CN105379615A - 一种小麦蓝败不育种质及其选育方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小麦蓝败不育种质及其选育方法，属于小麦育种领域。本发明在转育稳定的蓝矮败回交群体中选择高秆不育株，分拣高秆不育株的蓝粒种子种植，并继续用原父本回交，获得高秆、不育性状稳定的蓝败不育种质。实质是把蓝矮败连锁遗传的三个性状通过发生性状交换、打破与矮秆标记基因的连锁关系，同时也甩掉了具有负面效应的晚抽穗晚熟性状，而获得尚有蓝粒标记性状的花药败育种质，蓝粒与花药败育两个性状基因相连锁遗传。该种质稳定性好，在蓝败回交群体保持及杂交制种时无需地膜覆盖省时省力；且该种质株高较高，光合源足，制种产量远高于蓝矮败；另外该选育方法简单易行，选育效率高。

Description

一种小麦蓝败不育种质及其选育方法

技术领域

本发明涉及小麦育种领域，特别涉及一种小麦蓝败不育种质及其选育方法。

背景技术

杂种优势在生物界普遍存在，小麦是没有使用杂交种最大的粮食作物，人们早已期盼在小麦上有所突破。

小麦杂种优势利用的三系途径，受保持系保持能力、恢复系恢复能力制约，未取得实质应用进展。光温敏途径，由于受气候不稳定因素影响，育成品种未能大面积应用。化学杀雄途径，因杀雄时机难于掌控使制种受到制约，推广面积不大。试图将杂种优势固定在F1中的孤雌生殖途径，研究未获突破。

1972年山西太谷县高忠丽发现显性单基因核不育（Ms2），人们对此寄予厚望。但其育性识别晚，在开花前不能辨别。为此，中国农科院刘秉华研究员等人，用同在4D染色体上的矮秆基因（Rht10）标记太谷核不育基因（Ms2），育成“矮败”，使育性区别提早到小麦拔节后期，“矮败”2010年获得国家科技进步一等奖。但是，“矮败”仍不能在种子下地之前区分育性。四川田宁、蒲宗君等人利用蓝粒异位附加系（4D/4E）标记“矮败”，形成显性双标太谷核不育（蓝矮败），实现了种子下地前区分育性的突破。

“蓝矮败”是蓝粒、矮秆、花药败育三个显性单基因性状连锁标记。任何品种为其授粉均可正常结实，同一麦穗结蓝、白两种颜色籽粒，其蓝粒平均约占1/4，且矮秆、不育；白粒平均约占3/4，则株高正常、可育，根据种子粒色就能区分育性，这为太谷核不育基因（Ms2）的杂种优势利用提供了可能，同时，不育系的矮秆特征为制种田间去杂提供了便利，使制种纯度易于保证，智能色选机为种子色选分类提供了设备保障，这预示着利用“蓝矮败”这类粒色标记不育系进行规模化生产小麦杂交种将成为可能。

滨州市作物研究所耿爱民研究员主持的《杂交小麦育种技术研究》项目被列入山东省科技发展计划（项目编号2008GG30008022）。对“蓝矮败”进行了深入研究，首先将春性偏春性的“蓝矮败”转育成冬性（半冬性）的材料类型，实现了遗传背景的生态转换，使“蓝矮败”适应于北方冬麦区和广大黄淮麦区的生态环境。研究进一步发现“蓝矮败”还与一组晚抽穗开颖的晚熟基因连锁（该组晚熟基因与矮秆基因紧密连锁），在杂交制种及回交转育过程中常会出现花期不遇，为此必须对“蓝矮败”进行越冬地膜覆盖加快生育进程促早，通过春季揭膜时期对花期相遇进行调节，费时而费力，增加成本。因此“蓝矮败”需要改良。

小麦是迄今为止仍未大面积应用杂交种最大的粮食作物，“蓝矮败”是蓝粒、矮秆、花药败育三性状连锁标记的特殊小麦不育种质，智能色选机的应用为借助粒色标记的“蓝矮败”向人们展现了小麦杂种优势利用一条新途径。但是由于“蓝矮败”有一个晚熟基因与矮秆基因紧密连锁，杂交制种或回交群体，如不对“蓝矮败”实施地膜覆盖常常导致与父本花期不育，并且由于“蓝矮败”植株相对较矮，生物产量与制种产量都相应受限，影响制种效益及推广应用。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种小麦“蓝败”不育种质及其选育方法，本发明小麦“蓝败”不育种质选育速度快、难度低，该种质不需实施地膜覆盖且产量高。

本发明的技术方案为：

一种小麦蓝败不育种质，为蓝粒与花药败育两个性状基因相连锁遗传的具有正常株高的蓝粒不育种质。

所述小麦蓝败不育种质的选育方法，在蓝矮败回交群体中选择高秆不育株，分拣所述高秆不育株的蓝粒种子种植，并继续用原父本回交，获得高秆、不育性状稳定的蓝败不育种质。其中所谓的“高秆”植株是指比蓝矮败秆高的植株。

作为优选方案，所述蓝矮败回交群体为转育稳定的蓝矮败回交群体。使用转育稳定的蓝矮败，在转育稳定的蓝矮败回交群体中选择得到的蓝败植株，则是可以直接利用的蓝败不育种质材料，利用蓝矮败原来的回交父本继续回交蓝败不育种质，回交结实的蓝败麦穗上结蓝白两色籽粒，进行粒色分拣，其蓝粒即为稳定的蓝败不育种质。如果选择的回交群体尚未稳定，选到“蓝败”后，仍需要用原来的回交亲本回交数代，直至所有性状纯合稳定才是稳定的蓝败不育种质。

作为优选方案，蓝矮败矮秆基因Rht10、蓝粒4D/4E异位附加系和花药败育Ms2发生性状交换、打破连锁，获得高秆、不育性状的蓝败不育种质。

作为优选方案，选育过程中，越冬时，对蓝矮败植株进行地膜覆盖处理。

本发明采用从稳定的蓝矮败回交群体中选择高秆不育株，分拣其蓝粒种子种植，并继续用原父本回交，而获得稳定的蓝败不育种质的一种新不育系选育途径与方法。

本发明的实质就是采用将具有两个标记性状（矮秆、蓝粒）的不育种质（蓝矮败），把连锁遗传的三个性状通过发生性状交换、打破与矮秆标记基因的连锁关系（同时也甩掉了具有负面效应的晚抽穗晚熟性状），而获得尚有蓝粒标记性状的花药败育种质（蓝粒与花药败育两个性状基因相连锁遗传）。

在种植稳定的蓝矮败回交群体中，选择可预期出现的高秆不育植株，对发现的这些植株挂牌标记，继续用蓝矮败的回交父本对其授粉，该类植株株高正常、成熟期也正常，同麦穗结出蓝白两色籽粒，分拣蓝、白粒。种植这些分拣出的蓝粒种子（即蓝败），其植株仍然表现不育（株高与成熟期均正常），继续用原回交父本为其授粉，同麦穗仍结出蓝白两色籽粒，继续分拣蓝、白粒。后续各世代继续分拣蓝粒种子种植，并用原父本为蓝败授粉回交，以保持蓝败不育种质。

本发明的有益效果为：

1、蓝败不与矮秆基因连锁，也不存在晚抽穗晚熟问题，在蓝败回交群体保持及杂交制种时无需地膜覆盖，因此比蓝矮败更便于利用，省时省力，节约成本。

2、蓝败植株株高正常（比蓝矮败高），光合源足，制种产量远高于蓝矮败，经济效益高。

3、蓝粒性状来自于4D/4E异位系附加系；因此，蓝败这一粒色标记不育系的分离具有染色体易位附加系的遗传特点，可与任何普通白粒品种杂交及回交，同穗结蓝、白两色籽粒，1/4为蓝粒，3/4为白粒。

4、由于蓝矮败回交群体的蓝矮败植株非常矮，在很矮的群体中一旦有高秆植株出现就非常明显，极易发现，有无花药也很好鉴别；从另一个角度看，在2000粒的群体，30平方米试验地中便会较有把握的选到需要的蓝败不育种质类型，容易实现。

具体实施方式

实施例1

西农979蓝败不育种质的选育范例，选育过程如下：

A.播种“蓝矮败”西农979回交群体。

于2011年秋将当年夏收的“蓝矮败”西农979回交群体的种子，分拣蓝白粒，将分拣出的蓝粒种子使用6行机动小区/穗行播种机播种，行距20厘米，小区行长10米，“蓝矮败”回交群体规模大约有1800粒，“蓝矮败”出苗后两侧各播种一行西农979做回交父本，父本采用10厘米宽苗带人工撒播，距“蓝矮败”25厘米，越冬只对“蓝矮败”地膜覆盖，2012年春季大田小麦起身期（膜内“蓝矮败”约拔2节）揭膜，揭膜后立即施肥浇水，4月上旬用鸭蛋竹、铁丝、塑料编织布搭建隔离墙，隔离墙高约1.2米，建立隔离区。

B.选择“蓝败”特征植株。

2012年4月下旬“蓝矮败”陆续抽穗，注意观察矮秆的“蓝矮败”群体中出现的植株高、抽穗早的单株，对这样的单株，检查有无花药，如果没有花药，即是我们要寻找的“蓝败”植株。在该群体中发现了3株该类型的植株（该类型植株占播种“蓝矮败”粒数的0.17%，约占上年回交群体总总结粒数的万分之四），对选株挂牌编号，记载植株相关信息，用种植在隔离区边行的西农979父本对其辅助人工授粉，增加结实粒数，成熟后，按株单独收获，按群体单独存放。

C.分拣“蓝败”选株的蓝粒种子种植，建立“蓝败”回交群体。

2012年夏收后，对3个“蓝败”选株的3份种子，分拣其蓝、白粒。2012秋播期间，将每份分拣出的蓝粒种子种植2行，3个选株，共种植6行，用穗行播种机播种2米行长的一节，该“蓝败”群体与“蓝矮败”群体前后相邻种植，放入同一个隔离区，出苗后在小区两侧人工撒播西农979宽苗带做回交父本。盖膜揭膜施肥浇水搭建隔离区等田间管理同上年，隔离区内自然授粉，对3份“蓝败”分别进行观察记载，2013年6月小麦成熟后按原选株收获为3份，分别单独脱粒考种，通过比较田间观察与考种记载，发现3份材料差异不大，淘汰其中一份饱满度稍差的2号选株材料，将其余两份“蓝败”种子混合，并分拣蓝、白粒，将分拣出的蓝粒种子准备秋播。

D.“蓝败”回交群体的继代保存。

2013年秋播，将分拣出的“蓝败”蓝粒种子，用6行小区/穗行播种机播种4米行长小区，“蓝败”出苗后小区两侧播种回交父本西农979。施肥浇水、化学除草防病治虫等田间管理同一般大田小麦，但是4月上中旬必须搭建隔离区，进行自然授粉，父本开花、“蓝败”开颖期，可以用小竹竿拨动父本，进行人工辅助授粉，增加结实率。对“蓝败”群体分离出的不良植株及时拔除或在收获时淘汰。

分拣“蓝败”种子的蓝白粒，分拣出的蓝粒种子准备下年种植。后续各年均按步骤D重复操作。

“蓝败”回交群体的保存比“蓝矮败”回交群体保存容易而简单得多，它省掉了越冬地膜覆盖和春季揭膜时机的推敲把控，没有调控不好就会花期不遇的担忧。

西农979蓝败种质介绍：该种质选自西农979蓝矮败纯合回交群体。半冬性，在鲁北能够正常越冬，茎秆较壮，苗势中等，分蘖力较强，成穗率较高，亩成穗38.6万，株高75.7厘米，叶片上举，叶色较浅，粗纺锤穗，码密粒多，长芒，白粒较饱满，千粒重42.2克，大田自然条件下轻感白粉与锈病。熟期与烟农979相同，熟相一般。

实施例2

黑马1号蓝败不育种质的选育范例，选育过程如下：

A.播种“蓝矮败”黑马1号回交群体。

于2011年秋将当年夏收的“蓝矮败”黑马1号回交群体的种子，分拣蓝白粒，将分拣出的蓝粒种子使用6行机动小区/穗行播种机播种，行距20厘米，小区行长10米，“蓝矮败”回交群体规模大约有2000粒，“蓝矮败”出苗后两侧各播种一行黑马1号做回交父本，父本采用10厘米宽苗带人工撒播，距“蓝矮败”25厘米，越冬只对“蓝矮败”地膜覆盖，2012年春季大田小麦起身期（膜内“蓝矮败”约拔2节）揭膜，揭膜后立即施肥浇水，4月上旬用鸭蛋竹、铁丝、塑料编织布搭建隔离墙，隔离墙高约1.2米，建立隔离区。

B.选择“蓝败”特征植株。

2012年4月旬“蓝矮败”陆续抽穗，注意观察矮秆的“蓝矮败”群体中出现的植株高、抽穗早的单株，对这样的单株，检查有无花药，如果发现没有花药，即是我们要寻找的“蓝败”植株。在该群体中发现了3株该类型的植株（该类型植株占播种“蓝矮败”粒数的0.15%，约占上年回交群体总粒数的万分之三点八），对选株挂牌编号，记载植株相关信息，用种植在隔离区边行的黑马1号父本对其辅助人工授粉，增加结实粒数，成熟后，按株单独收获，按群体单独存放。

C.分拣“蓝败”选株的蓝粒种子种植，建立“蓝败”回交群体。

2012年夏收后，对3个“蓝败”选株的3份种子，分拣其蓝、白粒。2012秋播期间，将每份分拣出的蓝粒种子种植2行，3个选株，共种植6行，用穗行播种机播种2米行长的一节，该“蓝败”群体与“蓝矮败”群体前后相邻种植，放入同一个隔离区，出苗后在小区两侧人工撒播黑马1号宽苗带做回交父本。盖膜揭膜施肥浇水搭建隔离区等田间管理同上年，隔离区内自然授粉，对3份“蓝败”分别进行观察记载，2013年6月小麦成熟后按原选株收获为3份，分别单独脱粒考种，并分拣蓝、白粒，通过比较田间观察与考种记载，发现3份材料基本一致看不出差别，因此将经过考种的3份“蓝败”种子混合，将分拣出的蓝粒种子混合准备秋播。

D.“蓝败”回交群体的继代保存。2013年秋播，将分拣出的“蓝败”蓝粒种子，用6行小区/穗行播种机播种4米行长小区，“蓝败”出苗后小区两侧播种回交父本黑马1号。施肥浇水、化学除草防病治虫等田间管理同一般大田小麦，但是4月上中旬必须搭建隔离区，进行自然授粉，父本开花、“蓝败”开颖期，可以用小竹竿拨动父本，进行人工辅助授粉，增加结实率。对“蓝败”群体分离出的不良植株及时拔除或在收获时淘汰。

分拣“蓝败”种子的蓝白粒，分拣出的蓝粒种子准备下年种植。后续各年均按步骤D重复操作。

E.黑马1号蓝败种质介绍：该种质选自黑马1号蓝矮败纯合回交群体。半冬性，在鲁北能够正常越冬，茎秆粗壮，苗势较壮，分蘖力较强，成穗率中等，亩成穗34.5万，株高65.4厘米，叶片上举，叶色较深，长方穗，码密粒多，长芒，白粒较饱满，千粒重43.5克，轻感白粉与锈病，较抗纹枯病。熟期与黑马1号相同，熟相一般。

F.“蓝败”种质的杂交种生产利用试验设计。

利用6行小区/穗行播种机，分别利用“蓝败”黑马1号和“蓝矮败”黑马1号，前后各播种行长4米的一个小区，出苗后小区两侧播种济麦22作为杂交授粉父本，越冬期间只对“蓝矮败”盖膜、揭膜作业，4月中旬搭建隔离墙，将“蓝败”、“蓝矮败”隔离在同一个隔离区中，共同用济麦22做父本自然授粉，为提高授粉结实率可用竹竿拨动父本人工辅助授粉。两个群体的杂交种分别单独收获，利用“蓝败”制种产量比“蓝矮败”制种产量高29.8%。收获后进行粒色分拣淘汰蓝粒种子，分拣出白粒的种子，即是小麦F1代杂交种。

进一步比较“蓝矮败”途径和“蓝败”途径两种途径所生产黑马1号/济麦22杂交种的产量无显著性差异。

Claims (5)

1.一种小麦蓝败不育种质，其特征在于：为蓝粒与花药败育两个性状基因相连锁遗传的具有正常株高的蓝粒不育种质。

2.如权利要求1所述小麦蓝败不育种质的选育方法，其特征在于：在蓝矮败回交群体中选择高秆不育株，分拣所述高秆不育株的蓝粒种子种植，并继续用原父本回交，获得高秆、不育性状稳定的蓝败不育种质。

3.如权利要求2所述小麦蓝败不育种质的选育方法，其特征在于：所述蓝矮败回交群体为转育稳定的蓝矮败回交群体。

4.如权利要求2所述小麦蓝败不育种质的选育方法，其特征在于：蓝矮败矮秆基因Rht10、蓝粒4D/4E异位附加系和花药败育Ms2发生性状交换、打破连锁，获得高秆、不育性状的蓝败不育种质。

5.如权利要求2所述小麦蓝败不育种质的选育方法，其特征在于：选育过程中，越冬时，对蓝矮败植株进行地膜覆盖处理。