[发明专利]基于水稻的osms4突变体的制种、繁种及两系杂交育种方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种生物技术领域的应用，具体是一种基于水稻的osms4突变体的制种、繁种及两系杂交育种方法。

背景技术

雄性不育系：是指一种雄性生殖器官发育异常或退化(主要是花药或花粉退化)但雌蕊生殖器官发育正常的母本水稻材料，由于花药或花粉早期发育异常造成无花粉型或无生活力花粉，不能自花授粉结实，只有依靠外来花粉才能受精结实，因此借助这种母水稻作为遗传工具，通过人工辅助授粉的方法，就能产生大量杂交种子。从育种战略上看，杂交水稻的发展可以分为三系法、两系法和一系法三个发展阶段。每进入一个新阶段，都是育种上的一次突破，从而会把水稻的产量提高到一个新台阶。三系杂交水稻的研究成功及其在生产上的广泛应用，为我国的粮食生产作出了巨大贡献。但由于受到细胞质生物遗传方面的制约，三系杂交水稻的研究近年来并没有取得很大突破性的进展。自从两用核不育系发现以后，杂交水稻的产量水平又产生了一个新的飞跃。超级杂交水稻的研究成功并在生产上大面积试种，表明两系法比三系法具有更高的生长优势和增产潜力。迄今，其中已获成功的是以利用光、温敏核不育系作为遗传工具的两系法杂交水稻。

光温敏两系杂交水稻不需要保持系，种子生产简单，生产成本低，而且两系杂交稻亲本间无恢复系与保持系的限制，可以自由组合，降低了选育的时间、调高了选育优质组合的几率。我国的两系法杂交水稻现已开始进入生产应用，大量的试验和生产示范证明，它一般要比同熟期的三系杂交稻增产5-10％，因此，两系杂交水稻大有发展前途。两系法具有配组自由、种子生产成本低、无不育细胞质负效应、易转育新不育系等优点；但光温敏核不育系一系两用，其育性受光温条件所左右，育性不稳定，易产生波动，制种和繁殖都存在一定的风险。如何有效地防止夏季异常低温对光温敏核不育系育性的影响已成为我国两系杂交稻生产必须解决的一个重要课题！

选育实用的光、温敏核不育系是发展两系杂交水稻的前提。所谓实用，有两点要求，一是在制种时其不育性很稳定，不出现育性波动而发生自交结实现象；二是在繁殖时，育性恢复正常，有较高的自交结实产量。但是，目前国内，包括国外育成的光温敏雄性不育系其核不育基因来源于粳型农垦58S、籼型安农S-1、5460S、衡农S-1、新光S、株1S等；这些材料遗传背景较复杂，不育起点温度“漂变”即育性遗传不稳定；在自然条件下按常规方法繁殖时，随着世代数的增加温敏核不育系的起点温度整体水平逐步提高。其原因主要是温敏型核不育系，群体内个体间的起点温度存在差异，如果不采取有效措施加以防止，不育系将很快因为连续多年自交繁殖导致起点温度的升高，而丧失使用价值。在进行杂种种子生产时，易受不稳定的气温影响，使育性发生波动不稳，导致种子纯度下降，甚至于报废。因此这类材料几乎无使用价值。这一问题的出现严重影响了两系杂交水稻的应用前景，是两系杂交水稻进一步推广和应用的一大障碍。

另一方面，不育起点温度低的温敏不育系，在夏季制种时虽无育性波动，但其自身繁殖的产量则低而不稳，有时甚至失败，因为它们恢复可育的温度范围很狭窄，一般仅3℃左右，因此这类材料的应用亦受到很大的限制。因此新型两系不育系的育种目标是：育成光照、温度双因子共同控制育性以光照为主的新型光温敏核不育系，即在不育期间单因子低温不能影响育性转变，哪怕气温再低，持续时间再长，也能保持稳定不育。只有在光照和温度两个条件同时满足时，控制花粉发育的启动子才被启动，育性逐渐平稳地由不育转化为可育。由于不育性受两个气候因子共同控制，起到了双保险作用，可确保制种的绝对安全！对该发育过程中关键调控基因的研究和利用将大大加速这一目标的实现。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于水稻的osms4突变体的制种、繁种及两系杂交育种方法，利用OsMS4基因(又称为Carbon Starved Anther，CSA基因)突变，在日照时间较短的条件下，表现为花药发育异常，小孢子不能进行正常第二次有丝分裂，花粉完全败育，表现出完全雄性不育，可以用作杂交育种中的雄性不育系，从而利用该雄性不育植株osms4进行两系法杂交水稻育种(包括粳稻和籼稻)；通过改变光照条件，获得自交种子，从而保持该不育系。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于水稻的osms4突变体的制种方法，通过采用⁶⁰Coγ射线诱变粳稻9522种子，对诱变的F2代中一雄性不育突变体三代回交，获得隐性单基因调控的稳定遗传的OsMS4突变体。