CN108207611A - 一种农作物杂交新品种的选育方法 - Google Patents

一种农作物杂交新品种的选育方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种农作物杂交新品种的选育方法，具体公开了一种农作物杂交新品种的选育方法。本发明提供的农作物杂交新品种选育方法，杂交组合的亲本之一不需要经过纯化选育，就可以提前观察组合的杂种优势水平，挑选出强优势杂交组合，并逆向选育出强优势杂交组合亲本。与传统农作物杂交新品种的选育流程相比，这种方法具有周期短，最快只需要2年，且优势组合可预见性强，杂种优势模式固定。

Description

一种农作物杂交新品种的选育方法
技术领域
本发明涉及农作物育种领域，尤其涉及杂交新品种选育的方法，有效提高亲本选育效率和组合选配效率。
背景技术
杂种优势是指两个遗传组成不同的品系杂交后的杂种一代在生长势、生活力、抗逆性、产量和品质等方面优于亲本的表现，达到生产要求。农作物杂交种品种的选育是作物杂种优势的有效利用途径。
一般农作物杂交新品种的选育流程包括：(1)纯系不育系或母本选育；(2)纯系恢复系或父本选育；(3)测配筛选，筛选强优势组合。这种选育过程主要依靠育种家经验和组合杂交种产量测定，选育周期长(6-12年)，且强优势组合不可预测，强优势组合选育效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种农作物杂交新品种的选育方法。
为了实现本发明目的，本发明的技术方案如下：
一种农作物杂交新品种的选育方法，包括以下步骤：
(1)两个或多个恢复系(或父本)材料进行单交或复交，得到F1代杂交种；
(2)获得的F1代杂交种与一个不育系(或母本)配组制种，得到分离F1代杂交种；
(3)种植分离F1代杂交种，获得分离群体，在分离群体中选择表现突出，符合商业化需求的强杂种优势单株收种；
(4)分析步骤(1)的恢复系(或父本)、步骤(2)的不育系(或母本)和步骤(3)的强杂种优势单株的全基因组遗传背景，推导获得步骤(3)的强杂种优势单株的父本全基因组基因型信息；
(5)步骤(1)的F1代杂交种套袋自交，得到F2种子，F2种子发芽成苗；或通过单双倍体技术获得步骤(1)的F1代杂交种的纯合DH系分离群体；
(6)分析步骤(5)的F2单株或步骤(5)的DH系的遗传背景，获得其全基因组基因型信息；
(7)利用步骤(4)的强杂种优势单株父本全基因组基因型信息和步骤(6)的F2单株全基因组基因型信息，选择基因型与步骤(4)的强杂种优势单株的父本相似度最高的F2单株，F2单株套袋自交产生F3种子；
(8)重复步骤(5)-步骤(7)2次或2次以上，获得基因型与步骤(4)的强杂种优势单株父本基本一致的高代自交系；
(9)利用步骤(4)的强杂种优势单株父本全基因组基因型信息和步骤(5)的DH系全基因组基因型信息，选择基因型与步骤(4)的强杂种优势单株父本相似度最高的DH系；
(10)步骤(8)的高代自交系或步骤(9)的DH系种植，并与步骤(2)的不育系(母本)杂交配组，获得强优势杂交农作物组合。
步骤(10)所获得的强优势杂交农作物组合可进行多点区域试验测试。
进一步地，步骤(3)所述表现突出，符合商业化需求的强杂种优势的目标性状包括理想株叶形态、高产、优质、抗病虫、抗倒伏、耐高温、耐低温等优良性状中至少一种或几种。
进一步地，所述步骤(4)和步骤(6)的遗传背景分析方法包括以下任一种或几种：
(I)：全基因组简化重测序或深度重测序方法；
(II)：全基因组SNP芯片分析方法；
(III)：全基因组SSR、Indel、CAPs等标记分析方法。
所述步骤(5)的单双倍体技术包括以下任一种或几种：
(I)：孤雌生殖单倍体诱导系诱导技术；
(II)：具有配子体染色体数目的作物的有机体，通过激素诱导染色体加倍技术，如秋水仙素诱导等。
进一步地，方法中的材料主体(恢复系(或父本)材料和不育系(或母本))可以调换，如材料主体在步骤(1)中改为：两个或多个母本材料进行单交或复交，得到F1代杂交种；步骤(2)进而改为：获得的F1代杂交种与一个父本配组制种，得到分离F1代杂交种；其它步骤亦之。
进一步地，为了有利于步骤(5)的进行，所述F2种子发芽成苗可以在96孔PCR板中开展。挑选出基因型与步骤(4)的强杂种优势单株的父本相似度最高的单株，转移到田间或温室自交繁种。为了缩短植株的生长周期，可以通过光周期调节、温度调节、干旱胁迫、低肥胁迫等手段，促使植株提前开花。
进一步地，本发明还包括上述选育方法在农作物杂交新品种选育中的应用。
进一步地，本发明所述农作物为可以选用商业化杂交种的农作物；优选为水稻。
本发明的有益效果在于：
本发明提供一种新的农作物杂交种新品种选育方法，杂交组合的亲本之一不需要经过纯化选育，就可以提前观察组合的杂种优势水平，挑选出强优势杂交组合，并逆向选育出强优势杂交组合亲本。与传统农作物杂交新品种的选育流程相比，这种方法具有周期短，最快只需要2年，且优势组合可预见性强，杂种优势模式固定。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1杂交水稻亲本与强优势杂新组合选育
2015年长沙夏(1)华占与R534杂交，得到F1代杂交种；
2015年三亚冬(2)隆科638S与获得的F1代杂交种配组，收种获得分离F1代群体种子；
2016年长沙夏(3)田间种植适当群体的分离F1代群体种子，在分离群体中选择表现突出，符合商业化需求的强杂种优势单株(A)收种；(4)利用华智水稻生物技术有限公司水稻56K芯片，分析华占、R534、隆科638S的遗传背景，推导获得强优势单株A的父本全基因组基因型信息；(5)华占与R534的F1杂交种套袋自交，得到F2种子，F2群体发芽成苗；(6)利用华智水稻生物技术有限公司水稻56K芯片，分析F2群体的全基因组基因型信息，选择基因型与强杂种优势单株A的父本相似度最高的F2单株；
2016年三亚冬与2017年长沙夏(7)重复步骤(5)-步骤(6)2次或2次以上，获得基因型与强杂种优势单株A父本基本一致的高代自交系HZ/534R；(8)隆科638S与HZ/534R杂交配组，即获得强优势杂交水稻新组合。
本实施例选育流程共需约2-3年，如果在选育过程中通过光周期调节、温度调节、干旱胁迫、低肥胁迫等手段，促使植株提前开花，缩短生长周期，可进一步缩短选育时间。
实施例2杂交水稻亲本与强优势杂新组合选育
2015年长沙夏(1)华占与R534杂交，得到F1代杂交种；
2015年三亚冬(2)隆科638S与获得的F1代杂交种配组，收种获得分离F1代群体种子；
2016年长沙夏(3)田间种植适当群体的分离F1代群体种子，在分离群体中选择表现突出，符合商业化需求的强杂种优势单株(A)收种；(4)利用华智水稻生物技术有限公司水稻56K芯片，分析华占、R534、隆科638S的遗传背景，推导获得强优势单株A的父本全基因组基因型信息；(5)华占与R534的F1杂交种花粉离体培养，秋水仙素诱导染色体加倍，获得DH系分离群体；
(6)利用华智水稻生物技术有限公司水稻56K芯片，分析DH系群体的全基因组基因型信息，选择基因型与强杂种优势单株A的父本相似度最高的DH系(R-DH)；
2016年三亚冬(7)隆科638S与R-DH杂交配组，即获得强优势杂交水稻新组合。
本实施例选育流程共需约2年。如果在选育过程中通过光周期调节、温度调节、干旱胁迫、低肥胁迫等手段，促使植株提前开花，缩短生长周期，可进一步缩短选育时间。
实施例3籼粳杂种优势利用
2015年长沙夏(1)9311与02428杂交，得到F1代杂交种(注：02428为广亲合粳稻)；
2015年三亚冬(2)隆科638S与获得的F1代杂交种配组，收种获得分离F1代群体种子；
2016年长沙夏(3)田间种植适当群体的分离F1代群体种子，在分离群体中选择育性正常、表型优异，具有强杂种优势的单株(A)收种；(4)利用华智水稻生物技术有限公司水稻56K芯片，分析9311、02428、隆科638S的遗传背景，推导获得强优势单株A的父本全基因组基因型信息；(5)9311与02428的F1杂交种花粉离体培养，秋水仙素诱导染色体加倍，获得DH系分离群体；(6)利用华智水稻生物技术有限公司水稻56K芯片，分析DH系群体的全基因组基因型信息，选择基因型与强杂种优势单株A的父本相似度最高的DH系(R-DH)；
2016年三亚冬(7)隆科638S与R-DH杂交配组，即获得籼粳强优势杂交水稻新组合。
本实施例选育流程共需约2年，如果在选育过程中通过光周期调节、温度调节、干旱胁迫、低肥胁迫等手段，促使植株提前开花，缩短生长周期，可进一步缩短选育时间。
实施例4杂交玉米亲本选育与强优势组合选育
2015年长沙夏(1)昌7-2与PH4CV杂交，得到F1代杂交种；
2015年三亚冬(2)以郑58为母本与获得的F1代杂交种杂交，收种获得分离F1代群体种子；
2016年长沙夏(3)田间种植适当群体的分离F1代群体种子，在分离群体中选择育性正常、表型优异，具有强杂种优势的强杂种优势单株(A)收种；(4)利用中玉金标记(北京)生物技术股份有限公司玉米56K芯片，分析郑58、昌7-2和PH4CV的遗传背景，推导获得强优势单株A的父本全基因组基因型信息；(5)昌7-2和PH4CV的F1杂交种，单倍体诱导系诱导染色体加倍，获得DH系分离群体；(6)利用中玉金标记(北京)生物技术股份有限公司玉米56K芯片，分析DH系群体的全基因组基因型信息，选择基因型与强杂种优势单株A的父本一致性最高的DH系(R-DH)；
2016年三亚冬(7)郑58与R-DH杂交配组，即获得强优势杂交玉米新组合。
本实施例选育流程共需约2年，如果在选育过程中通过光周期调节、温度调节、干旱胁迫、低肥胁迫等手段，促使植株提前开花，缩短生长周期，可进一步缩短选育时间。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种农作物杂交新品种的选育方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)两个或多个恢复系或父本材料进行单交或复交，得到F1代杂交种；
(2)获得的F1代杂交种与一个不育系或母本配组制种，得到分离F1代杂交种；
(3)种植分离F1代杂交种，获得分离群体，在分离群体中选择表现突出，符合商业化需求的强杂种优势单株收种；
(4)分析步骤(1)的恢复系或父本、步骤(2)的不育系或母本和步骤(3)的强杂种优势单株的全基因组遗传背景，推导获得步骤(3)的强杂种优势单株的父本全基因组基因型信息；
(5)步骤(1)的F1代杂交种套袋自交，得到F2种子，F2种子发芽成苗；或通过单双倍体技术获得步骤(1)的F1代杂交种的纯合DH系分离群体；
(6)分析步骤(5)的F2群体单株或步骤(5)的DH系的遗传背景，获得其全基因组基因型信息；
(7)利用步骤(4)的强杂种优势单株父本全基因组基因型信息和步骤(6)的F2单株全基因组基因型信息，选择基因型与步骤(4)的强杂种优势单株父本相似度最高的F2单株，F2单株套袋自交产生F3种子；
(8)重复步骤(5)-步骤(7)2次或2次以上，获得基因型与步骤(4)的强杂种优势单株父本基本一致的高代自交系；
(9)利用步骤(4)的强杂种优势单株父本全基因组基因型信息和步骤(5)的DH系全基因组基因型信息，选择基因型与步骤(4)的强杂种优势单株父本相似度最高的DH系；
(10)步骤(8)的高代自交系或步骤(9)的DH系种植，与步骤(2)的不育系母本杂交配组，获得强优势杂交农作物组合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述表现突出，符合商业化需求的强杂种优势的目标性状包括理想株叶形态、高产、优质、抗病虫、抗倒伏、耐高温、耐低温中至少一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(4)和步骤(6)所述遗传背景分析方法包括以下任一种或几种：
方法(I)：全基因组简化重测序或深度重测序方法；
方法(II)：全基因组SNP芯片分析方法；
方法(III)：全基因组SSR、Indel、CAPs标记分析方法。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述单双倍体技术包括以下任一种或几种：
技术(I)：孤雌生殖单倍体诱导系诱导技术；
技术(II)：具有配子体染色体数目的作物的有机体，通过激素诱导染色体加倍技术。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所用的恢复系或父本材料和不育系或母本材料主体可以调换。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)采用两个或多个不育系或母本材料进行单交或复交，得到F1代杂交种；
步骤(2)将获得的F1代杂交种与一个恢复系或父本配组制种，得到分离F1代杂交种；
步骤(4)分析步骤(1)的不育系或母本、步骤(2)的恢复系或父本、和步骤(3)的强杂种优势单株的遗传背景，推导获得步骤(3)的强杂种优势单株的父本全基因组基因型信息。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述农作物选用商业化杂交种的农作物。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述农作物为水稻。
9.权利要求1-8任一项方法在农作物杂交新品种选育中的应用。
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Application publication date: 20180629