CN105475118A - 新型隐性矮杆油菜的选育方法及应用 - Google Patents

新型隐性矮杆油菜的选育方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型隐性矮杆油菜的选育方法及应用。本发明以甘蓝型油菜品种荆油2号和德油5号为亲本杂交，得到F1，套袋自交繁殖得到分离群体。对分离群体进行多年田间表型特征鉴定，从中选择综合农艺性状和品质优良的矮杆单株，连续多年自交繁殖，育成矮杆性状稳定的矮杆品系。用该矮杆材料与高杆材料杂交，进行多世代联合分析，发现该油菜矮杆性状受2对加-显-上位性主基因+加-显-上位性多基因控制，且矮杆性状为隐性。利用该新型矮杆材料与高杆材料杂交，可育得半矮杆及抗倒伏油菜新品种并可大幅度提高单产。

Description

新型隐性矮杆油菜的选育方法及应用
技术领域
本发明涉及油菜育种技术领域，尤其是一种新型隐性矮杆油菜的选育方法及应用。
背景技术
甘蓝型油菜油菜隶属十字花科（Cruciferae）芸苔属（Brassica），是全球总产量居于第二位的大宗油料作物，即是食用油的主要来源，也是提供生物柴油及其他工业原料的重要经济作物。中国年种植面积超过700万公顷（1亿亩），菜籽产量超过1,000万吨，面积和总产均居世界首位。近年来国内供求缺口越来越大，2014年在控制进口量的条件下，油菜籽进口量也高达508.1万吨，菜籽油81.0万吨，已成为世界上主要的油菜籽进口国。随着人口的持续增长，对食用油的巨大需求将是我们面临的巨大挑战。然而，由于我们对油菜产量的形成机制缺乏全面理解，甘蓝型油菜的产量潜力目前已达到了一个平台阶段。株高是作物重要的株型性状，适当降低株高可以提高作物抗倒伏能力,提高产量和利于收获（Hedden2003）。矮杆基因已在水稻和小麦中得到成功利用，并带来了“绿色革命”的巨大成功(Khush2001)。油菜矮杆资源的发掘对培植矮化以及抗倒伏油菜品种并大幅度提高产量具有重要意义(IslamandEvans1994)。
与其他作物相比，油菜的矮杆资源较少。在已报道的油菜矮杆材料中，矮杆性状明显受到不同类型基因的控制，其中多数是单基因控制，受多基因控制的报道较少。研究证实，来自白菜型油菜的矮杆突变体dwarf2受单个部分显性基因控制(MuangpromandOsborn2004)；Shietal.(1995)利用EMS处理，获得甘蓝型油菜矮杆突变体ds-1和ds-2，分析表明，ds-1受1对部分显性基因控制(Huangetal.2006)；Lietal.(2013)在甘蓝型油菜杂交选育后代中发现了bndf-1矮杆突变体,遗传分析表明,该突变体矮杆性状受到1对不完全显性基因控制。油菜NDF-1矮杆突变体受1对以加性效应为主的主基因控制(Lietal.2010)；Foissitetal.(1995)证实，通过EMS诱变获得的甘蓝型油菜矮杆突变体Bzh，受单个加性效应基因控制;Wangetal.(2004)选育得到的甘蓝型油菜矮杆突变体ndf1,同样受到1对加性效应基因控制；通过羽衣甘蓝和芥菜型油菜种间杂交获得的甘蓝型油菜矮杆突变体10D130中，其矮杆受1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因控制(Zhouetal.2013)。甘蓝型油菜矮杆材料Aiyuan1中，矮杆性状受单个显性基因控制(Puetal.1995)。在甘蓝型油菜矮杆突变体bnaC.dwf中矮秆性状受1对隐性基因控制(Zengetal.,2011)。Meietal.(2006)遗传分析表明，甘蓝型油菜矮杆突变体99CDAM的矮杆性状受到3对隐性基因控制的,同时该性状受到母体细胞质效应的影响。利用主基因+多基因混合遗传模型分析方法，进行多世代联合分析，发现本发明所述油菜矮杆性状受2对加-显-上位性主基因+加-显-上位性多基因控制。
迄今为止尚未见2对加-显-上位性主基因+加-显-上位性多基因控制的隐性矮杆油菜选育及应用的报道，油菜新型矮杆资源的发掘对培植半矮杆以及抗倒伏油菜品种并大幅度提高单产具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是：提供一种新型隐性矮杆油菜的选育方法及应用，它能选育出具有抗倒伏特性的半矮杆油菜品种，以解决当前油菜生产中面临植株偏高而导致的倒伏减产的问题。
本发明是这样实现的：新型隐性矮杆油菜的选育方法，包括如下步骤：
1）以甘蓝型油菜品种荆油2号为母本，以甘蓝型油菜品种德油5号为父本进行杂交，得到F1，套袋自交繁殖得到分离群体；
2）对步骤1）获得的分离群体连续进行5年田间表型特征鉴定，选择综合矮杆单株，连续5-8年自交繁殖，育成矮杆性状稳定的矮杆品系；
3）将步骤2）中选育的矮杆品系与高杆品系浙油18杂交，构建6世代群体，分别为P1、P2、F1、F2、B1及B2,利用主基因加多基因混合遗传模型分析方法，进行多世代联合分析，发现该油菜矮杆性状受2对加-显-上位性主基因+加-显-上位性多基因控制，且矮杆性状为隐性。
步骤2）所述的田间表型特征鉴定为考察株高、一次分枝数、主花序长度、主花序角果数、角果长度及每角籽粒数，同时检测芥、硫甙、步骤3）所述的矮杆品系与高杆品系杂交构建6世代群体具体是，矮杆品系与高杆品系浙油18杂交得到F1(P1×P2,P2×P1)，F1(P2×P1)自交种子得到F2，并杂交获得B1(F1×P1)和B2(F1×P2)，构建6世代群体：P1、P2、F1、F2、B1和B2,利用主基因加多基因混合遗传模型分析方法，进行多世代联合分析；采用极大似然法和IECM算法估计各世代、各成分分布的参数,通过AIC值选择最佳模型,并进行一组适合性检验,包括均匀性U 1 2 、U 2 2 和U 3 2 检验,Smimov检验( n W 2 )和Kolmogorov检验(D n ),根据检验结果选择最优遗传模型；最后采用最小二乘法依据最优模型的各成分分布参数估计各基因效应值及方差遗传参数。
将选育获得的隐性矮杆油菜材料与生产上的高杆油菜材料杂交，在其后代中选育半矮杆材料。
新型隐性矮杆油菜的应用，利用隐性矮杆油菜材料与不育系杂交，在其后代中选育半矮杆不育系材料。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明以甘蓝型油菜品种荆油2号和德油5号为亲本杂交，得到F1，套袋自交繁殖得到分离群体。对分离群体进行多年田间表型特征鉴定，从中选择综合农艺性状和品质优良的矮杆单株，连续多年自交繁殖，育成矮杆性状稳定的矮杆品系。用该矮杆材料与高杆材料杂交，进行多世代联合分析，发现该油菜矮杆性状受2对加-显-上位性主基因+加-显-上位性多基因控制，且矮杆性状为隐性。利用该新型矮杆材料与高杆材料杂交，可育得半矮杆及抗倒伏油菜新品种并可大幅度提高单产，以解决当前油菜生产中面临植株偏高而导致的倒伏减产。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的新型隐性矮杆油菜形态图；
图3为本发明的新型隐性矮杆油菜与普通油菜的比较图。
具体实施方式
本发明的实施例1：新型隐性矮杆油菜的选育：
1）杂交试验：以甘蓝型油菜品种荆油2号为母本，以甘蓝型油菜品种德油5号为父本进行杂交，得到F1，套袋自交繁殖得到分离群体；
2）新型隐性矮杆油菜的获得：对410个F2单株进行株高、一次分枝数、主花序长度、主花序角果数、角果长度及每角籽粒数性状鉴定，同时检测芥、硫甙、含油量及蛋白含量等性状，选择得到1株矮杆油菜；进行多点（贵阳金阳，贵州塘头）、多年（2005－2011年）鉴定，株型、株高、分枝和主花序十分稳定，这些性状具体表现为：株高80cm左右、主花序40cm左右、主花序角果数75个左右、一次分枝8个左右、芥酸<1％、硫甙<30μmol/g.饼、含油量47％左右、蛋白含量27％左右。
本发明的实施例2：新型隐性矮杆型性状的遗传鉴定：
1）矮杆性状的显隐性：矮秆材料与高杆甘蓝型油菜品种中双11正反交，F1植株均表现与中双11相似的表型，表明此矮杆对高杆为隐性，且不存在细胞质效应;株高及相关性状的F2群体出现性状分离，呈现连续分布特征，具有典型的数量遗产特征，同时呈多峰分布，推断该矮杆性状可能存在主基因效应；
2）新型矮杆性状中遗传分析鉴定：矮杆品系与高杆品系浙油18杂交得到F1(P1×P2,P2×P1)，F1(P2×P1)自交种子得到F2，并杂交获得B1(F1×P1)和B2(F1×P2)，构建6世代群体(P1、P2、F1、F2、B1和B2),利用主基因+多基因混合遗传模型分析方法，进行多世代联合分析。采用极大似然法和IECM(IteratedExpectationandConditionalMaximization)算法估计各世代、各成分分布的参数,通过AIC(AkaikeInformationCriterion)值选择最佳模型,并进行一组适合性检验,包括均匀性U 1 2 、U 2 2 和U 3 2 检验,Smimov检验( n W 2 )和Kolmogorov检验(D n),根据检验结果选择最优遗传模型。最后采用最小二乘法依据最优模型的各成分分布参数估计各基因效应值、方差等遗传参数。发现该油菜矮杆性状受2对加-显-上位性主基因+加-显-上位性多基因控制。
本发明的实施例3：利用新型隐性矮杆油菜选育半矮杆油菜的应用：
新型矮秆材料与高杆甘蓝型油菜品种中双11（1.9m）杂交的到F1，自交得到分离群体，共计521个F2单株，连续通过自交和回交得到株高1.5m左右的半矮杆材料。

Claims (4)

1.一种新型隐性矮杆油菜的选育方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）以甘蓝型油菜品种荆油2号为母本，以甘蓝型油菜品种德油5号为父本进行杂交，得到F1，套袋自交繁殖得到分离群体；
2）对步骤1）获得的分离群体连续进行5年田间表型特征鉴定，选择综合矮杆单株，连续5-8年自交繁殖，育成矮杆性状稳定的矮杆品系；
3）将步骤2）中选育的矮杆品系与高杆品系浙油18杂交构建6世代群体，分别为P1、P2、F1、F2、B1及B2,利用主基因加多基因混合遗传模型分析方法，进行多世代联合分析，发现该油菜矮杆性状受2对加-显-上位性主基因+加-显-上位性多基因控制，且矮杆性状为隐性。
2.根据权利要求1所述的新型隐性矮杆油菜的选育方法，其特征在于：步骤2）所述的田间表型特征鉴定为考察株高、一次分枝数、主花序长度、主花序角果数、角果长度及每角籽粒数，同时检测芥、硫甙、含油量及蛋白含量。
3.根据权利要求1所述的新型隐性矮杆油菜的选育方法，其特征在于：步骤3）所述的矮杆品系与高杆品系浙油18杂构建6世代群体具体是，矮杆品系与高杆品系杂交得到F1(P1×P2,P2×P1)，F1(P2×P1)自交种子得到F2，并杂交获得B1(F1×P1)和B2(F1×P2)，构建6世代群体：P1、P2、F1、F2、B1和B2,利用主基因加多基因混合遗传模型分析方法，进行多世代联合分析；采用极大似然法和IECM算法估计各世代、各成分分布的参数,通过AIC值选择最佳模型,并进行一组适合性检验,包括均匀性U 1 2 、U 2 2 和U 3 2 检验,Smimov检验( n W 2 )和Kolmogorov检验(D n ),根据检验结果选择最优遗传模型；最后采用最小二乘法依据最优模型的各成分分布参数估计各基因效应值及方差遗传参数。
4.一种如权利要求1所述的新型隐性矮杆油菜的应用，其特征在于：利用隐性矮杆油菜材料与现有的油菜核不育三系不育系杂交结合回交转育，在其后代中选育半矮杆不育系材料；以隐性矮杆油菜材料与现有的隐性核不育二系不育系杂交结合回交转育，选育新型的半矮杆不育系；以隐性矮杆油菜材料与现有的核质互作型不育性杂交结合回交转育，选育新型的半矮杆不育系；以隐性矮杆油菜材料与现有的恢复系杂交结合回交转育，选育新型的半矮杆恢复系；以隐性矮杆油菜材料与生产上的高杆油菜材料杂交，在其后代中选育半矮杆材料。
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