CN102919116B - 一种甘蓝型油菜新纯合不育系的选育方法 - Google Patents
一种甘蓝型油菜新纯合不育系的选育方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种甘蓝型油菜新纯合不育系的选育方法，该方法采用了对转育材料F2可育株自交，F3先将F2自交单株的一部份与临保系杂交制种，从中鉴定出具有纯合不育基因型的F2自交单株材料，再用保留的这种单株材料分离选择纯合不育系，同时对其选择材料与临保系杂交制种的种子在进行育性鉴定时与恢复系所配制的杂种进行生产力鉴定。此法可在选择中节省大量选择群体的种植和杂交用工，且还可早期预测选择材料配合力。从而提高育种效率。
Description
技术领域
本发明涉及油菜的选育方法，特别是涉及一种甘蓝型油菜新纯合不育系的选育方法。
背景技术
油菜是我国主要的油料作物，自上世纪八十年代第一个杂交油菜秦油二号问世以来，已育成审定数百个杂交油菜，通过国家和各省审定应用于生产，特别是自上世纪九十年代后，已成功将优质油菜育种与杂种优势育种相结合，育成一大批产量高、品质优、含油量高的品种在国内普及推广。
油菜杂种优势育种中，主要通过创建和选育油菜雄性不育系来实现在生产上的应用。目前较大面积应用的不育系主要有细胞质雄性不育和细胞核雄性不育，细胞核雄性不育又分隐性细胞核雄性不育和显性细胞核雄性不育，其中显性细胞核雄性不育因恢复源较少，育成的品种不多，因此目前除胞质不育三系外，隐性细胞核雄性不育是育成品种最多的基本材料。
隐性细胞核雄性不育材料的优点是恢复源广，且其不育性彻底、稳定，不受环境影响。此类材料又分隐性细胞核雄性不育两系和隐性细胞核雄性不育三系，前者不育系中包含有50%的可育株，在制种中必须在开花前拔除，而后者可实现100%的不育。因此后者既比胞质雄性不育材料不育性稳定（目前主要应用的胞质不育材料对低温敏感表现有微量花粉）、不育性彻底且恢复源广，又克服了隐性核不育两系材料在制种中要拔除50%的可育株的弱点，是目前油菜杂优育种较理想材料。
油菜隐性核不育三系与双隐性不育两系一样，其不育性也是受两对隐性基因（ms1ms1ms2ms2）控制，但不同的是前者它是由一对上位基因（RfRf）控制，当上位基因同为隐性rfrf时，能抑制不育基因ms1ms1ms2ms2对育性的表达，使其变为可育。此种基因型为rfrfms1ms1ms2ms2，称其为临保系，当它与不育基因RfRf ms1ms1ms2ms2杂交时，只生成一种不育基因型Rfrfms1ms1ms2ms2，因此表现为全不育，前基因型RfRf ms1ms1ms2ms2称为纯合不育系，后基因型Rfrfms1ms1ms2ms2称为杂合不育系。因此在隐性核不育三系育种中转育新的纯合不育系和临保系进而配制全不育系并配制和育成新的杂交种就成为育种的主要任务。
新纯合不育系转育的目的就是用优良的经济性状（包括丰产性、抗逆性、优良品质等综合优良经济性状）来进一步改良原有的纯合不育系。转育方法一般采用稳定的纯合不育系作母本，所选具有某些优良的目标性状作父本进行杂交，原来的方法是在F2进行分离成对测交，但此方法测交工作量大。因为用纯合不育系与一般优良亲本品种杂交，因其父本不一定具有一对纯合的RfRf上位基因，假设其基因型为rfrf Ms1Ms1Ms2Ms2，其F2代可育与不育的分离的比例为61：3，在3株不育株中，纯合不育型只占1/3而且花期无法识别，且又要用可育株来保持，而在其61株可育株中，能保持纯合不育基因型下代出现1/2可育株的其机率只有4/61，因此F2代分离成对测交获得纯合不育系的机率只有1/3×4/61=4/183； 即如果要一个转育材料后期世代出现4个左右的纯合不育选择材料，其F2代要同时测交180个以上的成对测交组合，假设每个不育株上能测交两个成对测交组合，这需要有90株左右的不育株群体，而这需种植1800株以上的F2群体才能达到；同时下年成对测交的180余个组合要全部种植株行，其花期对有1/2左右不育株率的12个左右的的株行既要成对测交，又要用临保系对不育株行进行成对测交以鉴定其不育基因的纯合性（RfRfms1ms2ms2或Rfrfms1ms1ms2ms2），且这种与临保系测交的每个不育株行要成对测交5株以上才能保证育性鉴定全不育的保证程度达91%以上。因此F2代分离测交选育纯合不育系的方法在F2和F3不仅测交工作量大，且所需种植的群体数量也很大，如果一年转育的材料较多，几乎无法操作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有选育新的甘蓝型油菜纯合不育系的方法工作量大，当转育材料较多时几乎无法操作的缺陷，提供一种甘蓝型油菜新纯合不育系的选育方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
本发明甘蓝型油菜新纯合不育系的选育方法，包括如下步骤：
（1）以甘蓝型油菜隐性核不育三系中的纯合不育系为母本与转育父本杂交，F1代和F2代自交，分株收获F2代自交植株上的种子，保留经济性状和品质好的60～70棵植株的种子备用；
（2）将（1）备用的每个单株种子分别分成两份，一份留存备用，另一份作为母本分单株与甘蓝型油菜隐性核不育三系中的临保系相间种植制种，初花期前分株系调查不育株率并拔除母本株行中的可育株和全可育株行，保留不育株，成熟时分株系收获具有1/4左右不育株率的母本株行的全部种子备用；
（3）以（2）所收种子为母本分株系与甘蓝型油菜隐性核不育三系中的恢复系相间种植制种，开花期调查育性表现，并拔去有可育株的全部株行，保留具有100%不育株的母本株行，使其与甘蓝型油菜隐性核不育三系中的恢复系杂交制种得杂交种备用；
（4）在（2）中留存备用的F2代自交单株种子中选取步骤（2）表现1/4左右不育株率同时步骤（3）中表现100%不育率所对应的单株种子，将其单株种子种植F3代株行，对出现1/4左右不育率的株行的可育株套袋并与不育株成对测交，成熟时收获成对测交株的种子得F4代种子；
同时，种植（3）制种所得的杂交种，选取经济性状和单株生产力好的株系，找出与其对应的（4）中成对测交的株系，进而筛选经济性状和单株生产力好的在F3代植株上成对测交的F4代种子备用；
（5）步骤（4）中筛选出的F4′代种子种植F4代株行，花期选择具有1/2不育株率的株行进行不育株与可育株成对测交，成熟时收获F5代种子，即育成新的纯合不育系。
上述甘蓝型油菜新纯合不育系的选育方法：将步骤（5）所得新的纯合不育系种子再分离测交1～2代即可育成稳定的纯合不育系。
上述技术方案中，1/4不育株率只是相应基因型遗传分离规律的理论推导，但在田间由于受各种不可控因素的影响，加上种植一个株行的群体又不能太大，田间的实际表现不可能刚好是理论数字，不育株率在1/4±1/16的范围即可。
一、新纯合不育系转育过程中有关育性分离规律的遗传分析
1、本项发明转育的纯合不育系的母本基因型为RfRfms1ms1ms2ms2，转育父本育性稳定没有育性分离，其控制不育的基因两对或至少有一对同为显性，转育父本相对的上位基因不一定是显性。我们以转育父本的基因型为rfrfMs1Ms1Ms2Ms2来进行分析，其后代分离则比双隐性核不育两系的选择复杂得多。
2、转育材料F2代不育与可育株的比例为61：3， 在其可育株中，有24/61的可育株在F3代还会进行育性分离，出现不育株，其中F3能稳定分离出纯合不育基因型的占总可育株的8/61，占F3代分离总不育株的1/3，杂合不育基因型占总株的16/61，占总不育株的2/3。 因此F3代与临保系相间种，初花期拔除全部可育株和全可育株行后，前者与临保系杂交所结的种子则表现全不育，后者种子则表现半不育，从而则可在其育性鉴定中，将F2单株中具有纯合基因型的材料鉴别出来。
4、在F2 自交单株群体具有8/61纯合基因型的材料中有两种基因型，即RfRfMs1ms1ms2ms2(或RfRfms1ms1Ms2ms2)和RfRfMs1ms1Ms2ms2，两者各占4/61，前得在F3代出现1/4的不育株，通过成对测交，F4代将有2/3的组合可出现1/2左右不育株率的株系材料，后者在F3代出现1/16左右的不育株，成对测交后的组合在F4代只有4/15出现1/2不育株率的材料，因此在成对测交中，选择1/4左右的不育株行测交为宜。
5、如在F2就进行测交转育，由于对其不育株和可育株基因型的纯合性（RfRf或Rfrf或rfrf）不了解，只能盲目测交，因此能测交到父母本同为纯合基因型的组合机率则为1/3×8/61=8/183，其中测交到父本为RfRfMs1ms1ms2ms2(或RfRfms1ms1Ms2ms2) 基因型的机率则为1/3×4/61=4/183，因此如想得到4个此种基因型组合，F2代需人工成对测交180个组合以上；而本发明采用F2可育株自交 ，可育株中有4/61在F3中出现具有纯合基因型且满足出现1/4左右的不育株，因此在F3与临保系杂交种植（而不需要人工杂交）60余个株行就够了。
6、采用F2成对测交的180个以上组合下年种植中，F3出现1/2左右不育株的约为12/183，即有可能有12个左右的株行可能出现1/2左右的不育株率。由于对其基因型的纯和性不了解，因此在花期不但要进行成对测交保持，而且要用临保系进行测交后下代鉴定其株系的纯合型，才能将纯合不育系从中鉴定出来，且其测交每个株行材料至少要做5对组合以上，5对组合鉴定均表现全不育才能保证此株系材料纯合不育系成功机率在90%以上。因此采用F2直接测交转育，F3代分离测交工作量更大。本发明F2 单株在与临保系相间种植的60行材料中，出现不育株分离的有24/61，其中具有纯合不育基因型的占8/61，既具有纯合基因型又出现1/4左右不育的占4/61.因此,60行中可能出现4行左右这种材料，每行材料如留苗60株左右拔除可育株后就会剩下15株左右，15株左右群体均表现全不育，此行为纯和不育的机率可保证达99.9%以上。
7、上面分析的是当转育父本基因型是rfrfMs1Ms1Ms2Ms2的情况。如转育父本基因型中有一对控制育性基因为显性而另一对为隐性时（rfrfMs1Ms1ms2ms2 或rfrfms1ms1Ms2Ms2），其父本育性依然稳定，不会产生育性分离，但与纯合不育系杂交，F2代可育株与不育株的比则为13:3，可育株自交后能分离出不育株率在1/4左右且又是纯合不育基因型的占2/13左右，因此其转育入选机率要高；如转育父本基因型中的一对上位基因均为显性时，其转育材料后代的不育基因型均是纯合不育，此转育就相当于隐性核不育两系转育，其分离情况就更为简单。但以上情况在转育父本中遇到的较少。
下面从表1的对比来说明本发明的有益效果：
表1 发明技术与F2代直接分离测交工作对比
从表1看出，F2代直接分离测交：一是各世代人工成对测交组合多，花工量大；二是种植F2、F3要的群体大，所占土地面积多。以一个转育材料为例，F2代直接分离测交共需人工测交组合380～400个、种植F2群体1800株。F3～5代株行320～340个株行，而本发明共需人工测交组合50～60个、种植F2群体150株左右、F2～5代株行100～120个株行，比较可以看出，本发明大大降低了工作量。另外，本发明在育性鉴定时与优良恢复系制种能较早了解转育材料的配合力，既可缩短育种进程，又可通过淘汰早期不良材料节省用工和用费。本发明在F3代分离前先进行的与临保系杂交和育性鉴定为F3分离选择提供信息，前期所用时间相对较长，但后期转育测交与组合观察鉴定同时进行，相反又加快了育种进程，节省了工作量。
具体实施方式
采用如下的方法选育甘蓝型油菜新纯合不育系：
（1）以甘蓝型油菜隐性核不育三系中的纯合不育系为母本与转育父本杂交，F1代和F2代自交，分株收获F2代自交植株上的种子，保留经济性状和品质好的60～70棵植株的种子备用；
（2）将（1）备用的每个单株种子分别分成两份，一份留存备用，另一份作为母本分单株与甘蓝型油菜隐性核不育三系中的临保系相间种植制种，初花期前分株系调查不育株率并拔除母本株行中的可育株和全可育株行，保留不育株，成熟时分株系收获具有1/4左右不育株率的母本株行的全部种子备用；
（3）以（2）所收种子为母本分株系与甘蓝型油菜隐性核不育三系中的恢复系相间种植制种，开花期调查育性表现，并拔去有可育株的全部株行，保留具有100%不育株的母本株行，使其与甘蓝型油菜隐性核不育三系中的恢复系杂交制种得杂交种备用；
（4）在（2）中留存备用的F2代自交单株种子中选取步骤（2）表现1/4左右不育株率同时步骤（3）中表现100%不育率所对应的单株种子，将其单株种子种植F3代株行，对出现1/4左右不育率的株行的可育株套袋并与不育株成对测交，成熟时收获成对测交株的种子得F4代种子；
同时，种植（3）制种所得的杂交种，选取经济性状和单株生产力好的株系，找出与其对应的（4）中成对测交的株系，进而筛选经济性状和单株生产力好的在F3代植株上成对测交的F4代种子备用；
（5）步骤（4）中筛选出的F4′代种子种植F4代株行，花期选择具有1/2不育株率的株行进行不育株与可育株成对测交，成熟时收获F5代种子，即育成新的纯合不育系。
（6）将步骤（5）所得新的纯合不育系种子再分离测交1～2代即可育成稳定的纯合不育系。
实施例1：2005年春用纯和不育系105A与827R杂交，其中105A系是从隐性核不育三系杂交种皖油19中分离出来的稳定的纯和不育材料，但材料的丰产性、品质及经济性状较差，827R来源于油研10号的母本8227AB中的可育株经过分离选择表现没有不育株分离育性稳定的材料，该材料丰产性、经济性状好，品质优，特别是含油量高达48%～51%。该转育材料经过在思南（贵阳）和威宁三地一年两季共7～8个种植季节的选择（表2），于2009年育成了新纯合不育系C02A，其育性经过几代的测交、杂交制种，其与稳定的临保系杂交的组合均表现出全不育的特性（表3）。
实例2：2007年用纯和不育系105A与898×1400杂交，其中105A系从隐性核不育三系杂交种皖油19中分离出来的稳定的纯和不育材料，但材料的丰产性、品质及经济性状较差，898×1400中的898来源于中双4号的优良选系，1400为沪优17的优良选系，该材料丰产性、经济性状好，品质优，抗性较好，含油量在45%左右。该转育材料经过在思南（贵阳）和威宁三地7-8个种植季节的选择（表2），2011年育成了纯合不育系C04A，其育性经过几代与稳定的临保系测交、杂交制种其杂交的组合均表现出全不育的特性（表3）。
表2 选育过程
表3 育成纯合不育系与临保系杂交的育性鉴定表现
Claims (2)
1.一种甘蓝型油菜新纯合不育系的选育方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）以甘蓝型油菜隐性核不育三系中的纯合不育系为母本与转育父本杂交，F1代和F2代自交，分株收获F2代自交植株上的种子，保留经济性状和品质好的60～70棵植株的种子备用；
（2）将（1）备用的每个单株种子分别分成两份，一份留存备用，另一份作为母本分单株与甘蓝型油菜隐性核不育三系中的临保系相间种植制种，初花期前分株系调查不育株率并拔除母本株行中的可育株和全可育株行，保留不育株，成熟时分株系收获具有1/4±1/16不育株率的母本株行的全部种子备用；
（3）以（2）所收种子为母本分株系与甘蓝型油菜隐性核不育三系中的恢复系相间种植制种，开花期调查育性表现，并拔去有可育株的全部株行，保留具有100%不育株的母本株行，使其与甘蓝型油菜隐性核不育三系中的恢复系杂交制种得杂交种备用；
（4）在（2）中留存备用的F2代自交单株种子中选取步骤（2）表现1/4±1/16不育株率同时步骤（3）中表现100%不育率所对应的单株种子，将其单株种子种植F3代株行，对出现1/4±1/16不育率的株行的可育株套袋并与不育株成对测交，成熟时收获成对测交株的种子得F4代种子；
同时，种植（3）制种所得的杂交种，选取经济性状和单株生产力好的株系，找出与其对应的（4）中成对测交的株系，进而筛选经济性状和单株生产力好的在F3代植株上成对测交的F4代种子备用；
（5）步骤（4）中筛选出的F4代种子种植F4代株行，花期选择具有1/2不育株率的株行进行不育株与可育株成对测交，成熟时收获F5代种子，即育成新的纯合不育系。
2.按照权利要求1所述甘蓝型油菜新纯合不育系的选育方法，其特征在于：将步骤（5）所得新的纯合不育系种子再分离测交1～2代即可育成稳定的纯合不育系。
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