CN101999316A - 甘蓝型油菜细胞质雄性不育系选育方法 - Google Patents
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Abstract
甘蓝型油菜细胞质雄性不育系的选育方法，选择贵州野生油菜细胞质雄性不育单株作母本，保持系甘蓝型双低油菜819做父本，通过远缘杂交、连续回交，得到甘蓝型油菜细胞质雄性不育系和保持系，繁殖该不育系，得到甘蓝型细胞质雄性不育系贵野II A不育系，将贵野II A不育系测交，得到能够恢复完全恢复系778，实现了三系配套，它属于细胞质与细胞核互作的不育类型，可转移到芸薹属其它物种中。本发明的积极效果：1、甘蓝型油菜细胞质雄性不育系的不育性十分稳定彻底。2、恢复系很容易找到。3、不育系不存在苗期黄化和蜜腺不发达的问题。4、选育的甘蓝型油菜细胞质雄性不育系可用于甘蓝型油菜和其其它芸薹属物种的杂种优势育种。
Description
技术领域
本发明属于芸薹属作物育种技术领域，具体涉及到甘蓝型油菜细胞质不育系贵野II不育系的发现，将不育系转移到其它物种和实现三系配套且利用现杂种优势的方法。
背景技术：
利用雄性不育系生产杂交种是我国油菜杂种优势利用的主要途径。目前我国选育的杂交油菜品种，大约有30％的杂交种是利用细胞核雄性不育系制种，包括有30％的无上位性基因控制的隐性核不育和10％的上位基因控制的隐性核不育和显性核不育。有50％杂交种主要是利用Shan2A和Polma细胞质雄性不育系生产，剩下的杂交种主要是化学杀雄制种。
Shan 2A和Polma细胞质雄性不育系到目前为止还没有办法证明是两个体系，是我国杂交油菜利用的主要类型。傅廷栋1972年在甘蓝型油菜中发现Polima CMS(po1CMS)，由于其不育性的相对稳定性和易实现三系配套，被认为是世界上第一个有实用价值的细胞质雄不育类型。1976年，湖南省农科院崔德诉研究员等首次实现Po1CMS三系配套，并育成中国第一个三系杂种。到1994年底，国内外审定的细胞质三系杂种中许多是用Polima CMS不育系配制而成的。
Shan 2A CMS是李殿荣于1976年在甘蓝型油菜品种间复交组*574-3x(丰收4号+7207混合授粉)后代中发现的半不育株，后来经连续回交转育形成稳定的不育系陕2A，该不育胞质的恢复基因只存在于从欧洲引进的甘蓝品种中，陕ZA与po1CMS具有共同的保持系和恢复系，认为可能属于同一不育胞质类型。由其配制的三系杂交种“秦油2号”是国际上第一个通过品种审定、并大面积用于生产的双高甘蓝型三系杂交种。Shan2A和Polma细胞质雄性不育系细胞质单一，将成为杂交油菜的限制因素，并且易受温度影响，育性的不稳定性导致可育和不育的转变，杂交种制种纯度下降，一定比例的不育株的存在影响了杂交种产量潜力的发挥。发掘和创建新型雄性不育细胞质一直是油菜品种改良的重要课题。
Ogu CMS是一个新的油菜胞质雄性不育类型。Ogu CMS是在日本的萝卜群体中发现的天然雄性不育株，其不育性的遗传属于核、质互作类型。法国学者Bannerot将甘蓝型油菜细胞核导入萝卜不育胞质中，育成了甘蓝型油菜萝卜细胞质雄性不育系(简称萝卜质不育系)。由此看来其遗传组成和来源与Po1 CMS，Nap cms和陕2A等油菜不育胞质不同。优点有：它属于甘蓝型油菜萝卜质不育系，与Polima CMS，Nap CMS和陕2A等恢保关系不同，几乎所有的甘蓝型油菜品种都是它的保持系；在不同的温光条件下甘蓝型油菜萝卜质不育材料的不育性表现都是非常稳定的，不受环境条件影响，并且其不育性彻底无微粉现象发生.这些特点表明其他胞质不育材料(Polima CMS，Nap CMS和陕2A等)不能与之相比。但缺点是在于甘蓝型油菜萝卜质不育材料在低温条件下(低于12℃)叶片缺绿黄化，花器官蜜腺缺乏；恢复系非常缺乏，在甘蓝型油菜品种中很难找到其恢复基因，其恢复基因仅存在于欧洲萝卜品种中，以及角果肥大呈肉质的萝卜果，这表明甘蓝型油菜的细胞核与萝卜的不育胞质之间没有功能适应性，而在遗传上产生胞质负效应，所以萝卜的不育胞质在遗传上会对甘蓝型油菜萝卜质雄性不育胞质杂种的农艺性状等方面产生不良的影响。M.Renard等通过原生质体融合克服了甘蓝型油菜萝卜质雄性不育材料的缺绿黄化和蜜腺缺乏两个问题，且保持原来的雄性不育.不缺绿及蜜腺丰富的甘蓝型油菜萝卜胞质不育系也选育成功，即通过原生质体融合技术已克服了甘蓝型油菜萝卜质不育材料萝卜胞质在遗传上的负效应。
德国NPZ公司发现的一种新的不育类型MSL，在国外使用比较广泛。具有恢复系非常多，育性彻底的优点，但也有保持系比较难培育和不育系死蕾严重的现象。
另外，目前应用比较多的不育系还有核不育系，如双隐性核不育和三隐性核不育等。虽然恢复系很多，配制组合容易，但在属于两系，在制种时需要拔掉一半的可育单株，造成重大的人力资源浪费。近几年，也有人发现了具有上位抑制基因的三隐性核不育和显性核不育，虽然部分解决了拔掉一半可育单株的问题，但临保系选择比较费时费力，在培育不育体系时花掉很多时间和精力，另外有部分不育单株不育度没有达到100％，而影响了制种的纯度。
发明内容
本发明的目的是发现了一种新型类型的细胞质不育系，克服了目前其他不育类型的缺点，聚集了其它不育系优点，为芸薹属的杂种优势利用提供了新的种质资源。利用本不育系培育的材料不育彻底，不育株率和不育度均为100％，且不受环境、气候、温度、光照和遗传背景的影响，不存在基因累赘现象。可以将此不育系应用于芸薹属的不同的物种中。
本发明通过以下技术方案得以实现：这种甘蓝型油菜细胞质雄性不育系的选育方法，其特征在于，选择贵州野生油菜细胞质雄性不育单株作母本，保持系甘蓝型双低油菜819做父本，通过远缘杂交、嫁接驯化和连续回交，细胞学和表型鉴定，得到遗传稳定的甘蓝型油菜细胞质雄性不育系和保持系，繁殖该甘蓝型细胞质雄性不育系，得到甘蓝型细胞质雄性不育系贵野IIA不育系，将贵野IIA不育系测交，得到能够恢复完全且没有不良性状累赘的恢复系778，实现了三系配套，同时，将贵野IIA不育系通过种间杂交的方法转移到芸薹属其它物种中。
本发明的积极效果：1、本发明的甘蓝型油菜细胞质雄性不育系的不育性十分稳定彻底，且不受环境(如低温或高温、光照和逆境)和遗传背景的影响，在四川成都和湖南常德连续六年种植并进行育性鉴定，该不育系的不育性和不育株率均为100％，没有死蕾现象，接受花粉能力很强，结实能力强，制种产量高；不存在基因累赘的情况。2、恢复系很容易找到，常规甘蓝型油菜中有20％左右的材料含有其恢复基因，恢复基因也不存在基因累赘现象。3、不育系不存在苗期黄化和蜜腺不发达的问题。4、本发明选育的甘蓝型油菜细胞质雄性不育系可用于甘蓝型油菜和其它芸薹属物种的杂种优势育种。
具体实施方式
具体选育步骤如下：
(1)从贵州山区发现了野生油菜不育单株贵野不育系II；
(2)利用RFLP分子标记方法对野生油菜细胞质雄性不育系II进行遗传分类，获得新类型的不育系贵野不育系II；
(3)用步骤(I)得到的贵野不育系II作母本，保持系甘蓝型双低油菜819做父本远缘杂交，得到FI；
(4)对步骤(2)得到的FI植株的芽嫁接到保持系819单株上，进行物种之间的亲和力锻炼，对获得的植株进行花粉育性和细胞学鉴定，得到中间型细胞质雄性不育株；
(5)用步骤(3)得到的FI不育株作母本与甘蓝型保持系819单株远缘杂交和嫁接，得到BC1F1细胞质雄性不育系；
(6)用步骤(4)得到的BC1F1细胞质雄性不育系的胚进行花粉育性和细胞学鉴定，再与保持系甘蓝型819单株回交和嫁接，得到BC2F1细胞质雄性不育系；
(7)用步骤(5)得到的BC2F1细胞质雄性不育系作母本，以保持系甘蓝型双低油菜819作轮回亲本连续回交六代，得到BC5甘蓝型油菜细胞质雄性不育系CMS819；
(8)利用50份国内外的常规甘蓝型油菜作测验种，对(7)获得的不育系CMS819、波里马细胞质雄性不育(pol CMS)、萝卜质细胞质雄性不育(OguCMS)、tour CMS、nap CMS等细胞质雄性不育类型进行测交，确定不育系CMS819的恢复系保持系与其它类型的不育系的恢复系保持系关系完全不一样，从表型上证实了(2)，50份测验种中，有40份是保持系，且保持不育系彻底，不受温光、气候和遗传背景的影响，10份恢复系，能够恢复完全，实现了三系配套；
(9)将(8)获得的三系配套组合进行试验，其中有一双低高产组合M21，表现突出，比对照增产15％；
(10)将(7)获得的细胞质雄性不育系CMS819与其它芸薹属物种进行远缘杂交，胚抢救和分子标记辅助选择，将不育基因导入到其他物种中，如白菜、芥菜型油菜、青花菜等物种中。实现其它物种的杂种优势利用；
(11)将(9)中的M21组合进行自交，建立F2群体，进行恢复基因定位。通过QTL分析，确定主效恢复基因1对，微效恢复基因2对。紧密连锁的标记分别是MK011，MK023和MK921。
从而完成了本发明。
Claims (2)
1.甘蓝型油菜细胞质雄性不育系的选育方法，其特征在于，选择贵州野生油菜细胞质雄性不育单株作母本，保持系甘蓝型双低油菜819做父本，通过远缘杂交、嫁接驯化和连续回交，细胞学和表型鉴定，得到遗传稳定的甘蓝型油菜细胞质雄性不育系和保持系，繁殖该甘蓝型细胞质雄性不育系，得到甘蓝型细胞质雄性不育系贵野IIA不育系，将贵野IIA不育系测交，得到能够恢复完全且没有不良性状累赘的恢复系778，实现了三系配套，同时，将贵野IIA不育系通过种间杂交的方法转移到芸薹属其它物种中。
2.根据权利要求1所述的甘蓝型油菜细胞质雄性不育系的选育方法，其特征在于，具体选育步骤如下：
(1)从贵州山区发现了野生油菜不育单株贵野不育系II；
(2)利用RFLP分子标记方法对野生油菜细胞质雄性不育系II进行遗传分类，获得新类型的不育系贵野不育系II；
(3)用步骤(I)得到的贵野不育系II作母本，保持系甘蓝型双低油菜819做父本远缘杂交，得到FI；
(4)对步骤(2)得到的FI植株的芽嫁接到保持系819单株上，进行物种之间的亲和力锻炼，对获得的植株进行花粉育性和细胞学鉴定，得到中间型细胞质雄性不育株；
(5)用步骤(3)得到的FI不育株作母本与甘蓝型保持系819单株远缘杂交和嫁接，得到BC1F1细胞质雄性不育系；
(6)用步骤(4)得到的BC1F1细胞质雄性不育系的胚进行花粉育性和细胞学鉴定，再与保持系甘蓝型819单株回交和嫁接，得到BC2F1细胞质雄性不育系；
(7)用步骤(5)得到的BC2F1细胞质雄性不育系作母本，以保持系甘蓝型双低油菜819作轮回亲本连续回交六代，得到BC5甘蓝型油菜细胞质雄性不育系CMS819；
(8)利用50份国内外的常规甘蓝型油菜作测验种，对(7)获得的不育系CMS819、波里马细胞质雄性不育(pol CMS)、萝卜质细胞质雄性不育(Ogu CMS)、tour CMS、nap CMS细胞质雄性不育类型进行测交，确定不育系CMS819的恢复系保持系与其它类型的不育系的恢复系保持系关系完全不一样，从表型上证实了(2)，50份测验种中，有40份是保持系，且保持不育系彻底，不受温光、气候和遗传背景的影响，10份恢复系，能够恢复完全，实现了三系配套；
(9)将(8)获得的三系配套组合进行试验，其中有一双低高产组合M21，表现突出，比对照增产15％；
(10)将(7)获得的细胞质雄性不育系CMS819与其它芸薹属物种进行远缘杂交，胚抢救和分子标记辅助选择，将不育基因导入到其他物种中，如白菜、芥菜型油菜、青花菜等物种中，实现其它物种的杂种优势利用；
(11)将(9)中的M21组合进行自交，建立F2群体，进行恢复基因定位，通过QTL分析，确定主效恢复基因1对，微效恢复基因2对，紧密连锁的标记分别是MK011、MK023和MK921。
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