專利名稱：利用根系指標(biāo)選育超級稻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水稻育種領(lǐng)域，涉及一種利用根系指標(biāo)選育超級稻方法。
背景技術(shù)：
根系是水稻固定植株、吸收營養(yǎng)和水分，以及合成激素等的重要器官。根系對水稻產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆等的作用已經(jīng)取得廣泛成果和共識。目前國內(nèi)外對根系的研究也取得了豐富的成果，在根系形態(tài)、生理生化以及遺傳方面都有很大的進(jìn)展。育種學(xué)家也開始把根系的改良列入水稻發(fā)展的主要內(nèi)容之一。但是，由于根系研究的難點(diǎn)，使人們對它的認(rèn)識還有很大的局限性，根系對葉片功能、產(chǎn)量的具體作用等還有不同觀點(diǎn)。對于水稻究竟需要培養(yǎng)什么根系，還沒有一個(gè)統(tǒng)一的結(jié)論。因此在水稻育種中，對根系的改良沒有具體可操作的育種指標(biāo)，而且由于根系觀測和分析的困難，使對水稻根系性狀的改良選擇、鑒定難以開展。這是目前國內(nèi)外的共同難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，控制水稻親本和組合的根系總量，提供一種利用根系指標(biāo)選育超級稻方法。
本發(fā)明所述的利用根系指標(biāo)選育超級稻方法，其特征在于水稻親本和組合選育時(shí)控制根系總量，其親本及組合的平均每有效分蘗的不發(fā)根節(jié)數(shù)量在5節(jié)以上。
本發(fā)明所述的利用根系指標(biāo)選育超級稻方法，其特征在于其親本及組合選育時(shí)增加根系的平均長度和分枝，使20厘米以下土壤中的根系比例占總根量的20％以上。
本發(fā)明確定了超級稻選育具體根系指標(biāo)，明確水稻的根系不是越發(fā)達(dá)越好，以不發(fā)根節(jié)數(shù)作為鑒定和選擇指標(biāo)，具有直觀、方便、可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。采用該方法選育的超級稻親本和組合，可防止選育后期早衰，提高超級稻的結(jié)實(shí)率和籽粒充實(shí)度，充分發(fā)揮超級稻新組合的高產(chǎn)潛力。
傳統(tǒng)的育種理論要求水稻具有發(fā)達(dá)的根系，但是沒有具體的指標(biāo)。根系是不是越發(fā)達(dá)越好？發(fā)明人根據(jù)多年的研究結(jié)果認(rèn)為，水稻的根不是越發(fā)達(dá)越好，而是應(yīng)該數(shù)量適當(dāng)，才能功能持久。主要原因是1.根系穿鞘生長對葉片造成損傷，直接影響葉片衰老。發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)水稻根系生長必定穿過葉鞘基部，對葉鞘造成損傷，同時(shí)也可能引起病菌入侵穿過生長的部位等，從而加速被根系穿過生長的葉片的衰老和死亡。通過對300余個(gè)不同類型品種在不同年份中的研究驗(yàn)證了這一推斷，齊穗期綠葉數(shù)與不發(fā)根節(jié)數(shù)量呈極顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)0.8457，直線回歸方程是y＝0.0045+0.9756x，如圖1所示。也即，當(dāng)水稻不發(fā)根節(jié)數(shù)為N時(shí)，則齊穗期具有N片左右的功能葉片。由于水稻的不定根總量由發(fā)根節(jié)數(shù)和每個(gè)發(fā)根結(jié)上所發(fā)生的不定根數(shù)量這兩個(gè)因素決定，而發(fā)根節(jié)數(shù)對于根系的總量更為重要。所以，發(fā)根節(jié)位高，數(shù)量多，則總根量就多；反之則少。因此，對于超級稻及其親本而言，要使其后期具有更多的功能葉片，則需要控制發(fā)根節(jié)的數(shù)量，以保持水稻在生育后期(主要是齊穗期以后)有足夠的綠葉數(shù)量，滿足后期庫的需要。在實(shí)際育種中，選擇不發(fā)根節(jié)數(shù)量大于5的親本和組合，以培育和篩選后期不早衰，提高結(jié)實(shí)率，尤其是提高籽粒充實(shí)度，充分發(fā)揮高產(chǎn)潛力的超級稻新組合。
2.根系形態(tài)建成及維持所需要的能量和物質(zhì)消耗，對葉片形成營養(yǎng)競爭。長期以來對水稻根系的認(rèn)識集中在根系的作用，忽略了根系的形態(tài)建成和維持需要消耗大量能量和物質(zhì)。因此，過量的根系對產(chǎn)量沒有幫助，反而消耗能量，對葉片光合產(chǎn)物形成過多的分流，影響葉片功能和產(chǎn)量形成。
適當(dāng)增加根系的分布深度，主要是適當(dāng)增加根系的平均長度，使20厘米以下土層中的根系比例在20％以上。
總體而言水稻屬于淺根系作物，但是不同品種間的差異還是很明顯的。早期的研究曾經(jīng)表明，要取得更高產(chǎn)量，需要增加深層根的比例。發(fā)明人的研究結(jié)果表明，20厘米以下土層中根系的比例提高，有助于防止水稻后期早衰，并提高產(chǎn)量。這主要由于，第一，表層20厘米內(nèi)的土壤中根系密度太大，導(dǎo)致根系的生長空間、能夠利用的營養(yǎng)成分大大減少，同時(shí)有可能使個(gè)體根系間的化感抑制作用大大增強(qiáng)。第二，相對表層土壤，單位根量能夠利用的深層土壤中的養(yǎng)分就較多，個(gè)體間的抑制作用也較弱。其他作物的同類研究也一定程度上驗(yàn)證了這一結(jié)果。同時(shí)，發(fā)明人通過研究，確定了一個(gè)可以具體判斷的根系分布比例，即20厘米以下土壤中的根系比例應(yīng)高于20％。


圖1為水稻齊穗期綠葉數(shù)與不發(fā)根節(jié)數(shù)的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
利用根系指標(biāo)選育超級稻方法，是一種利用根系的具體指標(biāo)選擇超級稻親本和組合的育種技術(shù)，是通過控制根系的總量和適當(dāng)增加深層土壤中的根系的比例來達(dá)到的。具體方法是控制根系發(fā)生的節(jié)位數(shù)量，增加20厘米以下土層中根系的比例。
控制發(fā)根節(jié)的數(shù)量，增加不發(fā)根節(jié)數(shù)量。在超級稻的育種過程中，在充分考慮超級稻地上部株型指標(biāo)的前提下，選擇平均每有效分蘗的不發(fā)根節(jié)數(shù)量為5～8的親本和組合。從而使其在生育后期有足夠的綠葉數(shù)量，保持強(qiáng)勁的源，充分發(fā)揮產(chǎn)量潛力。
增加深層土壤根系比例，指在超級稻選配過程中，其親本和組合具備在20厘米以下土層中的根系比例為20～40％的根系特性。這使所選擇的育種材料和組合的根系在土壤中的分布更加合理。
根據(jù)以上原則，選育了若干個(gè)試驗(yàn)組合，畝產(chǎn)超過600公斤，其根系特征是根系總量適宜，深層根比例較高。其平均每有效分蘗的不發(fā)根節(jié)數(shù)量為5～6節(jié)，比汕優(yōu)63多1～2節(jié)，而20厘米以下土層中的根系比例為25％左右，比汕優(yōu)63高5個(gè)百分點(diǎn)左右。在試驗(yàn)中的表現(xiàn)為后期抗早衰，青桿黃熟，結(jié)實(shí)率高。
權(quán)利要求
1.利用根系指標(biāo)選育超級稻方法，其特征在于水稻親本和組合選育時(shí)控制根系總量，其親本及組合的平均每有效分蘗的不發(fā)根節(jié)數(shù)量在5～8節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的利用根系指標(biāo)選育超級稻方法，其特征在于其親本及組合選育時(shí)增加根系的平均長度和分枝，使20厘米以下土壤中的根系比例占總根量的20～40％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用根系指標(biāo)選育超級稻方法，屬于水稻育種領(lǐng)域。本發(fā)明所述的利用根系指標(biāo)選育超級稻方法，控制水稻親本和組合的根系總量，其親本及組合的平均每有效分蘗的不發(fā)根節(jié)數(shù)量在5節(jié)以上，增加根系的平均長度和分枝，使20厘米以下土壤中的根系比例占總根量的20％以上。本發(fā)明確定了超級稻選育具體根系指標(biāo)，明確水稻的根系不是越發(fā)達(dá)越好，以不發(fā)根節(jié)數(shù)作為鑒定和選擇指標(biāo)，具有直觀、方便、可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。采用該方法選育的超級稻親本和組合，可防止選育后期早衰，提高超級稻的結(jié)實(shí)率和籽粒充實(shí)度，充分發(fā)揮超級稻新組合的高產(chǎn)潛力。
文檔編號A01G16/00GK1559191SQ20041001687
公開日2005年1月5日 申請日期2004年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月11日
發(fā)明者吳偉明, 程式華, 曹立勇, 占小登 申請人:中國水稻研究所