CN101743902A - 甘蓝型油菜隐性核不育近等基因系的构建与单交种生产技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种甘蓝型油菜隐性核不育近等基因系的构建与单交种生产技术，以隐性核不育纯合两型系的可育株为供体，以临保系为轮回亲本进行反复回交，获得与临保系遗传背景相同的新纯合两型系；以该隐性核不育新纯合两型系的不育株与遗传背景相同的临保系进行杂交，生产全不育系，然后以全不育系与恢复系进行杂交生产单交种。本发明将纯合两型系与临保系的遗传背景快速同质化，使得商用F1杂交种由以前的三交种转变成单交种并在生产上得到应用。

Description

甘蓝型油菜隐性核不育近等基因系的构建与单交种生产技术

技术领域

本发明涉及甘蓝型油菜育种领域，具体涉及一种甘蓝型油菜隐性核不育近等基因系的构建与单交种生产技术。

背景技术

一)甘蓝型油菜隐形核不育性的遗传规律

甘蓝型油菜隐性核不育性受3对隐性基因控制，为了便于描述其遗传，我们将三种隐性基因分别命名为a、b和rf，其中a和b为隐性不育基因，rf为隐性上位基因，能抑制a和b不育基因的表达，使育性恢复可育。不育株有2种基因型，aabbRfRf为纯合型不育株，aabbRfrf为杂合型不育株。可育株有25种基因型，其中aaBbRfRf和AabbRfRf自交育性分离比例为3∶1，aaBbRfrf和AabbRfrf自交育性分离比例为13∶3，AaBbRfRf自交育性分离比例为15∶1，AaBbRfrf自交育性分离比例为61∶3，其余19种可育基因型自交没有育性分离(参见表1)。

根据甘蓝型油菜隐性核不育性的遗传规律，纯合两型系内的纯合型不育株与杂合型可育株杂交，不育株上产生的后代世代间基因型相同，2种基因型始终各占50％，因而能稳定遗传(参见图1)。三隐性纯合体aabbrfrf作为父本，与纯合型不育株杂交，后代不育株率达到100％，因此三隐性纯合体可以作为临保系(参见图2)。基因型为AA----、--BB--或AABB--的可育株与所有不育株杂交，后代可育株率达到100％，因此其可以作为恢复系(参见图2)。

二)全不育系的生产

用甘蓝型油菜隐性核不育纯合两型系为母本，临保系为父本，在初花期将母本行纯合两型系中的50％可育株拔除，由临保系对母本行中剩余的不育株授粉，成熟后，从母本行收获的种子就是全不育系种子(参见图2)。

表1甘蓝型油菜隐性核不育性的遗传规律

三)商用F₁杂交种的生产

商用F₁杂交种的生产是以全不育系为母本，恢复系为父本，由恢复系对母本行中不育株授粉，成熟后，从母本行收获的种子就是商用F₁杂交种(参见图2)。

四)“三系法”制种技术

根据甘蓝型油菜隐性核不育性受a、b不育基因和rf上位抑制基因互作控制的遗传原理，可以利用隐性核不育纯合两型系、临保系和恢复系实现“三系法”制种。现有的隐性核不育“三系法”制种技术，因纯合两型系与临保系的遗传背景存在差异，生产的全不育系实际上为杂交种，然后再以该全不育系与遗传背景不同的恢复系杂交生产的商品杂交种实际上为三交种，由于三交种的遗传背景分离严重，导致甘蓝型油菜隐性核不育的杂种优势降低，同时由于在生产上不同单株的花期、成熟期存在差异，一致性差，这样将增大了油菜收获的损失，也不利于油菜的机械化、轻简化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种甘蓝型油菜隐性核不育近等基因系的构建与单交种生产技术。通过构建甘蓝型油菜隐性核不育近等基因系的手段，寻找一种简单、可行、高效的育种技术，能够将纯合两型系与临保系的遗传背景快速同质化，从而使得商用F₁杂交种由以前的三交种转变成单交种并在生产上得到应用。

为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案来实现：

一种甘蓝型油菜隐性核不育近等基因系的构建方法，以隐性核不育纯合两型系的可育株为供体，通过反复回交获得与临保系遗传背景相同的新纯合两型系。

所述构建方法是以临保系为轮回亲本进行反复回交。

所述新纯合两型系的构建，具体包括以下步骤：

a、选择以甘蓝型油菜隐性核不育纯合两型系的可育株与临保系杂交，分离出1∶1的可育株AabbRfrf和不育株aabbRfrf。

b、以上述可育株AabbRfrf为母本，与临保系再次进行4代回交，分离出1∶1∶1∶1的可育株AabbRfrf、可育株Aabbrfrf、可育株aabbrfrf和不育株aabbRfrf。

c、以上述a步中的不育株aabbRfrf为母本，与临保系继续进行5代回交，分离出1∶1的可育株aabbrfrf和不育株aabbRfrf。

d、以上述b步中回交后代的可育株AabbRfrf与上述c步中回交后代的不育株aabbRfrf杂交，其后代分离出基因型为AabbRfRf的可育株，然后通过自交、测交获得遗传背景与临保系相同的新纯合两型系。

所述甘蓝型油菜隐性核不育单交种的生产技术，是通过上述新纯合两型系的构建使得甘蓝型油菜隐性核不育纯合两型系与临保系的遗传背景相同，从而使得利用纯合两型系的不育株与临保系生产的全不育系遗传背景一致，不会发生性状分离。

利用上述全不育系与恢复系(基因型为AA----、--BB--或AABB--)杂交生产的商用F₁杂交种为单交种。

通过上述方法，本发明育成了一个甘蓝型油菜新品种--“沪油杂5号”。

本发明通过一种可行的常规回交转育方法，在不具备现代化分子仪器实验室的研究单位都可以利用的方式下，能够快速地让纯合两型系与临保系的遗传背景相同，从而使得生产的商用F₁杂交种成为花期和成熟期一致、杂种优势强、遗传背景单一的单交种，这样有利于油菜的机械化、轻简化。

本发明所需的试验材料：

1.隐性核不育纯合两型系

甘蓝型油菜隐性核不育20118A，系上海市农业科学院孙超才于1993年在油菜花粉培养后代中发现的，然后20118A与花粉培养后代中的可育株杂交，并连续兄妹交，在1998年获双低甘蓝型油菜隐性核不育纯合两型系20118AB，其芥酸含量为0.56％，硫甙含量为23.45μmol/g。目前，由该不育系已经培育出了三个优良的国审品种“沪油杂1号”、“向农03”和“沪油杂4号”。

2.临保系

临保系M-6029，其基因型为aabbrfrf，可育，与隐性核不育20118A(aabbRfRf)杂交，其后代基因型为aabbRfrf，仍为不育，但是该不育性只能保持一代，其后代会发生育性分离，故称基因型aabbrfrf的M-6029为甘蓝型油菜隐性核不育20118A的临保系，系上海市农业科学院孙超才于1999年在隐性核不育20118A的测交组合中通过连续的自交，测交选育而成。

3.恢复系

因甘蓝型油菜隐性核不育是受三对隐性基因控制的，所以恢复系的选择自由度大，生产上的品系(自交系)基因型大多为AA----、--BB-或AABB--，故均可以用作恢复系。

本发明与原有的隐性核不育三系法制种相比具有以下优势：

1.原有的隐性核不育三系法生产的杂交种是三交种，三交种因基因型发生了分离，导致杂交种单株间许多农艺性状发生分离，如株高，花期，角果成熟期等，这不利于油菜的机械化收获。本发明通过一种甘蓝型油菜隐性核不育近等基因系构建的方法，使得杂交种由三交种转变为单交种，有利于满足油菜机械化、轻简化的生产技术需求。

2.原有的隐性核不育三系法生产的杂交种是三交种，三交种因基因型发生了分离，导致杂交种单株间许多农艺性状发生分离，这可能降低杂种优势，本发明使得杂交种由三交种转变为单交种，可部分提高杂交种的杂种优势。

3.简化强优势的杂交育种程序，可以直接利用现有的临保系(人工去雄或化学杀雄)与恢复系杂交配置杂交组合，如果表现为强优势的杂交组合，直接可以用本发明的方法实现三系配套。

附图说明

图1为隐性核不育纯合两型系的遗传模式。

图2为隐性核不育杂交种的生产模式。

图3为隐性核不育近等基因系构建的遗传模式。

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案。

实施例1

“沪油杂5号”的发现

临保系M-6029，其基因型为aabbrfrf，是隐性核不育20118A的临保系，系上海市农业科学院孙超才于1999年在隐性核不育20118A的测交组合中通过连续的自交，测交选育而成，芥酸含量为0.89％，硫苷含量为25.36μmol/g，农艺性状优良，一般配合力与特殊配合力高。

为了利用M-6029选配强优势杂交组合，2000年通过人工去雄的方法手工配置M-6029×99105(引自江苏省农科院)杂交组合，通过小面积比较试验，发现该组合表现良好。

实施例2

“沪油杂5号”的选育

1.利用临保系M-6029回交改良两型系20118AB

在2001年3月油菜花期，以隐性核不育两型系中的可育株20118B为母本与临保系M-6029杂交，其后代可分离1可育株∶1不育株；20118B×M-6029杂交后代中的不育株与轮回亲本M-6029回交，其后代始终分离为1可育株(aabbrfrf)∶1不育株(aabbRfrf)，连续回交5代后，可育株和不育株的遗传背景与临保系M-6029趋于一致(参见图3)。

20118B×M-6029杂交后代中的可育株与轮回亲本M-6029回交，后代始终分离为1可育株(AabbRfrf)∶1可育株(Aabbrfrf)∶1可育株(aabbrfrf)∶1不育株(aabbRfrf)，然后以临保系M-6029为父本，与上述群体中10株可育株回交并自交，基因型为Aabbrfrf和aabbrfrf的可育株自交，后代无育性分离，与临保系M-6029测交，后代无育性分离，基因型为AabbRfrf的可育株自交，后代分离为13可育株∶3不育株，与临保系M-6029测交，后代分离为3可育株∶1不育株，在10个测交组合中至少有一个组合为可育株(AabbRfrf)×临保系M-6029，重复回交3次，选该组合中10株可育株自交并与组合20118B×M-6029的5次回交后代中的不育株杂交，至少有一个组合为不育株(aabbRfrf)×可育株(AabbRfrf)，选该组合中10株可育株自交，至少可以获得一株可育株(AabbRfRf)的自交后代，兄妹交为1可育株(AabbRfRf)∶1不育株(aabbRfRf)组成了新的隐性核不育两型系20118AB，该两型系与临保系M-6029遗传背景一致(参见图3)。

2.“沪油杂5号”的配置

将新的隐性核不育两型系20118AB种植在隔离大棚的母本行，父本行种临保系M-6029，花期拔出可育株20118B，用临保系给不育株20118A授粉，不育株上收获的种子为全不育系，然后利用全不育系与恢复系99105(引自江苏省农科院)杂交，获得单交杂种“沪油杂5号”。

3.“沪油杂5号”的区生试表现

2005～2006年度在上海市农科院作物所品系产量鉴定试验中，平均亩产138.2kg，较“沪油15”增产10.3％，达显著水平。

2006～2008年度二年上海市油菜区域试验，平均亩产202.9kg，较双低对照“沪油15”增产11.18％，增产达显著水平。2007～2008年度“沪油杂5号”产油量较沪油15增产19.48％。

2007～2008年度在上海市油菜生产试验平均亩产161.74公斤，比对照增产3.11％；产油量71.62公斤，比对照增7.02％。

4.“沪油杂5号”的农艺特性

生育期：属半冬性，在长江下游地区正常年份，9月下旬播种，11月上旬移栽，3月中旬抽苔，3月下旬初花，4月中旬终花，5月20日左右成熟，全生育期235天左右，与对照沪油15相当。

形态特征：幼苗叶色为绿色，叶片大小中等，叶缘有波状缺刻，蜡粉较厚，幼苗生长习性为半直立。苔茎绿色，花瓣鲜黄色，开花状态侧迭，分枝习性属中生分枝型。角果长度中等，植株呈纺锤型，种子颜色为黑色。

农艺性状：在亩栽7500株情况下，株高160cm左右，有效分枝位40cm，一次分枝8～9个，二次有效分枝5个，单株有效角果400个以上，每角粒数20粒，千粒重4.0g。

抗病性：抗油菜菌核病比对照沪油15强，抗油菜病毒病与沪油15相当。

品质：芥酸含量低于1％，硫苷含量24.72μmol/g左右，含油率44.6％。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (5)

1.一种甘蓝型油菜隐性核不育近等基因系的构建方法，其特征在于，以隐性核不育纯合两型系的可育株为供体，通过反复回交获得与临保系遗传背景相同的新纯合两型系。

2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，以临保系为轮回亲本进行反复回交。

3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述新纯合两型系的构建，具体包括以下步骤：

a、选择以甘蓝型油菜隐性核不育纯合两型系的可育株与临保系杂交，分离出1∶1的可育株AabbRfrf和不育株aabbRfrf；

b、以上述可育株AabbRfrf为母本，与临保系再次进行4代回交，分离出1∶1∶1∶1的可育株AabbRfrf、可育株Aabbrfrf、可育株aabbrfrf和不育株aabbRfrf；

c、以上述a步中的不育株aabbRfrf为母本，与临保系进行5代回交，分离出1∶1的可育株aabbrfrf和不育株aabbRfrf；

d、以上述b步中回交后代的可育株AabbRfrf与上述c步中回交后代的不育株aabbRfrf杂交，其后代分离出基因型为AabbRfRf的可育株，然后通过自交、测交获得遗传背景与临保系相同的新纯合两型系。

4.一种甘蓝型油菜隐性核不育单交种的生产技术，其特征在于，通过权利要求3所述的新纯合两型系的构建使得甘蓝型油菜隐性核不育纯合两型系与临保系的遗传背景相同，从而使得利用纯合两型系的不育株与临保系生产的全不育系遗传背景一致，不会发生性状分离。

5.根据权利要求4所述的生产技术，其特征在于，利用上述全不育系与恢复系基因型为AA----、--BB--或AABB--杂交生产单交种。

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