CN107549006A - 一种洋葱雄性不育系和保持系的培育方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种洋葱雄性不育系和保持系的培育方法，本发明利用在经过严格选择在经济性状和配合力上都符合要求的优良品种中选择一定数量的可育单株做父本分别和不育株进行杂交，同时父本自交，根据F1和父本自交后代的育性变化，选择F1育性分离为50%、父本自交后代100%完全可育的杂交组合和父本，这样的父本即为NMsms基因型，然后经回交和自交等选育步骤，人工合成具有基因型为Nmsms的保持系。为了加快保持系的选育，采用小株繁种鉴定育性，母株繁种鉴定种性的繁、育种程序，缩短了育种进程，减轻了母株繁、育种的工作量。

Description

一种洋葱雄性不育系和保持系的培育方法

技术领域

本发明属于洋葱杂种优势利用技术领域，具体涉及一种洋葱雄性不育系和保持系的培育方法。

背景技术

洋葱是一种世界性的蔬菜作物，其营养价值和保健功能被世人公认。我国是世界上的洋葱生产、出口大国，但育种研究起步较晚、相对落后。目前我国在生产上还没有大面积栽培的国产F₁代品种，只有小面积的示范性栽培。大面积种植的F₁代品种均从国外进口，每667M²种子成本在600元左右，占生产总成本的50%左右。鉴于我国洋葱生产效益低的现状，开展洋葱F₁代杂交种选育研究是提高我国洋葱生产力的前提条件。洋葱F₁代育种的主要途径是利用核质互作型雄性不育的三系法，既要同时具备不育系、保持系和恢复系。通过保持系与不育系杂交，不育系得以繁殖并保持不育性状；通过不育系与恢复系杂交获得杂交种子，其杂种优势的强弱直接取决于不育系和恢复系的情况，即只有选育出优良的不育系和优良的恢复系，才能培育出优良的杂种一代。因此，开展洋葱F₁代育种，必须从最基础的育种材料选育着手，“三系”选育的技术问题首先需要取得突破。在洋葱“三系” 选育中，雄性不育系可以通过杂种一代的分离或商业渠道从国外直接引进等途径获得，而且其性状决定于保持系，所以保持系和恢复系的选育技术成为洋葱F₁代育种的关键。

在洋葱“三系”育种实践中，恢复系的选育比保持系选育难度要低，不是杂种一代种子生产中的制约因素。因为洋葱是二年生作物，生产上主要是利用营养体生长期的鳞茎，无需再获得种子，所以不存在杂种一代育性恢复的问题，只需测定其杂种优势，不必选育专门的恢复系。只要能为不育系提供可育花粉，不管育性恢复的基因型如何，是纯合体还是杂合体均可作为选育恢复系的材料。因此，按照通常选育程序，从绝大多数品种或品系中可以选育出配合力高、性状优良的恢复系（或父本系）。

另一方面，不育系（Smsms）综合性状的提高较复杂，难度较大。因为不育系的繁殖需要用基因型为Nmsms的保持系与其反复回交，几代之后不育系的核遗传物质几乎被保持系的核所取代，不育系变成了保持系的相似系。因此，不育系的性状优劣取决于保持系。只有保持系性状优良，才能有优良的不育系，最终才能配制出优良的杂种一代。目前，如何选育出性状优良的保持系（Nmsms）是洋葱杂种一代品种更新换代的核心技术。

在长期的洋葱育种实践中发现，洋葱常规品种田间自然不育率在10%左右，有的甚至更高一些，是一个异质高度杂合的作物，在选育洋葱保持系的过程中，一部分自交系多代自交以后会出现不育株，还会出现整个自交系都不育的现象。因为，理论上讲洋葱带有正常可育的基因型为NMsMs，但是在一个品种和一个品系的长期选育和演变过程中，核基因会发生突变，在群体自然授粉过程中形成了各种基因型的混合群体，而不是只有一种基因型的纯合群体。通常自然环境状态下正常可育的基因型有5种，分别是NMsMs、NMsms、Nmsms、SMsMs、SMsms。在育种过程中，只有Nmsms这种基因型才有保持功能，即需要得到的保持系，因出现的概率较低，很难直接找到；通常采用细胞质基因是N型，核恢复基因是杂合的个体即NMsms（根据遗传理论这种基因型出现的概率较大），再通过自交才能够得到隐性纯合的基因型Nmsms，这样的个体对不育性有保持功能，即保持系。依据质核互作雄性不育的控制机制，基因型Nmsms表现育性正常，需要与不育个体杂交，从其后代的育性分离表现才能检测出这样的个体（NMsms或Nmsms），这样通过杂交进行鉴定的工作是十分繁重的。

目前，在洋葱育种实践中，一般认为，关于洋葱保持系的选育方法，不管不育系的来源如何，通常采用与不育材料回交转育的方法来筛选保持系。即以雄性不育株为母本，当地优良品种为父本，进行成对杂交。要想得到一个基因型为（Nmsms）的保持系，每年需要配制数百个、甚至上千个组合从中筛选保持系。这样做的结果是，不仅配制的组合数量过多，工作量过大，需要大量的人力和物力；更为重要的是即使筛选到了具有保持能力的植株，其经济性状多数情况下也很难符合育种的要求，所以，洋葱“三系”育种工作中期待有一套选育保持系的有效方法。

发明内容

针对传统的回交转育方法选育保持系时配制组合数过多和经济性状难以保证的缺陷，本发明根据质核互作型不育性遗传理论和洋葱属于异质高度杂合作物的特点，提供了一种洋葱雄性不育系和保持系的培育方法。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种洋葱雄性不育系和保持系的培育方法，它包括以下步骤：

1）第一年，8月上旬播种不育系和自交系，获得洋葱假茎在1cm以上的大植株，用于来年繁种，即小株繁种；

2）第二年，

（1）小株繁种开花后，进行杂交、自交，用经典不育系Smsms作母本，用所述自交系的优良品种作父本进行杂交，父本自交，在不育株上收获F₁杂交种子，同时在父本植株上分别收获自交种子；

（2）8月上旬播种所述F₁代杂交种子、父本收获的自交种子，用于来年小株繁种开花后进行回交、自交；

（3）9月上旬播种当年收获的F₁杂交种子、父本收获的自交种子，用于来年生产葱头；

3）第三年

（1）选择F1育性分离为50%、父本自交后代100%完全可育的杂交组合和父本，其父本基因型即为NMsms，选出的杂交组合继续回交、父本自交；

（2）收获葱头：对选出的杂交组合及父本进行洋葱经济性状的选择；收获选出的杂交组合及父本的葱头，来年母株繁种；

（3）8月上旬播种当年收获的入选杂交组合及父本自交种子，用于来年小株繁种鉴定育性及进行回交、自交选育；

（4）9月上旬播种当年收获的入选杂交组合及父本自交种子，用于来年生产葱头；

（5）10月中旬栽植入选杂交组合及父本NMsms葱头，来年进行回交、自交，母株繁种；

4）第四年，

（1）小株繁种开花后，对回交组合进行育性鉴定，选择100%不育的组合即为不育系，其回交父本即为保持系，再继续进行回交、自交，获得保持系、不育系的种子；

（2）母株开花，检验入选杂交组合是否符合F1育性分离为50%、父本自交后代100%完全可育；然后选可育单株做父本继续和不育株回交，同时父本自交，来年通过小株繁种鉴定育性，筛选100%不育的组合及父本，父本即保持系；

（3）收获葱头，对小株繁种开花后，鉴定出的洋葱不育系、保持系进行葱头经济性状的选择，收获葱头，用于来年繁育原种；

（4）9月上旬播种当年收获的不育系及保持系种子，来年生产葱头进行经济形状选择，以及原种的繁育。

进一步的：所述不育系和自交系均为中日照、湿润生态类型。

进一步的：所述不育系选择HS0263A。

进一步的：所述自交系选择99-2-1。

本发明的优点和技术效果是：本发明在保持系的选育中，利用优良品系中自交2-3代的单株系，选择一定数量的可育单株做父本分别和不育株进行杂交，同时父本自交，根据F1和父本自交后代的育性变化，选择F1育性分离为50%、可育单株自交后代100%完全可育的杂交组合和父本，这样的父本即为NMsms基因型，然后从它的自交后代中继续选择单株做父本和不育系回交，同时父本自交，人工合成具有基因型为Nmsms的保持系。为了加快保持系的选育，采用小株繁种鉴定育性，母株繁种鉴定种性的繁、育种程序，缩短了育种进程，减轻了母株繁、育种的工作量。本发明利用的优良品系是从“泉州中高黄”种质材料提纯过程中选出的单株，经过3代自交育成的株系，其商品性、品质、抗病及耐储存等综合性状优良，为本发明的主要选择指标提供了遗传基础。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的说明。

实施例1

小株繁种（采种）：是指植株在没有形成产品之前就抽苔开花、结籽。主要用于绿体春化的植物。最常见的是大白菜小株采种。

母株繁种（采种）：是利用植株成熟后形成的产品进行抽苔开花、结籽。

本发明育成的新保持系HS9921-2-1B是由不育系HS0263A和自交系99-2-1杂交，再经回交和自交等步骤选育获得的。

所述不育系HS0263A是从日本引进的一代杂种“红叶3号”自交后代中分离出的不育株，用自育保持系HS2-14B已经繁育了2代。所述自交系99-2-1是从日本品种“泉州中高黄”提纯过程中选出的性状优良的单株系，其平均球重250克左右、鳞茎圆球形、假茎较细、抗病、商品性及耐贮藏性较好。所述不育系和自交系均为中日照、湿润生态类型。经过选育获得的新保持系HS9921-2-1B在球重、球型、商品性、抗病和耐贮藏等方面表现优良，符合育种目标要求。

所述保持系HS9921-2-1B选育的具体实施过程如下：

1、2007年，播种所述不育系HS0263A和自交系99-2-1，获得洋葱假茎在1cm以上的大植株，用作来年小株繁种的杂交亲本种子。

2、2008年

（1）小植株开花进行杂交（HS0263A×99-2-1），从99-2-1株系中选20个单株（严格选择在经济性状和配合力上都符合要求）做父本分别和不育株HS0263A进行杂交，父本自交。收获杂交组合F₁及父本自交种子。

（2）8月上旬秋播各杂交组合F₁及父本自交种子，用于来年小株繁种鉴定育性及进行回交、自交选育。

（3）9月上旬秋播各杂交组合F₁及父本自交种子，用于来年生产葱头，鉴定种性。

3、2009年

（1）6月上中旬小株繁种洋葱开花，选择F1育性分离为50%、父本（可育单株）自交后代100%完全可育的组合，其父本基因型即为NMsms。选出了3个组合：HS0263A×99-2-1-2、HS0263A×99-2-1-13、HS0263A×99-2-1-16。

（2）6月上中旬收获葱头，对选出的3个组合及其父本进行经济性状鉴定，选择了综合经济性状优良的HS0263A×99-2-1-2组合及父本99-2-1-2。收获其葱头贮藏，秋季栽植，来年母株繁种。由于小株繁种开花后，进行了所有杂交组合及父本的育性筛选，收获葱头时，只进行入选组合及父本葱头的观察、收获、贮存就行了，大大减少了育种压力。

（3）入选的HS0263A×99-2-1-2杂交组合，继续从父本中选出20个单株做父本进行回交、自交选育。

（4）8月上旬秋播各回交组合及父本自交种子，用于来年小株繁种鉴定育性及进行回交、自交选育。

（5）9月上旬秋播各回交组合及父本自交种子，用于来年生产葱头，鉴定种性。

4、2010年

（1）6月上中旬小株繁种开花后，观察各回交组合的育性分离，100%全不育组合的父本就是保持系。回交组合HS0263A×99-2-1-2-1表现全不育，其中HS0263A×99-2-1-2-1组合及自交系99-2-1-2-1葱头经济性状优良，符合育种目标，所以自交系99-2-1-2-1即为HS0263A新的保持系，编号为HS9921-2-1B，继续回交、自交，繁育种子进行保存、备用。

（2）收获HS0263A×99-2-1-2-1不育组合及父本99-2-1-2-1葱头贮藏，秋季栽植，来年母株繁种，继续回交、自交，扩大原种的繁殖。

（3）去年栽植的母株繁种，从HS0263A×99-2-1-2组合的父本中，选择20个单株做父本继续回交、自交，加大选择范围，确保选出综合经济性状优良的保持系及多个可供利用的保持系，增加选育保险系数。

（4）8月上旬秋播母株采收的各回交组合及父本自交种子，用于来年小植株繁种鉴定育性及进行回交、自交选育。

5、2011年（第5年主要是繁育不育系原种，以及继续进行母株繁种和新保持系的筛选）

（1）去年栽植的母株繁种，繁育HS0263A×99-2-1-2-1不育组合及父本99-2-1-2-1种子，收获原种。

（2）小株繁种开花后，鉴定去年母株繁育的各回交组合及父本自交种子，观察各回交组合的育性分离，100%全不育组合的父本就是保持系，可进行多个不同类型保持系的选育。

实施例2

全部采用母株繁种获得洋葱雄性不育保持系的方法如下：

1、2007年，播种所述不育系HS0263A和自交系99-2-1，用作来年生产葱头。

2、2008年，收获葱头，秋季10月份栽植。

3、2009年，不育系HS0263A和自交系99-2-1杂交，自交系自交，收获F1杂交种及自交系种子。秋季播种当年采收的F1杂交种及自交系种子。

4、2010年，收获F1杂交种及自交系葱头，秋季10月份栽植。

5、2011年，对F1杂交种及自交系进行育性鉴定，选择F1育性分离为50%、父本自交后代100%完全可育的杂交组合和父本，其父本基因型即为NMsms，选出的杂交组合继续回交、父本自交。秋季播种当年采收的回交组合及父本种子。

6、2012年，收获葱头，进行经济性状鉴定，秋季10月份栽植。

7、2013年，对回交组合进行育性鉴定，100%全不育组合的父本就是保持系。继续回交、自交，繁育原种。

经过实施例1和实施例2的对比，可知本发明中洋葱雄性不育系和保持系的培育方法利用了遗传理论和洋葱异质高度杂合的特点，利用自交2-3代的自交系做父本，和不育系杂交后，在第一代就进行选择。通过小株繁种的操作缩短了育种进程，相比较实施例2中利用母株繁种大大节省了培育的时间。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，仍然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种洋葱雄性不育系和保持系的培育方法，其特征在于它包括以下步骤：

1）第一年，8月上旬播种不育系和自交系，获得洋葱假茎在1cm以上的大植株，用于来年繁种，即小株繁种；

2）第二年，

（1）小株繁种开花后，进行杂交、自交，用经典不育系Smsms作母本，用所述自交系的优良品种作父本进行杂交，父本自交，在不育株上收获F₁杂交种子，同时在父本植株上分别收获自交种子；

（2）8月上旬播种所述F₁代杂交种子、父本收获的自交种子，用于来年小株繁种开花后进行回交、自交；

（3）9月上旬播种当年收获的F₁杂交种子、父本收获的自交种子，用于来年生产葱头；

3）第三年

（1）选择F1育性分离为50%、父本自交后代100%完全可育的杂交组合和父本，其父本基因型即为NMsms，选出的杂交组合继续回交、父本自交；

（2）收获葱头：对选出的杂交组合及父本进行洋葱经济性状的选择；收获选出的杂交组合及父本的葱头，来年母株繁种；

（3）8月上旬播种当年收获的入选杂交组合及父本自交种子，用于来年小株繁种鉴定育性及进行回交、自交选育；

（4）9月上旬播种当年收获的入选杂交组合及父本自交种子，用于来年生产葱头；

（5）10月中旬栽植入选杂交组合及父本NMsms葱头，来年进行回交、自交，母株繁种；

4）第四年，

（1）小株繁种开花后，对回交组合进行育性鉴定，选择100%不育的组合即为不育系，其回交父本即为保持系，再继续进行回交、自交，获得保持系、不育系的种子；

（2）母株开花，检验入选杂交组合是否符合F1育性分离为50%、父本自交后代100%完全可育；然后选可育单株做父本继续和不育株回交，同时父本自交，来年通过小株繁种鉴定育性，筛选100%不育的组合及父本，父本即保持系；

（3）收获葱头，对小株繁种开花后，鉴定出的洋葱不育系、保持系进行葱头经济性状的选择，收获葱头，用于来年繁育原种；

（4）9月上旬播种当年收获的不育系及保持系种子，来年生产葱头进行经济形状选择，以及原种的繁育。

2.根据权利要求1所述的洋葱雄性不育系和保持系的培育方法，其特征在于：所述不育系和自交系均为中日照、湿润生态类型。

3.根据权利要求2所述的洋葱雄性不育系和保持系的培育方法，其特征在于：所述不育系选择HS0263A。

4.根据权利要求2所述的洋葱雄性不育系和保持系的培育方法，其特征在于：所述自交系选择99-2-1。