[發(fā)明專利]一種水稻高產(chǎn)且氮素高效利用的新品種選育方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310283580.5
• 申請(qǐng)日: 2013-07-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103392591A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅志祥;施伏芝;阮新民;從夕漢;張瑛;騰斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所
• 主分類(lèi)號(hào): A01H1/04
• 分類(lèi)號(hào): A01H1/04;A01H1/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明屬于農(nóng)作物新品種選育技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種水稻高產(chǎn)且氮素高效利用的新品種選育方法。

背景技術(shù)

目前，氮素是作物生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量形成的基本要素。從20世紀(jì)60至70年代培育和推廣半矮稈耐肥型常規(guī)水稻品種和雜交稻新組合以來(lái)，特別是近年來(lái)大面積推廣超級(jí)雜交稻，使我國(guó)的水稻產(chǎn)量水平有了大幅度提高，但隨之帶來(lái)了氮肥施用量的急劇增加。過(guò)量施用氮肥不僅降低了氮素的利用效率，造成能源的巨大浪費(fèi)，而且提高了作物的生產(chǎn)成本，挫傷了農(nóng)民的生產(chǎn)積極性。據(jù)報(bào)道，目前我國(guó)水稻氮肥利用率僅為28%～40%，其余的氮素則通過(guò)淋溶、揮發(fā)和沖洗等以NH₃、NO^－3?等形式排入環(huán)境而損失，并污染地下水、土壤、河流和大氣，進(jìn)而影響人體健康。另外，由于土壤退化等因素造成的中低產(chǎn)田已占耕地總面積的2/3。長(zhǎng)江流域內(nèi)各省市中低產(chǎn)田均有分布;其中土壤瘠薄型中低產(chǎn)田全國(guó)共計(jì)2200萬(wàn)公頃；大于200萬(wàn)公頃的有河南和甘肅兩省；大于100萬(wàn)公頃的有安徽、湖北、四川(包括重慶市)、吉林、山東、貴州、河北，江西等省。因此，通過(guò)篩選和培育高產(chǎn)且氮素高效利用的水稻新品種對(duì)保障國(guó)家糧食安全；改善耕地質(zhì)量；提高我國(guó)土壤瘠薄型中低產(chǎn)田水稻產(chǎn)量；降低農(nóng)業(yè)面源污染；促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)外水稻氮高效評(píng)價(jià)方法很多，尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。由于不同方法反映氮利用效率的不同側(cè)面，其中有的評(píng)價(jià)方法還存在一些缺陷。有的是從施肥的角度來(lái)估計(jì)氮效率；有的是以水稻吸氮量來(lái)衡量氮素利用效率。因此，在進(jìn)行不同的研究時(shí)應(yīng)明確目標(biāo)與重點(diǎn)；而基于水稻氮高效利用遺傳改良的目標(biāo)應(yīng)是水稻氮效率（NUE,Grain?nitrogen?eficiency?；其計(jì)算公式為谷物重與土壤氮供給量和施氮量之和的比值；土壤供給量以不施氮肥水稻植株氮的積累量計(jì)）。不同氮高效評(píng)價(jià)方法下產(chǎn)生了眾多的氮高效基因型鑒定指標(biāo)；其中生理生化指標(biāo)有在低氮條件下功能葉碳、氮代謝關(guān)鍵酶如硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶、RuBP羧化酶活性；在幼穗分化期谷氨酰胺合成酶活性、可溶性蛋白含量，灌漿期穗頸傷流液游離氨基酸含量；在拔節(jié)期根的密度、根系總吸收面積等等；但提出的氮高效基因型的鑒定指標(biāo)很難用于田間育種實(shí)踐，如酶的檢測(cè)試驗(yàn)誤差較大，大田中很難對(duì)根部進(jìn)行調(diào)查，這些鑒定指標(biāo)在大田選種上可操作性不強(qiáng)以及傳統(tǒng)方法不易于將水稻高產(chǎn)與氮素高效吸收利用的矛盾很好協(xié)調(diào)。因此，有必要?jiǎng)?chuàng)新研究水稻高產(chǎn)氮高效利用評(píng)價(jià)方法與鑒定指標(biāo)。

氨基酸代謝是一個(gè)從植物營(yíng)養(yǎng)器官到收獲籽粒轉(zhuǎn)換的重要過(guò)程。因此，氨基酸的代謝，尤其是在籽粒形成期的代謝，可以反映氮利用效率。谷氨酸是氮代謝的初級(jí)產(chǎn)物，谷氨酸和谷氨酰胺或兩者比值在硝酸還原酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、蔗糖磷酸合成酶短期活性調(diào)節(jié)中是更重要的代謝因子。在水稻氮高效品種中谷氨酸含量在始穗期與成熟期均顯著高于對(duì)照品種。采用雜交分離群體與親本的田間比對(duì)趨親或正向超親的株系產(chǎn)量與谷氨酸含量選擇的方法，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)氮高效水稻新品種育種方法的創(chuàng)新選擇，提高選擇效率。目前為止，該項(xiàng)技術(shù)未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有的高產(chǎn)氮高效水稻品種篩選與培育選擇不足，提供一種在氮高效雜交水稻育種中，F(xiàn)2分離群體、回交選擇群體等氮高效株系篩選方法，利用此方法可以快速準(zhǔn)確地從雜交后代中選擇目標(biāo)株系，能顯著提高氮高效水稻育種選擇效率。

在水稻群體中，由于谷氨酸是水稻碳氮代謝關(guān)鍵酶（硝酸還原酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、蔗糖磷酸合成酶）短期活性調(diào)節(jié)中重要的代謝因子，且功能葉谷氨酸含量與氮效率（NUE）間相關(guān)密切（始穗期?r=0.467,顯著）。因此發(fā)明人利用氮高效水稻品種始穗期與成熟期谷氨酸含量來(lái)衡量氮高效利用的高低；利用成熟期的稻谷產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀來(lái)綜合衡量稻谷產(chǎn)量。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的；

本發(fā)明是一種利用谷氨酸含量鑒定水稻氮素高效利用并結(jié)合水稻產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀選擇高產(chǎn)氮高效利用的水稻品種選育方法，主要關(guān)鍵技術(shù)是對(duì)常規(guī)品種或恢復(fù)系的選育，其步驟如下：

（1）選擇中低產(chǎn)田（土壤全氮含量在每公斤土含0.75克至1.5克之間，有機(jī)質(zhì)含量每公斤土小于30克）。按常規(guī)施肥方法，畝施純氮量在10公斤至15公斤；

（2）選擇高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種與氮高效利用的優(yōu)良親本或品種雜交，收獲雜種一代種子；同時(shí)設(shè)立對(duì)照品種；

（3）加代成雜交二代種子，并種植成雜種二代群體；種植對(duì)照品種；