CN102150613A - 一种选育新型甘蓝型油菜细胞质雄性不育系的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种选育新型甘蓝型油菜细胞质雄性不育系的方法，属于遗传育种技术领域。该方法利用异源四倍体物种甘蓝型油菜与其二倍体亲本种白菜型油菜杂交，在其后代中选择新型白菜型油菜细胞质不育系，然后与甘蓝型油菜测交，筛选出保持系和恢复系，同时将表现全不育的测交种与其对应的测验种回交数次，直至得到稳定的不育系和对应的保持系，实现三系配套。该发明培育的新型甘蓝型油菜细胞质不育系不育性彻底，受环境影响小，并且具有配制组合容易和不育基因不存在不良基因累赘问题等优点。

Description

一种选育新型甘蓝型油菜细胞质雄性不育系的方法

技术领域

本发明涉及遗传育种技术领域，特别是涉及一种选育新型甘蓝型油菜细胞质雄性不育系的方法。

背景技术

利用雄性不育系生产杂交种是我国许多作物杂种优势利用的主要途径。我国油菜杂种优势利用存在多样性，包括细胞质雄性不育（cytoplasmic male sterility, CMS）、细胞核雄性不育（含PGS系统）、化学杀雄和自交不亲和等。细胞质雄性不育性的研究和利用，是当前和今后长期采用的杂种优势育种的主要途径。目前国内外利用的油菜CMS主要有pol CMS、Shan2A CMS、ogu CMS和nap CMS等。

Pol CMS起源于一个欧洲甘蓝型油菜品系波里马，傅廷栋于1972年在甘蓝型油菜中发现Polima CMS(po1CMS)，由于其不育性相对稳定，恢复系和保持系相对容易寻找而最早实现三系配套，被认为是世界上第一个有实用价值的细胞质雄不育类型(傅廷栋，2000)。但是pol CMS的缺点是在低温或高温条件下，易出现微量花粉而影响杂交种纯度。Shan 2A CMS是李殿荣于1976年在甘蓝型油菜品种间S74-3x(丰收4号+7207混合授粉)〕复交组合后代中发现，并且实现了三系配套。陕2A与po1CMS是否属于同一系统尚无定论。Shan 2A CMS不育系也容易受温度影响而影响杂交种纯度。

Ogu CMS是一个新的油菜胞质雄性不育类型(刘后利，1985;傅廷栋，2000)。改良的Ogu CMS在不同的温光条件下不育性表现非常稳定，不受环境条件影响。但其恢复基因来源单一。在利用时，不育系和恢复系需要同时转育，操作相对漫长。Tcms和Scms的恢保关系相同，它们被认为属同一类型，合称nap CMS。它的优点是恢复品种多，缺点是不育性不稳定，对温度十分敏感，难以用于生产实践。因此，发掘和创建新型雄性不育细胞质一直是油菜杂种优势利用的重要课题。

甘蓝型油菜和白菜型油菜杂交属于种间杂交，不是一般远缘杂交的范畴，甘白种间杂交表现杂交亲和性强，容易得到杂交种子，且Fl三倍体杂交种（AAC）不育性表现为结实率较低，但每一角果可以得到正常发育的种子2—4粒，这些杂交种种子能正常发芽，少数能得到较为正常的后代。通过甘白种间杂交将白菜型油菜的优良性状导入甘蓝型油菜是改良甘蓝型油菜的一个重要途径（刘后利，2002）。甘蓝型油菜的染色体组为AACC，而白菜型油菜的染色体组为AA，两者有一个共同的染色体组AA，但长时间的分化使两者差异显著，并且A和C基因组有75%以上的同源性。甘白杂交F1为三倍体（AAC），其自交的F2代分离明显，容易出现各种分离状态的油菜，如白菜型、甘蓝型和中间型或畸形的出现，叶片有些表现畸形，裂片众多，雌雄蕊出现不育等现象。所以在甘白杂交后代(AAC)中极易发生大量的非同源染色体的重组，导致染色体的重排、基因突变、表观遗传学的变化和转座子的激活等，导致控制育性的基因结构及表达模式的改变，产生新的不育系。若细胞质为不育胞质，对应的细胞核基因发生突变，就有可能出现新的细胞质雄性不育。尽管甘白杂交后代出现的不育单株有可能是由于染色体不正常引起，但也有可能是由于部分同源片段的重组造成不育，然而传统观念认为不育都是由于染色体不正常引起，所以忽视了基因突变造成的不育单株。

现有甘蓝型油菜中细胞质雄性不育系存在诸多问题，如Pol CMS和Shan 2A CMS不育系容易受环境影响，出现微量花粉，影响了杂交种产量潜力的发挥；Ogu CMS恢复基因单一，不育系和恢复系需要同时转育，过程繁琐。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种选育新型甘蓝型油菜细胞质雄性不育系的方法，该方法利用异源四倍体物种甘蓝型油菜与其二倍体亲本种白菜型油菜杂交，从杂交后代中选择出新的白菜型油菜细胞质不育系，与甘蓝型油菜测交，筛选出保持系和恢复系，同时将表现为全不育的测交种继续与对应的测验种回交数次，直至得到稳定的不育系和对应的保持系，实现三系配套，培育一种新的甘蓝型油菜细胞质雄性不育。

从甘蓝型油菜和白菜型油菜杂交衍生的后代中选择的不育单株不育彻底，没有死蕾、闭蕾和柱头外露等不良性状出现，将其不育系转育到甘蓝型油菜中对拓宽甘蓝型油菜不育系统的范围具有重要意义。

本发明依次通过下列步骤实现：

（1）将白菜型油菜与甘蓝型油菜杂交；F1代隔离自由授粉，得到F2代；

（2）将收获的F2种子播种种植，淘汰花蕾黄化、死蕾和柱头外露的植株，保留花瓣形态较正常的不育白菜型油菜单株；

（3）选择长势正常的不育白菜型油菜单株，分别与10个白菜材料测交；一个月后观察田间生长情况，选择自交不结实但自由授粉结实正常的不育单株；

（4）种植白菜测交种，观察表型；

（5）将步骤（3）所选不育单株用常规方法检测确认是否为新的白菜型油菜细胞质不育系；

（6）将新的白菜型油菜细胞质不育系与甘蓝型油菜测交，得到F1种子；

（7）种植F1，若F1表现不育，则对应的测验种为保持系；若F1表现可育，则对应的测验种为恢复系；将表现为全不育的测交种与对应的保持系继续回交，得到BC1，其中全不育的测交种特征表现为：不育系生长发育正常，不育性彻底，没有死蕾、闭蕾和柱头外露等不良性状出现；

（8）种植BC1，选择与保持系表型接近的优良不育单株与保持系继续回交得到BC2；

（9）种植BC2，重复步骤（8）的方法，循环4次，最终得到BC6，在每次回交过程中，选择与保持系表型接近的优良不育单株，同时淘汰自由授粉结实不正常的不育单株；

（10）将所选不育单株进行细胞学染色体数目鉴定，染色体数目为38并且自由授粉和杂交结实都正常的不育单株即为新型甘蓝型油菜细胞质雄性不育系；

上述方法步骤3所述的10个白菜材料是指：黄岩宁波种、五峰红杆子、余井花籽、三都黄油菜、德清金菜籽、杭州八月菜、温江七星剑、邱北苦菜子、遂川油菜和宜昌小油菜。

将不育系、保持系和恢复系组合在一起，实现三系配套。

本发明的优点是：以新的白菜型油菜细胞质不育系与甘蓝型油菜杂交，回交数次选育出新的甘蓝型油菜细胞质雄性不育系及相对应的保持系。此方法创建的新的不育系具有现有不育系统的优点，并且其育性彻底，受环境温度影响较小，没有死蕾、闭蕾和柱头外露等不良性状出现；恢复系和保持系同时存在，且恢复系较多，易配组合。

具体实施方式：

（1）将白菜型油菜品种浠水油菜白和甘蓝型油菜中双7号杂交；F1代隔离自由授粉，得到F2代；

（2）将收获的F2种子播种1051株，淘汰花蕾黄化、死蕾和柱头外露的植株，保留花瓣形态较正常的不育白菜型油菜单株15株；

（3）选择长势正常的不育白菜型油菜单株，分别与10个白菜材料测交；一个月后观察田间生长情况，选择自交不结实但自由授粉结实正常的不育单株一株，编号为BR18；

（4）种植白菜测交种，观察表型：

Ⅰ 有5个材料（分别为黄岩宁波种、五峰红杆子、余井花籽、三都黄油菜和德清金菜籽）测交后表现为全不育，则对应的测验种为不育系的保持系。选择不育性彻底，无不良性状并与保持系表型接近的不育单株做母本，与保持系回交。按照同样的原则回交5次，直至培育出表现稳定的不育系及相对应的保持系。最后用显微镜观察确定染色体数目为20条，确定其不育不是由于染色体不正常引起；

Ⅱ 有3个材料（分别为杭州八月菜、温江七星剑和邱北苦菜子）测交种出现可育，另外2个材料测交种（分别为遂川油菜和宜昌小油菜）出现半不育，则这5个材料含有BR18不育系的恢复基因，其中3个材料为BR18恢复系；

（5）将BR18白菜型油菜不育单株，分别与现有的30个波里马细胞质雄性不育（polCMS）、萝卜细胞质雄性不育（OguCMS）、Shan2A CMS和nap CMS的不育系和保持系测交，测定恢保关系，确定编号为BR18的不育材料为新的细胞质雄性不育类型。其中中双11号是BR18不育系的恢复系，浙双72为其保持系；

（6）将新的白菜型油菜细胞质不育系BR18与甘蓝型油菜浙双72号测交，得到F1种子;

（7）种植F1种子表现不育。选择不育单株与浙双72号继续回交，得到BC1，不育单株的选择标准为：不育系生长发育正常，不育性彻底，没有死蕾、闭蕾和柱头外露等不良性状出现；

（8）种植BC1，选择表型与浙双72号表型接近的优良不育单株与浙双72号继续回交得到BC2；

（9）种植BC2，重复步骤（8）的方法，循环4次，最终得到BC6，在每次回交过程中，选择与浙双72号表型接近的优良不育单株，同时淘汰自由授粉结实不正常的不育单株；

（10）将不育单株进行细胞学染色体数目鉴定，染色体数目为38并且自由授粉和杂交结实都正常的不育单株即为新型甘蓝型油菜细胞质雄性不育系。

将不育系，保持系和恢复系中双11号组合在一起，实现三系配套。

Claims (1)

1.一种选育新型甘蓝型油菜细胞质雄性不育系的方法，其特征在于依次通过下列步骤实现：

（1）将白菜型油菜与甘蓝型油菜杂交；F1代隔离自由授粉，得到F2代；

（2）将收获的F2种子播种种植，淘汰花蕾黄化、死蕾和柱头外露的植株，保留花瓣形态较正常的不育白菜型油菜单株；

（3）选择长势正常的不育白菜型油菜单株，分别与10个白菜材料测交；一个月后观察田间生长情况，选择自交不结实但自由授粉结实正常的不育单株；

（4）种植白菜测交种，观察表型； 

（5）将步骤（3）所选不育单株用常规方法检测确认是否为新的白菜型油菜细胞质不育系；

（6）将新的白菜型油菜细胞质不育系与甘蓝型油菜测交，得到F1种子； 

（7）种植F1，若F1表现不育，则对应的测验种为保持系；若F1表现可育，则对应的测验种为恢复系；将表现为全不育的测交种与对应的保持系继续回交，得到BC1，其中全不育的测交种特征表现为：不育系生长发育正常，不育性彻底，没有死蕾、闭蕾和柱头外露等不良性状出现；

 （8）种植BC1，选择与保持系表型接近的优良不育单株与保持系继续回交得到BC2；

 （9）种植BC2，重复步骤（8）的方法，循环4次，最终得到BC6，在每次回交过程中，选择与保持系表型接近的优良不育单株，同时淘汰自由授粉结实不正常的不育单株；

  （10）将所选不育单株进行细胞学染色体数目鉴定，染色体数目为38并且自由授粉和杂交结实都正常的不育单株即为新型甘蓝型油菜细胞质雄性不育系；

上述方法步骤3所述的10个白菜材料是指：黄岩宁波种、五峰红杆子、余井花籽、三都黄油菜、德清金菜籽、杭州八月菜、温江七星剑、邱北苦菜子、遂川油菜和宜昌小油菜。