CN107568057A - 一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，分别对CMS不育系群体和R恢复系群体两个群体进行半同胞穗系表型轮回选择。对双列杂交F1组合及其亲本进行遗传差异和杂种优势群聚类分析，亲本包括小麦细胞质雄性不育系CMS的保持系和恢复系；以CMS不育系为母本，以B系作为父本，进行CMS系半同胞轮回选择，选择其中的优良不育株进行双单倍体诱导，得到雄性不育的DH系；以显性核不育Ta1穗系为母本，以R系为父本，进行R系半同胞轮回选择，选择其中的优良不育株进行双单倍体诱导，得到具恢复基因的可育DH系；将不育的DH系和可育的DH系进行测交，根据测交结果，选择其中的强优势组合进行小麦杂交品种的培育。

Description

一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法

技术领域

本发明涉及一种小麦杂交方法，特别是涉及一种杂交小麦优势种质群轮回选择方法。

背景技术

轮回选择是指从某一作物群体中选择优良个体进行周期性的互交、自交和鉴定，实现基因优化重组，从而有效地提高改良群体优良基因的频率，同时又保持新群体有丰富遗传变异供下一轮选择的方法。其中周期性的选择杂交有利于打破优劣基因的连锁，使优良基因充分重组，自交和选择能从群体中排除不利基因，有效提高优良基因的频率。

上世纪40年代以后轮回选择最早成为玉米杂交育种的有效方法之一。小麦是典型的自花授粉作物，难以进行大规模的轮回选择。国内外研究者提出了利用细胞核雄性不育系或化学杀雄的方法进行自花授粉作物轮回选择设想，同时提出了轮回选择的不同方案，并开展了一定的试验，取得了一定的进展。70年代初，山西省太谷县高忠丽发现具有显性单基因(Ms2)的雄性核不育Tal小麦，任何亲本与之杂交，其后代群体必然出现一半不育株和一半可育株，将不育株变成异花授粉，使小麦开展轮回选择成为可能。90年代初，研究人员从太谷核不育小麦与矮败小麦的杂交后代中育成显性矮杆基因Rhtl0与Ms2不育基因紧密连锁的矮败小麦，它与高秆品种杂交，后代高秆株表现为可育，矮秆株表现为不育，二者比例接近1∶1，这种特性可以稳定遗传，故可以利用植株高度作为育性的标记性状鉴别不育株和可育株，轮回选择方法才成为小麦常规杂交育种方法的重要补充。

杂种优势群是指遗传变异丰富，具有较多的有利基因，较高的一般配合力，种性优良的育种群体，是在人工选择作用下经过反复重组种质互渗而形成的活基因库，从群体中可以持续分离和筛选出优良自交系。从配对的两个杂种优势群中分别选出的优系亲本之间杂交，出现强优势杂交种的概率相应较高，这已经被玉米杂交育种的实践所证明。杂种优势群的建立还可将未知杂种优势的亲本归类，同时避免种质亲缘关系混乱。总之，合理构建杂种优势群并确立杂优模式是强优势组合选配的有效手段。

杂种优势是生物界普遍的现象。小麦杂种优势利用研究取得了较大的进展，但与玉米和水稻等作物相比，小麦的杂种优势推广应用处于相对落后的局面。主要原因有二：一是所用亲本往往集中在为数不多的品种上，遗传基础不丰富，遗传差异狭窄。利用现有杂交亲本配制的杂种优势幅度较低，筛选强优势组合的成功率也很低；二是杂交种子大规模生产技术不配套。其中，缺乏强杂种优势种质群体是目前我国杂交小麦研究中面临的关键问题。通过轮回选择的方法构建杂种优势种质群体已在玉米育种中得到广泛应用，并取得了很好的利用效果。国外利用化学杀雄和细胞核基因雄性不育性开展轮回选择，在大麦、大豆、燕麦等作物的改良上已收到良好的效果。在我国，自从1972年发现细胞核显性单基因(Ms2)雄性不育小麦Tal以来，利用这种不育性开展小麦的轮回选择得到了成功，现已成为小麦常规杂交育种方法的重要补充。但是轮回选择方法真正用于杂交小麦强优势种质群体改良的研究很少。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，利用小麦细胞质雄性不育系CMS和显性核不育系Tal为工具，分别对CMS不育系群体(母本基因库)和恢复系群体(父本基因库)两个群体进行群体内半同胞穗系表型轮回选择，再结合玉米花粉诱导小麦双单倍体DH技术，进行群体间亲本配合力选择，同时鉴定强优势杂交种组合。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出的一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，包括，对双列杂交F₁代的亲本进行杂种优势群聚类分析和遗传差异分析，所述的亲本包括小麦细胞质雄性不育系CMS的保持系(B)和恢复系(R)，得到亲本遗传差异和杂交F1组合杂种优势参数，根据强优势组合的亲本是否含有恢复基因，将其分别作为不育系(CMS)和恢复系(R)半同胞轮回选择的授粉父本；CMS半同胞轮回选择：以所述双列杂交亲本不含恢复基因的B×B(保持系间杂交组合)强优势组合种子混合作为共同授粉父本，以CMS稳定不育系为母本，进行不育系半同胞轮回选择，根据所述的轮回选择的结果，选择其中的优良不育株进行双单倍体诱导，得到纯合不育的DH系；R系半同胞轮回选择：以所述双列杂交亲本含有恢复基因的R×R或R×B、B×R强优势组合作为授粉父本，以显性核不育Tal穗系为母本，进行恢复系半同胞轮回选择，根据所述的轮回选择的结果，选择其中的优良不育株进行双单倍体诱导，后代分离得到纯合可育的DH系；将所述的不育DH系和所述的可育DH系进行测交，根据测交结果，选择其中的强优势组合进行小麦杂交品种的培育。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，其中所述的CMS半同胞轮回选择在1个隔离区中进行，隔离区中包括多个稳定不育系母本和一个混合的共同授粉父本。

优选的，前述的一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，其中所述的CMS半同胞轮回选择的种植方法为一父多母。

优选的，前述的一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，其中所述的CMS半同胞轮回选择过程中，所述的母本包含转育稳定的多个小麦细胞质雄性不育CMS亲本，根据所述的杂种优势群聚类分析结果，所述的不育系母本和所述的混合授粉父本不含恢复基因。

优选的，前述的一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，其中所述的CMS半同胞轮回选择过程中，将多个不育系母本与一个混合的授粉父本进行杂交，分别收获母本所结种子分系种植，作为轮回选择C0基础群体；在所述的隔离区内，分系种植所述的C0基础群体为母本，以上年混合授粉父本中入选的优良可育株再混合成为一个共同授粉父本进行杂交，根据所述分系种植的C0基础群体分别进行收获种植，作为轮回选择C1改良群体；将得到的CMS轮回选择C1改良群体进行双单倍体诱导，得到纯合不育的DH系。

优选的，前述的一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，其中所述的R系半同胞轮回选择过程中，以双列杂交中含有恢复基因的强优势组合及其亲本作为授粉父本，选择所述的Tal穗系中分离的不育株进行人工套袋授粉，分别收获Tal穗系人工套袋授粉的不育株分系种植，作为轮回选择的C0基础群体；以所述的R系的C0基础群体为母本，以上年当选的优良可育株作为父本，选择C0基础群体Tal穗系中分离的不育株进行人工套袋授粉，对所述Tal穗系人工套袋授粉的不育株分别收获种植，作为轮回选择的C1改良群体；将得到的R系轮回选择C1改良群体进行双单倍体诱导，得到纯合可育的DH系。

优选的，前述的一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，其中，在所述的隔离区内，以CMS轮回选择C1改良群体为母本，以上年混合授粉父本中入选的优良可育株再混合成为一个共同授粉父本进行杂交，分系种植的C1群体分别进行收获，作为CMS轮回选择C2改良群体；重复上述方法，得到CMS轮回选择Cn改良群体；将得到C2至Cn改良群体分别进行双单倍体诱导，将得到的纯合的优良可育株进行品系鉴定。

优选的，前述的一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，其中以所述的R系轮回选择C1改良群体为母本，以上年当选的优良可育株作为父本，选择所述C1群体Tal穗系中分离的不育株进行人工套袋授粉，对所述Tal穗系人工套袋授粉的不育株分别收获种植，作为R系轮回选择的C2改良群体；重复上述方法，得到R系轮回选择Cn改良群体；将得到的C2至Cn改良群体分别进行双单倍体诱导，将得到纯合的优良可育株进行品系鉴定。

借由上述技术方案，本发明一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，至少具有下列优点：

本发明提供了一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法。本发明通过对亲本的杂种优势群聚类分析和遗传差异分析，利用小麦细胞质雄性不育系CMS和显性核不育系Tal为工具，分别对CMS不育系群体(母本基因库)和恢复系群体(父本基因库)两个群体进行半同胞穗系表型轮回选择，再结合玉米花粉诱导小麦双单倍体DH技术，将诱导得到的两个群体的DH系进行测交，根据测交结果，进行群体间亲本配合力选择，同时鉴定强优势杂交种组合。

本发明提供了一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，可以构建杂种优势群并确立杂优模式，提高小麦强优势组合选配的效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明实施例提供的杂交小麦优势种质群体轮回选择方法示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

实施例1

本实施例提供了一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，如图1所示。

1、亲本遗传差异和杂种优势群分析。

选择20个经过多年测定配合力高来源广泛的亲本，其中有15个细胞质不育系CMS的保持系(B)和5个恢复系(R)，配置10×10＝100个双列杂交F₁组合，其中56个组合为B×B组合(保持系间的杂交，亲本不含恢复基因)，44个组合为R×B、B×R和R×R组合(亲本含恢复基因)，进行亲本SNP(单核苷酸多态性)遗传差异性和杂种优势群聚类分析，根据分群信息为两群体轮回选择提供授粉父本。

2、CMS不育系群体半同胞轮回选择(设置隔离区)。

选择10份左右回交五代以上稳定的不育系(株高60cm～80cm，异交特性良好)为母本，优势群研究中B×B组合(不含恢复基因)中选择强优势组合等量种子混合为共同授粉父本。

①第一年，在隔离区内10个不育系和1个共同授粉父本按1∶1间行种植，行长1.5m，行距25cm。每个母本种植一行30粒，父本一行60粒，进行一父多母半同胞轮回选择。成熟后分系收获母本不育系所结种子为C0基础群体，父本行选择优良可育株种子混合。

②第二年，在隔离区内种植各不育系C0基础群体，每系种4行100粒，每间2行种一行上年入选的优良可育株混合父本种子(不含恢复基因)。成熟期在各母本系内选择优良单株挂牌标记，各系内当选不育株异交种子混合为C1穗系群体。同年对当选的母本不育株用玉米花粉诱导双单倍体创建DH系。父本行选优良单株(穗)，部分种子混合下年轮选作授粉父本，另一部分种植穗系圃。

③第三年，在隔离区内种植各不育系C1穗系群体，每系种4行100粒，每间2行种一行上年入选混合的父本种子。成熟期在母本系内选择优良单株挂牌标记，各系内当选株种子混合为C2穗系群体。上年诱导成株的各DH不育系(A系)与DH恢复系成对(A×R)测交，供下一年杂种组合配合力测定。

入选的C2群体可以进入新一轮选择，方法基本同上。父本入选的优良可育株自交或诱导双单倍体纯化进入品系鉴定。

3、恢复系(R)群体半同胞轮回选择(不设隔离区)。

选100个具恢复基因的矮败Tal穗系为母本，其中显性矮杆不育株和可育株1∶1分离。优势群研究中选择亲本含恢复系的强优势单交组合等量种子混合为授粉父本。整个轮选过程对母本系内入选的矮秆不育株人工套袋并选择优良授粉父本单株人工授粉。

①第一年，种植100个矮败Tal穗系为母本，入选含恢复系亲本的强优势组合混合种子为父本，母本和父本按2∶1间行种植，行长1.5m，行距25cm。每个母本一行25粒，父本一行30粒。授粉期在母本穗系中选择优良不育株(2株左右)其主茎穗人工套袋，选择近旁父本行优良单株(挂牌标记)的花粉完成人工杂交。成熟期分系收获人工杂交穗，各系内的杂交穗种子混合作为C0基础群体。入选的优良父本单株，部分种子混合作为下年轮选的授粉父本，另一部分种植穗系圃。

②第二年，种植上年入选的Tal不育株杂交穗种子，上年父本行入选单株混合为授粉父本。种植方式与选择方法同第一年。同年，对Tal穗系内当选的不育株在人工杂交前作恢复基因分子标记检测辅选。各系内的杂交穗种子混合作为C1群体。对检测有恢复基因的母本不育株用玉米花粉诱导双单倍体创建DH系。对入选的穗系进行恢复基因分子标记检测。

③第三年，C1群体种植方式和选择方法同第二年。上年父本行入选单株混合为授粉父本。同年诱导成株的各DH恢复系与DH不育系成对(A×R)测交，供下一年杂种组合配合力测定。

入选的C2群体可以进行新一轮选择，方法基本同上。父本入选的优良可育株自交或诱导双单倍体纯化进入品系鉴定。

4、DH系成对测交组合配合力鉴定、强优势组合评价。入选杂种优势组合的亲本可以分别作为父本进入两群体新一轮轮回选择。鉴定出的最佳强优势组合可培育出杂种品种。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本发明权利要求和/或说明书中的技术特征可以进行组合，其组合方式不限于权利要求中通过引用关系得到的组合。通过权利要求和/或说明书中的技术特征进行组合得到的技术方案，也是本发明的保护范围。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，其特征在于：包括，

对双列杂交F₁代的亲本进行杂种优势群聚类分析和遗传差异分析，所述的亲本包括小麦细胞质雄性不育系CMS的保持系(B)和恢复系(R)，得到亲本遗传差异和杂交F1组合杂种优势参数，根据强优势组合的亲本是否含有恢复基因，将其分别作为不育系(CMS)和恢复系(R)半同胞轮回选择的授粉父本；

CMS半同胞轮回选择：以所述双列杂交亲本不含恢复基因的B×B(保持系间杂交组合)强优势组合种子混合作为共同授粉父本，以CMS稳定不育系为母本，进行不育系半同胞轮回选择，根据所述的轮回选择的结果，选择其中的优良不育株进行双单倍体诱导，得到纯合不育的DH系；

R系半同胞轮回选择：以所述双列杂交亲本含有恢复基因的R×R或R×B、B×R强优势组合作为授粉父本，以显性核不育Ta1穗系为母本，进行恢复系半同胞轮回选择，根据所述的轮回选择的结果，选择其中的优良不育株进行双单倍体诱导，后代分离得到纯合可育的DH系；

将所述的不育DH系和所述的可育DH系进行测交，根据测交结果，选择其中的强优势组合进行小麦杂交品种的培育。

2.根据权利要求1所述的一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，其特征在于：

所述的CMS半同胞轮回选择在1个隔离区中进行，隔离区中包括多个稳定不育系母本和一个混合的共同授粉父本。

3.根据权利要求2所述的一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，其特征在于：

所述的CMS半同胞轮回选择的种植方法为一父多母。

4.根据权利要求3所述的一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，其特征在于：

所述的CMS半同胞轮回选择过程中，所述的母本包含转育稳定的多个小麦细胞质雄性不育CMS亲本，根据所述的杂种优势群聚类分析结果，所述的不育系母本和所述的混合授粉父本不含恢复基因。

5.根据权利要求4所述的一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，其特征在于：

所述的CMS半同胞轮回选择过程中，将多个不育系母本与一个混合的授粉父本进行杂交，分别收获母本所结种子分系种植，作为轮回选择C0基础群体；

在所述的隔离区内，分系种植所述的C0基础群体为母本，以上年混合授粉父本中入选的优良可育株再混合成为一个共同授粉父本进行杂交，根据所述分系种植的C0基础群体分别进行收获种植，作为轮回选择C1改良群体；

将得到的CMS轮回选择C1改良群体进行双单倍体诱导，得到纯合不育的DH系。

6.根据权利要求1所述的一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，其特征在于：

R系半同胞轮回选择过程中，以双列杂交中含有恢复基因的强优势组合及其亲本作为授粉父本，选择所述的Ta1穗系中分离的不育株进行人工套袋授粉，分别收获Ta1穗系人工套袋授粉的不育株分系种植，作为轮回选择的C0基础群体；

以所述的R系的C0基础群体为母本，以上年当选的优良可育株作为父本，选择C0基础群体Ta1穗系中分离的不育株进行人工套袋授粉，对所述Ta1穗系人工套袋授粉的不育株分别收获种植，作为轮回选择的C1改良群体；

将得到的R系轮回选择C1改良群体进行双单倍体诱导，得到纯合可育的DH系。

7.根据权利要求5所述的一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，其特征在于：

在所述的隔离区内，以CMS轮回选择C1改良群体为母本，以上年混合授粉父本中入选的优良可育株再混合成为一个共同授粉父本进行杂交，分系种植的C1群体分别进行收获，作为CMS轮回选择C2改良群体；

重复上述方法，得到CMS轮回选择Cn改良群体；

将得到C2至Cn改良群体分别进行双单倍体诱导，将得到的纯合的优良可育株进行品系鉴定。

8.根据权利要求6所述的一种杂交小麦优势种质群体轮回选择方法，其特征在于：

以所述的R系轮回选择C1改良群体为母本，以上年当选的优良可育株作为父本，选择所述C1群体Ta1穗系中分离的不育株进行人工套袋授粉，对所述Ta1穗系人工套袋授粉的不育株分别收获种植，作为R系轮回选择的C2改良群体；

重复上述方法，得到R系轮回选择Cn改良群体；

将得到的C2至Cn改良群体分别进行双单倍体诱导，将得到纯合的优良可育株进行品系鉴定。