CN103598083A - 同步选育棉花恢复系和不育系的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及棉花品种的选育方法，具体是一种同步选育棉花恢复系和不育系的方法，本发明所述同步选育棉花恢复系和不育系的方法与现有技术相比具有如下有益效果：有效地实现恢复系和不育系的同步选育，可在4-5年内快速高效地培育出大批所需有利性状的恢复系和不育系，不同来源的不育系和恢复系可迅速获得强优势杂交组合，对于培育强优势棉花三系杂交种具有重要的意义。

Description

同步选育棉花恢复系和不育系的方法
技术领域
    本发明涉及棉花品种的选育方法，具体是一种同步选育棉花恢复系和不育系的方法。 
背景技术
棉花是世界上最重要的纤维作物，也是我国棉区农民的重要收入来源。杂交棉具有比常规棉增产15%以上的产量优势，且具有提高棉花抵御低温、高温、干旱等逆境胁迫的能力，可实现棉花的丰产、稳产。目前，在我国长江流域棉区基本全部种植杂交棉，在黄河流域杂交棉占到棉花面积的30%左右，但这些品种是以人工去雄为主的杂交棉，由于其过高的种子成本，造成农民增产不增收（秦志勇，中国种业，2010，8:45-46）。利用棉花细胞质雄性不育三系配套的制种方式具有省工、种子纯度高、成本较低等优点，是棉花杂交种生产发展的必然趋势，尤其在我国棉花种植面积下滑的情况下，是保证总产基本稳定的重要战略手段。 
棉花细胞质雄性不育是由于细胞质中线粒体基因组序列发生重排引起的。育性的恢复是由核基因Rf与细胞质互作，抑制了不育基因表达产物的毒害作用，使细胞质不育系育性得以恢复（Zhang J F等，Plant Cell Rep，2008(27):553-561）。传统育种方法对不育系的改良是用保持系进行多代杂交及回交，获得与保持系同型的不育系，对恢复系的改良是用现有恢复系与某个（些）亲本进行杂交、复交或回交，并对其后代进行测交，选择恢复性好的优良单株繁育为恢复系（王学德，三系杂交棉——棉花细胞质雄性不育的研究与利用，2011，科学出版社）。现有棉花不育系与恢复系的选育程序需要分开进行。这对棉花三系亲本的选育是一个复杂而漫长的过程。 
发明内容
    本发明为了弥补传统棉花三系育种技术的不足，提供了一种同步选育棉花恢复系和不育系的方法。 
本发明是通过以下技术方案实现的：同步选育棉花恢复系和不育系的方法，其步骤如下：（1）选择细胞质为雄性不育类型的棉花恢复系作为母本供体亲本；选择高配合力的棉花品种，作为轮回亲本；轮回亲本P1作父本与供体亲本杂交，收获杂种一代F1；以轮回亲本P1作父本与杂种一代F1进行杂交，收获回交一代BC1F1；在BC1F1代中选择可育单株作为母本，与轮回亲本回交，获得BC2F1；同理，以轮回亲本P1作父本继续进行回交，共回交n代，获得BCnF1，n≥4；（2-a）在BCnF1群体中选择不育株，以轮回亲本P1作父本回交扩繁，获得的不育系为轮回亲本的同型不育系，轮回亲本为其保持系；（2-b1）在BCnF1群体中选择可育株，自交加代，获得BCnF2，在BCnF2群体中选择可育单株；（2-b2）可育单株与测验不育系测交，获得测交F1，同时该可育单株自交；测交F1与相应的可育单株自交后代成对种植，逐株鉴定育性；若可育单株完全可育，且相应的测交F1育性得以恢复，则该可育单株为纯合恢复系。 
本发明所述方法步骤（1）中n≥4，可将供体亲本核基因组96%以上置换为轮回亲本的基因组，在保留供体亲本目标性状的基础上，其主要的表型性状与轮回亲本接近一致，实现将目标性状转育到轮回亲本的目的。 
本领域中选择、鉴定棉花可育和不育的标准一般采用表观观察法，参照Justus（Justus N, Leinweber CL. A heritable partially male sterile character in cotton. J Hered , 1960, 51: 191-192）的方法，以手捻破花药是否出现花粉粒来区分可育和不育，该方法为本领域公知常识。 
本发明所述作为供体亲本的棉花品种只要满足细胞质为雄性不育的任意棉花恢复系材料均可采用，如哈克尼西棉（G. harknessiiBrandegee）胞质不育恢复系、三裂棉（G. trilobum (DC.) Skovst）胞质不育恢复系。但是哈克尼西棉胞质不育相对于其他胞质不育类型应用更加广泛。 
理论上任意高配合力的棉花品种均可被作为本发明所述轮回亲本，本领域技术人员可根据实际需要的特定有利性状来选择适宜的高配合力的棉花品种，且本发明所述高配合力的棉花品种为本领域公知常识。 
    本发明步骤（3b）中所述的测验不育系，只要是可以测定可育单株基因型的任意不育系均可采用。 
本发明所述同步选育棉花恢复系和不育系的方法与现有技术相比具有如下有益效果：有效地实现恢复系和不育系的同步选育，可在4-5年内快速高效地培育出大批所需有利性状的恢复系和不育系，不同来源的不育系和恢复系可迅速获得强优势杂交组合，对于培育强优势棉花三系杂交种具有重要的意义。 
附图说明
    图1为本发明所述的同步选育棉花恢复系和不育系的方法的流程图，图中BCnF1中的n为4，19R为细胞质雄性不育的哈克尼西恢复系，P1A为轮回亲本不育系。 
    具体实施方式
为了充分说明本发明所述同步选育棉花恢复系和不育系的方法，下面以具体例子来具体说明。
实施例1
1.花粉育性调查：参照Justus（Justus N, Leinweber CL. A heritable partially male sterile character in cotton. J Hered , 1960, 51: 191-192）的方法，以手捻破花药是否出现花粉粒来区分可育和不育。将可与花药按散粉程度分为4级，单朵花散粉花药占总花药比例的25％、50％、75％、100％依次分别记载为1、2、3、4级，每株调查3个以上时期的花粉。
2.试验材料的选择：19R为细胞质雄性不育的哈克尼西恢复系（供体亲本），其恢复性能良好，农艺性状较差；GK44、冀丰106和H4为高配合力陆地棉亲本材料（轮回亲本），且（H4×GK44）F1与（冀丰106×H4）F1具有较强的杂种优势。 
3.选育过程： 
2007年夏季山西运城配制（19R×GK44）、（19R×冀丰106）、（19R×H4）三个杂交组合，获得相应的杂交F1代种子；2007年冬季海南种植各F1代种子，并分别用GK44、冀丰106和H4作为父本回交相应的F1代。
2008年夏季山西运城分别种植（19R×GK44）BC1F1、（19R×冀丰106）BC1F1、（19R×H4）BC1F1三个分离群体，各群体大小为80-100株，每个群体均分离出可育株及不育株，选择花粉育性达4级的单株，继续用相应轮回亲本回交。2008年冬到2009年夏继续按上述方法选可育株回交，获得（19R×GK44）BC4F1、（19R×冀丰106）BC4F1、（19R×H4）BC4F1杂交种子。 
2009年冬季海南种植（19R×GK44）BC4F1、（19R×冀丰106）BC4F1、（19R×H4）BC4F1三个分离群体，各群体大小均为150株，选取不育株用相应轮回亲本回交扩繁，扩大不育群体，获得不育系GK44A、冀丰106 A和H4 A，回交扩繁采用的轮回亲本即为不育系的同型保持系。 
各分离群体的可育单株分别与不育系GK44A、冀丰106 A和H4 A测交，获得测交F1，同时可育单株自交。测交F1与可育单株自交后代成对种植，逐株鉴定育性，若两者都完全可育，则相应的可育单株为纯合GK44恢复系、纯合冀丰106恢复系和纯合H4恢复系。 
实施例2
本实施例中供体亲本的棉花品种为三裂棉胞质的棉花恢复系，BCnF1中的n为5。其他步骤以及轮回亲本材料同实施例1。

Claims (1)

1.同步选育棉花恢复系和不育系的方法，其特征在于，其步骤如下：
（1）选择细胞质为雄性不育类型的棉花恢复系作为母本供体亲本；选择高配合力的棉花品种，作为轮回亲本；轮回亲本P1作父本与供体亲本杂交，收获杂种一代F1；以轮回亲本P1作父本与杂种一代F1进行杂交，收获回交一代BC1F1；在BC1F1代中选择可育单株作为母本，与轮回亲本回交，获得BC2F1；同理，以轮回亲本P1作父本继续进行回交，共回交n代，获得BCnF1，n≥4；
（2-a）在BCnF1群体中选择不育株，以轮回亲本P1作父本回交扩繁，获得的不育系为轮回亲本的同型不育系，轮回亲本为其保持系；
（2-b1）在BCnF1群体中选择可育株，自交加代，获得BCnF2，在BCnF2群体中选择可育单株；
（2-b2）可育单株与测验不育系测交，获得测交F1，同时该可育单株自交；测交F1与相应的可育单株自交后代成对种植，逐株鉴定育性；若可育单株完全可育，且相应的测交F1育性得以恢复，则该可育单株为纯合恢复系。
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