CN102726284A - 一种洋葱瓣化型雄性不育系的选育方法 - Google Patents

一种洋葱瓣化型雄性不育系的选育方法 Download PDF

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梁毅
吴雄
陈运起
马有会
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Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences
Vegetable Research Institute of Shandong Academy of Agricultural Sciences
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Vegetable Research Institute of Shandong Academy of Agricultural Sciences
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Abstract

本发明公开了一种洋葱瓣化型雄性不育系的选育方法。本发明提供的方法，包括如下步骤：(1)将紫皮洋葱RUPI中的可育单株分别与突变体psf杂交，获得各组F1代种子；所述紫皮洋葱RUPI中的可育单株作为父本；所述突变体psf作为母本；(2)分别鉴定各组F1代种子的育性，筛选出发生育性分离的F1代种子组；(3)将筛选得到的F1代种子组中的不育株与F1代种子组的父本的自交子代进行回交，获得洋葱雄性不育系。不育系的不育性状可被100％保持，不育性状较稳定，一般不受环境条件的影响。不育系的育成，极大地丰富了洋葱雄性不育细胞质的遗传资源。

Description

一种洋葱瓣化型雄性不育系的选育方法
技术领域
本发明属于洋葱杂种优势利用技术领域，涉及一种洋葱瓣化型雄性不育系的选育方法。
背景技术
植物细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility，CMS)存在两种区别明显的类型，褐药型(brown anther type)和瓣化型(petaloid-stamen type)。褐药型的花药呈褐色、萎缩变形，不能形成有功能的花粉或不能释放功能花粉。该类型普遍存在于已经发现的CMS植物中，在杂种一代生产中应用广泛。瓣化型为同源异型突变体，其花药被类似花瓣结构的器官所取代、无小孢子发生组织，自然也就不能产生任何花粉。该类型已在胡萝卜、拟南芥、油菜、芥菜等几种植物中发现，但仅成功用于配制胡萝卜一代杂种。
利用褐药型CMS系配制一代杂种，生产上常常遇到的问题是雄性不育系的育性稳定性问题。不育性状往往随环境条件而改变，例如洋葱，在春夏之交季节，当气温突然升高，不育系中的可育株率也随之升高，严重影响了一代杂种的纯度。瓣化型CMS则是较稳定的性状，一般表现为100％不育，因此在一代杂种生产上具有更高的应用价值。
洋葱属于花器结构小、密集、人工去雄作业难的作物，须利用CMS材料配制F1种子。洋葱是人类首次利用CMS培育F1的作物，其CMS三系杂交制种体系及其遗传模式早已得到了完善。关于前者，理想的洋葱CMS三系杂交制种的过程至少需要雄性不育A、B对配制及C系的选择、F1生产力测定过程。关于洋葱CMS的遗传模式，现已发现主要存在2种胞质类型，即CMS-(S)和CMS-(T)。CMS-(S)的育性恢复仅涉及1个显性核基因(Ms)，洋葱F1种子生产以该类型为主；CMS-(T)育性恢复与3个独立的核基因有关，在欧洲用此类型生产F1种子。
在选育新的洋葱不育系方面，美国、荷兰和日本的洋葱育种家是以褐药型洋葱保持系为轮回亲本来改造现有的不育系，因此育成的不育系的细胞质仍然与原不育系相同，这不仅对丰富种质资源的遗传背景作用不大，还由于细胞质的单一性、同质性在生产上存在病害特异流行生理小种侵袭的潜在危险。
迄今为止，发现的洋葱CMS均为褐药型，尚未见有关洋葱瓣化型CMS的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种洋葱瓣化型雄性不育系的选育方法。
本发明提供了一种获得洋葱雄性不育系的方法，包括如下步骤：
(1)将紫皮洋葱RUPI中的可育单株分别与突变体psf杂交，获得各组F1代种子；所述紫皮洋葱RUPI中的可育单株作为父本；所述突变体psf作为母本；
(2)分别鉴定各组F1代种子的育性，筛选出发生育性分离的F1代种子组；
(3)将筛选得到的F1代种子组中的不育株与F1代种子组的父本的自交子代(子一代)进行回交，获得洋葱雄性不育系。
所述方法还可包括如下步骤：将所述步骤(3)得到的洋葱雄性不育系与所述洋葱雄性不育系的父本的自交子代(子二代)进行回交，获得洋葱雄性不育系。
本发明从日本北海道引进的紫皮洋葱RUPI中，发现了一株雄蕊瓣状化的突变体psf(petaloid-stamen flower)。该突变体psf与紫皮洋葱RUPI中多个可育株成对杂交，经多代连续回交，可以获得不育程度不等的多个不育系，其中不育系psf-A的不育性状可被100％保持(与保持系psf-B杂交)，不育性状较稳定，一般不受环境条件的影响。不育系psf-A的育成，极大地丰富了洋葱雄性不育细胞质的遗传资源。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值。
紫皮洋葱RUPI：是从日本北海道引进的，公众可以从北京市农林科学院获得；参考文献：马有会，王火旭，崔成日，梁毅.(2011)洋葱瓣化型细胞质雄性不育系psf-A的遗传分析.北方园艺6：23-25。
紫皮洋葱RUPI的突变体psf(突变体psf)：该突变体是2003年在紫皮洋葱RUPI的采种田里发现的；该突变体花器官的典型特征是小花的6枚雄蕊部分或全部瓣状化，表现为少或无雄蕊、3轮花冠结构；该突变体表现高度不育，且不育性状稳定，但是雌蕊育性正常；作为种子亲本收获了大量种子，也没有观察到突变体的其它性状有任何改变；公众可以从北京市农林科学院获得；参考文献：马有会，王火旭，崔成日，梁毅.(2011)洋葱瓣化型细胞质雄性不育系psf-A的遗传分析.北方园艺6：23-25。
如果洋葱观察无雄性生殖器官、无花粉，即表明洋葱雄性不育。
实施例、获得洋葱雄性不育系
一、不育系和保持系的获得
1、2003年，随机选紫皮洋葱RUPI中的12个可育单株(R01、R02、R03、R04、R05、R06、R07、R08、R09、R10、R11和R12)。将12个可育单株(父本)分别与突变体psf(母本)成对杂交，分别收获成对杂交的F1代种子。
psf×R01的F1代种子命名为F1(psf×R01)。psf×R02的F1代种子命名为F1(psf×R02)。psf×R03的F1代种子命名为F1(psf×R03)。psf×R04的F1代种子命名为F1(psf×R04)。psf×R05的F1代种子命名为F1(psf×R05)。psf×R06的F1代种子命名为F1(psf×R06)。psf×R07的F1代种子命名为F1(psf×R07)。psf×R08的F1代种子命名为F1(psf×R08)。psf×R09的F1代种子命名为F1(psf×R09)。psf×R10的F1代种子命名为F1(psf×R10)。psf×R11的F1代种子命名为F1(psf×R11)。psf×R12的F1代种子命名为F1(psf×R12)。
将12个可育单株分别自交，分别收获自交的种子。
R01自交的子代种子命名为S1(R01)。R02自交的子代种子命名为S1(R02)。R03自交的子代种子命名为S1(R03)。R04自交的子代种子命名为S1(R04)。R05自交的子代种子命名为S1(R05)。R06自交的子代种子命名为S1(R06)。R07自交的子代种子命名为S1(R07)。R08自交的子代种子命名为S1(R08)。R09自交的子代种子命名为S1(R09)。R10自交的子代种子命名为S1(R10)。R11自交的子代种子命名为S1(R11)。R12自交的子代种子命名为S1(R12)。
2、2004年，分别春播步骤1得到的各组种子，秋收葱头(种球)贮藏。
3、2005年，鉴定步骤2的各组种球的育性，发现F1(psf×R03)的种球发生育性分离。
将F1(psf×R03)中的不育株分别与12个S1(R03)的单株[S1(R03-1)、S1(R03-2)、S1(R03-3)、S1(R03-4)、S1(R03-5)、S1(R03-6)、S1(R03-7)、S1(R03-8)、S1(R03-9)、S1(R03-10)、S1(R03-11)、S1(R03-12)]回交，收获回交的种子。
F1(psf×R03)与S1(R03-1)回交得到的种子命名为BC1((psf×R03)×R03-1)、F1(psf×R03)与S1(R03-2)回交得到的种子命名为BC1((psf×R03)×R03-2)、F1(psf×R03)与S1(R03-3)回交得到的种子命名为BC1((psf×R03)×R03-3)、F1(psf×R03)与S1(R03-4)回交得到的种子命名为BC1((psf×R03)×R03-4)、F1(psf×R03)与S1(R03-5)回交得到的种子命名为BC1((psf×R03)×R03-5)、F1(psf×R03)与S1(R03-6)回交得到的种子命名为BC1((psf×R03)×R03-6)、F1(psf×R03)与S1(R03-7)回交得到的种子命名为BC1((psf×R03)×R03-7)、F1(psf×R03)与S1(R03-8)回交得到的种子命名为BC1((psf×R03)×R03-8)、F1(psf×R03)与S1(R03-9)回交得到的种子命名为BC1((psf×R03)×R03-9)、F1(psf×R03)与S1(R03-10)回交得到的种子命名为BC1((psf×R03)×R03-10)、F1(psf×R03)与S1(R03-11)回交得到的种子命名为BC1((psf×R03)×R03-11)、F1(psf×R03)与S1(R03-12)回交得到的种子命名为BC1((psf×R03)×R03-12)。
将12个S1(R03)的单株(S1(R03-1)、S1(R03-2)、S1(R03-3)、S1(R03-4)、S1(R03-5)、S1(R03-6)、S1(R03-7)、S1(R03-8)、S1(R03-9)、S1(R03-10)、S1(R03-11)、S1(R03-12))分别自交，收获自交的种子。
S1(R03-1)自交得到的种子命名为S2(R03-1)、S1(R03-2)自交得到的种子命名为S2(R03-2)、S1(R03-3)自交得到的种子命名为S2(R03-3)、S1(R03-4)自交得到的种子命名为S2(R03-4)、S1(R03-5)自交得到的种子命名为S2(R03-5)、S1(R03-6)自交得到的种子命名为S2(R03-6)、S1(R03-7)自交得到的种子命名为S2(R03-7)、S1(R03-8)自交得到的种子命名为S2(R03-8)、S1(R03-9)自交得到的种子命名为S2(R03-9)、S1(R03-10)自交得到的种子命名为S2(R03-10)、S1(R03-11)自交得到的种子命名为S2(R03-11)、S1(R03-12)自交得到的种子命名为S2(R03-12)。
4、2006年，分别春播步骤3得到的各组种子，秋收葱头(种球)贮藏。
5、2007年，鉴定步骤4的各组种球的育性，发现BC1((psf×R03)×R03-10)和BC1((psf×R03)×R03-12)为全不育。BC1((psf×R03)×R03-1)的育性为100％、BC1((psf×R03)×R03-2)的育性为62.50％、BC1((psf×R03)×R03-3)的育性为55.1％、BC1((psf×R03)×R03-4)的育性为100％、BC1((psf×R03)×R03-5)的育性为38.0％、BC1((psf×R03)×R03-6)的育性为59.4％、BC1((psf×R03)×R03-7)的育性为49.5％、BC1((psf×R03)×R03-8)的育性为100％、BC1((psf×R03)×R03-9)的育性为53.5％、BC1((psf×R03)×R03-11)的育性为41.6％。
将BC1((psf×R03)×R03-10)与S2(R03-10)回交，收获的种子命名为BC2((psf×R03)×R03-10)。将BC1((psf×R03)×R03-12)与S2(R03-12)回交，收获的种子命名为BC2((psf×R03)×R03-12)。
6、2008年，分别春播步骤5得到的各组种子，秋收葱头(种球)贮藏。
7、2009年，鉴定步骤6的各组种球的育性，发现BC2((psf×R03)×R03-10)为全不育，将其命名为不育系psf-A，将R03-10命名为保持系psf-B。BC2((psf×R03)×R03-12)的育性为40.3％。
二、不育系的鉴定
1、不育系psf-A的性状保持
将不育系psf-A与保持系psf-B进行杂交，子代全部为不育株，即不育系psf-A的不育性状可被100％保持，说明不育系psf-A的不育性状与细胞质基因组有关。
2、不育系psf-A的性状分离
将不育系psf-A与S1(R03)的单株S1(R03-1)进行杂交，将子一代进行自交得到子二代，鉴定子二代的育性，结果表明可育∶不育为3∶1的分离比例。
3、不育系psf-A的表型
不育系psf-A为瓣化型CMS(petaloid cytoplasmic male sterility)，典型特征是小花的6枚雄蕊部分或全部瓣状化，表现为少或无雄蕊，3轮花冠结构，不育性状稳定，雌蕊育性正常，作为种子亲本可收获大量种子。
4、不育系psf-A的性状稳定
设置三种栽培环境，分别为温室、塑料大棚和露地，考察不育系psf-A的不育性状在不同栽培环境是否稳定。
三种栽培条件下均表现100％不育。表明不育系psf-A的不育性状较稳定，一般不受环境条件的影响。
5、不育系psf-A的商品性状
不育系psf-A洋葱的颜色(紫红色)、形状(近球形)、大小(单球平均重为216克)和耐贮性(可贮至翌春3月份)等商品性状优良。
综合上述特点，不育系psf-A的不育性状由不育胞质基因和1对隐性核基因控制，是一种区别于S型和T型的洋葱CMS新类型。不育系psf-A是进行洋葱CMS细胞质遗传改良的理想材料，在一代杂种生产上具有较高的应用价值。

Claims (2)

1.一种获得洋葱雄性不育系的方法，包括如下步骤：
(1)将紫皮洋葱RUPI中的可育单株分别与突变体psf杂交，获得各组F1代种子；所述紫皮洋葱RUPI中的可育单株作为父本；所述突变体psf作为母本；
(2)分别鉴定各组F1代种子的育性，筛选出发生育性分离的F1代种子组；
(3)将筛选得到的F1代种子组中的不育株与F1代种子组的父本的自交子代进行回交，获得洋葱雄性不育系。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法还包括如下步骤：将所述步骤(3)得到的洋葱雄性不育系与所述洋葱雄性不育系的父本的自交子代进行回交，获得洋葱雄性不育系。
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