CN1064812C - 一种杂交小麦选育方法 - Google Patents

Abstract

K型杂交小麦选育技术是利用太谷核不育基因分别对恢复基因和保持基因轮回选择的方法聚合微效多基因，再通过K型细胞质直接选择聚合了目标性状和恢复基因的配子及保持基因的配子，简化经杂交分离后代单株系统选择后再测交的程序，降低测交鉴定的工作量。从而在较短的时间内培育恢复度超过95%，不育度接近100%的亲本，创造杂种优势超过15%的杂交组合。应用该技术培育的杂交小麦每亩可增产50公斤，推广100万亩将增加效益8000万元。

Description

一种杂交小麦选育方法

本发明属于农作物新品种选育中杂种优势利用技术领域。

目前，国内外在小麦杂种优势利用方面的研究最多的以及在生产上利用的小麦雄性不育系是Wilson和Ross(1962)所发现的具有T．timopheevi细胞质的T型不育系。经几十年的研究，已取得了重要进展，但杂种小麦还未能在生产上广泛推广，其中重要原因之一，是T型不育系的恢复源少，要培育大量农艺性状优良、配合力好的恢复系比较困难。

根据有关文献报道，目前通过小麦与其近亲种属间的杂交和置换回交，所得到的各种类型的小麦雄性不育系至少有70种以上(Tsuniwoki，K．Genetic：Diversity of the Cytoplasm in Triticum and Aegilops，JapcanSocity for the Proinotion of Scienice，1980：237-265)。在异源细胞质雄性不育系类型中，绝大多数都有不良细胞质效应，很难在杂种小麦上应用。Pconayotov(1983)曾研究了小麦属、山羊草属、大麦属的131种细胞质的异质小麦，其中有37种表现雄性不育系，同时发现一些异质小麦具有核质杂种优势。1987年他指出Sv类和M细胞质雄性不育系是最有利用价值的新型不育系，并在Sv类中育成了不产生单倍体的具有粘果山羊草细胞质的(Kotschyi)911-B-10不育系，可以投入生产应用。Maun和Luchen(1988)报道，在普通小麦中存在有一种基因(Scs)，该基因与外源细胞质互作可以产生雄性不育系，其恢复基因Rf则来自细胞质供体种，另外还有一种非细胞质专一的活性基因Vi，它可促进Scs和Rf半合基因的表达，并可改善细胞核与细胞质的亲和性，因而只要将Scs基因导入粗山羊草细胞质(或其它细胞质)，便可育成具有粗山羊草细胞质的新的雄性不育系，不过这种不育系的恢复系必须具有Rf+ViVi的基因组成。但至今还未育成在杂种小麦生产上可以应用的成套材料。

我国在研究利用T型不育系选育杂种小麦的同时，也开展了选育各种新型小麦雄性不育系的研究(杨天章 刘庆法：K型小麦雄性不育系应用问题研究陕西农业科学1990，[2])。据不完全统计，在异源细胞质雄性不育系方面，有西北农业大学杨天章等培育的具有粘果山羊草(Ae．Kotschy)细胞质的K型1B／1R易位不育系(K型不育系)，具有偏凸山羊草(Ae．Ventricoca)细胞质的V型不育系(张玫生 杨天章：偏型粘型和易型小麦雄性不育系的初步研究作物学报1989，15[1]：1-9)。K型和V型1B／1R雄性不育系既易保持又易恢复，恢复源广、种子饱满、发芽率高，有较大的应用前途。具有普通小麦细胞质的雄性不育系，由于是栽培小麦的同质系，一般无不良细胞质效应，而且易为一般小麦所恢复。与T型不育系相比，K型不育系的恢复源广，而且在普通小麦品种之中，有的恢复度比较高，然而K型不育系的恢复问题仍很复杂，按国内法计算，其恢复度最低只有1．4％，最高的为90％，而大多数均在60％以下，说明K型不育系的恢复源虽广，但恢复度高的恢复系并不多。培育恢复度高而稳定、制种性状优良、配合力好的恢复系是小麦杂种优势利用技术的关键。

恢复系的选育通过测交筛选、杂交选育、轮回选择等方法进行。轮回选择选育恢复系是以优良的带有太谷核不育基因的小麦品种为母本，选择若干个具有目标性状的恢复系为轮回亲本，组成基础轮回群体，设置隔离区，始花期，拔除母本行中的全部可育株。在群体中实现开放杂交，成熟时，分别收获不育株。按以上方法，完成第二轮群体的选择。将第二轮群体收获的种子，一部分种子继续组成第三轮群体，另一部分种子采用系统法，选育恢复系。小麦恢复系的育种既包括常规的育种目标性状，还包括对恢复系特有性状的要求。要把诸多的指标性状综合到一个品种中，难度相当大，一是不育系的恢复源狭窄；二是育性恢复遗传背景复杂。恢复力表现有较强烈的数量性状，在恢复系选育过程中，恢复力不易稳定，同一世代不同个体间恢复力差异很大，变幅表现在从0-100％，这就要求育种群体大，延续世代长，测交鉴定恢复力的工作量大，所需时间长。

本发明的目的是提供一种杂交小麦选育技术，它是选育恢复度高而稳定、制种性状优良的恢复系，组配出可供生产应用、杂种优势超过15％的杂交组合。通过阶梯式轮回选择，从狭窄的恢复源中实现恢复基因累加，将恢复度提高到95％以上，再通过K型细胞质直接选择，聚合目标性状和恢复基因的配子，从而简化恢复基因分离重组和系统选育过程，缩短育种世代，降低测交鉴定恢复力的工作量。

本发明的实施方法详述如下：该杂交小麦选育是在建立恢复基因回选择群体和保持基因轮回群体的基础上，使之与K型不育系杂交，用K型不育系细胞质直接聚合恢复基因轮回群体和保持基因轮回群体的配子，经过系统选育，培育F5代恢复度稳定和制种性状优良的恢复系。第一，以’恢012’，’恢009’小麦品种为父本与太谷核不育群体杂交，行比2∶1，行距30cm，株距5cm，开花期拔除可育株，开放授粉，收获杂交种，为第一轮选择；以’恢748’和’恢124’品种按1∶2混合作父本与第一轮杂交种进行杂交，父母本行比为1∶2，行距30cm，株距5cm，始花期拔除母本行中全部可育株，开放授粉，收获杂交种子，完成第二轮选择；将’恢116’和’恢869’小麦品种按1∶1混合作父本，与第二轮收获的杂交种子进行杂交，父母本行比1∶2，行距30cm，株距5cm，始花期选择母本可育株中具有目标性状的植株，套袋取花粉，同时，拔除未中选的全部可育株，开放授粉，为第三轮选择；以后各轮回群体操作同上；第二，K型不育系接受上轮选择群体中入选植株的花粉(配子)进行杂交，使K型细胞质选择聚合恢复基因的配子，收获杂交种子；此项可重复多次；第三，种植上轮收获的杂交种子，行距30cm，株距5cm，生育期进行单株选择，选花期适中，花粉量大，散粉性状优良的单株，收获入选单株种子；第四，种植已收获的单株种子，每株种一行，单粒点播，行距30cm，株距5cm，在入选的株行中按上轮标准选择单株，连续5代系统选育，在F5可选育出稳定的恢复系。

以优良的带有太谷核不育基因的小麦品种为母本，选择若干个具有目标性状的保持系为轮亲本，组成基础轮回群体。母本与父本相间种植，行比为2∶1，行距30cm，株距为5cm，设置隔离区，始花期拔除母本行中的全部可育株，在群体中实现开放杂交，成熟时，收获不育株的杂交种。按以上方法完成第二轮群体选择，将第二轮群体收获的种子，继续组成第三轮群体，实行开放授粉，始花期选择综合性状好、花粉量大的可育株，套袋自交，开始K型不育系及保持系的选择；将K型不育系与保持基因轮选择群体中选出的优良单株，相间种植，行比1∶1，行距40cm，开花期选择综合性状优良的单株与K型不育系杂交，成熟时，成对收获，成对选择，将入选的材料成对种植，K型杂交种与轮回选择的后代植株相间种植，行比1∶1，行距40cm，开花期进行选择，入选没有花粉或自交不结实的K型杂交株，在入选的组合中对轮选择分离后代进行选择，选择综合性状优良、的植株，并将入选的植株与入选的K型杂交植株杂交，成对收获，成对选择，以备下一年种植。按以上方法完成回交一代(BC1)、回交二代(BC2)……回交n代(BCn)的选择及回交父本杂合株的系统法选择，直至K型不育系及保持系稳定；将K型不育系与恢复系进行杂交制种，杂交种鉴定，品种比较，直至参加区域试验。

本发明的特点是利用太谷核不育基因，分别对恢复基因和保持基因轮回选择的方法，聚合微效多基因，再通过K型细胞质直接选择聚合了目标性状和恢复基因的配子及保持基因的配子，简化经杂交分离后代单株系统选择后再测交的程序，降低测交鉴定的工作量，从而在较短时间内培育恢复度超过95％，不育度接近100％的亲本，创造杂种优势超过15％的杂交组合。应用该技术培育的杂交小麦每亩可增产50kg，推广100万亩将增加效益8000万元。

实例：1989年以恢012、恢009为父本与太谷核不育群体杂交。田间按恢012、太谷核不育群体、恢009的顺序排列，恢012、恢009分别种一行，太谷核不育群体种两行，行距30cm，株距5cm。开花期拔除可育株，实行开放授粉，成熟时收获杂交种，做第二轮选择的母本。

1990年以恢748和恢124做父本与上一轮收获的杂交种进行杂交，田间排列为父母本相间种植，父本为恢748与恢124的混合体，父母本的行比为1∶2，行距30cm，株距5cm。始花期拔除母本中的全部可育株，实行开放授粉，成熟时收获杂交种，以备下一轮用。

1991年以恢116和恢869为父本与上一轮收获的杂交种进行杂交，两个父本以1∶1混合，父母本相间种植，行比1∶2，行距30cm，株距5cm，始花期选择母本中具有目标性状的植株套袋取粉，以供K型细胞质选择用，拔除未中选的全部可育株，实行开放授粉。K型不育系接受第三轮选择群体入选植株的花粉，进行杂交，成熟时收获全部杂交种。

1991年冬，种植上季度收获的杂交种，行距30cm，株距5cm，生育期间对单株进行选择，首先选择具有目标性状的单株，成熟时收获入选的单株。

1992年种植上年度入选的单株，每株种一行，单粒点播，行距30cm，株距5cm，先选择株行，在入选的株行中按上年度标准选择单株。

1992年冬至1994年按1992年的方法进行选择，于F5代选育出恢复度稳定且高达94．7％的恢复系。

Claims (2)

1．一种杂交小麦选育方法，以具有目标性状的恢复系小麦品种为父本进行三轮杂交，第一轮杂交的母本为太谷核不育群体小麦品种，第二轮杂交的母本为第一轮杂交种，第三轮杂交的母本为第二轮杂交种，第三轮杂交种子再与K型不育系小麦品种进行杂交，其特征在于第一轮是以恢012和恢009小麦品种为父本；第二轮杂交父本为恢748和恢124；第三轮杂交父本为恢116和恢869，以第三轮杂交种子为父本K型不育系小麦品种进行第四轮杂交，种植第四轮杂交种，收获具有目标性状的单株种子；再将每单株收获的种子为一行单粒点播，连续5代系统选育，选育出符合育种目标的栽培用品种；

2．根据权利要求1所述一种杂交小麦选育方法，其特征在于它的种植株距为5厘米，行距为30厘米，第一轮父母本行比为2∶1，第二和第三轮杂交父母本行比为1∶2，第四轮杂交父母本行比为1∶1；开放授粉进行杂交，始花期拔除母本行的雄性可育株。