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摘要 [目的]利用水稻多倍体自交回复创制优良二倍体育种材料。[方法]同源多倍体自交回复后代中出现二倍体植株，在其分离后代中，通过系统选择，选择其中稳定的优良二倍体材料与三系、两系不育系进行广泛测交配组，对具有较强杂种优势的水稻进行考种。[结果]Y58S/10-C242、Y58S/10-C256、C815S/12-C156、C815S/13-C96的雜种一代具有一定的杂种优势。[结论]多倍体自交回复后代中的优良二倍体植株可为杂交稻选育提供优良亲本材料。
关键词 水稻；同源多倍体；自交；回复；二倍体；育种利用
中图分类号 S511 文献标识码
A 文章编号 0517-6611（2016）34-0028-01
Breeding Utilization of the Diploid Rice in Autopolyploid Self Returning Progeny
XIONG Xiang-yu，XIAO Xiao-chun ，LEI Xue-fang et al （Yichun Acricultural Science Research Institute，Yichun，Jiangxi 336000）
Abstract [Objective]To develop excellent diploid rice breeding materials by using autopolyploid self returning.[Method]The diploid plants appears in the later generation of autopolyploid self returning.Excellent diploid materials were selected to test cross with sterility lines through the system selection in segregating progeny.Then we checked the rice seed with heterosis.[Result]There had heterosisy in the first generation of hybrid of Y58S/10-C242，Y58S/10-C256，C815S/12-C156，C815S/13-C96.[Conclusion]Excellent diploid plants can Provide good parent materials for hybrid rice breeding.
Key words Rice；Autopolyploid；Self；Returning ；Diploid； Breeding utilization
世界上有50%以上的人口以稻米为主食。随着人口数量的快速增长，可利用的耕地面积不断减少，水资源严重污染、匮乏，世界粮食短缺的潜在危险亟待解决[1]。多倍化是植物进化的重要机制之一，高等植物70%以上属于多倍体，主要的粮、油、棉作物，如小麦、油菜、棉花等也属于多倍体，在二倍体向多倍体演化过程中，产量也成倍增加。在人们不断深入地研究水稻多倍体及多倍体所具有的生物学效应时，水稻多倍体育种受到越来越多的关注[2]。我国于1951年开创了多倍体水稻的育种研究，经过数十年的发展，虽然在材料的构建、细胞学研究等方面取得了较大进展，但仍未解决结实率低的问题[3-4]。由于基因资源不足、育种成效不明显，作物常规育种在挖掘增产潜力方面停滞不前，人们开始重视和充分利用植物的多倍性改造现有作物的遗传特性[5]。
现有育种材料都是在二倍体水平基础上进行杂交改造的，其遗传特性单一。而多倍体具有2个以上染色体组，能够提高基因容量和倍性水平，使遗传特性更丰富，拓宽遗传变异范围，增加优良基因组合的几率，从而提高其适应性和产量水平[6]。水稻多倍体自交回复到二倍体，可能是同源多倍体在减数分裂雌雄配子形成过程中，染色体分配不均匀造成的，这样多倍体的一些优良性状将可能遗传到二倍体中。利用水稻多倍体回复创制优良二倍体育种材料，对改造现有作物的遗传特性，创造出增产潜力更大、品质更优的作物新品种具有重要的现实意义。
1 材料与方法
1.1 试验地概况 试验地地理坐标为114°23′E、27°28′N，海拔128.5 m，地势开阔，阳光充足，灌溉方便，肥力水平中等。
1.2 材料 测交父本为同源多倍体粳稻品种E1701自交回复出现的二倍体材料，通过系统选育，选出的优良二倍体品种10-C107、10-C242、10-C256、12-C156、13-C96；籼稻同源多倍体F1402自交回复出现的二倍体材料通过系统选育，选出的优良二倍体品种10-C243、10-C244；同源多倍体籼稻品种F1402与同源多倍体粳稻品种E1701的籼粳交亚种间杂交后代材料中自交回复出现的二倍体材料，通过系统选育，选出的优良二倍体品种12-C692、13-C1338。测交母本为优良不育系Y58S、C815、Ⅱ-32A、五丰A。
1.3 方法
2014年中稻种植，以优良不育系Y58S、Ⅱ-32A和五丰A 为母本，以同源多倍体自交回复分离后代中选出的优良二倍体株系为父本，进行广泛测交配组，采用人工剪颖、套袋的方法进行杂交，成熟后收获测交F1代。2015年测交F1代作晚稻种植并进行比较，对照为天优华占，6月26日播种，7月25日移栽，行株距为20.0 cm×16.7 cm，单本移栽，每个材料种植4行，每行6株，成熟时选取杂种优势较强的各割取3株进行考种。
2 结果与分析
同源多倍体及籼粳交同源多倍体后代株系中出现二倍体植株，在其分离后代中选择优良单株，通过系统选择，选择了一些优良稳定的二倍体株系，它们具有穗大粒多、结实率高、茎秆粗壮、株叶形态好、抗性强等特点，对其进行测交配组，从中选育高产、优质、抗性强的杂交稻。 由表1可知，Y58S/10-C242、Y58S/10-C256的杂种一代具有一定的杂种优势，与CK相比，其株高较高，稻穗更长，穗粒数较多，千粒重更大。C815S/12-C156、C815S/13-C96的杂种一代也具有一定的杂种优势，与CK相比，其稻穗更长，结实率更高，千粒重更大。
2015年晚稻种植Ⅱ-32A、五丰A与10-C256、12-C156、13-C96杂交F1代，在开花时，发现其花药乳白色，镜检大部分为典败，少部分圆败。10-C256、12-C156及13-C96可作为保持系，选择株叶形态好、柱头外露率高的植株，通过连续回交，选育优良的三系不育系。这表明同源多倍体品种自交回复出现的二倍体材料，通过系统选育，选出的优良二倍体品种，可为三系不育系选育提供优良亲本材料。
3 结论与讨论
（1）同源多倍体自交回复后代中出现了二倍体材料。同源多倍体自交回复后代中出现二倍体植株，可能是同源多倍体在减数分裂雌雄配子形成过程中，染色体不均匀分配造成的。
（2）同源多倍体自交回复后代中选择的优良二倍体可为杂交稻选育提供亲本材料。对同源多倍体自交回复后代中选择的优良二倍体进行广泛的测交配组，发现有的杂种一代具有较强的杂种优势，表明同源多倍体自交后代中选择的优良二倍体也可为选育高产、优质、抗性强杂交稻提供优良亲本材料；与三系不育系测交，发现有的测交F1代出现不育现象，通过多代回交，选育优良的三系不育系，表明同源多倍体自交后代中选择的优良二倍体也可为三系不育系选育提供优良亲本材料。这为丰富现有二倍体水稻资源提供了一种途径。
参考文献
[1]袁隆平.杂交水稻超高产育种[J].杂交水稻，1997，12（6）：1-6.
[2] 罗小金，贺浩华.水稻多倍性育種研究进展[J].中国农学通报，2001，17（6）：53-56.
[3] 陈志勇，吴德瑜，宋文昌，等.同源四倍体水稻育种研究的近期进展[J].中国农业科学，1987，20（1）：20-24.
[4] 孙静贤，丁开宇，王兵益，等.植物多倍体研究的回顾与展望[J].武汉植物学研究，2005，23（5）：482-490.
[5] 黄群策.植物多倍性在作物育种中的展望[J].科技导报，1997，15（7）：53-55.
[6] 蔡得田，袁隆平，卢兴桂.二十一世纪水稻育种新战略II.利用远缘杂交和多倍体双重优势进行超级稻育种[J].作物学报，2001，27（1）：110-116.
关键词 水稻；同源多倍体；自交；回复；二倍体；育种利用
中图分类号 S511 文献标识码
A 文章编号 0517-6611（2016）34-0028-01
Breeding Utilization of the Diploid Rice in Autopolyploid Self Returning Progeny
XIONG Xiang-yu，XIAO Xiao-chun ，LEI Xue-fang et al （Yichun Acricultural Science Research Institute，Yichun，Jiangxi 336000）
Abstract [Objective]To develop excellent diploid rice breeding materials by using autopolyploid self returning.[Method]The diploid plants appears in the later generation of autopolyploid self returning.Excellent diploid materials were selected to test cross with sterility lines through the system selection in segregating progeny.Then we checked the rice seed with heterosis.[Result]There had heterosisy in the first generation of hybrid of Y58S/10-C242，Y58S/10-C256，C815S/12-C156，C815S/13-C96.[Conclusion]Excellent diploid plants can Provide good parent materials for hybrid rice breeding.
Key words Rice；Autopolyploid；Self；Returning ；Diploid； Breeding utilization
世界上有50%以上的人口以稻米为主食。随着人口数量的快速增长，可利用的耕地面积不断减少，水资源严重污染、匮乏，世界粮食短缺的潜在危险亟待解决[1]。多倍化是植物进化的重要机制之一，高等植物70%以上属于多倍体，主要的粮、油、棉作物，如小麦、油菜、棉花等也属于多倍体，在二倍体向多倍体演化过程中，产量也成倍增加。在人们不断深入地研究水稻多倍体及多倍体所具有的生物学效应时，水稻多倍体育种受到越来越多的关注[2]。我国于1951年开创了多倍体水稻的育种研究，经过数十年的发展，虽然在材料的构建、细胞学研究等方面取得了较大进展，但仍未解决结实率低的问题[3-4]。由于基因资源不足、育种成效不明显，作物常规育种在挖掘增产潜力方面停滞不前，人们开始重视和充分利用植物的多倍性改造现有作物的遗传特性[5]。
现有育种材料都是在二倍体水平基础上进行杂交改造的，其遗传特性单一。而多倍体具有2个以上染色体组，能够提高基因容量和倍性水平，使遗传特性更丰富，拓宽遗传变异范围，增加优良基因组合的几率，从而提高其适应性和产量水平[6]。水稻多倍体自交回复到二倍体，可能是同源多倍体在减数分裂雌雄配子形成过程中，染色体分配不均匀造成的，这样多倍体的一些优良性状将可能遗传到二倍体中。利用水稻多倍体回复创制优良二倍体育种材料，对改造现有作物的遗传特性，创造出增产潜力更大、品质更优的作物新品种具有重要的现实意义。
1 材料与方法
1.1 试验地概况 试验地地理坐标为114°23′E、27°28′N，海拔128.5 m，地势开阔，阳光充足，灌溉方便，肥力水平中等。
1.2 材料 测交父本为同源多倍体粳稻品种E1701自交回复出现的二倍体材料，通过系统选育，选出的优良二倍体品种10-C107、10-C242、10-C256、12-C156、13-C96；籼稻同源多倍体F1402自交回复出现的二倍体材料通过系统选育，选出的优良二倍体品种10-C243、10-C244；同源多倍体籼稻品种F1402与同源多倍体粳稻品种E1701的籼粳交亚种间杂交后代材料中自交回复出现的二倍体材料，通过系统选育，选出的优良二倍体品种12-C692、13-C1338。测交母本为优良不育系Y58S、C815、Ⅱ-32A、五丰A。
1.3 方法
2014年中稻种植，以优良不育系Y58S、Ⅱ-32A和五丰A 为母本，以同源多倍体自交回复分离后代中选出的优良二倍体株系为父本，进行广泛测交配组，采用人工剪颖、套袋的方法进行杂交，成熟后收获测交F1代。2015年测交F1代作晚稻种植并进行比较，对照为天优华占，6月26日播种，7月25日移栽，行株距为20.0 cm×16.7 cm，单本移栽，每个材料种植4行，每行6株，成熟时选取杂种优势较强的各割取3株进行考种。
2 结果与分析
同源多倍体及籼粳交同源多倍体后代株系中出现二倍体植株，在其分离后代中选择优良单株，通过系统选择，选择了一些优良稳定的二倍体株系，它们具有穗大粒多、结实率高、茎秆粗壮、株叶形态好、抗性强等特点，对其进行测交配组，从中选育高产、优质、抗性强的杂交稻。 由表1可知，Y58S/10-C242、Y58S/10-C256的杂种一代具有一定的杂种优势，与CK相比，其株高较高，稻穗更长，穗粒数较多，千粒重更大。C815S/12-C156、C815S/13-C96的杂种一代也具有一定的杂种优势，与CK相比，其稻穗更长，结实率更高，千粒重更大。
2015年晚稻种植Ⅱ-32A、五丰A与10-C256、12-C156、13-C96杂交F1代，在开花时，发现其花药乳白色，镜检大部分为典败，少部分圆败。10-C256、12-C156及13-C96可作为保持系，选择株叶形态好、柱头外露率高的植株，通过连续回交，选育优良的三系不育系。这表明同源多倍体品种自交回复出现的二倍体材料，通过系统选育，选出的优良二倍体品种，可为三系不育系选育提供优良亲本材料。
3 结论与讨论
（1）同源多倍体自交回复后代中出现了二倍体材料。同源多倍体自交回复后代中出现二倍体植株，可能是同源多倍体在减数分裂雌雄配子形成过程中，染色体不均匀分配造成的。
（2）同源多倍体自交回复后代中选择的优良二倍体可为杂交稻选育提供亲本材料。对同源多倍体自交回复后代中选择的优良二倍体进行广泛的测交配组，发现有的杂种一代具有较强的杂种优势，表明同源多倍体自交后代中选择的优良二倍体也可为选育高产、优质、抗性强杂交稻提供优良亲本材料；与三系不育系测交，发现有的测交F1代出现不育现象，通过多代回交，选育优良的三系不育系，表明同源多倍体自交后代中选择的优良二倍体也可为三系不育系选育提供优良亲本材料。这为丰富现有二倍体水稻资源提供了一种途径。
参考文献
[1]袁隆平.杂交水稻超高产育种[J].杂交水稻，1997，12（6）：1-6.
[2] 罗小金，贺浩华.水稻多倍性育種研究进展[J].中国农学通报，2001，17（6）：53-56.
[3] 陈志勇，吴德瑜，宋文昌，等.同源四倍体水稻育种研究的近期进展[J].中国农业科学，1987，20（1）：20-24.
[4] 孙静贤，丁开宇，王兵益，等.植物多倍体研究的回顾与展望[J].武汉植物学研究，2005，23（5）：482-490.
[5] 黄群策.植物多倍性在作物育种中的展望[J].科技导报，1997，15（7）：53-55.
[6] 蔡得田，袁隆平，卢兴桂.二十一世纪水稻育种新战略II.利用远缘杂交和多倍体双重优势进行超级稻育种[J].作物学报，2001，27（1）：110-116.