sd-y各节间 平均缩短，为dn类型的突变体。偏籼型水稻显性矮秆突变体sd-y，其他农艺性状见(表1)。

籼型显性矮秆sd-y与野生型(公知公用，见国家水稻数据中心 http://www.ricedata.cn/index.htm)正反交F₁完全表现突变体表型，表明矮株对高株为显性。 sd-y遗传规律分析：2012年冬季在海南种植杂交组合sd-y与Dular的F₂群体，在F₂分离群 体内共调查575株个体株高，以75cm作为矮秆与高秆的分界线，结果表明矮秆、高秆株数 分别为421和154株，符合1对基因所表现3：1的分离比(χ₂＝1.81<χ₂0.05＝3.84)，表明sd-y 突变表型是由一对显性核基因控制的。

参见(表2)是以所选育的偏籼型显性矮秆sd-y(植株高度49.27cm)，与Dular、 Kasalath、奎稻、KN(注：均为公知公用，见国家水稻数据中心http://www.ricedata.cn/index.htm) 正反杂交配置组合，后代F₁的植株高度约100cm，株高降低幅度约达50％。

表1显性矮秆sd-y与野生型农艺性状比较

表2籼型显性矮秆sd-y配置杂交组合株高表

表3改良M₈培养基配方