CN101869050A - 甘蓝型油菜黄籽性状遗传不稳定性的克服方法 - Google Patents

Abstract

一种甘蓝型油菜黄籽性状遗传不稳定性的克服方法，通过黄籽主效基因的导入，鉴定出哪些甘蓝型油菜黑籽材料中有作用较大的黄籽微效基因，然后通过聚合育种，将这些有利的微效多基因聚集到一个材料中，这样的黄籽材料集中了白菜型(芥菜型)油菜中的黄籽主效基因和多个甘蓝型油菜中的不同位点的黄籽微效多基因，使材料中种皮色素合成基本受阻，环境影响作用变小，从而创造出遗传稳定的甘蓝型油菜黄籽材料。黄籽外显率可达100％，黄籽度(籽粒表面黄色所占比率)可达80％以上。

Description

甘蓝型油菜黄籽性状遗传不稳定性的克服方法

技术领域

本发明涉及作物遗传育种与农业应用生物技术领域，特别是涉及一种甘蓝型油菜黄籽性状遗传不稳定性的克服方法。

背景技术

甘蓝型黄籽油菜具有一系列突出的优点：黑色素含量低，种子皮薄，含油量高；油清澈透明，既保持了菜油原有的香味，又具有色拉油的外观；饼粕蛋白质含量高；纤维素和多酚类物质含量低，饲料利用价值高等等。而且，黄籽杂交油菜还具有形成产业化的三大优点：(1)黄色杂交油菜种子便于从种子生产上实现产业化，形成种子品牌；(2)黄色商品菜籽特征明显，便于收购并实行优质优价；(3)金黄色优质油和饼的产品特征明显，便于形成品牌并防止假冒产品冲击。因而国内外都把甘蓝型黄籽油菜作为油菜育种目标之一。

自然界中只有白菜型和芥菜型油菜存在黄色籽粒品种，在高产且应用面积大的甘蓝型油菜中没有天然黄籽存在。瑞典教授Olsson(1960)从人工合成的甘蓝型油菜中首次找到了黄籽单株，但其遗传行为十分复杂，很难稳定下来(Jonsson，1985)。此后，西德Robbelen(1981)、瑞典Jonsson(1983)、加拿大Stefansson(1986)等都发现了黄籽单株，进行了大量研究工作，但未见任何实质性进展。1975年，华中农大刘后利先生从甘蓝型种间杂种华油3号株系繁殖的后代中，首次在中国发现了甘蓝型黄籽油菜。此后国内其它科研育种单位也相继发现了一些甘蓝型黄籽材料，如陕西省农垦中心(1980)、贵州农学院(1982)、江苏省农科院(1984)、中国农科院油料所(1985)等，但都因为黄籽率或黄籽度不高不稳，或者产量含油量不高而未能在生产上发挥作用。

Chen和Heneen(1992)、Hawk(1982)、Ahmed和Zuberi(1971)等研究认为种皮色素的合成受单个隐性基因控制，Stringam(1980)认为是受双隐性基因控制；Bactzel等(2000)、Van Deynze和Pauls(1994)、Shirzadegan(1986)等的研究认为种皮中色素的合成受三对隐性基因控制。国内吴江生(1998)报道发现显性黄籽基因材料，吴江生用黄籽株率为77.27％的黄籽株系933044与一系列黑籽品种(系)杂交，22个组合中有2个组合(933044×93431)F1代黄籽株率在95％以上，植株间种皮色泽呈连续性变化。因此推测黄籽性状受2对显性基因互作控制，933044为YcYcbcbc，93431为ycycbcbc，其余黑籽亲本为ycycBcBc。同时，认为黄籽性状还具有数量性状遗传特点。

李殿荣(专利号1039181)报道黄籽性状由两对纯合显性互补基因Y1Y1Y2Y2控制，黄籽材料由Y1Y1Y2Y2组成，如果以基因型为y1y1Y2Y2或Y1Y1y2y2的黑籽杂交，以及这两种黑籽油菜之间杂交，F1代可出现黄籽。但这些组合的F1代仅表现很轻微的黄色，即该显性黄籽基因仅为微弱的部分显性基因，在实际生产中应用意义不大。

国内外研究均表明，白菜型和芥菜型油菜AA染色体组上存在黄色籽粒品种，它们的黄籽特性能稳定地遗传给后代，但将这些黄籽基因转移到AACC染色体组的甘蓝型油菜中所得到的黄籽材料确始终难以稳定。

发明内容

本发明的目的在于，解决甘蓝型油菜黄籽率不稳，黄籽度不高的问题，提供一种甘蓝型油菜黄籽性状遗传不稳定性的克服方法，以选育出黄籽率和黄籽度高、遗传背景协调并带有黄籽主效基因的亲本材料，为优质高产黄籽油菜育种和杂种优势利用提供丰富的育种材料。

本发明申请人通过一系列遗传和生理研究，发现在种皮色素合成的代谢网络中，很多关键酶基因和调控基因，以及这些基因家族中的成员发生突变都会影响种皮色素的合成，即不同的甘蓝型油菜(特别是CC染色体组)中带有众多不同位点的微效黄籽基因(黄籽QTL)，它们能使甘蓝型黑籽油菜中的种皮色素、皮壳率、木质素含量存在较大差异，但在没有黄籽主效基因的时候，这些微效多基因不能完全阻断种皮色素的合成，因而不能产生黄色籽粒材料。另一方面，由于种皮色素对油菜种子的生活力具有保护作用，在长期的自然和人工选择压力下，每一个甘蓝型黑籽油菜中所带的黄籽微效基因数量都很少，当育种者通过远缘杂交将白菜型或芥菜型油菜AA染色体组上存在的黄籽主效基因转移到甘蓝型油菜中时，黄籽主效基因受众多黑籽微效基因的修饰，使种皮色素合成不能完全受阻，而表现出黄籽率和黄籽度不高的现象。

研究发现高黄籽率和黄籽度甘蓝型黄籽材料必须集中白菜型油菜和/或芥菜型油菜中的黄籽主效基因和多个甘蓝型油菜中的不同的黄籽微效多基因，才能克服甘蓝型油菜中黄籽性状遗传不稳定问题。

因此，本发明的核心及技术路线是通过黄籽主效基因的导入，鉴定出哪些甘蓝型黑籽油菜材料中有作用较大的黄籽微效基因(如果没有黄籽主效基因的导入，这些微效基因的作用表现不出来)，然后通过聚合育种，将这些有利的微效多基因聚集到一个材料中，这样的黄籽材料集中了白菜型(芥菜型)油菜中的黄籽主效基因和多个甘蓝型油菜中的不同位点的黄籽微效多基因，使材料中种皮色素合成基本受阻，环境影响作用变小，表现遗传稳定。

本发明通过以下具体的技术方案一或方案二实现：

方案一：

(1)甘蓝型黑籽油菜与白菜型黄籽材料或芥菜型黄籽材料杂交，杂交后代分别经多代自交，获得结实正常的褐黄色甘蓝型材料；

(2)褐黄色甘蓝型材料分别与10～20个不同来源的甘蓝型黑籽材料杂交，杂交后代分别经多代自交加定向选育，获得10～20个不同遗传背景的甘蓝型褐黄籽材料；

(3)不同遗传背景的甘蓝型褐黄籽材料相互杂交、自交，获得F2代，选黄籽率、黄籽度较好的单株种植甘蓝型黄籽材料F3代，不同来源F3代黄籽材料再复交1～2次、自交，获得高黄籽率和黄籽度甘蓝型黄籽材料。

步骤(2)可与小孢子培养染色体加倍技术配合，对双单倍体后代定向选育，效率更高。

方案二：

(1)5～10个不同遗传背景的甘蓝型油菜与同一个白菜型黄籽材料或芥菜型黄籽材料杂交，杂交后代分别经多代自交获得不同遗传来源且结实正常的褐黄色甘蓝型材料；

(2)不同遗传来源且结实正常的褐黄色甘蓝型材料相互杂交、自交，获得F2代，选黄籽率、黄籽度较好的单株种植甘蓝型黄籽材料F3代；

(3)不同来源F3代黄籽材料复交1～2次、自交，获得高黄籽率和黄籽度甘蓝型黄籽材料。

本方法的优点为：可以选育出遗传背景协调并带有主效黄籽基因的亲本材料，这些材料的黄籽外显率可达100％，黄籽度(籽粒表面黄色所占比率)可达80％以上，能稳定遗传，皮壳率、单宁总量、皮壳纤维素含量均明显低于黑籽对照。依托这些材料，已育成了国际上第一批高产优质高效甘蓝型黄籽杂交油菜“渝黄1号”、“渝黄2号”、“渝黄4号”等国家审定品种，并在生产上大面积使用。

由于甘蓝型黄籽油菜具有黑色素含量低，种子皮薄，含油量高；油清澈透明，既保持了菜油原有的香味，又具有色拉油的外观；饼粕蛋白质含量高、纤维素和多酚类物质含量低、饲料利用价值高等优点，应用该方法可望创造出一大批优良的甘蓝型黄籽材料和品种，产生显著的社会、经济效益。

具体实施方式

实例1：

芥菜型黄籽材料×甘蓝型黑籽材料，杂交后代育成甘蓝型褐黄籽材料，用该材料作母本，与20个甘蓝型黑籽材料杂交，观察F2代粒色表现，选其中粒色较好的单株自交，定向选择3代后，将不同组合后代中粒色较好、遗传较稳定的株系相互杂交、2轮复交，聚合了8个不同来源褐黄籽材料中的黄籽微效多基因，最后育成甘蓝型黄籽双低品系，对该品系经连续5代观测，其黄籽率100％(后代无黑褐籽)，黄籽度达90％(接近白菜型黄籽的亮黄色)。

实例2：

白菜型黄籽材料×甘蓝型黑籽材料，杂交后代育成甘蓝型褐黄籽材料，用该材料作母本，与10个甘蓝型黑籽材料杂交，观察F2代粒色表现，选其中粒色较好的单株自交，定向选择3代后，将不同组合后代中粒色较好、遗传较稳定的株系相互杂交、复交，聚合了不同来源褐黄籽材料中的黄籽微效多基因，最后育成甘蓝型黄籽双低品系，对该品系经连续5代观测，其黄籽率100％(后代无黑褐籽)，黄籽度达90％(接近白菜型黄籽的亮黄色)。

实例3：

选用加拿大白菜型黄籽材料斯斑为父本与8个甘蓝型黑籽油菜品系杂交，后代经8代自交和定向选育，获得一批褐黄色且遗传较稳定的甘蓝型黄籽材料，经2轮复交，聚合了4个褐黄籽材料中的黄籽微效多基因，后代再经5代自交和定向选育，最后育成甘蓝型黄籽双低品系。对该品系经连续4代观测，其黄籽率100％，黄籽度达90％，农艺产量性状良好。

Claims (2)

1.一种甘蓝型油菜黄籽性状遗传不稳定性的克服方法，其特征在于，通过以下具体的技术方案一或方案二实现：

方案一：

(1)甘蓝型黑籽油菜与白菜型黄籽材料或芥菜型黄籽材料杂交，杂交后代分别经多代自交，获得结实正常的褐黄色甘蓝型材料；

(2)褐黄色甘蓝型材料分别与10～20个不同来源的甘蓝型黑籽材料杂交，杂交后代分别经多代自交加定向选育，获得10～20个不同遗传背景的甘蓝型褐黄籽材料；

(3)不同遗传背景的甘蓝型褐黄籽材料相互杂交、自交，获得F2代，选黄籽率、黄籽度较好的单株种植甘蓝型黄籽材料F3代，不同来源F3代黄籽材料再复交1～2次、自交，获得高黄籽率和黄籽度甘蓝型黄籽材料。

方案二：

(1)5～10个不同遗传背景的甘蓝型油菜与同一个白菜型黄籽材料或芥菜型黄籽材料杂交，杂交后代分别经多代自交获得不同遗传来源且结实正常的褐黄色甘蓝型材料；

(2)不同遗传来源且结实正常的褐黄色甘蓝型材料相互杂交、自交，获得F2代，选黄籽率、黄籽度较好的单株种植甘蓝型黄籽材料F3代；

(3)不同来源F3代黄籽材料复交1～2次、自交，获得高黄籽率和黄籽度甘蓝型黄籽材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，方案一步骤(2)与小孢子培养染色体加倍技术配合，对双单倍体后代定向选育。