早籼浙864个突变体的选育

早籼浙864个突变体的选育

水稻水稻和白叶枯病是我国水稻生产的主要疾病。抗病良种的创造和利用是控制和处理水稻和白叶枯病最有效的措施。随着品种的更换,致病菌的生理小种也产生相应的变化,出现新的优势致病小种,使原来的抗病品种丧失抗性。因此,不断发现新的抗病基因和选育新的抗病品种,是确保我国水稻生产高产稳产的有效途径之一。进行空间诱变处理,返地后种植选育新种质和培育新品种是近十多年来涌现出来的创造新种质和培育新品种的一种有效途径。空间育种技术还可以获得比在地面上用其他育种方法难以得到的罕见的突变,创造一些特异的种质材料,这些材料对于大幅度地提高农作物的产量、抗性和改良农作物的品质将发挥重要作用[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15]。1987年以来我国利用高空气球和返地卫星搭载了60多种植物、500余个品种的种子,且已在水稻、小麦、大豆、蔬菜等众多植物上诱发出大量的突变体,经地面选育获得了一批有应用价值的新品种、新品系和新种质,有些品种已在生产上大面积推广应用,产生巨大的社会经济效益[2,3,4,5,9,10,11,12]。作者曾经以太湖稻区粳(糯)稻品种为材料,研究空间诱变处理后的生物学效应,并从高空气球搭载处理后代中选育出糯稻“航育1号”,成为我国第一个经过省级审定的空间诱变培育的水稻新品种。本研究以我国长江流域栽培面积较大的早籼品种浙9248为材料,经返回式卫星搭载空间诱变处理,经多代种植、观察其后代性状变异,结合人工接种抗性筛选,从中选择抗稻瘟病和白叶枯病突变体,定向培育成高产、多抗的早籼新品系浙101,为改良水稻品种的抗性提供了新的途径。1材料和方法1.1种子材料选用遗传性稳定的早熟早籼品种浙9248纯系的单株种子为材料。浙9248的亲本组合为紫珍32/浙852,其主要特征为早熟、优质、秧龄弹性小、穗型小、中抗稻瘟病、感白叶枯病。1.2有机管的空间诱变把来源于同一单株的纯系干种子(含水量控制在13%)分为两份,一份装入长100mm、直径为35mm的圆柱形密封有机管中,搭载1996年10月20日发射的返地卫星,进行空间诱变处理。另一份种子留地面作对照(CK)。搭载材料在空间飞行15d,卫星轨道倾角63°,远地点354km,近地点175km,微重力5×10-5g,高能粒子密度136个/cm2,飞行期间舱内温度为25℃左右。1.3、、生长特性及抗性的筛选SP1代处理和留地对照于1996年冬在海南做发芽试验后播于水槽,3次重复,播后12d测量苗高,统计存苗数,成活秧苗全部单本移栽大田。成熟时观察主要农艺性状的分离情况,各处理每株取主穗考察结实率,每株取少量主穗种子混合用作第2代诱变效应分析。1997年春将混收的SP2代种子和对照播于桐庐东辉病区大田,处理材料单本移栽1507株,对照为400株,四周及每隔4行种植稻瘟病诱发品种原丰早,进行稻瘟病自然诱发筛选,按IBPGR和IRRI制定的方法,对SP2主要突变性状及稻瘟病抗性进行考种并统计分析,将株高、抽穗期和单株有效穗数在对照平均数±3标准差范围以外的植株定为突变株,稻瘟病抗性的筛选标准为,叶瘟≤2级和穗瘟≤3级,根据育种目标从SP2群体中进行单株选择。对SP3进行与SP2相同标准稻瘟病抗性筛选的同时,采用浙江省白叶枯病优势致病型Ⅳ型菌中致病性较强的菌株,于分蘖末期剪叶接种,筛选抗白叶枯病单株,筛选标准为≤2级。其后代按系谱法选育、人工接种与病区自然诱发鉴定稻瘟病和白叶枯病抗性相结合的育种技术,直至2000年夏选出稳定一致的7个突变体株系。选出的突变体株系进行丰产性、抗性、适应性鉴定,2001年从浙江省农业科学院鉴定圃中选出综合性状优良的新品系浙101,2002年参加浙江省早稻联合品比鉴定试验,2003年升入浙江省区试。1.4抗抗剂1.4.1致病性小种菌株供试的稻瘟病菌菌株有20个,其中历年保存的浙江省主要致病小种菌株8个,2002年新分离的菌株12个,以ZB群体为主,少量ZA、ZC群等小种。供试的白叶枯病菌株为浙江省优势致病型Ⅳ型菌中致病性较强的菌株。1.4.2分菌株和混合菌株的接种叶瘟人工接种采用在稻苗3叶1心期用供试菌株的孢子悬浮液在隔离接种箱内分别进行分菌株和混合菌株喷雾接种的方法,接种后7~8d按IRTP(1988)标准考查病情。1.4.3接种及接种穗瘟人工接种采用混合菌株离体接种的方法,于抽穗后2~5d进行接种,接种后10~12d考查病情。同时,在病区设置自然诱发和分地区菌株人工诱发鉴定圃进行穗瘟鉴定。1.4.4菌株鉴定及病情测定采用浙江省白叶枯病优势致病型Ⅳ型菌中致病性较强的菌株,培养72h后于分蘖末期剪叶接种,20d后按IRTP(1988)标准考查病情。2结果与分析2.1种子萌发、生长经卫星搭载处理的当代(SP1)植株结实率为75%~90%,平均值比对照有所下降,但结实正常,没有出现低结实率株和不育株。处理后的种子发芽率、存苗率与对照相比,有所降低,而苗高略有增高,表明空间诱变对同一品种的不同性状有抑制和刺激两种不同的效应。搭载品种的SP1植株在株高和抽穗期性状上稍有不整齐,但无明显的突变现象。留地对照生长整齐,抽穗一致,无分离现象。2.2特早熟突变株与早熟突变株生长性状比较SP2代的田间观察和室内考种结果见表1。留地对照单株间生长整齐一致,各性状均未出现分离现象,而卫星搭载的SP2单株,在许多性状上出现了较大的分离,全生育期变幅为104~120d,产生早熟和迟熟双向突变,出现了比对照缩短5d左右的特早熟突变株,迟熟突变频率(2.27%)明显高于早熟突变频率(0.93%),这对选育中熟丰产品种是有利的。虽然SP2平均株高显著高于对照,变异呈偏态分布,变异系数为9.36%,是对照的2.8倍,但SP2株高出现从半矮秆到高秆的丰富类型,其中90cm以下的半矮秆株约占2.3%,表明卫星搭载可获得半矮秆和中秆突变体。单株有效穗、穗型(穗长)、每穗粒数、千粒重等主要农艺性状的分布变异大,变异系数大,均呈多向性分离,除单株有效穗外,各变异性状的平均值与CK比较,经t测验,差异达显著或极显著水准,且都是向着比诱变亲本增长的方向发展,其中出现了穗长27.8cm、每穗总粒数达172粒的大穗突变体,说明空间诱变可能获得穗大粒多的丰产品种。2.3抗麻黄突变体的筛选SP2病区稻瘟病自然诱发结果,叶瘟0.0~5.6级,穗瘟0.0~6.1级,亲本浙9248分别为3.2和3.7级,从中筛选到符合抗性要求的抗稻瘟病突变体16份。SP3通过剪叶接种,筛选出抗白叶枯病单株13份,且这13份材料对稻瘟病的抗性与SP2代的鉴定结果相一致,表明其抗性是诱变后突变所致,是可以遗传的。SP4筛选出符合稻瘟病和白叶枯病抗性要求的突变单株11份。2.4生长和抗性鉴定试验结果2000年从SP5中筛选出综合农艺性状优良且符合抗性要求的突变单株7份。2001年经浙江省农业科学院多点鉴定评比,其中编号为浙101的品系平均产量为6168.8kg/hm2,分别比原亲本浙9248和对照品种舟903增产11.6%和13.2%;2002年参加浙江省早稻联合评比7个试点的鉴定试验,浙101平均产量为5980.6kg/hm2,分别比浙9248和对照舟903增产5.4%和7.1%。两年试验各性状考查的平均结果见表2,突变体浙101的熟期、株型、穗长、每穗粒数、千粒重、抗倒性、丰产性和适应性均比原品种有明显改良。浙101的全生育期为113d,与对照舟903相仿,比原品种浙9248长3d,属中熟早籼,在长江流域早籼稻种植地区比亲本早熟品种浙9248具有更好的适应性。突变品系的穗长、每穗粒数、千粒重等明显高出原品种和对照,其中穗长为原品种的110.6%、对照的109.9%,每穗粒数为原品种的128.0%、对照的142.5%,千粒重为原品种的106.7%、对照的115.0%。另外,突变体浙101对温度的敏感性反应比原品种迟钝,苗期耐寒性、秧龄弹性及后期耐高温的能力明显好于原品种。2.5主要抗病菌株的检测结果2001~2002年浙江省农业科学院植物保护研究所多点联合抗性鉴定表明,浙101两年叶瘟平均级分别为1.4和1.7级,最高级为5.0级;穗瘟平均级分别为1.6和1.3级,最高级为3.0级,抗性比原品种有显著提高(表3)。分菌株接种鉴定结果表明,浙101分别抗20个菌株中的14个和12个,抗谱频率达70%和60%,而原品种浙9248的抗谱频率均为40%,目前长江流域早籼稻的栽培品种之一舟903的抗谱频率在30%以下(表3),说明目前的栽培品种对主要稻瘟病菌群的抗性较差,如遇发病条件,可能导致稻瘟病的流行。而浙101抗性强,抗谱较广,很有应用价值。2002年采用浙江省白叶枯病优势致病型Ⅳ型菌中致病性较强的菌株,进行剪叶接种鉴定,浙101对白叶枯病抗性平均级为1.4级,最高级为5.0级,对白叶枯病的抗性极显著地优于原品种和对照舟903。浙101稻瘟病抗性的改良、抗谱的拓宽及对白叶枯病抗性的明显提高,是原品种都不具备的,完全RF,Resistantfrequency.是新的抗性,这可能是空间辐射产生了新的抗病基因之故,说明空间辐射诱变产生新的抗病基因是完全可能的,为改良水稻品种的抗性提供了新的途径。3空间诱变对水稻品种抗性的影响与以往众多地面辐射诱变及空间诱变研究结果相比,本研究具有以下特征:(1)SP1代生理损伤轻,发芽率和植株的结实正常;SP2代绝大多数植株的结实率也都正常,这与地面理化诱变M1代出现较多低结实率株的情况不大相同。(2)本研究搭载品种的SP1植株在株高和抽穗期性状上无明显的突变现象,SP2植株的株高变异呈偏态分布,多数向增高的方向突变。李金国等采用迟熟早籼“86-70”进行空间诱变时,发现SP1代抽穗期有明显不一致现象,作者过去用粳稻为诱变材料时,得到的结果是诱变后代的株高比原品种显著降低。可能空间诱变导致不同基因型和亚种之间性状的突变方向和频率存在较大差异。(3)空间辐射诱变会产生新的抗病基因,能明显提高水稻品种对稻瘟病和白叶枯病的抗性,是改良水稻品种抗性的一条新途径。(4)浙101是在病区结合人工接种的方法进行抗性筛选的,整个生育过程都处于稻瘟病和白叶枯病病菌的侵染条件下,苗瘟、叶瘟、穗瘟都有发病机会,因此抗病性比较稳定。空间诱变除对株高、分蘖和生育期产生影响外,还对穗型、粒型等农艺性状以及稻米品质、抗性、感光