CN104472340B - 一种高柱头外露率和高异交率亚麻雄性不育系的选育方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高柱头外露率和高异交率亚麻雄性不育系的选育方法，该方法以温敏型隐性核不育系为母本，以具有的大柱头和柱头外露率且明显高于花药的亚麻资源为父本，配制杂交组合。对分离后代F2‑F5进行柱头外露性状、不育性及农艺性状进行选择，F6代后对稳定株系进行生态鉴定和异交率鉴定，选育高柱头外露率高异交率亚麻雄性不育系。育成新不育系柱头外露明显，接收外来花粉能力和异交结实率显著提高。

Description

一种高柱头外露率和高异交率亚麻雄性不育系的选育方法

技术领域

本发明属于作物育种领域，涉及亚麻雄性不育系选育方法。

背景技术

亚麻属于亚麻科一年生草本植物，是重要的纤维作物和油料作物。利用杂种优势是提高农作物产量与品质的一个极为有效的途径，也是各类农作物育种共同的发展趋势。亚麻品种改良是提高亚麻产量和改进品质，促进亚麻生产发展的重要途径，但截止目前，国内外亚麻品种改良主要采用杂交选育的常规育种方法。随着生产水平的提高和已有资源材料的广泛应用，常规育种手段越来越难以适应生产发展的要求。

研究表明，亚麻品种间杂交，F1代有25-40％甚至更高的杂种优势率，杂种优势利用将是提高亚麻产量的有效途径。

亚麻为自花授粉作物，雄性不育系是杂优利用的关键。1921年Bateson和Cairdner首次鉴定出亚麻细胞质雄性不育系，但是这种不育系的花瓣不能充分展开，异花授粉受到障碍，异交率低，难以用于制种，在生产上无直接利用价值；（Bateson, W., Cairdner, A.E. 1921. Male sterility in flax. J. Genet. 11: 269-275.）。此后，还有花瓣充分展开的亚麻细胞质雄性不育系的报道(Kumar, S., and Singh,S.P. 1970. Inheritance of male sterility in some introduced varieties of linseed (Linum usitassimum L.). Indian J. Agric.Sci. 40:184-191. )，但在杂交种利用上，未见取得成功报道。

1973年，我国陈鸿山等发现了显性核不育亚麻，这种亚麻雄性不育由显性单基因控制，后代出现1:1的育性分离，不能完全保持和恢复，制种时需要拔除可育株，且杂交后代不能完全恢复，因此难以应用于亚麻杂交种生产。（陈鸿山. 核不育亚麻研究初报. 华北农学报，1986，1 (1)：87-91.）

1998年，我国发现了具有温光敏特性、隐性遗传的核雄性不育系，利用温敏特性和隐性遗传特性，可以实现不育性的保持和恢复，并且容易配制组合，在亚麻杂种优势利用上显示了巨大的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种高柱头外露率和高异交率亚麻雄性不育系的选育方法，以解决杂交亚麻制种不育系异交率低的问题。

本发明技术方案如下：一种高柱头外露率和高异交率亚麻雄性不育系的选育方法，该方法包括以下步骤：

（１）对亚麻种质资源进行鉴定，选择具有的大柱头和柱头外露率且明显高于花药的亲本资源为父本；

（２）以温敏型隐性核不育系为母本，将携带柱头外露性状基因的供体亲本与温敏型隐性核雄性不育系人工去雄配制杂交组合F1；

（３）从杂交分离世代Ｆ２代开始，分离后代种植在花期平均温度在18℃以上的地区高温地区;

（４）分离后代定向选择柱头外露率高、异交结实好和农艺性状优良的温敏雄性不育单株，同时兼顾选择抗病性和丰产性，选择单株连续自交5代以上，获得性状基本稳定的高柱头外露率高异交率的温敏型亚麻雄性不育系;

（5）F5后对性状稳定的不育株系进行鉴定，鉴定稳定雄性不育系不育率、柱头外露和异交率。

优选的，从杂交分离世代Ｆ２代开始，分离后代点播稀植，株距在5cm，行距20cm，单株开花数在100朵以上。

优选的，从杂交分离世代Ｆ２代开始，在选择方法上，从开花初期就进行选择，首先，选择柱头外露率达到９５％以上，的不育单株进行标记，对单株进行跟踪观察，对于开花初期柱头高于花药1mm以上，花药瘦小干瘪，乳白色，无微粉的不育单株，在开花中后期的育性恢复阶段，利用高温育性恢复，对有可育花粉的花朵进行套袋自交，保留种子。

优选的，以温敏型隐性核基因雄性不育系5S为母本不育系，以天亚6号为父本。杂交亚麻的制繁种是收获母本不育系异交结实的种子，温敏亚麻雄性不育系异交率的高低直接影响制种产量和质量，为此选育高异交率不育系是一项十分重要的研究任务。鉴于不育系的异交率与其柱头外露率有着显而易见的密切关系，选育高柱头外露率不育系是提高不良系异交率的主要途径。

本发明利用柱头外露亚麻遗传资源，选育优良温敏亚麻雄性不育系，其优越性在于：①本发明适用于对现有不育系进行柱头外露率改造，提高现有亚麻温敏雄性不育系的柱头外露率；②对所有的亚麻材料，包括现在柱头外露率低的不育系，都能够定向实现柱头外露率提高的改造，进而提高制种产量和质量。

本发明首次提出了一种选育高柱头外露率和高异交率不育系的方法，选育成功高柱头外露率和高异交率不育系。与现有选育亚麻温敏雄性不育系方法不同，在于在不育特性和农艺性状选择的同时，重点定向选择柱头的外露特性。本方法具有以下几方面的显著效果和意义：

1、由于对分离世代采用在高温地区点播稀值，保证了单株分枝分茎多，开花多，同时延长了花期，避免了短期不利温度的影响，有利于选择和保留种子。

2、由于通过柱头外露特性和雄性不育性基因组合和定向选择，实现了温敏型雄性不育系的柱头的高外露率，提高不育系的异交率。

3、由于兼顾选择抗病性和丰产性，保证了不育系综合性状的优良。

4、本方法简便可靠，易于推广，广泛使用该方法，可以有力推进我国亚麻雄性不育和杂优利用理论和实践的发展。

利用上述方法育成温敏亚麻新雄性不育系的特点：

1、显著提高了接受外来花粉的数量，试验表明，在人工定向向不育系撒花粉时，高柱头外露不育系普通不育系附着花粉粒数提高了45.93%；吹风辅助授粉情况下，高柱头外露不育系比普通不育系附着花粉粒数提高98.08%，具体见表1-长柱头接受外来花粉粒数。

2、在自然条件下进行杂交制种试验，试验结果异交率比普通不育系提高了20个百分点。

3、该不育系农艺性状优良，抗病性好，组培的杂交组合优势强。

附图说明

图1是不育系41S的选育流程图；

图2是父本天亚6号花药及柱头特征图；

图3是母本5S花药特征图；

图4是育成不育系41S特征图。

具体实施方式

实施例1.高柱头外露率和高异交率亚麻雄性不育系选育过程：

亲本来源及选配原则：该不育系的亲本组合为5S×天亚6号，二者均为优良品种，遗传背景差异较大，性状具有一定互补性。

1、图3示出了母本5S花药特征，表明：雄性败育，花药乳白色，柱头不露出花药。母本不育系是为温敏型隐性核基因雄性不育系5S，该不育系早熟、丰产性好、抗病性突出、品质优良、综合性状优良，花瓣蓝色，但是柱头外露率低。（母本5S来源于甘肃省农业科学院作物研究所，该所提供商购），其中利用该不育系育成杂交种陇亚杂1号通过了甘肃省品种审定委员会审定，陇亚杂2号通过甘肃省品种审定和和国家胡麻新品种鉴定）。

2、图2示出了父本天亚6号花药及柱头特征，表明：正常可育，花药蓝色，柱头明显露出花药。父本天亚6号，该品种丰产性突出，高抗亚麻枯萎病，综合性状优良，适应性良好，属于一个中熟品种。父本天亚6号来源于甘肃农业职业技术学院（原兰州农校）育成品种，通过１９９３年通过甘肃省品种审定。

3、选育流程图见图1，具体过程如下：

2002年对亚麻种质资源进行鉴定，选择具有的大柱头和柱头外露率且明显高于花药的亲本资源材料天亚6号和温敏雄性不育基因供体5S，为保证杂交种子的纯度，人工去雄授粉杂交30朵花，收获F1种子205粒。2003年在兰州田间种植F1代，F1代植株均为可育株，整齐一致，没有不育株分离，因此不进行单株选择。2004年在兰州田间种植F2代，种植为5行区，行距20cm，行长2m，点播穴距为5cm，共有单株185株。F2出现3:1的育性分离，经观察发现分离的部分不育株柱头显著高于花药，最高可达2mm以上，开花初期育性彻底，花药瘦小干瘪，乳白色，无微粉，从中选择生长势强、抗病的不育株进行标记，在花期中后期育性恢复时人工套袋自交，获得自交种子，获得结实不育单株共15株。2005年F3代点播稀植15个株行，株距在5cm，行距20cm，行长2m，以保证单株开花数在100朵以上。共有308个单株，开花初期对每个株行进行观察，对有外露柱头的不育单株所开花进行柱头外露统计，选择柱头外露花的比率达到９５％、柱头高于花药1mm以上，且花药瘦小干瘪，乳白色，无微粉、生长势强抗病的单株进行标记，在花期中后期育性恢复时人工套袋自交，获得自交种子，收获单株13株。2006年F4种植成株行，按照上述选择方法继续对F4代进行柱头外露率高、抗病性好、农艺性状优良的不育单株选择，获得单株16株。2007年F5种植成株行，对株行逐行鉴定，鉴定性状包括柱头外露率、育性、抗病性、生长一致性，熟性等多个性状，从中选择一致整齐稳定性好的的株行6行用大网袋按行套袋，收获时按照株行脱粒并编号。2008年每个株行种值成5行区小区，依据群体的柱头外露率、整齐性、一致性、育性、抗病性、生长习性等表现进行鉴定选择，共有3个株系入选，其余淘汰。 2009-2010年，在兰州春播、云南秋播，设置不同生态点进行鉴定试验，鉴定育性、稳定性、异交结实性和农艺性状，鉴定结果，最终确定2个不育系。 2011年-2012年，继续进行生态鉴定同时，配制组合进行优势组合的测配，试验结果表明41S柱头外露明显，育性转换优良，异交结实率高，配制组合杂种优势强，最终确定命名。图4示出了育成不育系41S特征，表明：雄性败育，花药瘦小干瘪，柱头露出花药1mm以上。

《田间试验和室内实验鉴定结果》

1、新不育系属于中熟品种。该不育系的花为蓝色，中等大小。在花期低温地区（云南12-1月），花药发育异常，瘦小干瘪，柱头外露率达95%以上，柱头平均外露长度在1.6mm，最长可达到2.5mm以上，花粉I-IK染色镜检，花粉育性在4 %左右，对照不育系5S柱头外露率很低，而且大部分柱头低于花药。

2、柱头外露率不育系和柱头无外露不育系相比，显著提高了接受外来花粉的数量，人工撒粉可育植株向不育系传粉时，长柱头不育系比短柱头附着花粉粒数提高45.93%；吹风辅助授粉情况下，长柱头不育系比短柱头附着花粉粒数提高98.08%。

3、杂交制种试验表明该不育系的提高异交结实率达20个百分点。

Claims (3)

1.一种高柱头外露率和高异交率亚麻雄性不育系的选育方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（１）对亚麻种质资源进行鉴定，选择具有的大柱头和柱头外露率且明显高于花药的亲本资源为父本；

（２）以温敏型隐性核不育系为母本，将携带柱头外露性状基因的供体亲本与温敏型隐性核雄性不育系人工去雄配制杂交组合F1；

（３）从杂交分离世代Ｆ２代开始，分离后代种植在花期平均温度在18℃以上的高温地区;

（４）分离后代定向选择柱头外露率高、异交结实好和农艺性状优良的温敏雄性不育单株，同时兼顾选择抗病性和丰产性，选择单株连续自交5代以上，获得性状基本稳定的高柱头外露率高异交率的温敏型亚麻雄性不育系;

（5）F5后对性状稳定的不育株系进行鉴定，鉴定稳定雄性不育系不育率、柱头外露和异交率；

从杂交分离世代Ｆ２代开始，在选择方法上，从开花初期就进行选择，首先，选择柱头外露率达到９５％以上的不育单株进行标记，对单株进行跟踪观察，对于开花初期柱头高于花药1mm以上，花药瘦小干瘪，乳白色，无微粉的不育单株，在开花中后期的育性恢复阶段，利用高温育性恢复，对有可育花粉的花朵进行套袋自交，保留种子。

2.根据权利要求1所述的一种高柱头外露率和高异交率亚麻雄性不育系的选育方法，其特征在于：从杂交分离世代Ｆ２代开始，分离后代点播稀植，株距在5cm，行距20cm，单株开花数在100朵以上。

3.根据权利要求1所述的一种高柱头外露率和高异交率亚麻雄性不育系的选育方法，其特征在于：以温敏型隐性核基因雄性不育系5S为母本不育系，以天亚6号为父本。