CN105519427A - 一种高含油量常规油菜品种轮回选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高含油量常规油菜品种轮回选择方法，步骤为：1）材料的分类整理及基础轮回选择群体的建立；2）轮回选择群体的选择；3）高油轮回选择群体的建立及高油常规品种的选育。本发明可将控制含油量、产量及抗逆性的众多基因聚合于一体，培育出含油量高、丰产性好、抗逆性强、适应性广的双低常规油菜新品种，提供了一条切实可行的高含油量常规油菜育种新途径。

Description

一种高含油量常规油菜品种轮回选择方法

技术领域

本发明属于一种常规油菜育种方法，具体涉及一种高含油量常规油菜品种轮回选择方法。

背景技术

我国是油菜生产大国,平均单产1800kg每公顷、菜籽平均含油量40%左右，按照目前油菜产量和含油量水平，含油量每提高1个百分点，对产油量的贡献相当于提高籽粒产量2.5个百分点，相当于每公顷增收45kg菜籽，全国每年将增收32.91万吨菜籽，可多榨出12万吨优质菜油，仅菜油一项可增创经济效益近8亿元，因此，在高产优质的基础上，培育高含油量油菜品种，提高高油品种的生态适应性，尤其在当前油菜产业疲软状况下，对提高油菜生产效益、扩大油菜种植面积具有积极的推动作用。油菜遗传改良的历史上，日本育成的农林43含油量为49.5%，法国育成的Major含油量达50.68%，加拿大育成了Zephyr含油量达51.44%，这说明我国高含油量育种还有很大的发展空间可供开发。

由于油脂合成步骤很多，油菜含油量遗传十分复杂。种子含油量是一个由多基因控制的复杂数量性状，主要受母体基因型控制，存在基因型与环境以及基因间的相互作用。自1995年至2013年，已有众多关于含油量QTL的研究报道，检出的QTL几乎涵盖所有甘蓝型油菜19条连锁群，但在多环境多遗传群体中稳定表达的并不多。

有关油菜含油量的遗传研究表明，含油量主要受母体植株基因型控制，父本的影响较小，含油量主要由遗传因素决定，基因的作用方式以加性效应和显性效应为主，并存在基因型与环境的互作。Zhang等及张洁夫等利用主基因+多基因模型分别对2个不同群体的含油量进行遗传分析，都属于1对主基因+多基因遗传模型，种子含油率广义遗传率较高达到66.56%～78.56%，主基因的遗传率也较高。付三雄等以亲本为高含油量与低含油量的2个杂交组合测定表明，两个组合中，广义遗传率平均为53.70%，而环境变异占表型变异的平均值为46.30%，可见油菜含油量性状受基因型和环境双重影响。两个组合中，多基因遗传率为15.22%～60.41%，平均为45.32%，而主基因遗传率为2.26%～33.10%，平均为8.38%，表明含油量的遗传体系中，微效多基因的遗传贡献很大，高含油量育种应在高世代进行选择。而Ecke等(1995)和Qiu等(2006)分别鉴定了3个和7个与含油量有关的QTL；Zhao等(2005，2006)鉴定出8个对含油量有加性效应的QTL，其中6个QTL与蛋白质含量有关；Gül等(2003)也鉴定出6个与含油量有关的QTL。王继变等对组成油分中的4个脂肪酸含量的进一步细化研究表明，利用构建的Sollux/Gaoyou的DH群体在４种环境下的表型结果和最新遗传图谱，通过条件和非条件QTL定位剖析油菜种子４种主要脂肪酸含量与含油量之间的遗传相关。结果显示，检测到的所有主效、上位性和环境互作QTL效应值均较小，但主效QTL都达到极显著水平。分别检测到7、10、10和5个芥酸、油酸、亚油酸和亚麻酸QTL位点。条件QTL定位结果表明，OilA9、OilC2、OilC8-1受亚油酸影响较大。OilA4同时受油酸、亚麻酸和芥酸的影响，OilA1、OilA7和OilC8-2所在区间可能存在控制油酸含量的微效基因，对含油量起调控作用。另外，还检测出４个效应值更小的条件QTL新位点，进一步说明含油量性状的复杂性和难以操控性。

综合以上研究结果可知，含油量有加性主效基因和众多微效多基因控制，主效基因的存在，说明通过杂交和选择可有效地将高油分等位基因转入推广品种中。高含油量育种可以首先考虑利用高含油量主基因,在育种中可以采用杂交或轮回选择聚集增效基因增进含油量。从遗传效应来看，控制含油量性状的主效基因遗传率较低，因此，对油菜含油量性状改良应在高世代进行选择，采用分子标记辅助选育可提高对主效基因的选择效率。早期的育种实践表明，甘蓝型油菜群体平均含油量是由单株含油量差异很大个体组成，这是选育高含油量材料的基础。已有甘蓝型油菜高含油量的遗传改良则更多集中于黄籽育种途径上，同一遗传背景甘蓝型油菜黄籽含油量比黑籽高出1.52%～4.26%。由此可见，针对含油量起点较高的特定群体，加强个体分离，坚持含油量正向选择与种皮色泽负向选择相结合，是提高种子含油量的基本途径。傅寿仲坚持了这一选择方法10年，获得了3个不同遗传背景甘蓝型油菜高油新种质，最高含油量也达到50%～55%左右。高含油量育种早期，提高含油量的常规育种方法主要有单株定向选择、诱变或通过对间接性状如黄籽、大粒的选择等。近年来，王汉中等利用聚合杂交、诱变技术和小孢子培养相结合，育成含油量高达54.72%的品种中油0361和含油量达49.04%的中双11。Li等通过杂种F1的小孢子培养，对再生株系连续2年筛选，获得含油量45%～50.52%的材料。王贵春等也通过小孢子技术获得含油量超过亲本的种质，为高含油量油菜育种提供了方法和材料。

高含油量育种材料取得了很大进展，但是由于诱变育种突变率很低，有害突变多，可控性不强。小孢子培养育种已经发展成为一种相对成熟的育种技术，在加快纯合进度方面优势突出，但只能在重组型出现后再鉴定，导致可控性也不是很强，把由众多基因控制的高含油量及产量和生产实际需要的其它优良农艺性状聚合起来更是困难。目前育种水平下，已经出现不少含油量较高的材料，在此基础上采用群体内轮回选择和群体间轮回选择相结合的育种方法来进行高含油量育种，选育方向可控性更高，更有利于将高含油、高产、抗逆性强、适应性广等优良农艺性状集于一体，选育出具有生产推广价值的高含油量常规油菜品种。

现有高油常规油菜品种选育技术方案为：用两个或者几个高含油量材料人工杂交或者选取轮回选择群体中表现优良的单株，而后通过系谱法或者小孢子培养育种法来选育高含油量、高产、抗逆性强、广适性集于一体的低硫苷、低芥酸常规油菜品种。

生产上需要高含油量、高产、抗逆性强、广适应性集于一体的具有推广价值的双低常规油菜品种，这些优良性状中的每一个性状又是有多个基因控制，以传统的系谱法或者小孢子培养法将众多优良基因聚合于一体的几率非常低，因而难以选育出合乎生产需要的品种。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种高含油量常规油菜品种轮回选择方法。该方法将选育品种的广适性渗透到选育过程的每个环节；分步提升轮回选择群体的含油量，增大高含油量和优良农艺性状结合机会；将系谱法和轮回选择法相结合，在提高选育株系的纯度同时将高含油量、抗逆性、广适应性更好的集于一体，从而大大增加了选育出具有推广价值的优良常规品种的机会。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种高含油量常规油菜品种轮回选择方法，该方法包括如下步骤：

1）材料的分类整理及基础轮回选择群体的建立

1.1）筛选出优良性状突出、无突出不良性状、产量表现较高且稳定的自交系作为轮回选择的基础材料；将经过鉴定的自交系按照含油量分为中含油量和高含油量两组,含油量41-45%为中含油量，含油量45%以上为高含油量；

1.2）将中含油量组自交系种子按照自交系数目进行等量混合，播种于田间母本行进行化学杀雄，将高含油量组自交系也按照自交系数目进行等量混合，播种于田间父本行进行自由授粉，父、母本行比按照1:1相间种植，花期上网罩隔离；成熟后收获母本行上杂交种子，父本行在花期结束后拔除，以免混杂；将收获种子混匀后分为两份，一份作为母本播种于田间进行化学杀雄，一份作为父本播种于田间进行自由授粉，父、母本行比按照1:1相间种植，花期上网罩隔离；成熟后收获母本行上杂交种子，父本行在花期结束后拔除，以免混杂，混收中含油量组轮回选择群体MRS₁种子；在中含油量组油菜和高含油量组油菜进行轮回选择群体建立的时候，将高含油量组油菜单独进行轮回选择，把高含油量组油菜分为两份，一份作为母本进行化学杀雄，一份作为父本进行自由授粉，一份作为母本播种于田间进行化学杀雄，一份作为父本播种于田间进行自由授粉，父、母本行比按照1:1相间种植，花期上网罩隔离；成熟后收获母本行上杂交种子，父本行在花期结束后拔除，以免混杂，混收高含油量组轮回选择群体HRS₁种子；

2）轮回选择群体的选择

根据选育品种拟推广生态区内有代表性的小生态区数目X，将混收MRS₁种子和混收HRS₁种子各自分为X份，在各自小生态区内增大逆境，选择抗逆性强、农艺性状好的单株套袋自交，将MRS₁和HRS₁群体中收获的种子MRS₂和HRS₂品质达到低硫苷、低芥酸的双低或者近双低单株且中含油量组轮回选择群体标准含油量在43%以上和高含油量组轮回选择群体标准含油量在48%以上的单株种子初步入选，结合农艺性状表现，将初步入选的20～30%单株进入下次轮回选择群体MRS₃和HRS₃；

3）高油轮回选择群体的建立及高油常规品种的选育

3.1）再进行一次轮回选择后的轮回群体为MRS₄和HRS₄，将所有小生态区内的入选单株种子等株等量混合；此时MRS₄轮回选择群体和HRS₄轮回选择群体以（7/3～3）：1比例加入新的符合各自轮回选择群体的材料，以进一步改良群体性状；如果此时要进行高油轮回选择群体的建立，则将一部分混合好的混合种子在加压环境中继续进行轮回选择，把入选单株的混合种子再次分发到各小生态区内各自进行轮回选择，另一部分则按照下面操作进行：把MRS₄轮回选择群体的各小生态区混合种子播种于田间母本行进行化学杀雄，HRS₄轮回选择群体的各小生态区混合种子播种于田间父本行进行自由授粉，将母本植株上的种子MRS₅混收，一半作为母本，一半作为父本进行自由授粉，将母本上收获种子MRS₆播种于高压逆境中，根据轮回选择群体MRS₆田间表现，将抗逆性好，丰产性好且种子含油量在46%以上单株入选；把入选单株自交种子按株各自分为X份，以株行种植于X个小生态区，

3.2）根据所有生态区内的表现，将综合表现好的株系在X个小生态区内选农艺性状表现优异的单株套袋自交，品质达到双低和含油量在46%以上单株入选，将该株系内表现优异单株种子等株等量混合，一半作为母本，一半作为父本进行轮回选择，将母本上所收种子混合后再种植于X个小生态区，进行增压选择；

3.3）按照3.2）的步骤反复操作4-6次即可得到集高油、丰产、广适于一体的常规油菜品种。

本发明的有益效果是：本发明可将控制含油量、产量及抗逆性的众多基因聚合于一体，培育出含油量高（46%～58%）、丰产性好（180-220公斤/亩）、抗逆性强（根据自己选择的增压环境可培养出高抗菌核病、抗旱/抗捞等性状的品种）、适应性广（根据自己选择的增压环境可培养出适应长江上、中、下游等冬天油菜主产区的冬油菜品种或者适应整个春油菜区的春油菜品种）的双低常规油菜新品种，提供了一条切实可行的高含油量常规油菜育种新途径。

具体实施方式

一种高含油量常规油菜品种轮回选择方法，该方法包括如下步骤：

1）材料的分类整理及基础轮回选择群体的建立

1.1）筛选出优良性状突出、无突出不良性状、产量表现较高且稳定的自交系作为轮回选择（recurrentselection）的基础材料；将经过鉴定的自交系按照含油量分为中含油量（含油量41-45%）和高含油量（含油量45%以上）两组。

1.2）将中含油量组自交系种子按照自交系数目进行等量混合，播种于田间母本行进行化学杀雄，将高含油量组自交系也按照自交系数目进行等量混合，播种于田间父本行进行自由授粉，父、母本行比按照1:1相间种植，花期上网罩隔离；成熟后收获母本行上杂交种子，父本行在花期结束后拔除，以免混杂；将收获种子混匀后分为两份，一份作为母本播种于田间进行化学杀雄，一份作为父本播种于田间进行自由授粉，父、母本行比按照1:1相间种植，花期上网罩隔离；成熟后收获母本行上杂交种子，父本行在花期结束后拔除，以免混杂，混收中含油量组轮回选择群体MRS₁种子；在中含油量组油菜和高含油量组油菜进行轮回选择群体建立的时候，将高含油量组油菜单独进行轮回选择，把高含油量组油菜分为两份，一份作为母本进行化学杀雄，一份作为父本进行自由授粉，一份作为母本播种于田间进行化学杀雄，一份作为父本播种于田间进行自由授粉，父、母本行比按照1:1相间种植，花期上网罩隔离；成熟后收获母本行上杂交种子，父本行在花期结束后拔除，以免混杂，混收高含油量组轮回选择群体HRS₁种子。

2）轮回选择群体的选择

根据选育品种拟推广生态区内有代表性的小生态区数目X（一般为5-10），将混收MRS₁种子和混收HRS₁种子各自分为X份，在各自小生态区内增大逆境，选择抗逆性强、农艺性状好的单株套袋自交，将MRS₁和HRS₁群体中收获的种子MRS₂和HRS₂品质达到低硫苷、低芥酸的双低或者近双低单株且含油量在43%以上（中含油量组轮回选择群体标准）和含油量在48%以上（高含油量组轮回选择群体标准）的单株种子初步入选，结合农艺性状表现，将初步入选的20～30%单株进入下次轮回选择群体MRS₃和HRS₃。

3）高油轮回选择群体的建立及高油常规品种的选育

3.1）再进行一次轮回选择后的轮回群体为MRS₄和HRS₄，将所有小生态区内的入选单株种子等株等量混合；此时MRS₄轮回选择群体和HRS₄轮回选择群体以（7/3～3）：1比例加入新的符合各自轮回选择群体的材料，以进一步改良群体性状；如果此时要进行高油轮回选择群体的建立，则将一部分混合好的混合种子在加压环境中继续进行轮回选择，把入选单株的混合种子再次分发到各小生态区内各自进行轮回选择，另一部分则按照下面操作进行：把MRS₄轮回选择群体的各小生态区混合种子播种于田间母本行进行化学杀雄，HRS₄轮回选择群体的各小生态区混合种子播种于田间父本行进行自由授粉，将母本植株上的种子MRS₅混收，一半作为母本，一半作为父本进行自由授粉，将母本上收获种子MRS₆播种于高压逆境中，根据轮回选择群体MRS₆田间表现，将抗逆性好，丰产性好且种子含油量在46%以上单株入选；把入选单株自交种子按株各自分为X份，以株行种植于X个小生态区。

3.2）根据所有生态区内的表现，将综合表现好的株系在X个小生态区内选农艺性状表现优异的单株套袋自交，品质达到双低和含油量在46%以上单株入选，将该株系内表现优异单株种子等株等量混合，一半作为母本，一半作为父本进行轮回选择，将母本上所收种子混合后再种植于X个小生态区，进行增压选择。

3.3）按照3.2）的步骤反复操作5次左右（一般为4-6次）即可得到集高油、丰产、广适于一体的常规油菜品种；

在进行单株选择的过程中，为了加快育种进程，亦可在系谱法和轮回选择法相结合选择几次后进行小孢子育种，将加倍好的二倍体植株进行X个小生态区的多年种植试验，表现好的株系即为选育的高油常规品种。

本发明的替代方案为：将高含油量油菜组中的一个高油材料作为父本，含油量中等组所有材料混匀后播种于母本行进行化杀，花期上网罩自由授粉，其它高含油量组中高油亲本材料都做相同处理。将各个网罩中母本上所收种子按株等量混合，下季播种时各个网罩里的高油材料父本还做父本，网罩中所收混合均匀的种子再次作为母本进行化杀，花期上网罩自由授粉，母本上所收种子按株等量混合，各个网罩操作相同。将各个网罩中所收混匀的种子各自播种于一块地方，将综合农艺性状表现好的植株套袋，测定收获种子品质和含油量，将低硫苷、低芥酸、含油量在45%以上的单株种子留下。再把所有网罩中留下的种子按株等量混匀，组成高油含量轮回选择群体，一半种子做父本，一半种子做母本化杀，花期自由授粉，将收获种子进行人为加压选择，达标单株种子按株等量混匀后分发到X个生态小区种植分别进行选择，后续操作同上文所述方法。

MRS代表中含油量组轮回选择群体，HRS代表高含油量组轮回选择群体；而下标数字代表第几轮轮回选择群体。轮回选育里面单株选育世代都按照行距26cm，株距13cm，也就是约2万株/亩的高密度条件下进行选育，以和生产实际对接。在所选单株进行化杀授粉时候可以根据具体条件调节密度。

本发明的技术关键是通过高含油量轮回选择群体分两次提升中含油量轮回群体含油量，保证了含油量中等但农艺性状优良的轮回群体高含油量育种目标的实现，并在改良的高含油量轮回群体实现的前提下通过系谱法与轮回选择法相结合的方法将群体的高含油、高产、广适性性状向单个株系转移，从而选育出含油量突出且其它农艺性状优异的常规品种。

本发明的技术要点是：（1）将轮回选择群体的含油量和多优良性状实行二次提升，第一次以改良轮回群体综合农艺性状为主，第二次以改良轮回群体含油量为主，这就大大提升了选育出含油量高且综合农艺性状优良的常规品种的机会。（2）将轮回选择群体分置到多个小的生态环境来增大群体的基因型分化，再收回增大轮回选择群体的基因型适应广度，如此反复进行，可增加选育出品种的适应范围。（3）将系谱法与轮回选择法相结合，通过反复的选择株系-混合单株轮回选择-选择株系-混合单株轮回选择模式，在提高选系纯度的同时将高含油量及众多优良性状集于一体，大大提升了选育出集高含油量、高产、广适应性品种的机会。

最后说明的是，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，可以对本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宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种高含油量常规油菜品种轮回选择方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1）材料的分类整理及基础轮回选择群体的建立

1.1）筛选出优良性状突出、无突出不良性状、产量表现较高且稳定的自交系作为轮回选择的基础材料；将经过鉴定的自交系按照含油量分为中含油量和高含油量两组,含油量41-45%为中含油量，含油量45%以上为高含油量；

1.2）将中含油量组自交系种子按照自交系数目进行等量混合，播种于田间母本行进行化学杀雄，将高含油量组自交系也按照自交系数目进行等量混合，播种于田间父本行进行自由授粉，父、母本行比按照1:1相间种植，花期上网罩隔离；成熟后收获母本行上杂交种子，父本行在花期结束后拔除，以免混杂；将收获种子混匀后分为两份，一份作为母本播种于田间进行化学杀雄，一份作为父本播种于田间进行自由授粉，父、母本行比按照1:1相间种植，花期上网罩隔离；成熟后收获母本行上杂交种子，父本行在花期结束后拔除，以免混杂，混收中含油量组轮回选择群体MRS₁种子；在中含油量组油菜和高含油量组油菜进行轮回选择群体建立的时候，将高含油量组油菜单独进行轮回选择，把高含油量组油菜分为两份，一份作为母本进行化学杀雄，一份作为父本进行自由授粉，一份作为母本播种于田间进行化学杀雄，一份作为父本播种于田间进行自由授粉，父、母本行比按照1:1相间种植，花期上网罩隔离；成熟后收获母本行上杂交种子，父本行在花期结束后拔除，以免混杂，混收高含油量组轮回选择群体HRS₁种子；

2）轮回选择群体的选择

根据选育品种拟推广生态区内有代表性的小生态区数目X，将混收MRS₁种子和混收HRS₁种子各自分为X份，在各自小生态区内增大逆境，选择抗逆性强、农艺性状好的单株套袋自交，将MRS₁和HRS₁群体中收获的种子MRS₂和HRS₂品质达到低硫苷、低芥酸的双低或者近双低单株且中含油量组轮回选择群体标准含油量在43%以上和高含油量组轮回选择群体标准含油量在48%以上的单株种子初步入选，结合农艺性状表现，将初步入选的20～30%单株进入下次轮回选择群体MRS₃和HRS₃；

3）高油轮回选择群体的建立及高油常规品种的选育

3.1）再进行一次轮回选择后的轮回群体为MRS₄和HRS₄，将所有小生态区内的入选单株种子等株等量混合；此时MRS₄轮回选择群体和HRS₄轮回选择群体以（7/3～3）：1比例加入新的符合各自轮回选择群体的材料，以进一步改良群体性状；如果此时要进行高油轮回选择群体的建立，则将一部分混合好的混合种子在加压环境中继续进行轮回选择，把入选单株的混合种子再次分发到各小生态区内各自进行轮回选择，另一部分则按照下面操作进行：把MRS₄轮回选择群体的各小生态区混合种子播种于田间母本行进行化学杀雄，HRS₄轮回选择群体的各小生态区混合种子播种于田间父本行进行自由授粉，将母本植株上的种子MRS₅混收，一半作为母本，一半作为父本进行自由授粉，将母本上收获种子MRS₆播种于高压逆境中，根据轮回选择群体MRS₆田间表现，将抗逆性好，丰产性好且种子含油量在46%以上单株入选；把入选单株自交种子按株各自分为X份，以株行种植于X个小生态区，

3.2）根据所有生态区内的表现，将综合表现好的株系在X个小生态区内选农艺性状表现优异的单株套袋自交，品质达到双低和含油量在46%以上单株入选，将该株系内表现优异单株种子等株等量混合，一半作为母本，一半作为父本进行轮回选择，将母本上所收种子混合后再种植于X个小生态区，进行增压选择；

3.3）按照3.2）的步骤反复操作4-6次即可得到集高油、丰产、广适于一体的常规油菜品种。