三系法雜交水稻育種2023/5/71中國三系法雜交水稻研究的歷史回顧１９６０，袁隆平在湖南安江農(nóng)校提出水稻雜種優(yōu)勢利用的設想；1964年袁隆平在洞庭早秈中發(fā)現(xiàn)了雄性不育系，揭開了我國三系雜交水稻研究序幕；1966年在《科學通報》第四期上,發(fā)表了“水稻雄性不育性”一文。1970年在海南崖縣南紅農(nóng)場的水溝邊發(fā)現(xiàn)了一株花粉敗育的野生稻（簡稱野敗）,為雄性不育系的選育打開了突破口。1973年實現(xiàn)秈型三系雜交水稻的配套，標志我國三系雜交水稻研究取得成功。1976年，國家批準雜交水稻正式用于商品化生產(chǎn)。1980年，我國第一個農(nóng)業(yè)技術專利轉讓給美國，1981年獲國家特等發(fā)明獎。1983年，全國種植面積達1億畝，1991年達2.6畝，單產(chǎn)在矮稈良種基礎上提高20%左右，取得巨大的社會、經(jīng)濟效益。雜交稻面積約占水稻總面積的一半，產(chǎn)量則占水稻總產(chǎn)量的60%。2023/5/72雄性不育系：雌蕊正常，雄花敗育，自交不能結實的植株稱為水稻雄性不育系，用A表示，例如珍汕97A;雄性不育保持系：雌雄蕊發(fā)育正常，將其花粉授到雄性不育系的雌花上，所產(chǎn)生的種子種植的植株繼續(xù)保持雄性不育，這樣的植株稱為水稻雄性不育保持系，用B表示，例如珍汕97B；恢復系：雌雄蕊發(fā)育正常，將其花粉授到雄性不育系的雌花上，所產(chǎn)生的種子種植的植株，育性回復正常，并表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢，稱為水稻恢復系，如明恢63。水稻三系的概念2023/5/73三系雜交水稻親本繁殖和種子生產(chǎn)圖解

2023/5/74三系雜交水稻不育系和保持系的選育1970年李必湖在海南崖縣發(fā)現(xiàn)的天然的野生稻花粉敗育株（簡稱野敗），以該野生稻花粉敗育株為母本，全國育種單位開展了廣泛的測交篩選工作以獲得保持系。以后又發(fā)現(xiàn)了多種類型的不育系。保持系是不育系的同核異質體，兩者除在育性上有顯著差別外，在生育期、株高、分蘗力、抗性等其它性狀上均無差別。回交轉育是培育新不育系最行之有效的方法，轉育方法通常分兩個步驟：測交和擇優(yōu)回交。2023/5/75在現(xiàn)有品種進行測交、尋找保持系，通過多代回交，培育不育系2023/5/76“野敗”型二九南1號不育系A和保持系B的選育

2023/5/77天豐B×華108B(Pi-1，Pi-2）↓天豐B×F1（MAS，選擇雙基因雜合單株）↓回交

BC1F1↓MAS,回交

BC2F1↓MAS,回交BC3F1↓自交BC3F2（選擇雙基因純合單株）↓自交天豐A×BC3F3(選擇優(yōu)良株系和稻瘟病鑒定)↓回交BC1（鏡檢花粉育性）↓回交BC2（鏡檢花粉育性）↓回交BC3↓回交BC4（抗稻瘟病新不育系）華豐A華豐B對現(xiàn)有保持系進行改良，培育新不育系2023/5/78一個優(yōu)良的三系不育系應具備以下條件：（1）不育性穩(wěn)定：不因保持系多代回交而恢復自交結實，也不因環(huán)境條件變化而影響不育性；（2）可恢復性好：即恢復品種多，親和力強；用其配制的雜種結實率高而穩(wěn)定；（3）異交結實率高：即具備適應于異花授粉的一些特征特性，如開穎時間長、角度大，柱頭外露率高，劍葉短而窄；（4）配合力強，易組配出強優(yōu)勢組合：即不育系具備一些優(yōu)良的豐產(chǎn)株葉形態(tài)和相應生理基礎；（5）米質好：即不良系稻米的碾磨、外觀、蒸煮食用和營養(yǎng)品質優(yōu)良。（6）抗性強：對當?shù)厮旧a(chǎn)上的主要病蟲害表現(xiàn)出較好的抗性。2023/5/79珍汕97A威20A(V20A)Ⅱ-32A協(xié)青早A金23A天豐A宜香1A粵泰A珞紅3AD62A岡46A內香A川香29A中9A國內比較優(yōu)良的水稻三系不育系2023/5/710三系雜交水稻恢復系的選育有了優(yōu)良的不育系和保持系，還必須有優(yōu)良的恢復系才能配制出高產(chǎn)、優(yōu)質、多抗的組合供生產(chǎn)推廣應用。目前生產(chǎn)上廣泛應用的幾種細胞質雄性不育類型由于細胞質的來源不同，導致其恢保關系不一樣，因而要根據(jù)不同的恢保關系，選育相應的恢復系。野敗型、D型、印尼水田谷型、矮敗型、岡型不育系，恢保關系是一樣的，恢復系可以通用；其恢復基因主要來源于東南亞低緯度的水稻；紅蓮型的恢保關系是一個獨立的系統(tǒng)，與上述幾個類型的不育系不一樣，中國的大部分品種都含有恢復基因；粳稻不育系，主要是包臺型和滇型，主要是通過秈粳交，從秈稻中導入恢復基因。2023/5/711三系雜交水稻恢復系選育的方法測交篩選法雜交選育法2023/5/712測交篩選法利用現(xiàn)有品種（系）資源對不育系進行廣泛測交，根據(jù)雜種F1表型的育性，從中直接篩選具有恢復力強、配合力好、雜種優(yōu)勢明顯的優(yōu)良品種（系）作恢復系的方法。這是一個簡單而行之有效的方法，目前生產(chǎn)上應用的恢復系，相當部分是利用這種方法選得的，如上述野敗、紅蓮、包臺型的一些原始恢源IR8、IR24、IR26、IR30和密陽46等。測交篩選恢復系的具體步驟有初測、復測和鑒定三步。初測，即利用現(xiàn)有優(yōu)良品種（系）對不育系授粉，根據(jù)雜種F1（大于10株）的結實率和其它綜合性狀進行初評。復測，對經(jīng)初測鑒定為恢復力強且遺傳性穩(wěn)定的品種在較大規(guī)模（50-100株）上再進行復測，驗證初測結果。鑒定，根據(jù)復測結果進行嚴格淘汰，入選少數(shù)優(yōu)良的組合重新配制一定數(shù)量的雜交種子，供大田雜種優(yōu)勢鑒定和品比試驗之用。2023/5/713雜交選育法利用通過雜交育種方法將分布于兩個或多個品種中的優(yōu)良性狀如強恢復力、高產(chǎn)、優(yōu)質及抗性等綜合至一個新品系中，從而育成一個集恢復力強、綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良的新恢復系。桂33(IR36/IR24)(恢/恢)明恢63(IR30/圭630)(恢/恢)臺8-5(臺雄2號/IR28)(保/恢)9311(揚稻4號/鹽3021)(恢/恢)宜恢9號(新秀299//幾內亞/泰引1號)………2023/5/714優(yōu)良恢復系應具備以下條件（1）恢復能力強：與不育系所配組合雜種（F1）在不同年份、不同季節(jié)種植，結實性波動小，且穩(wěn)定。（2）一般配合力好：與生產(chǎn)上推廣應用的多個不育系配組，雜種優(yōu)勢明顯。（3）開花習性好：恢復系植株花期長，花藥肥大，花粉量充足，與不育系制種時能獲得高產(chǎn)。（4）綜合農(nóng)藝性狀好：一具強優(yōu)勢組合，親本之一往往為高產(chǎn)親本，這就要求恢復系的農(nóng)藝性狀要接近高產(chǎn)的常規(guī)品種，如株葉形態(tài)優(yōu)良，株高適宜，分蘗力強，穗粒結構合理，結實率高，豐產(chǎn)性好，米質優(yōu)。（5）與不育系遺傳差異大：這是利用雜種優(yōu)勢的前提條件，在一定范圍內雙親的遺傳差異越大，雜種F1優(yōu)勢越強。（6）抗性強：對當?shù)厮旧a(chǎn)上的主要病蟲害如稻瘟病、白葉枯病和稻飛虱等表現(xiàn)出較好的抗性。2023/5/715目前國內比較優(yōu)良的恢復系明恢63蜀恢527密陽46測64先恢207綿恢725輻恢838綿恢501成恢448明恢86宜恢1577浙恢7954恩恢58R1005成恢727蜀恢498………2023/5/716三系雜交水稻組合的選育2023/5/717三系雜交稻組合選育的基本步驟確定用于組合測配的不育系和恢復系；不育系分期播種，以便在不同的時期都有不育系開花；在開花期進行大量的雜交，每個組合雜交種子量50粒左右；進行雜交組合的優(yōu)勢鑒定；對初選組合進行復測，復測的種子量要求達到500粒以上；對復測的組合進行小區(qū)比產(chǎn)試驗；對復測中選的組合進行小面積隔離制種；進行多點比產(chǎn)試驗，決選出優(yōu)勢組合；申報區(qū)域試驗；在區(qū)域試驗中表現(xiàn)優(yōu)良，申報審定。2023/5/718三系雜交水稻育種最成功的案例

——汕優(yōu)63的選育與推廣福建省三明地區(qū)農(nóng)科所，在IR30/圭630雜交后代中選育單株，育成明恢63，再與珍汕97測交與1981年育成了汕優(yōu)63，比當時的對照組合汕優(yōu)2號、威優(yōu)6號等增產(chǎn)5-22%。1983年開始，在全國推廣。到目前為止，已經(jīng)累計推廣9.4億畝以上。

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