CN101037672A - 一种植物细胞质雄性不育系统保持系选育的方法 - Google Patents
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Abstract
一种植物细胞质雄性不育系统保持系选育的方法，属于植物新品系选育技术领域。其特征是将植物细胞质雄性不育系统的细胞核不育基因转育到另一种雄性不育系统的轮回选择群体中，从中选育出配合力强的保持系。与已有技术比较，本发明既能拓宽细胞质雄性不育系统保持系的遗传基础，又能简化检测其配合力的程序，从而提高选育强优势组合的机率。
Description
本发明属于植物杂种优势利用技术领域，具体涉及到一种植物细胞质雄性不育系统保持系选育的方法。其国际专利分类号为A01H1/04。
杂种优势是一种普通的自然现象，它是指杂种比亲本在营养生长，生殖生长以及生理生化等方面具有更强的表现。杂种优势利用是植物遗传改良的一个重要途径，很多植物已开始利用杂种优势于生产实践中，如水稻，玉米，油菜，棉花等作物。现在的科学技术已证实细胞质和细胞核内很多基因能影响植物雄性组织器官的正常发育。细胞质雄性不育系统是植物杂种优势利用的重要途径。细胞质雄性不育是由细胞核不育基因与细胞质不育基因相互作用的结果。在同一植物内，依据其核不育基因和细胞质不育基因的差异，划分为不同细胞质雄性不育系统，特定的细胞质雄性不育系统有其对应的核不育基因和细胞质不育基因，比如水稻，它至少有九种不同的细胞质雄性不育系统(周元飞，薛庆中，2005，遗传27：1006-1012)。
利用植物细胞质雄性不育系统生产制种主要采用三系杂交法。该方法一方面要具备含有核恢复基因(R)的细胞质雄性不育系统恢复系(简称恢复系)，其质核关系为N/S(RR)；另一方面要具备含有核恢复基因等位的不育基因(r)的细胞质雄性不育系统不育系(简称不育系)，其质核关系为S(rr)，和可以保持细胞质雄性不育系统不育的保持系(简称保持系)，其质核关系为N(rr)(S，N分别表示细胞质雄性不育系统的不育细胞质和可育细胞质；R，r分别表示细胞质不育系统的核恢复基因和与之等位的核不育基因)。稳定的保持系和其同型不育系，除了控制育性基因不同外，其它遗传背景一致。保持系的遗传基础拓宽和产生杂种优势的能力(配合力)决定了其同型不育系的育种应用潜力。
轮回选择群体是一种既能保证育种群体丰富遗传变异，又能从中选择到优良个体的育种方法。轮回群体选择的特点之一，是让群体内的个体进行遗传物质重组，即个体间异交。对于自花授粉或者常异花授粉植物而言，利用雄性不育能达到让个体间异交的目的。轮回群体选择的另一个特点是从群体中选育出遗传重组后的优良个体。
现有的技术虽然能构建细胞质雄性不育系统保持系轮回选择群体，达到拓宽保持系的遗传基础的目的，但对保持系配合力的测定往往需要人工去雄配制杂种，费工费时。
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种将植物细胞质雄性不育保持系轮回选择群体构建，和对保持系配合力测定结合在一起的选育方法，避免在保持系配合力的测定时人工去雄，提高育种效率。
本发明通过以下技术方案实现：
一种植物细胞质雄性不育系统保持系选育方法，该方法将细胞质雄性不育系统保持系轮回选择群体的构建，和细胞质雄性不育系统保持系配合力的测定结合在一起，通过有性杂交将细胞质雄性不育系统的核不育基因转育到另一雄性不育系统中，构建含有另一雄性不育系统育性分离的轮回选择群体，并从中选育出性状好，既能保持该细胞质雄性不育系统不育系的不育，同时又能恢复另一雄性不育系统不育系的育性，且遗传稳定的材料，对该材料与另一雄性不育系统不育系的杂种一代表现进行分析，检测其配合力，配合力强的个体进而转育成优良的同型细胞质雄性不育系统不育系，或构建新一轮轮回选择群体。该方法既能拓宽细胞质雄性不育系统保持系的遗传基础，又能简化检测其配合力的程序，从而提高选育强优势组合的机率。
1.细胞质雄性不育系统保持系轮回选择群体构建
纯合细胞质雄性不育系统的保持系，N(r1r1)，与另一细胞质雄性不育系统不育系进行杂交，其杂种一代育性将出现两种可能，可育和不育。如果为可育，则该保持系含有恢复另一不育系恢复基因(R2)，其质核关系为N(r1r1R2R2)，如果为不育，则其质核关系为N(r1r1r2r2)。同样的原理，另一细胞质雄性不育系统的保持系根据对该细胞质雄性不育系统的恢保关系，可划分为两种质核关系，N(R1R1r2r2)和N(r1r1r2r2)。只能保持一种细胞质雄性不育系统育性的保持系(简称单保持系N(r1r1R2R2)或N(R1R1r2r2))，可通过与能保持两种细胞质雄性不育系统育性的保持系(简称双保持系N(r1r1r2r2))有性杂交，或者两种单保持系相互杂交，后代经恢保关系测定，选育出双保持系。
基因型为mm的隐性细胞核不育系统不育系，与其临保系(Mm)的杂种一代育性发生1∶1的分离(m和M分别为隐性细胞核不育基因和与之对应的可育基因)。隐性细胞核不育系统的临保系与细胞质雄性不育系统的不育系杂种一代的育性存在两种可能，可育和不育。如果杂种一代可育，则该临保系含有细胞质雄性不育系统恢复基因(R)，其细胞核相关基因为MmRR，与之对应的隐性细胞核不育系的细胞核为mmRR；如果杂种一代不育，该临保系的细胞核相关基因为Mmrr，与之对应的隐性细胞核不育系细胞核为mmrr。第一种隐性细胞核不育的临保系(MmRR)和其对应的不育系，可通过与第二种隐性细胞核不育的临保系(Mmrr)，或其对应的不育系杂交，或者与该细胞质雄性不育系统的保持系回交，后代自交，恢保关系测定，可转育为第二种临保系(Mmrr)。
基因型为Mm的显性细胞核不育系统的不育系，与其临保系(mm)的杂种一代育性发生1∶1的分离(M和m分别为显性细胞核不育基因和与之对应的可育基因)。显性细胞核不育系统的临保系与细胞质雄性不育系统的不育系杂种一代的育性也存在两种可能，可育和不育。如果杂种一代可育，则该临保系含有细胞质雄性不育系统恢复基因(R)，其细胞核相关基因为mmRR，与之对应的显性细胞核不育系的细胞核为MmRR；如果杂种一代不育，该临保系的细胞核相关基因为mmrr，与之对应的显性细胞核不育系细胞核为Mmrr。第一种显性细胞核不育的临保系(mmRR)和其对应的不育系，可通过与第二种显性细胞核不育的临保系(mmrr)，或其对应的不育系杂交，或者与该细胞质雄性不育系统的保持系回交，后代自交，恢保关系测定，可转育为第二种临保系。
以质核为S2(r1r1R2R2)的材料为母本，双保持系N(r1r1r2r2)为回交父本，回交二代育性发生分离，不育的个体(S2(r1r1r2r2))和可育个体S2(r1r1R2r2)。或者以细胞核基因型为mmrr的隐性细胞核不育系为母本，与之对应的隐性细胞核不育系临保系(Mmrr)为父本；或者以细胞核基因型为Mmrr的显性细胞核不育系为母本，与之对应的显性细胞核不育系临保系(mmrr)为父本，其杂种一代育性发生分离。
在隔离区，让育性分离群体自由授粉，对不育株进行性状选择，收获当选单株的自由授粉种子，用于构建下一轮回选择群体。从轮回选择群体中选择性状好的可育单株自交，自交种子一半保存，另一半进行连续自交，从中分离出遗传稳定的可育个体，该个体一方面能保持该细胞质雄性不育系统的不育系的不育，另一方面又能恢复另一雄性不育系统不育系的育性。
2.配合力测定
用一系列另一雄性不育系统不育系作为测验系，与从轮回选择群体选育出来的多个遗传稳定可育个体杂交，配制杂种，根据杂种表现，测定其配合力大小。
3.同型不育系转育
以配合力强的个体作回交亲本，授粉到含有该细胞质雄性不育系统不育细胞质的材料，回交3到4代，转育成与其同型的该细胞质雄性不育系统不育系。
4.保持系轮回选择群体优化
从曾选育出配合力强的保持系相对应的另一半保存的自交种子后代中，筛选不育单株，与配合力强的保持系杂交，其杂种一代再与不育株杂交，收获其后代中优良不育株自由授粉种子，构建新一轮回选择群体的种子。
本发明的优点是：
将细胞质雄性不育系统的保持系轮回选择群体构建与保持系配合力测验结合在一起，既能拓宽细胞质雄性不育系统保持系的遗传基础，又能简化检测其配合力的程序，从而提高选育强优势组合的机率，提高育种效率。
Claims (10)
1.一种植物细胞质雄性不育系统保持系选育方法，其特征在于，通过有性杂交将细胞质雄性不育系统的核不育基因转育到另一雄性不育系统的轮回选择群体中，从中选育出配合力强的保持系，进而转育成优良的同型细胞质雄性不育系统不育系，和构建新一轮轮回选择群体。
2.根据权利要求1所述的植物细胞质雄性不育系统的保持系选育方法，其特征在于，通过有性杂交将细胞质雄性不育系统的核不育基因转育到另一雄性不育系统中，构建含有另一雄性不育系统育性分离的轮回选择群体。
3.根据权利要求1或2所述的植物细胞质雄性不育系统的保持系选育方法，其特征在于，通过恢保关系测定，选育能保持两种细胞质雄性不育系统的双保持系(N(r1r1r2r2))为回交父本，与具有该细胞质雄性不育系统细胞核不育基因(r1r1)，同时具有另一细胞质雄性不育系统不育细胞质和可育细胞核基因的材料为母本(S2(r1r1R2R2))，回交二代育性发生分离。
4.根据权利要求1或2所述的植物细胞质雄性不育系统的保持系选育方法，其特征在于，以细胞核基因型为mmrr的隐性细胞核不育系为母本，和与之相应临保系(Mmrr)杂交，其杂种一代育性发生分离。
5.根据权利要求1或2所述的植物细胞质雄性不育系统的保持系选育方法，其特征在于，以细胞核基因型为Mmrr的显性细胞核不育系为母本，和与之相应临保系(mmrr)杂交，其杂种一代育性发生分离。
6.根据权利要求1或4或5所述的植物细胞质雄性不育系统的保持系选育方法，其特征在于，让育性分离的群体在隔离区自由授粉，对不育株进行性状选择，收获当选单株的自由授粉种子，构建下一轮回群体的种子。
7.根据权利要求1或6所述的植物细胞质雄性不育系统的保持系选育方法，其特征在于，在轮回选择群体中，选择性状好的可育单株自交，自交种子一半保存，一半进行连续自交，从后代中分离出遗传稳定的可育个体。
8.根据权利要求1或7所述的植物细胞质雄性不育系统的保持系选育方法，其特征在于，用一系列另一雄性不育系统不育系作为测验系，与多个从轮回选择群体选择出的遗传稳定可育个体杂交，配制杂种，根据杂种表现，测定其配合力大小。
9.根据权利要求1或8所述的植物细胞质雄性不育系统的保持系选育方法，其特征在于，以配合力强的个体作轮回亲本，授粉到含有该细胞质雄性不育系统不育细胞质的材料，回交3到4代，转育成与其同型的不育系。
10.根据权利要求1或7或8所述的植物细胞质雄性不育系统选育方法，其特征在于，从曾选育出配合力强的保持系相对应的另一半保存的自交种子后代中，筛选不育单株，与配合力强的个体杂交，其杂种一代再与不育株杂交，收获优良不育株自由授粉种子，构建新一轮回选择群体的种子。
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