CN105075851B - 一种小麦温光敏型不育系转育方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小麦温光敏型不育系转育方法，本发明针对江苏淮南麦区自然独特气候，转育出红皮、矮杆、赤霉病抗性强的小麦不育系材料，根据遗传学规律，通过有性交配和基因重组将上述优良性状转移至两系不育材料中，本发明改良得到的新的不育系材料，穗发芽抗性和赤霉病抗性增加，株高有所降低，对于组配后代品种的抗倒性方面有积极的影响。通过组织培养技术，大大减少纯合的时间，缩短了育种年限。

Description

一种小麦温光敏型不育系转育方法

技术领域

本发明涉及一种小麦温光敏型不育系转育方法，属于育种领域。

背景技术

小麦是世界上播种面积最大的粮食作物之一。在我国，小麦是仅次于水稻的第二大粮食作物。其生产状况对我国国民经济具有举足轻重的作用。随着小麦杂种优势研究的不断深入小麦杂交育种工作也取得丰硕的成果。小麦杂交育种工作最早起源于20世纪50年代，首先由日本人Kihara发现的小麦雄性不育材料。而我国小麦杂交育种也由核质互作不育系研究——化学杀雄剂——光温敏雄性不育系的研究。1992年湖南农业大学和重庆粮食作物研究所率先发现了小麦光温敏雄性不育材料，其在我国小麦的主产区黄淮冬麦区秋播实验不表现完全雄性不育，其原因是这两类不育系是在中国长江流域选育的，育性转换温度分别为10～11℃、13～14℃，不能在黄淮麦区孕穗期平均气温14～16℃条件下表达雄性不育。温光敏小麦不育系的雄性育性与温、光等生态条件紧密相关，因此，又称之为生态雄性不育。目前，以小麦光温敏雄性不育为基础的杂交小麦在实际生产应用中也有一定的面积，主要分布于黄淮地区、长江中上游地区和云南等地。以C49S-87和K78S组配的云杂3号和云杂5号、6号在云南通过审定，在生产中得到大面积的生产应用。自2007年，江苏丘陵地区镇江农业科学研究所陆续从云南省农科院粮食所引进K78S和K456S等不育系亲本材料，经引种和播期试验发现，由于地域环境条件和材料自身白皮的原因，不育系材料穗发芽抗性和赤霉病抗性在本地区种植表现较差，导致不育系材料在引种新地域不能正常直接使用，需要针对不育系亲本株高、抗性等方面做进一步的改良。

纯系和分离世代群体在植物育种和生物学研究中是重要的项目，在同一基因型在不同时间、地点和生态环境下的大量重复试验中，纯系准确创造了一定数量性状上的表现型。获得纯系和分离群体需要自花授粉若干代。显然，在育种和生物学研究中，获得分离群体和纯系所需要的时间是决定相关过程的关键因素。因此，植物生物学家和育种一直在寻找可以加速获得这种材料的方法。利用不同纬度和海拔或者反季节获得二代小麦的方法，每年小麦只能获得2-3代。依靠基因型和环境条件，开花期到成熟，小麦和大麦籽粒需要花费40多天。随着生理成熟，即使在最佳条件下，某些基因型的种子仍然不能直接萌发。这些种子具有初级休眠，需要经过后熟才能萌发。这种收获后的休眠现象是一种机械式的自我保护，防止植物种子在一年中的不正确的时间内发芽，这严重延迟了获得下一代种子的过程。

胚胎培养技术已经用于获得加倍单倍体和客服远缘自交不亲和，抢救致死突变体，促进胚胎发育和纯合突变植物恢复完成，或杂种远缘杂交、基因转移栽培种或野生种。早期研究报告表明，2周龄的小麦籽粒胚胎具有发育成为可育株的潜力，显然通过嫩胚胎繁殖植株具有依靠避免种子籽粒成熟或者后熟休眠来大大缩短谷物材料繁殖循环的时间过程的潜力，但是还没有现有技术对其进行报道。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种小麦温光敏型不育系转育方法，能够选育出新的矮杆红皮赤霉病抗性好的温光敏不育系材料，通过组织培养技术，可以大大减少纯合的时间，缩短育种年限。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

一种小麦温光敏型不育系转育方法，包括如下步骤：

(1)以不育系亲本材料K78S作为母本，镇09196作为父本，两者进行有性杂交，并以镇09196作为轮回亲本，进行5轮选育；

(2)对F5代进行播期鉴定，分别于10月20日—12月20日每隔5天进行播期试验，种成穗行，行长1.5m，行距8寸，花期套袋，根据花药吐丝和颖壳开张程度与镜检情况和收获调查籽粒结实情况，筛选不育系，测定新材料的不育区间和恢复区间；

(3)严格筛选，选育出红皮、矮杆、赤霉病抗性强的G30、G31、G32不育系两系材料；所述的G30、G31、G32不育系两系材料整个生育期历经的温度范围为：-6℃-32℃。冬季温度不宜过低，过低易造成冻害，下限-6℃，收获时温度最高30多度；

(4)不育系提纯复壮：将筛选出来的G30、G31、G32不育系亲本材料于11月5日播种，种成穗行，行长1.5m，行距8寸，花期根据花药吐丝和颖壳开张程度与镜检情况，拔除不育度差的麦株，剩余材料于5月1日前，割除主茎穗，并每行施尿素50～100g，促进次分蘖或幼穗开花结实，留取种子扩繁。

本发明选育出来的G30、G31、G32不育系两系材料适合在长江中下游地区生长。

并且为了加速不育系纯合的过程，还可以对步骤(4)将筛选出来的G30、G31、G32不育系亲本材料进行组织培养至纯合后，再进行育性鉴定，每年能够繁殖7代左右，通过大幅缩短获得分离群体和纯系的时间，从而这样可以大大缩短育种年限，所述的组织培养过程具体如下：

将灌浆12天小麦种子，在水中预浸24小时，用1％次氯酸溶液消毒10分钟，消毒后籽粒在无菌条件下用蒸馏水漂洗三次，放置在含有培养基的培养皿里，将培养皿在室内放置，温度为20-22℃，无任何额外的照明，经20-72小时，胚胎开始萌发，培养皿转移到培养器中，用荧光灯照射16个小时，白天25℃，晚上22℃，当幼苗到长出1.5-2厘米的胚芽鞘，幼苗转放入56格kwikpot托盘或30格kwikpot托盘中，将托盘放入环境可控的设备中，对其设置白天温度25±1℃，晚上温度22±1℃，白天相对湿度65％，晚上相对湿度85％，在500lx光强下照射16小时，在植物生长过程中通过水分调节生长，只有在枯萎的时候才进行浇灌。

其中，本发明所采用的养基的配制方法为：将100ml冷冻的嫩椰子汁、3gMS培养基、10g蔗糖和2mlMS维生素原液混合均匀，用1mol/L的KOH调节其PH为5.8，然后加入植物凝胶5.2g/L，最后加水至1L盖上盖子，盖子放上面不要拧紧，放入高压锅消毒20分钟，1L培养基制成30个直径9cm的培养皿，每个培养皿放20-30个胚胎。

本发明所采用的MS维生素原液的配制方法为：将20mg盐酸硫胺素、100mg盐酸吡多醇、100mg烟酸、400mg甘氨酸、和20g肌醇，用水溶解配成200ml溶液，-20℃存储。

优选地，所述的56格kwikpot托盘或30格kwikpot托盘中，含有50％的沙子和50％的泥炭。

本发明所采用的K78S由云南省农业科学院粮食作物研究所提供，一般在云南本地6月份种植，自交结实。本材料白皮、春性较强，现已组配云杂5号、云杂6号并已经通过云南省作物品种委员会审定，在生产中得到大面积的应用。所采用的镇09196为经引自美国的红皮、矮杆(株高55cm左右)、分蘖力强、穗大、综合抗性好的F238(由江苏丘陵地区镇江农业科学研究所的陈爱大同志于2010年1月份在美国宾夕法尼亚州采集得到的材料)材料经过系统选育(根据育种目标，从现有品种的自然变异中，选出优良变异个体，分别种植，每一个体形成一个系统，经连续选优去劣，从而育成新品种)后得到的后代改良材料。

本发明的有益效果是：

选用自美国引种的矮杆、红皮、赤霉病达到中抗以上、分蘖能力强的系统选育的镇09196作为父本，通过基因重组和累加效应不断回交，选育新的矮杆红皮赤霉病和穗发芽抗性好的温光敏不育系材料。

本发明涉及到的是有关小麦不育性材料引种与改良的方法，由于地域和环境条件的差异性和材料自身的条件因素，导致不育系材料在引种新地域不能正常直接使用，通过本方法改良的新的不育系材料，穗发芽抗性和赤霉病抗性增加，株高有所降低，对于组配后代品种的抗倒性方面有积极的影响。

本发明针对江苏淮南麦区自然独特气候，创造出红皮、矮杆、赤霉病抗性强的小麦，根据遗传学规律，通过有性交配和基因重组可以将上述优良性状转移至两系不育材料中。

本发明通过组织培养技术，可以大大减少纯合的时间，缩短育种年限。

附图说明

图1是本发明一个实施例的麦温光敏型不育系转育过程示意图。

图2是本发明获得的不育系穗部图。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明实施例1：

一种小麦温光敏型不育系转育方法(如图1)，包括如下步骤：

以不育系亲本材料K78S作为母本，镇09196作为父本，两者进行有性杂交，并以镇09196作为轮回亲本，进行5轮轮回选育；

(1)对F5代进行播期鉴定，分别于10月20日—12月20日每隔5天进行播期试验，种成穗行，行长1.5m，行距8寸，花期套袋，根据花药吐丝和颖壳开张程度与镜检情况和收获调查籽粒结实情况，筛选不育系，测定新材料的不育区间和恢复区间；

(2)严格筛选，选育出红皮、矮杆、赤霉病抗性强的G30、G31、G32不育系两系材料；得到的G30、G31、G32不育系两系材料具有以下性状(见表1)。

表1 G30、G31、G32所表现出来的性状

品名

株高(cm)

穗长(cm)

穗/株

株型

皮色

赤霉病抗性

G30

64.55

12

4.1

直立

红

中抗

G31

62.75

12.5

4.3

松散

红

中抗

G32

67

11.85

4

偏直立

红

中抗

(3)不育系提纯复壮：不育系亲本材料于11月5日播种，种成穗行，行长1.5m，行距8寸，花期根据花药吐丝和颖壳开张程度与镜检情况，拔除不育度差的麦株，剩余材料于5月1日前，割除主茎穗，并每行施尿素50～100g，促进次分蘖或幼穗开花结实，留取种子扩繁。

本发明实施例2：

一种小麦温光敏型不育系转育方法，包括如下步骤：

(1)以不育系亲本材料K78S作为母本，镇09196作为父本，两者进行有性杂交，并以镇09196作为轮回亲本，进行5轮选育；

(2)严格筛选，选育出红皮、矮杆、赤霉病抗性强的G30、G31、G32不育系两系材料；

(3)将鉴定分离出来的不育系两系材料进行组织培养，具体为：

将灌浆12天的小麦幼胚，在水中预浸24小时，用1％次氯酸溶液消毒10分钟，消毒后籽粒在无菌条件下用蒸馏水漂洗三次，放置在含有培养基的培养皿里，将培养皿在室内放置，温度为20-22℃，无任何额外的照明，经20-72小时，胚胎开始萌发，培养皿转移到培养器中，用荧光灯照射16个小时，白天25℃，晚上22℃，当幼苗到长出1.5-2厘米的胚芽鞘，幼苗转放入56格kwikpot托盘或30格kwikpot托盘中，将托盘放入环境可控的设备中，对其设置白天温度25±1℃，晚上温度22±1℃，白天相对湿度65％，晚上相对湿度85％，在500lx光强下照射16小时，在植物生长过程中通过水分调节生长，只有在枯萎的时候才进行浇灌。

其中，所采用的养基的配制方法为：将100ml冷冻的嫩椰子汁、3gMS培养基、10g蔗糖和2mlMS维生素原液混合均匀，用1mol的KOH调节其PH为5.8，然后加入植物凝胶5.2g/L，最后加水至1L盖上盖子，盖子放上面不要拧紧，放入高压锅消毒20分钟，1L培养基制成30个直径9cm的培养皿，每个培养皿放20-30个胚胎。

采用的MS维生素原液的配制方法为：将20mg盐酸硫胺素、100mg盐酸吡多醇、100mg烟酸、400mg甘氨酸、和20g肌醇，用水溶解配成200ml溶液，-20℃存储。

此方法自交提纯一代小麦材料大约需要50天左右，一年可以完成7代左右。最终得到的不育系的穗部图片见图2。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种小麦温光敏型不育系转育方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)以不育系亲本材料K78S作为母本，镇09196作为父本，两者进行有性杂交，并以镇09196作为轮回亲本，进行5轮轮回选育；

2)对F5代进行播期鉴定，分别于10月20日—12月20日每隔5天进行播期试验，种成穗行，行长1.5m，行距8寸，花期套袋，根据花药吐丝和颖壳开张程度与镜检情况和收获调查籽粒结实情况，筛选不育系，测定新材料的不育区间和恢复区间；

3)严格筛选，选育出红皮、矮杆、赤霉病抗性强的G30、G31、G32不育系两系材料；所述的G30、G31、G32不育系两系材料适合在长江中下游地区生长；

4)不育系提纯：对筛选出来的G30、G31、G32不育系两系材料于11月5日播种，种成穗行，行长1.5m，行距8寸，花期根据花药吐丝和颖壳开张程度与镜检情况，拔除不育度差的麦株，剩余材料于5月1日前，割除主茎穗，并每行施尿素50～100g，促进次分蘖或幼穗开花结实，留取种子扩繁。

2.根据权利要求1所述的小麦温光敏型不育系转育方法，其特征在于：所述的G30、G31、G32不育系两系材料整个生育期历经的温度范围为：-6℃～32℃。

3.根据权利要求1所述的小麦温光敏型不育系转育方法，其特征在于：所述步骤4)采用组织培养方法替代，具体是对筛选出来的G30、G31、G32不育系两系材料，进行组织培养加速纯合，一年自交提纯7代左右。

4.根据权利要求3所述的小麦温光敏型不育系转育方法，其特征在于：所述组织培养的过程如下：

将开花灌浆12天的小麦幼胚，在水中预浸24小时，用1％次氯酸溶液消毒10分钟，消毒后的种子在无菌条件下用蒸馏水漂洗三次，放置在含有培养基的培养皿里，将培养皿在温度为20-22℃的室内放置，无任何额外的照明，经20-72小时，胚胎开始萌发，培养皿转移到培养器中，用荧光灯照射16个小时，白天25℃，晚上22℃，当幼苗长出1.5-2厘米的胚芽鞘，幼苗转放入56格kwikpot托盘或30格kwikpot托盘中，将托盘放入环境可控的设备中，对其设置白天温度25±1℃，晚上温度22±1℃，白天相对湿度65％，晚上相对湿度85％，在500lx光强下照射16小时，在植物生长过程中通过水分调节生长，只有在枯萎的时候才进行浇灌，40-50天产生一代自交种。

5.根据权利要求4所述的小麦温光敏型不育系转育方法，其特征在于：所述的培养基的配制方法为：将100ml冷冻的嫩椰子汁、3gMS培养基、10g蔗糖和2mlMS维生素原液混合均匀，用1mol/L的KOH调节其pH为5.8，然后加入植物凝胶5.2g/L，最后加水至1L盖上盖子，盖子放上面不要拧紧，放入高压锅消毒20分钟，1L培养基制成30个直径9cm的培养皿，每个培养皿放20-30个胚胎；所述的MS维生素原液的配制方法为：将20mg盐酸硫胺素、100mg盐酸吡多醇、100mg烟酸、400mg甘氨酸、和20g肌醇，用水溶解配成200ml溶液，-20℃存储。

6.根据权利要求4所述的小麦温光敏型不育系转育方法，其特征在于：所述的56格kwikpot托盘或30格kwikpot托盘中，含有50％的沙子和50％的泥炭。