CN103348910A - 一种利用春化加代快速转育芥蓝不育系的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用春化加代快速转育芥蓝不育系的方法包括以下步骤：以青花菜胞质雄性不育系为母本，芥蓝自交系为父本进行杂交，得到杂交种，杂交种夏季播种后，对植株进行春化处理，同时通过花粉镜检或单株套袋自交选择不育株，以芥蓝自交系为轮回亲本与不育株进行3～5代回交，得到芥蓝胞质雄性不育系。本发明利用青花菜胞质雄性不育系转育芥蓝不育系，其不育系生物学性状稳定，雄蕊完全退化，花瓣、雌蕊发育正常，蜜腺良好，种荚发育正常，并且能够在植株正常生长的条件下加代繁殖，加快了转育过程，简化了手续，节省了成本，并能提高芥蓝的纯度。

Description

一种利用春化加代快速转育芥蓝不育系的方法

技术领域

本发明涉及一种芥蓝不育系的转育方法，尤其是一种利用春化加代快速转育芥蓝不育系的方法，属于植物培育技术领域。

背景技术

芥蓝(Brassicaoleraceavar1alboglabraBailey)是十字花科芸薹属、以嫩叶和花薹供食用的甘蓝类蔬菜。根据我国古代文献记载,芥蓝起源于中国南方。早在公元五、六世纪的南北朝时期,可供蔬食的散叶类型甘蓝(BrassicaoleraceaL1)就从其原产地域经由中亚地区传入了中国,当时被称为西土蓝。其后在副热带气候条件下的广东地区通过基因突变,以及长期的人工选育,最终形成了以嫩叶和花薹供食的芥蓝。芥蓝喜温和凉爽的气候，主产区为广东、广西、福建、台湾等地区，是华南地区著名的特产蔬菜之一，在出口蔬菜中占有十分重要的地位。芥蓝色泽翠绿，质地脆嫩、清甜爽口、营养丰富，深受粤港澳人们的喜爱，同时也不断出口日本东南亚和其他国家，是我国优质创汇蔬菜之一。

由于芥蓝有较强的杂种优势，目前生产上主要是利用自交不亲和系配制芥蓝杂交种。由于芥蓝花器官小，利用自交不亲和系配制杂交种时要花费大量的人力和时间进行亲本繁殖，成本很高，推广面积受制种量制约，还有亲本长期连续自交易产生生活力退化，使一些优良的性状丢失，杂交种的杂交率很难达到100％，利用雄性不育系制种可克服上述缺陷，因此育种工作者积极地进行芥蓝雄性不育系的选育。据申请人了解，雄性不育系选育工作的重点之一在于雄性不育源的确定，雄性不育源有细胞核雄性不育源和细胞质雄性不育源两种，细胞核雄性不育源又分为隐性和显性两种，其中隐性细胞核雄性不育系因其保持系很难找到无法大量生产不育系种子供制种用，而利用显性细胞核雄性不育系进行制种转育程序繁杂，用于繁殖雄性不育系的不育植株需要采用组织培养的方式扩繁，不育性难以保持，显性细胞核雄性不育系被正常育性植株授粉结实时,其子代按1:1比例可分离出显性不育株和隐性可育株,并依此方法代代相传，在农业生产上不易推广。芥蓝胞质雄性不育材料可选择甘蓝类蔬菜胞质雄性不育材料，有萝卜胞质和黑芥胞质两类，黑芥胞质雄性不育已被证实不能应用，国内一些单位已搜集到的萝卜胞质甘蓝雄性不育系大部分因植株生长和开花结实性状不正常而很难利用。截止目前搜集的甘蓝胞质雄性不育材料，作为芥蓝不育系的不育源时，在实际转育过程中，其回交代数较长，开花结实性状不良，整齐度差，后代畸形率高，不能直接利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是根据现有技术存在的缺陷，提出一种利用春化加代快速转育芥蓝不育系的方法，不仅为芥蓝杂种优势利用提供了新的种质资源，还转育出不育株100%，不育度100%的芥蓝胞质雄性不育系。

本发明通过以下技术方案解决技术问题，一种利用春化加代快速转育芥蓝不育系的方法，包括以下步骤：

步骤一、以青花菜胞质雄性不育源为母本，芥蓝自交系为父本进行杂交，得到杂交种；

步骤二、杂交种夏季播种后，对植株进行春化处理，同时在开花期通过花粉镜检或单株套袋自交选择不育株；

步骤三、以芥蓝自交系为轮回亲本与不育株进行3～5代回交，得到芥蓝胞质雄性不育系。

本发明利用细胞质雄性不育系制种，雄性不育性受细胞质控制，容易转育，保持系容易取得，雄性不育性可稳定遗传，不育株率和不育度均可达到100%，不仅可以克服利用自交不亲和系制种的一系列缺陷，还具有转育简单，不育性易保持的优点。

本发明通过以下技术方案进一步解决技术问题：所述青花菜胞质雄性不育系为CMS06，芥蓝自交系为06g-02。在所述步骤二中，不育株的选择标准为：植株所有花朵雄蕊无花粉，不育性稳定，不受环境条件影响，不育株率和不育度均为100%，并且雌蕊功能正常，无异源胞质的不良影响，苗期低温条件不黄化，花器官发育正常，整齐一致，柱头外露率高，开花习性良好，综合农艺性状好。回交过程中不育株的选择标准与上述标准一致。

在所述步骤三中，不育株与芥蓝自交系回交得到回交种一代（轮回亲本芥蓝自交系也需进行春化处理）；回交种一代与芥蓝自交系播种后，对其植株进行春化处理，并通过摘心调节回交种一代和芥蓝自交系的花期，使二者回交得到回交种二代，对回交种二代重复上述回交过程，直至得到芥蓝胞质雄性不育系。

芥蓝和青花菜的分枝性都很强,在转育早代，回交父本芥蓝自交系较母本早开花5－7天，二者花期不遇，可以通过摘心处理的方法调节芥蓝自交系的花期，具体方法为：摘除回交父本芥蓝自交系的主枝顶部，促进其一级侧分枝生长，若回交父本与母本的花期再不遇，摘除回交父本一级侧分枝顶部，促进其二级侧分枝生长，依次类推调节花期，一般摘心2－3次即可。

所述春化处理条件是当植株小苗长到4～5片叶时，将植株小苗放置在光照培养箱内，控制光照培养箱的温度4.4～8.6℃、光照度2000LX，春化处理10天，然后将植株置于温度为15～18℃环境中。春化是促进回交转育不育系与芥蓝自交系提早开花的方法，当植株小苗长到4－5片叶时，将其集中统一放在光照培养箱中，并使回交转育后代与芥蓝自交系分开放置，以避免混杂。经过春化处理的植株，一般转育早代不育系花球较松，开花提前15天左右；转育后代不育系与自交系开花提前7天左右。

所述回交种一代播种后，在开花期通过花粉镜检或单株套袋自交选出不育株，采用所述不育株与芥蓝自交系回交得到回交种二代。采用单株套袋自交选出不育株具体为单株套袋自交后检查植株的结实率，以判断其是否为不育株，若结实率为0，则为不育株，不育株率和不育度均为100%。

本发明通过以下技术方案解决技术问题，芥蓝不育系的制种方法，包括以下步骤：

（1）将如权利要求1所述方法得到的芥蓝胞质雄性不育系与芥蓝保持系按2:1的比例春季播种于人工隔离条件下，

（2）在芥蓝胞质雄性不育系开花期，放蜜蜂进行授粉，种子成熟后，从芥蓝胞雄性不育系上收获的种子即为繁殖的芥蓝胞质雄性不育系种子，同时芥蓝保持系进行自交，得到芥蓝保持系种子。

在所述步骤（1）中，人工隔离条件为60目纱网隔离，保持系与不育系采取隔行种植方式，保持系为芥蓝自交系。

本发明选用青花菜胞质雄性不育系作为不育源，具有生物学性状稳定，雄蕊完全退化，花瓣、雌蕊发育正常，蜜腺良好，种荚发育正常等优点，芥蓝与青花菜植株最为相似：叶片颜色绿色，叶形较相近，都是由蕾粒和花茎组成，其中青花菜具有绿花球，蕾粒绿色，花球较紧，花茎短缩，花茎长3-5cm,蕾粒较细，单球质量200－600g，侧分枝萌发能力强等特点；而芥蓝具有绿花球，较小，较松，蕾粒粗，单球质量100－200g,花茎长12－17cm,侧分枝萌发能力强等特点。经过大量试验研究发现芥蓝既可以作为青花菜的保持系，又可以利用青花菜细胞质雄性不育系转育芥蓝不育系，青花菜不育源转育优势明显，在转育过程中，几乎不会发生花蕾败育及花器官发育异常等现象，不受环境条件的影响，结实容易，结实率高，配合力高，得到的芥蓝不育系不育性能够稳定遗传，不育株率和不育度能达100%，植株生长发育、开花结实等性状均正常，具有青花菜蜜腺发达，花蜜多等优点。

胞质雄性不育源的优劣是决定育种能否成功的关键，在田间管理条件下观察青花菜胞质不育材料CMS06、CMS0622、甘蓝胞质不育材料CMS0712的植株生长情况、主要的经济性状以及开花期开花情况和花器官的生长情况，通过花粉镜检或单株套袋自交检测其不育性。大量试验结果表明，CMS0622、CMS0712的抗病性不强，雌蕊、种荚的畸形率较高，经济性状较差，而CMS06的不育性稳定，不受环境条件影响，花器官发育良好，雄蕊均退化，雌蕊正常，蜜腺大，花蜜多，不育株率和不育度均为100%，克服了苗期低温黄化、花器官发育异常等现象，使其整齐一致，柱头外露率高，开花习性良好，结实率高，并且其植株株高约55cm，开展度57*59cm，叶片深绿色，侧枝1～2个，花球半圆形，紧实，球色深绿色，蕾粒均匀细密，抗病性和耐热性较强，耐寒性和耐阴雨性较强，适合作为芥蓝胞质雄性不育源（见表3和4）。

再以具有代表性的不育材料CMS06和CMS0712为母本、06g-02为父本进行回交，观察其后代的不育性及生物学性状。甘蓝不育材料CMS0712的回交代数为7代左右，且其后代的花瓣、雌蕊、种荚有时发育不正常，且花瓣、雌蕊和种荚畸形较多，茎秆扁平、畸形，经济性状欠佳，无法推广利用。而经偶然发现，青花菜胞质雄性不育源CMS06为母本先与芥蓝自交系杂交得到杂交种，再用芥蓝自交系为轮回亲本与杂交种进行3～5代回交可得到芥蓝胞质不育系，与现有技术相比，这种方式能够缩短回交代数，相应缩短了1～3代，占原有不育系回交转育时间的28～50%，大大缩短了芥蓝胞质不育系的培育时间；并且其后代生物学性状稳定，雄蕊完全退化，花瓣、雌蕊发育正常，蜜腺良好，种荚发育正常（见表1和表2）。

选取芥蓝自交系06g-014、06g-018、06g-02，通过对上述三种芥蓝保持系进行连续回交、定向选择得到06g-02，其性状优良，稳定一致，配合力高，亲和力强，具有中熟，生长快速，长势强壮，绿色有光泽，侧苔萌发力强，苔柱粗壮整齐，优质高产，采收期长，抗热，耐寒，耐湿，抗病力强，适应性广等特点（见表5）。

本发明利用青花菜胞质雄性不育系为不育源，通过转育、选育得到芥蓝胞质雄性不育系，并利用芥蓝不育系进行制种，得到不育性稳定，品质优良的种子，该芥蓝胞质雄性不育系不受光照或温度等环境因素的影响，不育性能够稳定遗传，为芥蓝的杂种优势利用提供了新途径。同时，转育过程中对幼苗采用春化处理，使芥蓝能够在植株正常生长的条件下加代繁殖，加快了转育过程，简化了手续，节省了成本，并能提高其纯度，避免了亲本长期连续自交导致的生活力退化及优良的性状丢失现象，使其杂交种的杂交率达到100％。

附图说明

图1为本发明实施例一的选育过程示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例中第一年春季（4月上旬）以CMS06（购自镇江瑞繁农艺有限公司）为母本，06g-02（购自镇江瑞繁农艺有限公司）为父本，进行杂交，得到杂交种F1（CMS/06g-02），同时06g-02自交。当年夏季（6月下旬）将杂交种F1（CMS/06g-02）和06g-02自交种分别播种于72孔穴盘中，蔬菜专用营养土育苗，待CMS/06g-02（或06g-02）植株有4～5片叶时，将其放置在温度4.4～8.6℃，光照度2000XL的光照培养箱内春化处理10天，春化后，将植株在花盆内定植并摆放在大棚内生长，大棚内温度要控制在28℃以下，若高温时需采用水帘、遮光网调节温度，以利于植株生长，在生长过程中多次鉴定植株的长势、抗病性、抗逆性以及其他综合性状。通过摘心处理调节CMS/06g-02和06g-02的花期（对轮回亲本06g-02进行摘心处理2－3次，使其花期与母本CMS/06g-02相遇)，并在开花期间单株套袋自交通过其结实率检查CMS/06g-02植株的育性，发现其不育株率和花朵不育度均为100%，以06g-02为父本与CMS/06g-02回交，得到回交一代BC1。将BC1于当年秋季（11月下旬）播种，待植株有4～5片叶时，进行春化（条件与CMS/06g-02植株春化条件相同），春化后，将植株置于温度为15～28℃大棚环境中，大棚内铺有地热线，低温时采用地热线调节温度，开花时选取部分植株单株套袋自交检查其育性，发现不育率和不育度为100%，然后BC1为母本与06g-02（与BC1种植方法相同）回交，得到回交二代BC2。将BC2于第二年夏季（6月底）播种，待植株有4～5片叶时，进行春化（条件与CMS/06g-02植株春化条件相同），春化后，将植株置于温度28℃以下的大棚中，进行加代繁殖，即BC2与06g-02回交，得到回交三代BC3，第二年秋季（11月下旬）将BC3播种，春化，春化后将植株置于温度为15～28℃大棚中，开花后选部分植株套袋自交，检查不育率为100%，BC3与06g-02回交得到回交四代BC4。将BC4于第三年夏季（6月底）播种，春化，春化后，将植株置于温度28℃以下的大棚中，进行加代繁殖，BC4与06g-02回交得到芥蓝胞质雄性不育系09G-02，同时06g-02自交得到芥蓝胞质雄性不育保持系（见图1）。

将芥蓝胞质雄性不育系09G-02与芥蓝保持系06g-02按2:1的比例春季播种于60目纱网隔离条件下，保持系与不育系采取隔行种植方式，在开花期放蜜蜂进行授粉，以芥蓝胞质雄性不育系09G-02为母本与芥蓝保持系06g-02进行杂交，种子成熟后，从芥蓝胞雄性不育系上收获的种子即为繁殖的芥蓝胞质雄性不育系种子，同时芥蓝保持系进行自交，得到芥蓝保持系种子。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于，以CMS06为母本，06g-02为父本，进行杂交，得到杂交种，再以06g-02为轮回亲本与杂交种进行3代回交转育获得芥蓝胞质雄性不育系09G-02，该不育系09G-02不育度和不育株率均为100%，花瓣、雌蕊、种荚发育正常，茎秆性状良好，经济性状优良。

实施例三

本实施例与实施例一的不同之处在于，以CMS06为母本，06g-02为父本，进行杂交，得到杂交种，再以06g-02为轮回亲本与杂交种进行4代回交转育获得芥蓝胞质雄性不育系09G-02。

另采用芥蓝自交系06g-014、06g-018作对照试验：以CMS06为母本，06g-014为父本，进行杂交，得到杂交种,以06g-014为轮回亲本与杂交种进行4代回交转育获得芥蓝胞质雄性不育系09G-014；以CMS06为母本，06g-018为父本，进行杂交，得到杂交种,以06g-018为轮回亲本与杂交种进行3代回交转育获得芥蓝胞质雄性不育系09G-01。

由表6可知，09G-014、09G-018等芥蓝胞质不育系抗病性不强，主苔发育不良，侧苔萌发力差，采收期短，说明其经济性状差，不适合大面积推广应用；而09G-02具有性状优良，稳定一致，配合力高，亲和力强，生长快速，长势强壮，侧苔萌发力强，经济性状优良，抗热，耐寒，耐湿，抗病力强，适应性广等特点，可以获得大面积推广。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

表106g－02与CMS0712及CMS06回交转育后代比较

表206g－02与CMS0712及CMS06回交转育后代比较

表3CMS0712、CMS0622、CMS06的生物学性状

表4CMS0712、CMS0622、CMS06的生物学性状

表5部份芥蓝保持系的生物学性状

表6部份芥蓝不育系的生物学性状

Claims (8)

1.一种利用春化加代快速转育芥蓝不育系的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、以青花菜胞质雄性不育系为母本，芥蓝自交系为父本进行杂交，得到杂交种；

步骤二、杂交种夏季播种后，对植株进行春化处理，同时通过花粉镜检或单株套袋自交选择不育株；

步骤三、以芥蓝自交系为轮回亲本与不育株进行3～5代回交，得到芥蓝胞质雄性不育系。

2.根据权利要求1所述利用春化加代快速转育芥蓝不育系的方法，其特征在于：所述青花菜胞质雄性不育源为CMS06，芥蓝自交系为06g-02。

3.根据权利要求1所述利用春化加代快速转育芥蓝不育系的方法，其特征在于：在所述步骤二中，不育株的选择标准为：植株所有花朵雄蕊无花粉，不育性稳定，不受环境条件影响，不育株率和不育度均为100%。

4.根据权利要求1所述利用春化加代快速转育芥蓝不育系的方法，其特征在于：在所述步骤三中，不育株与芥蓝自交系回交得到回交种一代；回交种一代与芥蓝自交系播种后，对其植株进行春化处理，并通过摘心调节回交种一代和芥蓝自交系的花期，使二者回交得到回交种二代，对回交种二代重复上述回交过程，直至得到芥蓝胞质雄性不育系。

5.根据权利要求4所述利用春化加代快速转育芥蓝不育系的方法，其特征在于：所述回交种一代播种后，在开花期通过花粉镜检或单株套袋自交选出回交种一代的不育株，所述回交种一代的不育株与芥蓝自交系回交得到回交种二代。

6.根据权利要求1或4所述利用春化加代快速转育芥蓝不育系的方法，其特征在于：所述春化处理条件是当植株小苗长到4～5片叶时，将植株小苗放置在光照培养箱内，控制光照培养箱的温度4.4～8.6℃、光照度2000LX，春化处理10天，然后将植株置于温度为15～18℃环境中。

7.根据权利要求1所述芥蓝不育系的制种方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将如权利要求1所述方法得到的芥蓝胞质雄性不育系与芥蓝保持系按2:1的比例春季播种于人工隔离条件下，

（2）在芥蓝胞质雄性不育系开花期，放蜜蜂进行授粉，种子成熟后，从芥蓝胞雄性不育系上收获的种子即为繁殖的芥蓝胞质雄性不育系种子，同时芥蓝保持系进行自交，得到芥蓝保持系种子。

8.根据权利要求7所述芥蓝不育系的制种方法，其特征在于：在所述步骤（1）中，人工隔离条件为60目纱网隔离，保持系与不育系采取隔行种植方式，保持系为芥蓝自交系。

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