CN107535352B - 一种朝天型辣椒雄性不育系的选育方法 - Google Patents
一种朝天型辣椒雄性不育系的选育方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于蔬菜作物育种技术领域，公开了一种朝天型辣椒雄性不育系的选育方法，以自有普通辣椒保持系材料作母本，引入的目标性状三系杂交种分离后代中，选择具有目标性状的单株作父本进行杂交，并对其后代进行自交获得杂交F2；对预选保持系材料(F2)进行后代育性鉴定，选择不育株率为100％的株系不育株作母本，以相应父本株系中具有目标性状的单株作父本，进行单株成对回交，同时父本自交；利用核代换技术回交转育不育系。本发明性状互补性强，选择范围广；取材容易，提高品种资源的利用率；方法简单，可操作性强，可复制率高；育成不育系稳定性好，配合力高，对温度和光照不敏感，不育株率和不育度均达100％。
Description
技术领域
本发明属于蔬菜作物育种技术领域，尤其涉及一种朝天型辣椒雄性不育系的选育方法。
背景技术
朝天椒(Capsicum annuum var.frutescens L.)是辣椒的一个变种，是对果实朝天生长的一类辣椒的总称，椒果小、簇生或单生，辣度高、易干制，主要作为干辣椒品种利用，是我国三大干椒系列之一。辣椒是常异花授粉植物，具有较大的杂种优势。目前国内辣椒杂交种子生产主要采用人工去雄授粉方法，制种程序繁琐，尤其是簇生朝天型辣椒，节间短、花丛生，果小而花量大，要实现大面积人工去雄杂交难度较大，费时费工，而更重要的是容易出现因去雄不彻底和不及时等产生的假杂种(母本)，常给生产者造成巨大的经济损失，从而制约了辣椒杂种优势的普遍应用。利用雄性不育系生产杂交种，就可以省略人工去雄环节，大幅降低成本的同时，还可以保障杂种纯度。雄性不育技术是解决人工去雄制种过程中遇到的人力、物力、财力较高与种子纯度较低等问题的关键技术。雄性不育是指植物中雌蕊发育正常而雄性器官发生退化或发育不良而产生的花粉不能正常可育的现象。辣椒雄性不育在生产上可利用核不育(GMS)和细胞质不育(Cytoplasmic Male Sterility，CMS)两种模式。核不育系又叫半不育系，利用核不育系制种需要鉴别和拔除50％的带花粉可育株，制种产量和效率相对较低，并存在拔除不彻底影响纯度的问题；而细胞质不育系群体全部都是不育株，在生产上用“三系”(不育系、保持系、恢复系)制种，制种效率高，纯度可达100％。选育细胞质雄性不育系已成为辣椒育种的主攻方向之一。在国外，早在20世纪70年代就有了商业性的辣椒CMS杂交种。目前世界著名种子公司都在利用CMS大规模繁育辣椒杂交种。与发达国家相比，我国辣椒雄性不育育种研究起步较晚，规模小，研究手段和技术也相对落后。尤其朝天型辣椒的不育系选育研究还面临着资源和技术的双重压力，资源的发掘利用也多局限在现有资源的基础上。目前国内尚未见利用普通辣椒雄性不育资源和簇生朝天型辣椒三系杂交种，人工合成簇生朝天椒CMS的研究报道。
综上所述，现有技术存在的问题是：目前国内朝天型辣椒不育系的选育研究，存在着资源不足、利用率低、技术方法单一等问题。一般情况下，在同一类型辣椒中同时寻找符合育种目标且具有雄性不育保持性状材料比较难，但在不同类型辣椒中分别寻找材料相对容易得多。如果利用这一特点，通过基因重组的方法把不同类型辣椒中的雄性不育保持基因和目标性状基因聚合在一起，形成新的保持系，不仅能扩大资源的利用范围，还能解决不育系选育中的资源瓶颈问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种朝天型辣椒雄性不育系的选育方法。为了探明三系杂交种作为不育系育种材料的利用价值，本发明以市场上公开销售的簇生朝天椒三系杂交种(F1)和自有普通辣椒保持系为试材，开展了辣椒不育系选育试验，旨在通过杂交、自交、回交转育，分析人工合成簇生朝天椒不育系的方法，以寻求三系杂交种在辣椒不育系选育方面的利用途径。
本发明是这样实现的，一种朝天型辣椒雄性不育系的选育方法，以自有普通辣椒保持系材料作母本，引入的目标性状三系杂交种分离后代中，选择具有目标性状的单株作父本进行杂交，并对其后代进行自交获得杂交保持系材料F2；对预选保持系材料F2进行不育系测交后代育性鉴定，选择不育株率为100％的株系不育株作母本，以相应父本株系中具有目标性状的单株作父本，进行单株成对回交，同时父本自交；利用核代换技术回交转育不育系。
进一步，自有普通辣椒保持系材料(N/rr)，为新保持系提供胞质可育因子(N)与核不育基因(r)；所述目标性状三系交种分离后代为小果、簇生、朝天型辣椒三系杂交种(S/Rr)，为新保持系提供目标性状和核不育基因(r)。
进一步，通过基因重组的方法把大果、单生、朝地型普通辣椒品种的胞质可育因子(N)及核不育基因(r)与小果、簇生、朝天型辣椒品种的核不育基因(r)组合形成新的目标性状保持系(N/rr)。
进一步，所述转育中依据雄花育性和目标性状典型性进行选择；初代选择时，母本重点选雄花完全不育的，随回交代数的增加，逐代加强按父本典型性选株，至BC6代时，母本的雄花不育性已完全稳定，植株遗传性状和父本基本一致，完成雄性不育系的转育。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述朝天型辣椒雄性不育系的选育方法选育的朝天型辣椒。
迄今国内也有不少簇生朝天椒不育系的选育报道，但国内的簇生朝天椒不育系大多是采用测交筛选法选育出来的。实际上它是在自然界已经存在的保持系材料中发掘出来的，严格意义上讲并不属于创新的保持系。这种选育方式的最大缺点是发现不育系的几率小、偶然性大，育成不育系可塑性小。本发明不育系是采用两种不同类型辣椒的人工合成法选育出来的，它可以通过基因重组把不同类型辣椒中的有利性状基因能够有机地融合在一起，从而实现新不育系的选育。这种选育方式允许不育系选育所需要的育性保持性状和目标性状分别存在于不同类型辣椒，这将为不育系育种材料的选择打开方便之门。
试验结果表明，这种选育方法具有取材方便、选择范围广、性状互补性强、资源利用率高、可操作性强、可复制率高等特点，而且育成不育系育性稳定性好、配合力高，有助于解决资源不足和引入资源难的问题。本发明不育系是在自有资源不足的情况下，依托外部杂交种资源，通过杂交、自交、回交转育等方法人工合成选育新不育系，开辟了朝天椒不育系育种的新途径。
本发明的优点及积极效果为：国内簇生朝天椒不育系选育大多采用测交筛选法，这种选育方法虽然时间快、方法简单，但存在不育系发现几率小、偶然性大，材料选择范围窄等缺点。本发明不育系则是以市场上销售的簇生朝天椒三系杂交种(F1)及自有普通辣椒保持系为试材，通过杂交、自交、回交转育的方法选育簇生朝天型不育系。由于育成不育系来源于遗传性状差异较大的两种类型辣椒，因此具有变异幅度大，选择类型多，性状互补性强，资源利用率高等特点。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1、性状互补性强，选择范围广，选用的材料在主要经济性状上遗传差异较大，所以其杂交后代的分离范围广，有助于不同类型的选择。如普通辣椒与簇生朝天型辣椒结合时，后代中会出现朝天型和朝地型，簇生型和单生型，长果型和短果型等类型。
2、取材容易，提高品种资源的利用率，本发明采用的目标性状材料直接从市场上的杂交品种资源中获取，取材容易，不受资源保护的限制，提高了品种资源的利用率。
3、方法简单，可操作性强，可复制率高，由于采用自有的普通辣椒保持系材料与具有目标性状三系杂交种(含不育基因r)相结合的办法，程序简单易操作，可复制率高。
4、育成不育系稳定性好、配合力高，育成不育系对温度和光照不敏感，在不同区域表现育性稳定，不育株率和不育度均达100％。经配合力试验，本发明育成不育系444A杂交亲和力和配合力均高。利用它配制的簇生朝天型辣椒三系杂交种“天红星”表现优异，2015年通过山东省农作物品种审定委员会审定(鲁农审2015060号)。
5、本发明的不育系，杂交结实后表现为中熟，株型紧凑，挂果性好，单株挂果150个左右，单果重2.6g，嫩果绿色，果型小，簇生朝天，红果鲜红色，果皮光亮，味辣，抗性强。
附图说明
图1是本发明实施例提供的朝天型辣椒雄性不育系的选育方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
种质资源是育种的基础，也是育种成败的关键，是衡量育种单位的核心竞争力重要指标。目前在市场经济条件下，国家间、不同单位间共享资源的难度越来越大，尤其是核心资源。本发明为了克服不育系育种过程中资源不足和引进资源难的问题，采用自有资源与市场品种资源相结合的办法，为不育系育种创出了一条新路子。
自有普通辣椒保持系材料(311B)和自有普通辣椒不育系(311A)是利用亚蔬中心王添成先生赠送的辣椒材料，经过自交分离和回交转育等一系列过程自主选育而成的，目标性状簇生朝天椒三系杂交种F1(代号为HN7)从河南市场引入目标性状簇生朝天椒杂交种子。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的朝天型辣椒雄性不育系的选育方法包括以下步骤：
S101：供试材料之一是自有普通辣椒(大果、单生、朝地型)保持系材料(N/rr)，为新保持系提供胞质可育因子(N)与核不育基因(r)；供试材料之二是由市场引入的朝天椒(小果、簇生、朝天型)三系杂交种(S/Rr)，为新保持系提供目标性状和核不育基因(r)。为了简化程序和满足目标性状要求，选择自有保持系材料时，尽可能选用跟目标性状相近的材料类型(如小羊角椒类型)，把握好尺度是关键，差距过大会增加选择难度，差距过小则缩小选择范围和变异幅度；
S102：根据“核胞质”型雄性不育遗传理论和性状互补原理制定选育方法。通过基因重组的方法把大果、单生、朝地型普通辣椒品种的胞质可育因子(N)及核不育基因(r)与小果、簇生、朝天型辣椒品种的核不育基因(r)组合形成新的目标性状保持系(N/rr)。即以自有普通辣椒保持系材料作母本，由市场引入的目标性状三系杂交种分离后代中，选择具有目标性状的单株作父本进行杂交，并对其后代进行自交获得杂交F2；
S103：对预选保持系材料(杂交F2)进行不育系测交后代育性鉴定，选择不育株率为100％的株系不育株作母本，以相应父本株系中具有目标性状的单株作父本，进行单株成对回交，同时父本自交。果实膨大后再淘汰与目标性状差异过大的测配组合。同样的方法，利用核代换技术继续进行回交转育。在转育过程中各代都要进行严格的选择，主要依据雄花育性和目标性状(小果、簇生、朝天)典型性进行选择。初代选择时，母本重点选雄花完全不育的，以后随回交代数的增加，逐代加强按父本典型性选株，至BC6代时，母本的雄花不育性已完全稳定，植株遗传性状和父本基本一致，即完成雄性不育系的转育。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。
实施例1
本发明中推导适宜朝天型辣椒雄性不育系的选育方法，主要包括步骤：
(1)目标性状材料的引入与分离选择
从河南市场引入目标性状簇生朝天椒三系杂交种F1(代号为HN7)，自交留种得F2种子。
(2)雄性不育保持系材料与目标性状材料的组合
次年种植头年获得的三系杂交种F2种子，其分离群体中选择具有目标性状的单株作父本，以自有普通辣椒保持系材料(311B)作母本进行杂交，获得保持系杂交后代，并对其进行自交获得保持系杂交F2种子。
(3)不育系测交
种植保持系杂交F2种子，并选择F2群体所有单株作父本，以自有普通辣椒不育系(311A)作母本进行单株成对测交，同时其父本自交。
(4)后代育性鉴定及不育系回交转育
通过育性观察和鉴定，在测交后代中选择少量不育株率为100％的株系不育株作母本，以相应父本株系中具有目标性状的单株作父本，继续成对回交，获得回交一代(BC1)不育系，同时父本自交。果实膨大后再淘汰与目标性状差异过大的测配组合。下一代种植入选测配组合及相应父本自交后代，花期再进行一次育性观察，选留不育株率为100％，不育性状典型，目标性状较好组合的不育株作母本，继续成对回交，获得回交二代(BC2)不育系，同时父本自交。相同方法继续进行回交转育，在BC6代之前，均采用单株成对回交及父本自交方式。在转育过程中各代都要进行严格的选择，主要依据雄花育性和目标性状(小果、簇生、朝天)典型性进行选择。初代选择时，母本重点选雄花完全不育的，以后随回交代数的增加，逐代加强按父本典型性选株，至BC6代时，母本的雄花不育性已完全稳定，植株遗传性状和父本基本一致，即完成雄性不育系的转育(见表1)。
实施例2
(1)目标性状材料的引入与分离选择
2005年春用引入的河南三系杂交种F1(代号为HN7)自交留种，得F2种子。
(2)雄性不育保持系材料与目标性状材料的组合
2005年秋,以自有普通辣椒保持系(311B)为母本，选择HN7的F2群体中具有目标性状的可育单株作父本分别进行杂交。2006年春，311B×HN7自交留种，得F2种子(代号为444)。
(3)不育系测交
2006年秋,以自有普通辣椒不育系(311A)作母本，以(311B×HN7)F2群体所有单株作父本进行单株成对测交，同时父本自交。果实膨大后再淘汰果实特性与目标性状差异过大的测配组合。
(4)后代育性鉴定及不育系回交转育
2007年春，种植入选的测配组合26份及相应父本自交后代，在测交后代株系中选择少量不育株率为100％，且各种性状最接近目标性状的株系不育株作母本，选择相应父本后代中的典型单株作父本，进行单株成对回交第一代，同时父本自交。2007年秋，种植回交一代组合4份及相应父本自交后代，花期再进行一次育性观察，选留不育株率为100％，不育性状典型，目标性状较好组合的不育单株作母本，进行第二代成对回交，同时父本自交。2008年春，种植回交二代组合8份及相应回交父本自交后代。依据育性、簇生性、朝天性、果实大小及经济性状等表现在4份回交组合群体内，进行第三代成对回交，同时父本自交。2008年秋，播种回交三代组合6份及相应父本，从中选留不育株率100％，目标性状优良的3份进行第四代单株成对回交。2009年春，种植回交四代组合3份及相应父本，发现其中444-4-2的长势和果实特性最类似于HN7的目标性状(小果、簇生、朝天)，其不育系定名为444A，保持系为444B。对这份组合进行第五代单株成对回交。2009年秋，种植回交五代组合及相应父本，进行大量繁育不育系。育成不育系444A与保持系444B已基本接近，性状优良，不育性稳定，不育株率100％(见表1)。
表1人工合成保持系与目标性状的转育进程
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种朝天型辣椒雄性不育系的选育方法，其特征在于，所述朝天型辣椒雄性不育系的选育方法以自有普通辣椒保持系材料作母本，引入的目标性状三系杂交种分离后代中，选择具有目标性状的单株作父本进行杂交，并对其后代进行自交获得杂交保持系材料F2；对预选保持系材料F2进行不育系测交后代育性鉴定，选择不育株率为100％的株系不育株作母本，以相应父本株系中具有目标性状的单株作父本，进行单株成对回交，同时父本自交；利用核代换技术回交转育不育系；
自有普通辣椒保持系材料(N/rr)，为新保持系提供胞质可育因子(N)与核不育基因(r)；所述目标性状三系交种分离后代为小果、簇生、朝天型辣椒三系杂交种(S/Rr)后代，为新保持系提供目标性状和核不育基因(r)；
通过基因重组的方法把大果、单生、朝地型普通辣椒品种的胞质可育因子(N)及核不育基因(r)与小果、簇生、朝天型辣椒品种的核不育基因(r)组合形成新的目标性状保持系(N/rr)；
所述转育中依据雄花育性和目标性状典型性进行选择；初代选择时，母本重点选雄花完全不育的，随回交代数的增加，逐代加强按父本典型性选株，至BC6代时，母本的雄花不育性已完全稳定，植株遗传性状和父本基本一致，完成雄性不育系的转育。
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