CN108739359A - 一种利用多倍体材料进行植物回交育种的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用多倍体材料进行植物回交育种的方法，包括以下步骤：以非轮回亲本二倍体与轮回亲本四倍体杂交，杂种一代中筛选获得杂种三倍体或者杂种四倍体；将获得的杂种三倍体或者杂种四倍体回交轮回亲本的二倍体，在后代中筛选二倍体建立回交一代群体；回交一代二倍体回交轮回亲本四倍体，在后代中筛选三倍体或四倍体建立回交二代群体；回交二代回交轮回亲本二倍体，在后代中筛选二倍体。若需增加世代，可按上述方法循环进行。在本发明的育种途径中，无论是利用三倍体还是四倍体，非轮回亲本基因组的减少效率均比利用二倍体时的效率高，特别是利用四倍体的效率更高。

Description

一种利用多倍体材料进行植物回交育种的方法

技术领域

本发明属于植物育种技术领域，具体地说，涉及一种利用多倍体材料进行植物回交育种的方法。

背景技术

育种周期长短关系到育种效率的高低，育种周期越短，育种效率越低，周期越长，育种效率越低，所以育种周期的长短一致是植物育种方法改进的核心内容之一。目前，植物传统的杂交育种均以二倍体或二倍体化的多倍体材料作为亲本，亲本基因组的传递效率遵循孟德尔遗传定律，即：每进行一次杂交，亲本之一的基因组有1/2被传递至后代。回交育种也不例外。每经历一个世代，非轮回亲本的基因组的垂直传递效率传递遵循孟德尔遗传定律，被减少1/2。虽然，通过其它辅助方法可以在一定程度上提高育种效率，但杂交过程本身所耗费的时间(杂交世代)却无法得到有效缩短。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用多倍体材料进行植物回交育种的方法，该方法利用多倍体中同源基因组数量较多(大于等于3)，每个基因组传递至后代的频率相同；若多倍体仅有一个基因组传递至后代，则每个基因组的传递效率低于二倍体中每个基因组的传递频率；将非轮回亲本的一个基因组引入多倍体中，该基因组传递至后代的频率会低于在二倍体中的传递效率；由此增加了非轮回亲本基因组的减少效率，从而缩短育种周期。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种利用多倍体材料进行植物回交育种的方法，包括以下步骤：

步骤1、以非轮回亲本二倍体与轮回亲本四倍体杂交，杂种一代中筛选获得杂种三倍体或者杂种四倍体；

步骤2、将获得的杂种三倍体或者杂种四倍体回交轮回亲本的二倍体，在后代中筛选二倍体建立回交一代群体；

步骤3、回交一代二倍体回交轮回亲本四倍体，在后代中筛选三倍体或四倍体建立回交二代群体；

步骤4、回交二代回交轮回亲本二倍体，在后代中筛选二倍体；

步骤5、根据育种需要进行世代增加，方法按上述步骤1-步骤4循环进行。

可选地，植物为矮牵牛蝴蝶兰、玉米、柑橘、马铃薯、番茄或葡萄作物。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：

1)在本发明的育种途径中，无论是利用三倍体还是四倍体，非轮回亲本基因组的减少效率均比利用二倍体时的效率高，特别是利用四倍体的效率更高。

2)本发明运用多倍体进行植物回交育种，可较大程度缩短育种周期，提高育种效率

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明利用三倍体、四倍体进行植物回交育种的途径与常规二倍体途径的路线及效率对比；其中，仅显示至第4个世代，即：回交三代。自左至右依次为四倍体、三倍体和常规二倍体途径；竖条形的数量示植株倍性，黑色竖条形为轮回亲本基因组，白色竖条形为非轮回亲本基因组，白色竖条形的长度代表非轮回亲本基因组所占的比例；不同途径每个世代中非轮回亲本基因组所占比例在中间显示，即中间黑色箭头所指四行数字，每行3个数字自左至右依次为四倍体途径、三倍体途径和常规二倍体途径的比例。

具体实施方式

以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本发明公开了一种利用多倍体材料进行植物回交育种的方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1、以非轮回亲本二倍体与轮回亲本四倍体杂交，杂种一代中筛选获得杂种三倍体或者杂种四倍体；

步骤2、将获得的杂种三倍体或者杂种四倍体回交轮回亲本的二倍体，在回交一代中筛选二倍体建立回交一代群体；

步骤3、回交一代二倍体回交轮回亲本三倍体或四倍体，在回交二代中筛选四倍体建立回交二代群体；

步骤4、回交二代回交轮回亲本二倍体，在回交三代中筛选二倍体。

实施例1利用三倍体进行回交育种的途径

在矮牵牛育种中，以‘Hemelroosje’为轮回亲本，‘unun RtR’为非轮回亲本，通过四倍体途径进行轮回杂交育种。

首先以非轮回亲本二倍体与轮回亲本四倍体杂交，杂种一代中筛选获得杂种三倍体；杂种三倍体回交轮回亲本的二倍体，在回交一代中筛选二倍体建立回交一代群体；回交一代二倍体回交轮回亲本四倍体，在回交二代中筛选三倍体建立回交二代群体；回交二代回交轮回亲本二倍体，在回交三代中筛选二倍体。

在杂交一代，非轮回亲本的基因组占比1/3，回交一代占比1/6，回交二代占比1/18，回交三代则占比1/36。而经同样4个世代的常规二倍体途径中，非轮回亲本基因组的占比为1/16。利用三倍体的途径较常规对非轮回亲本基因组的减少效率提高了2.25倍，节约了1个多世代。

实施例2利用四倍体进行回交育种的途径

在蝴蝶兰育种中，以P.timothy‘Christonpher’为非轮回亲本，P.rai Lin.‘RedAngel’为轮回亲本，通过四倍体途径进行轮回杂交育种。

首先以非轮回亲本二倍体与轮回亲本四倍体杂交，杂种一代筛选获得杂种四倍体；杂种四倍体回交轮回亲本的二倍体，在回交一代中筛选二倍体建立回交一代群体；回交一代二倍体回交轮回亲本四倍体，在回交二代中筛选四倍体建立回交二代群体；回交二代回交轮回亲本二倍体，在回交三代中筛选二倍体。

在杂交一代，非轮回亲本的基因组占比1/4，回交一代占比1/8，回交二代占比1/32，回交三代则占比1/64。而经同样4个世代的常规二倍体途径中，非轮回亲本基因组的占比为1/16。利用四倍体的途径较常规对非轮回亲本基因组的减少效率提高了4倍，节约了2个多世代。

上述的育种方法还可以应用在玉米、柑橘、马铃薯、番茄、葡萄等作物中均存在多倍体中仅一个基因组被传递至后代的现象。

上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种利用多倍体材料进行植物回交育种的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、以非轮回亲本二倍体与轮回亲本四倍体杂交，杂种一代中筛选获得杂种三倍体或者杂种四倍体；

步骤2、将获得的杂种三倍体或者杂种四倍体回交轮回亲本的二倍体，在后代中筛选二倍体建立回交一代群体；

步骤3、回交一代二倍体回交轮回亲本四倍体，在后代中筛选三倍体或四倍体建立回交二代群体；

步骤4、回交二代回交轮回亲本二倍体，在后代中筛选二倍体；

步骤5、根据育种需要进行世代增加，方法按上述步骤1-步骤4循环进行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，植物为矮牵牛、蝴蝶兰、玉米、柑橘、马铃薯、番茄或葡萄作物。