CN103843654B - 油光叶隐性核不育纯合两型系和油光叶临保系的选育方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油光叶隐性核不育纯合两型系和油光叶临保系的选育方法和应用，以甘蓝型油菜隐性核不育纯合两型系20118AB中的不育株为母本，以隐性油光叶为父本杂交、套袋自交获得隐性油光叶不育株；然后以该油光叶不育株与20118AB中的可育株杂交选育出新纯合两型系即油光叶隐性核不育纯合两型系，与临保系杂交获得新临保系即隐性油光叶临保系；由油光叶隐性核不育纯合两型系和隐性油光叶临保系可生产油光叶全不育系。通过该方法可以利用隐性油光叶性状实现全不育系的纯度鉴定和苗期除杂，简化核不育杂交制种程序，减少大田杂交制种用工量。

Description

油光叶隐性核不育纯合两型系和油光叶临保系的选育方法和应用

技术领域

本发明涉及甘蓝型油菜育种领域，具体涉及油光叶隐性核不育纯合两型系和油光叶临保系的选育方法和应用。

背景技术

（一）甘蓝型油菜隐性核不育性的遗传规律

20118A是上海市农业科学院孙超才研究员于1997年选育的一种新的隐性细胞核雄性不育系，其不育株花药空瘪，无花粉，套袋自交不结实，且不育性稳定，不受环境条件的影响。通过普通遗传学研究证明20118A受3对隐性基因控制，为了便于描述其遗传，我们将三个隐性基因分别命名为a、b和rf，其中a和b为隐性不育基因，rf为隐性上位基因，能抑制a和b不育基因的表达，使育性恢复可育。不育株有2种基因型，aabbRfRf为纯合型不育株，aabbRfrf为杂合型不育株。可育株有25种基因型，其中aaBbRfRf和AabbRfRf自交育性分离比例为3:1，aaBbRfrf和AabbRfrf自交育性分离比例为13:3，AaBbRfRf自交育性分离比例为15:1，AaBbRfrf自交育性分离比例为61:3，其余19种可育基因型自交没有育性分离（参见表1）。

根据这一遗传原理，这种核不育材料可以实现“三系化”生产杂交种。参见图1，首先是纯合两型系内的纯合型不育株与杂合型可育株杂交，不育株上产生的后代世代间基因型相同，2种基因型始终各占50%，因而能稳定遗传。三隐性纯合体aabbrfrf作为父本，与纯合型不育株杂交获得全不育系，因此三隐性纯合体可以作为临保系。基因型为AA----、--BB--或AABB--的可育株与全不育系的不育株杂交，后代全部可育，因此其可以作为恢复系。这种核不育的优点是能通过“临保系”繁殖不育系，理论上可以获得全不育系群体，减少了大面积生产杂交种时要拔去母本行50%可育株的麻烦。目前由该系统选育的三个国审双低杂交油菜品种“沪油杂1号”、“向农03”和“沪油杂4号”正在生产上大面积的推广，说明该不育系统具有广阔的应用前景与利用价值。

但是，该隐性核不育系在生产应用上的最大难点是如何获得高纯度的全不育系（也称100%不育系），且能够高效、快速、简单可行的鉴定全不育系纯度，实现全不育系的早期除杂，最好能在苗期。

表1甘蓝型油菜隐性核不育性的遗传规律

（二）甘蓝型油菜隐性油光叶的特性和遗传规律

在甘蓝型油菜试验地中发现了一种外形为油光叶的突变体，（参见图2），该突变体与甘蓝型油菜原有形态性状有明显不同，表现为：叶色军绿带油光（参见图3），茎秆和角果也为军绿带油光，突变体较原有植株营养生长弱(参见图4、图5)，抗性差。通过该突变体与正常的甘蓝型油菜进行正反交，正反交的F₁代植株表现为正常的非油光形态，研究结果表明：该油光叶性状是受隐性细胞核基因控制。进一步对正反交的F₂代进行农艺性状调查，正交F₂代分离比例为正常叶：油光为198:14，反交为271:17，从调查结果中可以看出，两个F₂代群体符合15:1的育性分离比例。为了便于描述，将控制油光叶的两个隐性基因命名为g1和g2。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油光叶隐性核不育纯合两型系和油光叶临保系的选育方法，将隐性油光叶基因转育到甘蓝型油菜隐性核不育纯合两型系和临保系中，选育油光叶隐性核不育纯合两型系和油光叶临保系，用于全不育系的生产。

为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案来实现：

油光叶隐性核不育纯合两型系和油光叶临保系的选育方法，是以隐性油光叶亲本材料为供体，通过与甘蓝型油菜隐性核不育纯合两型系和临保系杂交选育获得具有油光叶外形的新纯合两型系即油光叶隐性核不育纯合两型系和新临保系即油光叶临保系。

具体地，本发明的油光叶隐性核不育纯合两型系和油光叶临保系的选育方法，包括以下步骤：

a)选择以甘蓝型油菜隐性核不育纯合两型系的不育aabbRfRfG1G1G2G2与隐性油光叶可育株AABBRfRfg1g1g2g2杂交，F₁代AaBbRfRfG1g1G2g2套袋自交，F₂代分离群体中表现为油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2的个体，其出现概率为1/256；

b)以上述步骤a）中的油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2为母本，与隐性核不育纯合两型系的可育株AabbRfRfG1G1G2G2杂交，分离出1:1的可育株AabbRfRfG1g1G2g2和不育株aabbRfRfG1g1G2g2；

c)以上述步骤a）中的油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2为母本，与上述步骤b）中的可育株AabbRfRfG1g1G2g2杂交，分离出1:1的可育株和不育株，其中油光叶可育株AabbRfRfg1g1g2g2在可育株中的出现频率为1/4,油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2在不育株中的出现频率为1/4，油光叶可育株AabbRfRfg1g1g2g2和油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2的兄妹交后代按照1油光叶可育株:1油光叶不育株分离，由此选育成了油光叶隐性核不育纯合两型系；

d)以上述步骤a）中油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2与临保系aabbrfrfG1G1G2G2杂交，杂交后代aabbRfrfG1g1G2g2为不育株；

e)以上述步骤d）中不育株aabbRfrfG1g1G2g2为母本，与上述c步中的油光叶可育株AabbRfRfg1g1g2g2杂交，杂交后代中会出现分离比例为1:1的两种基因型的油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2和aabbRfrfg1g1g2g2；

f)以上述步骤e）的两种基因型的油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2和aabbRfrfg1g1g2g2分别为母本与临保系aabbrfrfG1G1G2G2杂交，不育株aabbRfRfg1g1g2g2的杂交后代全部为不育aabbRfrfG1g1G2g2；不育株aabbRfrfg1g1g2g2的杂交后代发生育性分离，可育株aabbrfrfG1g1G2g2与不育株aabbRfrfG1g1G2g2的分离比例为1:1，将其中的可育株套袋自交，后代群体中会分离出油光叶可育株，基因型为aabbrfrfg1g1g2g2，即为油光叶临保系。

进一步地，通过上述油光叶隐性核不育纯合两型系和油光叶临保系杂交生产油光叶全不育系，基因型为aabbRfrfg1g1g2g2，隐性油光叶可以作为全不育系纯度鉴定和苗期除杂的指示性状，对全不育系纯度进行快速、简单、有效的鉴定。

更进一步，利用上述油光叶全不育系与恢复系基因型为AA----G1G1G2G2、--BB--G1G1G2G2或AABB--G1G1G2G2杂交生产的商用F₁杂交种，商用杂交种恢复为正常叶，从而又可克服油光叶的不利因素。

本发明所需的试验材料：

1.隐性核不育纯合两型系

甘蓝型油菜隐性核不育20118A，系上海市农业科学院孙超才于1993年在油菜花粉培养后代中发现的，然后20118A与花粉培养后代中的可育株杂交，并连续兄妹交，在1998年获双低甘蓝型油菜隐性核不育纯合两型系20118AB，其芥酸含量为0.56%，硫甙含量为23.45μmol/g。

2.临保系

临保系M-6029，其基因型为aabbrfrf，可育，与隐性核不育20118A（aabbRfRf）杂交，其后代基因型为aabbRfrf，仍为不育，但是该不育性只能保持一代，其后代会发生育性分离，故称基因型aabbrfrf的M-6029为甘蓝型油菜隐性核不育20118A的临保系。

3.恢复系

因甘蓝型油菜隐性核不育是受三对隐性基因控制的，所以恢复系的选择自由度大，生产上的品系(自交系)基因型大多为AA----、--BB--或AABB--，故均可以用作恢复系。

利用隐性油光叶这一特殊的形态标记可以对全不育系生产全程进行纯度和质量控制，同时也为全不育系纯度鉴定提供一种高效、快捷、简单可行的方法，尤其是利用该形态标记可是实现全不育系的苗期除杂，从而使得在大面积生产商用杂交种时免去了大田除杂的步骤，为商用杂交种的生产节省了大量的用工和时间。

本发明与原有的隐性核不育三系法制种相比具有以下优势：

1)利用原有技术，纯合两型系和临保系中混有外来杂种或受到外来花粉污染，无法对这些杂种进行有效识别和剔除，本发明将隐性油光叶转育到纯合两型系和临保系中，并以油光叶作为指示性状，可对纯合两型系和临保系繁殖过程中的机械混杂、外源花粉或次生苗进行有效识别、除杂，可从源头上保证全不育系的生产质量。

2)利用原有技术，全不育系的纯度鉴定有两种方式，一种是利用特异的分子标记鉴定技术，这种方式需要鉴定单位具备分子实验室和相关技术人员。另外一种就是利用花期的育性调查进行鉴定，这种方式需要苗期进行低温春化，周期较长。本发明将隐性油光叶转育到纯合两型系和临保系中，生产具有油光叶性状的全不育系，并以油光叶作为指示性状，无需春化，也无需等到花期，可在苗期对全不育系纯度进行鉴定，该鉴定方法简单、快速、易操作。

3)简化杂交育种程序。因本发明生产的全不育系为油光叶，故可在苗床上对因机械混杂、外源花粉或次生苗产生的杂种进行集中除杂，这样就避免了大田生产商用杂交种时的除杂步骤，大大节省了杂交制种的工作量。

4)本发明在杂交制种全程可利用隐性油光叶作为指示性状对全不育系纯度和质量进行有效监控，利用油光叶全不育系生产商用杂交种时，杂交种形态恢复正常，从而可克服因油光叶带来的植株营养生长弱，抗性差的缺点。因此，本发明可利用在隐性核不育杂交制种的不同阶段将油光叶和正常叶的优点进行有效结合，使核不育杂交制种更加简单、高效。

附图说明

图1为隐性核不育杂交制种的生产模式。

图2为隐性油光叶突变体。

图3为油光叶（左）和正常叶（右）的叶片比较图。

图4为油光叶植株（右）和正常植株（左）的比较图。

图5为油光叶植株（左）和正常植株（右）的比较图。

图6为本发明油光叶隐性核不育纯合两型系选育的示意图。

图7为本发明油光叶临保系选育的示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例与附图进一步详细描述本发明的技术方案。实施例1油光叶隐性核不育纯合两型系的选育

参见图6，2006年，以隐性核不育纯合两型系的不育株20118A为母本，与隐性油光叶突变体为父本杂交，并利用临保系M-6029同时对该不育株进行测交，测交后代全不育，表明当选单株基因型为aabbRfRf。

隐性油光叶可育株AABBRfRfg1g1g2g2和该不育株aabbRfRfG1G1G2G2的杂交后代可育，其基因型为AaBbRfRfG1g1G2g2，外形正常，对其F₁代自交套袋，将收获的种子2007年秋播到田间，在油菜花期进行田间观察，不育性状和油光叶外形均为明显的指示性状，有利于选出油光叶隐性核不育系。通过观察，在3469个F₂代分离群体中，找到了4株油光叶不育株。

2008年，以油光叶不育株为母本，与隐性核不育纯合两型系的可育株20118B杂交，并利用临保系M-6029同时对该不育株进行测交，测交后代全不育，表明当选单株基因型为aabbRfRfg1g1g2g2。

油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2与可育株20118B杂交的后代育性发生分离，可育株AabbRfRfG1g1G2g2与不育株aabbRfRfG1g1G2g2的分离比例为1:1，外形正常，以分离后代的可育株与油光叶不育株回交，在205个回交后代中，分离出24个油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2，27个油光叶可育株AabbRfRfg1g1g2g2，兄妹交后代中油光叶可育与油光叶不育的分离比例都符合1:1。

实施例2油光叶临保系的选育和油光叶全不育系的生产

参见图7，2010年，以油光叶纯合两型系的不育株aabbRfRfg1g1g2g2为母本与隐性核不育临保系M-6029杂交，杂交后代全部为不育株，基因型为aabbRfrfG1g1G2g2，外形正常，以该不育株和油光叶纯合两型系的可育株AabbRfRfg1g1g2g2杂交，在314个杂交后代分离群体中有36个油光叶不育株，选择其中6个油光叶不育株再与临保系M-6029杂交，其中2个单株aabbRfRfg1g1g2g2的杂交后代为全不育aabbRfrfG1g1G2g2，4个单株aabbRfrfg1g1g2g2的杂交后代发生了1可育株aabbrfrfG1g1G2g2：1不育株aabbRfrfG1g1G2g2的育性分离，在1:1分离群体中选择可育株aabbrfrfG1g1G2g2自交，获得了7个油光叶可育株aabbrfrfg1g1g2g2，将该油光叶可育株和油光叶纯合两型系的不育株测交，测交后代全部不育，表明该油光叶可育株基因型为aabbrfrfg1g1g2g2，即为油光叶临保系。

2013年，将油光叶隐性核不育纯合两型系aabbRfRfg1g1g2g2和AabbRfRfg1g1g2g2种植在母本行，油光叶临保系aabbrfrfg1g1g2g2种植在父本行，父本与母本的行比为1:2。花期，除去母本行中的可育株，留下不育株，油光叶临保系作为唯一授粉源。种子成熟后，收获不育株上的种子，即为油光叶全不育系aabbRfrfg1g1g2g2。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (3)

1.甘蓝型油菜油光叶隐性核不育纯合两型系和油光叶临保系的选育方法，以隐性油光叶亲本材料为供体，通过与甘蓝型油菜隐性核不育纯合两型系和临保系杂交选育获得具有油光叶外形的油光叶隐性核不育纯合两型系和油光叶临保系，其中，所述的甘蓝型油菜隐性核不育纯合两型系为双低型甘蓝型油菜隐性核不育纯合两型系20118AB；具体包括如下步骤：

a）选择以甘蓝型油菜隐性核不育纯合两型系的不育株aabbRfRfG1G1G2G2与隐性油光叶可育株AABBRfRfg1g1g2g2杂交，F₁代AaBbRfRfG1g1G2g2套袋自交，F₂代分离群体中表现为油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2的个体；

b）以上述步骤a）中的油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2为母本，与甘蓝型油菜隐性核不育纯合两型系的可育株AabbRfRfG1G1G2G2杂交，分离出1:1的可育株AabbRfRfG1g1G2g2和不育株aabbRfRfG1g1G2g2；

c）以上述步骤a）中的油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2为母本，与上述步骤b）中的可育株AabbRfRfG1g1G2g2杂交，分离出1:1的可育株和不育株，其中油光叶可育株AabbRfRfg1g1g2g2和油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2的兄妹交后代按照1油光叶可育株:1油光叶不育株分离，由此选育成了油光叶隐性核不育纯合两型系；

d）以上述步骤a）中油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2与临保系aabbrfrfG1G1G2G2杂交，杂交后代aabbRfrfG1g1G2g2为不育株；

e）以上述步骤d）中不育株aabbRfrfG1g1G2g2为母本，与上述步骤c）中的油光叶可育株AabbRfRfg1g1g2g2杂交，杂交后代中会出现分离比例为1:1的两种基因型的油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2和aabbRfrfg1g1g2g2；

f）以上述步骤e）的两种基因型的油光叶不育株aabbRfRfg1g1g2g2和aabbRfrfg1g1g2g2分别为母本与临保系aabbrfrfG1G1G2G2杂交，不育株aabbRfRfg1g1g2g2的杂交后代全部为不育aabbRfrfG1g1G2g2；不育株aabbRfrfg1g1g2g2的杂交后代中可育株aabbrfrfG1g1G2g2与不育株aabbRfrfG1g1G2g2的分离比例为1:1，将其中的可育株套袋自交，从后代群体中分离出油光叶可育株aabbrfrfg1g1g2g2，即为油光叶临保系。

2.权利要求1中所述的油光叶隐性核不育纯合两型系和油光叶临保系的应用，其特征是，由所述的油光叶隐性核不育纯合两型系和油光叶临保系杂交生产油光叶全不育系aabbRfrfg1g1g2g2。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征是，由所述的油光叶全不育系与基因型为AA----G1G1G2G2、--BB--G1G1G2G2或AABB--G1G1G2G2的恢复系生产杂交种，杂交种形态恢复正常。