CN103688844A

CN103688844A - 利用隐性核不育株进行燕麦轮回育种的方法

Info

Publication number: CN103688844A
Application number: CN201310606662.9A
Authority: CN
Inventors: 崔林; 刘龙龙; 张丽君; 范银燕; 周建萍; 马明川
Original assignee: INSTITUTE OF CROP GERMPLASM RESOURCES SHANXI ACADEMY OF AGRICULTURAL SCIENCES
Current assignee: INSTITUTE OF CROP GERMPLASM RESOURCES SHANXI ACADEMY OF AGRICULTURAL SCIENCES
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2014-04-02

Abstract

本发明属植物育种技术领域，为解决燕麦传统杂交方法中存在杂交难度大，工作效率低等问题，提供一种利用隐性核不育株进行燕麦轮回育种的方法。将不同类型的不育材料作为母本,不同优点的品种作为父本,渐进式杂交，不断向基因库内输入优良基因，可育株自交使优良基因重组，形成遗传基础丰富的基因库作为轮回选择的基础群体；基础群体中通过多代单株选择，优良性状稳定、育性不分离的可育株系作为具有目标性状的燕麦新品系，性状仍有缺点的可育株系继续与互补性状的不育株系渐进式杂交，使性状进一步改良，组成新一轮的基础选择群体。简化了杂交技术程序；结实率大大提高；获得较多的杂交种子，从后代选择优良植株的机率大大提高。

Description

利用隐性核不育株进行燕麦轮回育种的方法

技术领域

本发明属于植物育种技术领域，具体涉及一种利用隐性核不育株进行燕麦轮回育种的方法。

背景技术

燕麦在国民生活中占据着重要的地位，是典型的自花授粉作物，目前在燕麦育种上采用的育种方法主要是系统育种、杂交育种（主要是品种间杂交）和回交育种。

燕麦杂交育种，从1870年赛路斯(Cyrus)、普林格（Pringle)开始以来，经过一百多年之久，至今仍是世界上在育种工作中应用最广泛、效果最显著的育种途径。

我国燕麦杂交育种开始于上个世纪60年代，最初只是裸燕麦种内不同品种间的杂交，如晋燕4号等，后来发展为皮燕麦与裸燕麦的种间杂交，现在皮、裸燕麦之间的杂交育种，已成为我国各燕麦育种单位普遍采用的方法。进入本世纪以来，采用杂交育种育成的燕麦品种呈直线上升。内蒙古自治区农牧业科学院、山西省农业科学院、河北省张家口农业科学院、吉林省白城市农业科学院等单位每年配制的皮、裸燕麦杂交组合，占总杂交组合的90％以上。从皮、裸燕麦杂交后代中选育出一批性状稳定、各有特点的燕麦品种（系）。由此可见杂交育种方法在燕麦育种中的重要作用。

燕麦常用的杂交方法为：(1)整穗去雄：在用作杂交亲本的母本行里，选择具有母本特征特性的健壮植株，剪去发育不良及幼嫩的小穗、顶小穗，只留穗子上、中部的5—7个小穗。用镊子将第二朵小花以上的小花全部去掉，只留下小穗基部第一朵发育健壮的小花，并轻轻拨开其内外稃，取出3个花药。取出花药后，用镊子轻轻拨动护颖和内外稃，使其恢复原状。去雄时，依次由上而下逐个小穗进行，全穗去雄后，拴上标签，注明母本名称及去雄日期，以便授粉。(2)花粉的采集与授粉：在用作杂交亲本的父本行里，选择具有父本特征特性的健壮植株，选取刚抽半穗的穗子，从顶部小穗开始采集已经成熟，但尚未破裂的鲜黄色花药，把采集到的鲜黄色花药盛于酒盅或三角纸叠内，授粉前，要略加压力把花药弄破。授粉时，先按去雄的方法，把母本小穗花的护领、内外稃用镊子轻轻拨开，然后再用镊子从酒盅内摄取2—3个花药，在羽毛状柱头上轻轻擦动(注意不要损伤柱头)，最后把花药放在柱头上，用镊子拨内外稃、护颖，使其恢复原状。全穗授粉完毕，在标签上写明父本名称及授粉时间、授粉人。

上述方法在整个杂交过程中，去雄、取粉，授粉，需数次打开，两次闭合小穗的护颖和内外颖。存在的问题是：难度大，不易掌握：由于燕麦小花的外颖紧包内颖，护颖紧包外颖，而且护颖和内外颖都为膜质状、较脆，在打开内外颖进行去雄和授粉的过程中，容易损伤小花；在杂交过程中易容对雌蕊造成有一定程度的损伤，故工作效率不高，结实率也低。一般裸燕麦品种间杂交结实率不超过10%，裸燕麦与皮燕麦种间杂交、结实率在5％以下。

轮回选择是为了改良育种材料的遗传基础，提高群体平均值，保持群体内丰富的遗传变异，而设计的育种选择程序。比较适合在异花授粉作物上应用，而不能广泛用于自花授粉作物上，主要原因是选择系间杂交比较困难，且很难获得大量杂交种，供多重试验评价。燕麦不育的发现在国外还未见报道，1994年崔林发现了我国首例燕麦雄性不育材料，通过对不育特征特性的观察和细胞学鉴定、以及不育性遗传的研究，确定不育性状是由一对隐性核基因控制的遗传性状。

发明内容

本发明为了解决燕麦传统杂交方法中存在杂交难度大，工作效率低等问题，提供了一种利用隐性核不育株进行燕麦轮回育种的方法,具体是利用不同类型的1/2不育群体中的不育株系与可育株系互交重组，建成供轮回选择的基础群体，最终设计出利用核不育进行燕麦轮回育种的方法。

本发明是由如下技术方案实现的：一种利用隐性核不育株进行燕麦轮回育种的方法，将带有不育基因的不同类型的材料作为母本，将带有优良基因的可育株作为父本,采用渐进式杂交，不断地向基因库内输入优良基因，通过可育株自交，使优良基因充分重组，优良基因重组体逐步增加，形成遗传基础丰富的基因库，以此作为轮回选择的基础群体；基础群体中通过多代单株选择，优良性状稳定、育性不再分离的可育株系作为具有目标性状的燕麦新品系，其余性状仍有缺点的可育株系继续与其互补性状的不育株系进行杂交，使其性状进一步改良，组成新一轮的基础选择群体。

具体选育过程为：1.轮回选择基础群体构建：各类型的1/2不育群体，用一群体不育株系作为母本，另一群体的可育株系作为父本与其进行杂交，将优良基因重组，后代群体中带有优良基因的不育株系作为母本，与带有其他优良性状的可育株系作为父本继续杂交，如此进行渐进式杂交，不断向基因库内输入优良基因，优良基因重组群体中的可育株系自交，性状充分重组，优良基因重组体逐步增加，最终形成遗传基础丰富的基因库，以此作为轮回选择的基础群体；

2.轮回选择：将构建的轮回基础群体的杂合体种子分为两份，一份用于继续改良轮回基础群体，将不同优良性状逐步引入轮回群体；另一份用于后代优良可育株系的选择，即具有目标性状的逐步纯化与稳定。

所述用于继续轮回改良基础群体的杂合体中不育株系作为母本，选用优良性状较多且遗传传递力强的品种作为父本进行渐进式杂交，获得性状重组的杂交种作为下年度轮回选择的基础群体。

所述用于后代优良可育株系的选择的杂合体中可育株系多次自交和单株选择，使优良性状逐步稳定。

本发明所述燕麦雄性不育系于2005年保藏于山西省农业科学院农作物品种资源研究所，保藏号为CAMS系列。

燕麦属自花授粉作物,育种工作者为了选出理想的新品种,必需配制大量的杂交组合来增加后代的选择机率,而大量的组合要花费大量的人力,据我们以往的经验,一个熟悉燕麦去雄、授粉的技术工人每天可完成20株的去雄和授粉，而每株留5-10个小穗，每个小穗做1朵花，按10%的结实率，20株200个花可获得20粒杂交种子，每个组合要保证获得100粒种子，需要做100株，每个组合大约需要5个工，每个工大约100元，每个组合的费用为500元。做100个杂交组合,要500个以上的人工，费用为5万元。而实际工作中这样是难以实施的，一方面很难找到许多熟悉杂交技术的青年工人，另一方面适宜做杂交工作的时间只有半月或20多天，时间短、工作量大、技术复杂、质量难以保证。利用燕麦核不育进行开放式杂交授粉,在基础群体圃内只需5个工就可将可育株全部剔除，费用为500元。本发明用的是杂合体燕麦核不育材料(，除育性分离外,其他性状也在分离,它和父本的杂交组合数是以不育株授粉小花数为计算单位的,可见组合数之多真可谓天文数字了,其后代变异之丰富用常规方法是很难做到的。所以,采用这种方法既省工、省钱，后代变异又大，选择效果好。把精力可集中在选择上,有选种经验的人完成这一任务是较容易的。利用燕麦雄性不育材料对燕麦进行群体改良，实现了创新育种基础材料，丰富育种资源，缩短育种年限和达到育成超常规品种的目的。

本发明所述方法有益效果：简化了杂交技术程序：避免了过去打开、闭合内外颖时对小花的损伤；结实率大大提高：结实率较过去杂交方法大大提高，一般杂交结实率可达50～70％，高者达80％以上；育种效率提高：可以获得较多的杂交种子，从后代选择优良植株的机率大大提高。

具体实施方式

1.轮回选择基础群体构建：不同类型的1/2不育群体，如A群体中的不育株可与B群体的可育株进行杂交，同样B群体的不育株也可以与A群体的可育株进行杂交，如之类推，根据燕麦核不育的遗传特点,加之不育株开花时颖壳开张角度大,完全可靠开放授粉得到种子, 我们可把带有不育基因的任何材料做母本, 将不同优点的品种做父本,采用渐进式杂交，不断地向库内输入优良基因，通过自交使之充分重组，使优良的基因重组体逐步增加，形成遗传基础丰富基因库，作为轮回选择的基础群体。随着群体水平的不断提高,可育株的入选机率亦逐年增加,从而可源源不断地选出新品种。利用新型不育材料，采用上述杂交技术与籽粒性状优良、抗病性强的亲本继续进行渐进式杂交，逐渐将有利基因引入同一群体，形成具有高千粒重、高蛋白质、低脂肪、丰产、抗病等性状的、遗传基础丰富的异源基因库，供轮回群体供选择应用。

2.轮回选择程序：将一定量的燕麦核不育杂合体种子分成两份，一份种在基础群体圃,一份种在后代选择圃。基础群体圃中的不育杂合体种子是为了选择优良的不育株,改良轮回选择基础群体的性状。轮选父本的选择:针对轮回选择基础群体性状的缺点, 按常规育种的亲本选配原则,特别强调所加父本优点尽可能多，且遗传传递力要强；缺点尽可能少,且不是主要性状。不追求亲本数量,而要保证质量。田间种植格式：燕麦核不育材料种子单粒点播,粒距8-10 厘米，群体5000-10000株。轮选父本种子经掺和均匀后,稀条播。父母本种植比例为1:2(一行父本,两行母本)。授粉方法:开花前,能辨出育和不育时,将燕麦核不育群体分离出的可育株剔除。不育株和轮选父本开放授粉,必要时进行人工辅助授粉。

不育株的选择:根据主要性状采用集团选择法，将入选的最优集团的种子供下年度的基础群体圃用,其它种子种在后代选择圃。

后代选择圃中的不育杂合体种子是为了选择优良可育株,直到性状稳定，育性不再分离，可进入品系圃试验，以后程序与常规育种相同。为增加入选株机率,群体尽可能大些,最少在20000株以上。

实验例：

用不同的裸燕麦不育材料，与千粒重在27～32克的不同品系杂交，获得单交种。在F1代选择具有皮、裸混合型小穗的单株，结合室内千粒重考种，筛选保留高千粒重的单穗。这些单交种在不考虑他们的适应性条件下，作为携带不育性状的高千粒重亲本，与具有优良农艺性状、高秆、抗旱性强的品种杂交，形成三源杂交种。

对三源杂交种F₁代，在生长季节经株高、成熟度及裸粒穗型选择，收获后进行高千粒重选择。入选的F₂株间互交，以促进基因重组，形成互交种，互交中原始亲本互不重复。从每个互交种中选取数粒S₀种子播种，S₀植株收获后分别脱粒，并再次进行农艺性状和高千粒重选择。各植株的籽粒定义为S_0：1，在S_0：1代中每个互交种选5个S_0：1株系，构成后代选择的基础群体。

建成的后代选择群体包含有2500多个株系，其中籽粒均匀、光亮的株系380份，籽粒较大、千粒重在28g以上的株系120份，植株较低、抗倒性强的材料536份，植株较高，较抗红叶病的材料263份，植株较高、耐瘠性强的材料780份。群体中的不育株通过异交，不断引入和重组有利的基因，可育株通过自交，使重组的有利基因得到纯合和稳定，不育种质在新品种选育中起到了重要的作用，并育成品燕2号新品种。

Claims

1.一种利用隐性核不育株进行燕麦轮回育种的方法，其特征在于：将带有不育基因的材料作为母本，将带有优良基因的可育株作为父本,采用渐进式杂交，不断地向基因库内输入优良基因，通过可育株自交，使优良基因充分重组，优良基因重组体逐步增加，形成遗传基础丰富的基因库，以此作为轮回选择的基础群体；基础群体中通过多代单株选择，优良性状稳定、育性不再分离的可育株系作为具有目标性状的燕麦新品系，其余性状仍有缺点的可育株系继续与其互补性状的不育株系进行杂交，使其性状进一步改良，组成新一轮的基础选择群体。

2.根据权利要求1所述的一种利用隐性核不育株进行燕麦轮回育种的方法，其特征在于：具体选育过程是：1.轮回选择基础群体构建：各类型的1/2不育群体，用一群体不育株系作为母本，另一群体的可育株系作为父本与其进行杂交，将优良基因重组，后代群体中带有优良基因的不育株系作为母本，与带有其他优良性状的可育株系作为父本继续杂交，如此进行渐进式杂交，不断向基因库内输入优良基因，优良基因重组群体中的可育株系自交，性状充分重组，优良基因重组体逐步增加，最终形成遗传基础丰富的基因库，以此作为轮回选择的基础群体；2.轮回选择：将构建的轮回基础群体的杂合体种子分为两份，一份用于继续改良轮回基础群体，将不同优良性状逐步引入轮回群体；另一份用于后代优良可育株系的选择，即具有目标性状的逐步纯化与稳定。

3.根据权利要求2所述的一种利用隐性核不育株进行燕麦轮回育种的方法，其特征在于：所述用于继续轮回改良基础群体的杂合体中不育株系作为母本，选用优良性状较多且遗传传递力强的品种作为父本进行渐进式杂交，获得性状重组的杂交种作为下年度轮回选择的基础群体。

4.根据权利要求2所述的一种利用隐性核不育株进行燕麦轮回育种的方法，其特征在于：所述用于后代优良可育株系的选择的杂合体中可育株系多次自交和单株选择，将优良性状逐步稳定。