CN103270935A

CN103270935A - 一种培育蓝色矮败小麦的方法

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Publication number: CN103270935A
Application number: CN2013100746385A
Authority: CN
Inventors: 马士芳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2013-09-04

Abstract

矮败小麦是具有矮杆基因标记的太谷核不育小麦。为了将蓝粒基因与转育好的矮败皖麦56中的矮杆基因Rht10和太谷核不育ms2进行连锁，于是用创制的蓝粒太谷核不育硬粒材料10768与皖麦56杂交产生的蓝粒可育株再与白粒矮败皖麦56杂交，回交，在复合杂交后代的穗行中筛选出一份矮败蓝粒材料不育系11688，最终育成了蓝粒基因，太谷核不育基因ms2和矮杆基因Rht10三基因紧密连锁的蓝色矮败小麦。蓝色矮败小麦的特点：株高45厘米左右，雌花正常，雄花败育，可以接受其它小麦品种的花粉正常结实，其在同一株麦穗上所结种子有不同颜色，若以白粒种子为父本为其授粉会结出蓝粒与白粒两种颜色，种植所结蓝粒种子仍然雄性不育，种植白粒的正常可育。

Description

一种培育蓝色矮败小麦的方法

普通小麦天然突变体太谷核不育材料在小麦轮回选择和群体改良中具有非常重要的作用，其雄性不育受显性核不育单基因(ms2)控制，杂交后代总是分离出50％可育株和50％不育株。太谷核不育小麦应用于育种实践有一些不尽人意的地方。太谷核不育小麦后代的不育株和可育株的株高是一样的。它要人工鉴别育性，轮选群体株高逐渐升高等。矮败小麦是具有矮杆基因标记的太谷核不育小麦。

矮败小麦是我国具有自主知识产权的宝贵遗传资源，具有极高的技术含量。首先，矮败小麦含有农作物中雄性败育最彻底，不育性最稳定的太谷核不育基因。矮败小麦含有小麦中降杆作用最强，来自于矮变1号的显性矮杆基因。太谷核不育小麦的显性不育基因与矮变一号的显性矮杆基因在染色体短臂上连锁十分紧密，矮败小麦后代群体中有一半靠异交结实的矮杆不育株，一半靠自交结实的非矮杆可育株，异交有利于基因的交流与重组，自交则有利于基因的纯合与稳定。矮败小麦兼有异花授粉和自花授粉的特性，是便利的遗传改良工具。显性矮杆基因Rht10与显性核不育基因ms2连锁关系的建立，使区分不育株与可育株可以提早到拨节期。但这仍然不能解决不育系的繁殖和保纯。如果通过一些易于观测的性状(如籽粒颜色)可以判断不育株上收获异交种子的成株期育性。则可以对显性核不育系一系两用，即用同型父本(保持系)授粉，收获后将不育种子挑出来，与保持系自交的种子相间种植，继续繁殖不育系种子，另一部分不育种子可与遗传背景不同的其他小麦品种杂交产生杂交种，收获后剔除不育种子，留下可育种子用于大田生产。如何有效地区分不育和可育种子，对显性核不育系一系两用就显得非常重要。我期望按粒色将可育和不育的种子区分开，基于此思路产生了选育蓝色矮败小麦的方法。按照这个思路我用硬粒小麦蓝色核不育系与普通小麦杂交，筛选出蓝粒可育株。再与矮败小麦进行大量杂交，使太谷核不育基因(ms2)与蓝色胚乳基因紧密连锁。以期筛选出凡蓝粒长出的植株都是不育株，白粒或红粒长出的植株都是可育的。

蓝色矮败小麦的选育过程：①、以蓝粒太谷核不育硬粒小麦材料10768，与普通小麦皖麦56杂交并多次回交，产生了蓝粒可育株和蓝粒不育株，蓝粒可育株的后代均是蓝粒可育，而蓝粒不育株的后代分离为蓝粒不育与蓝粒可育，分离比例符合1∶1。在多次回交的条件下，发生附加染色体4D(ms2)//4E与4D(ms2)之间的片段交换，蓝粒可育株的染色体构成为AABBDD(ms2ms2)+4D(ms2)//4E，蓝粒不育株的染色体构成为AABBDD+4D(ms2)//4E。②、为了将蓝粒基因与矮败皖麦56中的Rht10和ms2进行连锁，于是用蓝粒太谷核不育硬粒材料10768与皖麦56杂交产生的蓝粒可育株与白粒矮败皖麦56杂交，结合夏繁加代进行穗行检测，在杂交后代的穗行中筛选出一份矮败蓝粒材料不育系11688。

③、矮败蓝粒小麦不育系11688株高45厘米左右，抽穗期比相应的轮回亲本晚1-2d，籽粒蓝色饱满。雌蕊发育正常，开花时颖壳张开，柱头外露。雄蕊败育，花药瘦，灰白色，内无花粉。由于矮败材料中的ms2和Rht10基因位于4D染色体上，所以蓝色矮败小麦，不育系田间表现的农艺性状和花粉败育特征与矮败小麦相似。

“蓝色矮败小麦”是蓝粒矮杆、花药败育三性状相互标记的特殊小麦种质，其植株矮壮，花药败育，授粉正常结实，同一株麦穗所结籽粒有不同颜色。若以白粒种子为父本给蓝色矮败小麦授粉，会结出蓝粒与白粒两种不同颜色籽粒，所结蓝粒比例通常在20％-30％之间，白粒约为70％-80％。种植所结蓝粒种子，依然矮杆败育，即蓝粒种子为蓝矮败种质，种植所结白粒种子，其植株表现健壮，花药花粉均正常，完全结实，所结籽粒全部为白粒。

3、矮败蓝粒小麦不育系的细胞学和田间观察。蓝色矮败小麦不育系根尖细胞染色体数为2n＝43，白粒可育的小麦根尖细胞染色体数2n＝42。说明矮败蓝粒小麦不育系仍然为单体附加系。经田间观察，蓝粒均表现矮杆不育，白粒均非矮杆可育。这表明，在矮败蓝粒小麦不育系中控制不育的基因，籽粒蓝色的基因以及控制植株高度的矮杆基因均应位于附加的单个染色体上。

4、因蓝粒太谷核不育硬粒小麦为四倍体单体附加系，不可能利用它进行普通小麦杂交种生产。为此，通过蓝粒太谷核不育系硬粒小麦与白粒普通小麦杂交，回交，从中选择到了蓝粒普通小麦可育株，由于蓝粒可育株是无显性不育基因的4D(ms2)//4E易位系，因此，把矮杆不育基因和蓝粒基因整合到同一染色体上是可行的。利用蓝粒太谷核不育硬粒小麦和白粒普通小麦杂交，回交所产生的蓝粒可育株与白粒矮败材料(ms2和Rht10均位于4D染色体上)杂交、回交，并且最终育成了具有两个鉴定小麦植株标记(显性矮杆基因和蓝粒标记)的蓝色矮杆花药败育的小麦。

Claims

1.普通小麦天然突变体太谷核不育材料在小麦轮回选择和群体改良中具有非常重要的作用，其雄性不育受显性核不育单基因(ms2)控制，杂交后代总是分离出50％可育株和50％不育株，太谷核不育小麦应用于育种实践有一些不尽人意的地方。太谷核不育小麦后代的不育株和可育株的株高是一样的。它要人工鉴别育性，轮选群体株高逐渐升高等。

2.矮败小麦是具有矮杆基因标记的太谷核不育小麦，矮败小麦是我国具有自主知识产权的宝贵遗传资源，具有极高的技术含量，首先，矮败小麦含有农作物中雄性败育最彻底，不育性最稳定的太谷核不育基因。矮败小麦含有小麦中降杆作用最强，来自于矮变1号的显性矮杆基因。太谷核不育小麦的显性不育基因与矮变1号的显性矮杆基因在4D染色体短臂上连锁十分紧密，矮败小麦后代群体中有一半靠异交结实的矮杆不育株，一半靠自交结实的非矮杆可育株。异交有利于基因的交流与重组，自交则有利于基因的纯合与稳定。矮败小麦兼有异花授粉和自花授粉的特性，是便利的遗传改良工具。显性矮杆基因Rht10与显性核不育基因ms2连锁关系的建立，使区分不育株与可育株可以提早到拔节期。但这仍然不能解决不育系的繁殖和保纯。如果通过一些易于观测的性状(如籽粒颜色)可以判断不育株上收获异交种子的成株期育性。则可以对显性核不育系一系两用，即用同型父本(保持系)授粉，收获后将不育种子挑出来，与保持系自交的种子相间种植，继续繁殖不育系种子，另一部分不育种子可与遗传背景不同的其他小麦品种杂交产生杂交种，收获后剔除不育种子，留下可育种子用于大田生产，如何有效地区分不育和可育种子，对显性核不育系一系两用就显得非常重要。我期望按粒色将可育和不育的种子区分开，基于此思路产生了选育蓝色矮败小麦的方法。按照这个思路我用硬粒小麦蓝色核不育系与普通小麦杂交，筛选出凡蓝粒长出的植株都是不育株，白粒或者红粒长出的植株都是可育的。

3.以蓝粒太谷核不育硬粒小麦材料10768，与普通小麦皖麦56杂交并多次回交，产生了蓝粒可育株和蓝粒不育株，蓝粒可育株的后代均是蓝粒可育，而蓝粒不育株的后代分离为蓝粒不育与蓝粒可育，分离比例符合1∶1。在多次回交的条件下，发生附加染色体4D(ms2)//4E与4D(ms2)之间的片段交换，蓝粒可育株的染色体构成为AABBDD(ms2ms2)+4D(ms2)//4E，蓝粒不育株的染色体构成为AABBDD+4D(ms2)//4E。

4.为了将蓝粒基因与矮败皖麦56中的Rht10和ms2进行连锁，于是用蓝粒太谷核不育硬粒材料10768与皖麦56 杂交产生的蓝粒可育株与白粒矮败皖麦56杂交，结合夏繁加代进行穗行检测在杂交后代的穗行中筛选出一份矮败蓝粒材料不育系11688。

5.矮败蓝粒小麦不育系11688株高45厘米左右，抽穗期比相应的轮回亲本晚1-2d，籽粒蓝色饱满。雌蕊发育正常，开花时颖壳张开，柱头外露。雄蕊败育，花药瘦，灰白色，内无花粉。由于矮败材料中的ms2和Rht10基因位于4D染色体上，所以蓝色矮败小麦不育系田间表现的农艺性状和花粉败育特征与矮败小麦相似。蓝色矮败小麦是蓝粒矮杆，花药败育三性状相互标记的特殊小麦种质，其植株矮壮，花药败育，授其它小麦的花粉正常结实，同一株麦穗所结籽粒有不同颜色。若以白粒种子为父本给蓝色矮败小麦授粉，会结出蓝粒与白粒两种颜色不同籽粒，所结蓝粒比例通常在20％-30％之间，白粒约为70％-80％。种植所结蓝粒种子，依然矮杆败育，即蓝粒种子为蓝矮败种质，种植所结白粒种子，其植株表现健壮，花药花粉均正常，完全结实，所结籽粒全部为白粒。

6.矮败蓝粒小麦不育系的细胞学和田间观察。蓝色矮败小麦不育系根尖细胞染色体数为2n＝43，白粒可育的小麦根尖细胞染色体数为2n＝42。说明矮败蓝粒小麦不育系仍然为单体附加系。经过田间观察，蓝色均表现矮杆不育，白粒均非矮杆可育。这表明在矮败蓝粒小麦不育系中控制不育的基因，籽粒蓝色的基因，以及控制植株高度的矮杆基因均应位于附加的单个染色体上。

7.因蓝粒太谷核不育硬粒小麦为四倍体单体附加系，不可能利用它进行普通小麦杂交种生产。为此，通过蓝粒太谷核不育系硬粒小麦与普通白粒普通小麦杂交、回交，从中选择到了蓝粒普通小麦可育株，由于蓝粒可育株是无显性不育基因的4D(ms2)//4E易位系，因此，把矮杆不育基因和蓝粒基因整合到同一染色体上是可行的。利用蓝粒太谷核不育硬粒小麦和白粒普通小麦杂交，回交所产生的蓝粒可育株与白粒矮败材料(ms2和Rht10均位于4D染色体)杂交、回交，并且最终育成了具有两个鉴定小麦植株标记(显性矮杆基因和蓝粒标记)的蓝色矮杆花药败育的小麦。