CN108887176B - 高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系选育方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了高制种产量的萝卜胞质不育系及配套保持系的选育方法，属于萝卜遗传育种领域。本发明提供的高制种产量的萝卜胞质不育系及配套保持系的选育方法，该方法利用一套网纱隔离和壁蜂授粉技术，实时监测转育的不育系与保持系在壁蜂传粉下的结实率，筛选高结实率的株系，通过6‑8代回交选育，获得高制种产量的萝卜胞质不育系及保持系。

Description

高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系选育方法
技术领域
本发明涉及遗传育种领域，具体而言，涉及高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系选育方法。
背景技术
萝卜起源于我国，具有悠久的栽培驯化历史，是我国第二大蔬菜作物。虽然在全世界都有萝卜种植和消费，但是唯独我国拥有最丰富的品种多样性。国家蔬菜种质资源中期库中收集保存了3000余份萝卜种质资源。这些种质资源大多数是我国的地方品种，收集于上世纪八十年代，保存了较原始而纯正的品种特性和遗传完整性。我们对这些资源进行了核心种质构建，从中筛选出抗病毒病，抗黑腐病，抗根肿病，耐抽薹，高莱菔子素的种质资源。尽管这些地方品种具有很多优良性状，但由于综合性状如产量、综合抗性、整齐度、极端气候耐受性等方面弱于主流商业品种，造成地方品种种植面积萎缩。
因此，急需对地方品种进行高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系转育，以改善上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系的选育方法，该方法能快速的选育出具有高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系。
为了实现本发明的上述目的，采用以下技术方案：
高制种产量的萝卜胞质不育系及配套保持系的选育方法，选育方法包括以下步骤：
以萝卜胞质雄性不育系为母本，以萝卜可育品种为父本，通过人工授粉，获得F1代种子，并种植得到F1代植株；
根据F1代种子植株的花粉育性筛选，去除导致F1代植株中花粉可育的恢复系父本，得到保持系父本；
催芽并春化F1代种子和保持系父本种子；
将春化的F1代种子和保持系父本种子分别于育苗基质播种育苗，3-4周后移栽花盆，得到F1代植株和保持系植株；
F1代植株开花后，去除含有花药的所述F1代植株，得到雄性不育F1代植株；
将雄性不育F1代植株与保持系植株按照1:1比例放置在网纱罩中并用虫媒授粉；
结实后，统计雄性不育F1代植株与保持系植株的结实率，得到BC1不育系种子和保持系种子，选取结实率高的BC1不育系种子和保持系种子按上述方法进行杂交实验并筛选6-8代，获得高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系。
本发明的有益效果为：本发明提供高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系选育方法，该方法根据网纱隔离中的壁蜂授粉体系下地方品种和不育系母本杂交及回交后代的结实率选择得到高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系，可以作为萝卜杂交制种的优良亲本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例提供的保持系和不育系的种植示意图；
图2是本发明实施例提供的保持系和不育系的种植示意图；
图3是本发明实施例提供的16个品种的角果产量图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面对本发明实施例的高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系选育方法进行具体说明。
高制种产量的萝卜胞质不育系及配套保持系的选育方法，选育方法包括以下步骤：
以萝卜胞质雄性不育系为母本，以萝卜可育品种为父本，通过人工授粉，获得F1代种子，并种植得到F1代植株；
根据F1代种子植株的花粉育性筛选，去除导致F1代植株中花粉可育的恢复系父本，得到保持系父本；
催芽并春化F1代种子和保持系父本种子；
将春化的F1代种子和保持系父本种子分别于育苗基质播种育苗，3-4周后移栽至花盆，得到F1代植株和保持系植株；
F1代植株开花后，去除含有花粉的所述F1代植株，得到雄性不育F1代植株；
将雄性不育F1代植株与保持系植株按照1:1比例放置在网纱罩中并用虫媒授粉；
结实后，统计雄性不育F1代植株与保持系植株的结实率，得到BC1不育系种子和保持系种子，选取结实率高的BC1不育系种子和保持系种子按上述方法进行杂交实验并筛选6-8代，获得高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系。
在根据F1代植株花粉育性筛选的时候，根据F1代植株育性，判断该材料的父本是保持系还是恢复系。即：导致F1代植株花粉可育，则该材料父本为恢复系，去除不用；若F1代植株花粉完全不育，则该材料父本为保持系，用作后续转育的保持系(父本)。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，母本为Ogura不育系。
Ogura不育源应用最广泛。Ogura不育基因Orf138是来自线粒体的突变。Ogura的恢复基因Rfo是一个核基因，编码PPR(pentatricopeptide repeat)家族蛋白，抑制Orf138的表达。另两个被克隆的恢复基因ORF687和RsRf3也是PPR家族蛋白。早期Ogura不育源存在花蕾早期黄花，蜜腺不发达等缺陷。现在已有经过改良的Ogura胞质，很大程度上克服了这些缺陷。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，春化温度为0-6℃，时间为15-30天。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，育苗基质为草炭与蛭石按照1:1的重量比混合制得。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，用保持系植株给雄性不育F1植株授粉前还包括，去除保持系植株和雄性不育F1植株已开花朵，将不育系与保持系植株1:1穿插种植并罩网纱罩。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，隔离网纱选用尼龙网纱罩，尼龙网纱罩为40-60目的网纱罩。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，虫媒授粉的虫媒选用壁蜂。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，待经去除已开花朵保持系植株及不育系植株重新开花，网纱隔离后的植株重新开花，开始投放壁蜂。
用壁蜂可以实现狭小空间内虫媒传粉，模拟真实制种环境，有效筛选高制种产量的不育系和保持系。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，壁蜂的投放量30-35头/次。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，壁蜂每周投放一次，共投放4-5次。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供萝卜高制种产量胞质不育系及其保持系选育方法，本选育方法包括以下步骤：
1.1以萝卜Ogura不育系CMS17-13为母本，以地方萝卜可育品种为父本杂交，获得F1代种子；
1.2播种F1代种子，根据F1代植株花期花药发育情况和花粉有无进行筛选，选择父本中具有保持性能的保持系父本；
1.3将F1代种子和保持系父本种子催芽；然后在0℃条件下春化15天；
1.4将F1代种子和保持系父本种子分别播种于穴盘，日光温室育苗，育苗基质为草炭与蛭石按照1:1的重量比混合制得，得到F1代不育系幼苗和保持系父本幼苗；
1.5待F1代不育系幼苗和保持系父本幼苗长到两叶一心的时候，移栽到花盆；
1.6选取15株保持系(父本)幼苗和15株F1代不育系(母本)幼苗按照3×5的方式排列，且保持系幼苗和母本幼苗穿插种植，日常水肥管理，得到保持系(父本)植株和不育系F1代植株(母本)；
1.7每个花盆插一根竹竿(或者其他材质支架)，剪去保持系植株和不育系植株的侧枝和已开的花朵，留单支花茎固定在竹竿(或者其他材质支架)上；
1.8用40目的尼龙网罩罩住所有的雄性不育植株和保持系植株；
1.9当保持系植株和雄性不育植株母本再次开花，在尼龙网纱罩中投放壁蜂进行虫媒传粉，每次投放30头，每周投放一次，投放4次，调查保持系植株和雄性不育植株结实率；收获结实率高的单株上种子；母本(F1)上的种子为BC1代不育系，保持系上的种子继续作保持系；
1.10播种BC1种子及保持系种子，按上述1.2-1.9步骤(BC1替代F1)，获得BC2代不育系及保持系；
1.11按1.10的步骤回交6代，获得高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系。
实施例2
本实施例提供萝卜高制种产量胞质不育系及其保持系选育方法，本选育方法包括以下步骤：
1.1以萝卜Ogura不育系CMS17-13为母本，以地方萝卜可育品种为父本杂交，获得F1代种子；
1.2播种F1代种子，根据F1代植株花期花药发育情况和花粉有无进行筛选，选择父本中具有保持性能的保持系父本；
1.3将F1代种子和保持系父本种子催芽；然后在4℃条件下春化30天；
1.4将F1代种子和保持系父本种子分别播种于穴盘，日光温室育苗，育苗基质为草炭与蛭石按照1:1的重量比混合制得，得到F1代不育系幼苗和保持系(父本)幼苗；
1.5待F1代不育系幼苗和保持系幼苗长到两叶一心的时候，移栽到花盆；
1.6选取15株保持系(父本)幼苗和15株F1代不育系(母本)幼苗按照3×5的方式排列，且保持系幼苗和母本幼苗穿插种植，得到保持系(父本)植株和不育系F1代植株；
1.7每个花盆插一根竹竿(或者其他材质支架)，剪去保持系(父本)植株和不育系F1代植株的侧枝和已开的花朵，留单支花茎固定在竹竿(或者其他材质支架)上；得到雄性不育F1代植株和保持系植株；
1.8用60目的尼龙网罩罩住所有的雄性不育植株和保持系植株；
1.9当保持系植株和雄性不育植株再次开花，在尼龙网纱罩中投放壁蜂进行虫媒传粉，每次投放35头，每周投放一次，投放5次，调查保持系植株和雄性不育F1代植株结实率；收获结实率高的单株上种子；母本(F1)上的种子为BC1代不育系，保持系上的种子继续作保持系；
1.10播种BC1种子及保持系种子，按上述1.2-1.9步骤(BC1替代F1)，获得BC2代不育系及保持系；
1.11按1.10的步骤回交8代，获得高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系。
实施例3
本实施例提供萝卜高制种产量胞质不育系及其保持系选育方法，本选育方法包括以下步骤：
1.1以萝卜Ogura不育系CMS17-13为母本，以地方萝卜可育品种为父本杂交，获得F1代种子；
1.2播种F1代种子，根据F1代植株花期花药发育情况和花粉有无进行筛选，选择父本中具有保持性能的保持系父本；
1.3将F1代种子和保持系父本种子催芽；然后在6℃条件下进行25天春化；
1.4将F1代种子和保持系(父本)种子分别播种于穴盘，日光温室育苗，育苗基质为草炭与蛭石按照1:1的重量比混合制得，得到F1代不育系幼苗和保持系父本幼苗；
1.5待F1代不育系幼苗和保持系父本幼苗长到两叶一心的时候，移栽到花盆；
1.6选取15株保持系(父本)幼苗和15株F1代不育系(母本)幼苗按照3×5的方式排列，且保持系幼苗和母本幼苗穿插种植，按正常水肥管理，得到保持系(父本)植株和不育系F1代(母本)植株；
1.7每个花盆插一根竹竿(或者其他材质支架)，剪去保持系植株和不育系F1代植株的侧枝和已开的花朵，留单支花茎固定在竹竿(或者其他材质支架)上；
1.8用60目的尼龙网罩罩住所有的雄性不育植株和保持系植株；
1.9当保持系植株和雄性不育植株(母本)再次开花，在尼龙网纱罩中投放壁蜂进行虫媒传粉，每次投放32头，每周投放一次，投放4次，调查保持系植株和雄性不育植株结实率；收获结实率高的单株上种子；母本(F1)上的种子为BC1代不育系，保持系上的种子继续作保持系；
1.10播种BC1种子及保持系种子，按上述1.2-1.9步骤(BC1替代F1)，获得BC2代不育系及保持系；
1.11按1.10的步骤回交7代，获得高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系。
实验例
本实验例以实施例2的选育方法进行选育，本实验例选取了26份地方品种进行选育实验。
以Ogura不育系CMS17-13为母本，以表1所列26份地方品种为父本，通过人工授粉，获得F1代杂种。
表1 26份地方萝卜品种
Figure BDA0001806427040000111
Figure BDA0001806427040000121
每份F1杂种种植15株，花期调查花药发育情况和花粉有无，判断其育性，确定各份地方品种对Ogura胞质的恢复或保持的关系。转育Ogura胞质后100％不育的父本是优良的保持系；从26份地方品种中选择了15份保持系品种，结果见表2。
表2转育后的F1代植株花粉育性
编号 保持系品种 不育株率(％) 编号 保持系品种 不育株率(％)
CMS01 红水萝卜 100 CMS11 五月红 100
CMS02 红水萝卜 100 CMS13 小红袍水萝卜 100
CMS03 圈1 100 CMS14 练丝萝卜 100
CMS04 圈1 100 CMS15 狗头罐 100
CMS05 圈10 100 CMS24 大青皮 100
CMS06 绛县白 100 CMS25 青皮脆 100
CMS09 象牙白 100 CMS26 心里美 100
CMS10 灯笼红 100 CMS12 大青萝卜 0
CMS19 扶沟罐萝卜 93.3 CMS18 商丘坠肚 0
CMS16 二股长萝卜 66.7 CMS20 金线吊葫芦 0
CMS17 乌萝卜 60 CMS21 升筒萝卜 0
CMS22 新闸红萝卜 53.3 CMS23 浙大长 0
CMS07 心里美萝卜 0
CMS08 小辛庄青 0
将这15份种子催芽后在4℃冰箱春化20天，播种于32孔穴盘，日光温室育苗。育苗基质为1:1草炭拌蛭石。幼苗长至两叶一心时移栽到内径20cm的花盆。
按图1所示交叉摆放，图1中CMS表示不育系母本，BCX表示保持系父本，数值为单株编号。每盆插1根2米长的竹竿，植株剪去侧枝，留单支花茎捆绑固定在竹竿上。再将竹竿横向及纵向固定，构建成如图2所示的稳定结构。
摘除已开的花朵后，用长、宽、高各2米的40目尼龙网纱罩罩住该装置的前后左右及顶部。网纱罩底部接地部分用重物压实，在其中一侧面中间位置开一条1米长带粘扣的开口，用作投蜂口。
将蜂茧从冷库取出，在室温缓置1天后，用纸盒盛放，从投蜂口投放，每个装置内每次投放蜂茧30头，每周投放1次，共投放4次。
对15份不育株率100％及1份不育株率99.3％的Ogura胞质地方品种及其保持系按图1所示配组，利用壁蜂授粉，4周后调查结实率。其中，自交系(保持系)的结实率也是制种的一个重要指标。如表3所示。
表3地方品种萝卜的结实率
Figure BDA0001806427040000131
从表3可以看出，有5份地方品种的壁蜂授粉结实率达100％，最高单株角果数从42到233之间，平均单株角果数在19.8至124.1之间。表明这些品种资源具有较高的制种产量。尽管如此，单株间的结实率仍然存在很大差异，早期筛选高结实率植株仍有必要。有8份地方品种资源的结实株率在10％-84.6％之间。这些资源都含有壁蜂授粉不结实的单株。其中4份资源的最高单株结实数达83-303，表明这些资源可以通过单株筛选获得高结实率的株系。另4份资源最高单株结实数只有1-15之间，平均单株结实数只有0.1-2.14之间，表明这些资源不适合壁蜂授粉。有3份资源壁蜂授粉完全不结实，表明这些资源是严格的自交不亲和材料。
根据不育系和保持系结实率来初步筛选具有较高制种潜力的萝卜地方品种。如图3所示，练丝萝卜和五月红无论是不育系还是保持系都具有较高的角果产量，通过进一步筛选和纯化，有望育成高制种产量的不育系亲本。红灯笼、大青皮和心里美三份资源里都分离出具有较高种子产量的胞质雄性不育单株，但是其保持系种子产量很低。首先需要通过喷盐水等方法处理，提高保持系的种子量。其次，应该防控多伦回交后，所筛选的不育系材料的结实率大幅下降。小红袍水萝卜和扶沟萝卜的不育系和保持系的种子产量都处于中等水平。如果用作亲本配组获得的品种综合性状优异，这种中等种子产量的不育系资源也有实用价值。圈10，圈1(IA03)，圈1(IA04)，红水萝卜，青皮脆这5份资源父本种子产量高，胞质不育植株种子产量很低，表明这些资源不适合使用本研究所用的Ogura不育胞质制种。狗头罐、绛县白、象牙白三份资源的父本植株和胞质不育母本植株的结实率都趋近于零，表明这些材料可以利用自交不亲和性来配制杂交种，而难以利用Ogura胞质不育制种。
综上所述，本发明实施例提供的高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系选育方法，通过对育性的恢复或者保持性能的筛选和通过结实率的筛选，能筛选得到高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.高制种产量的萝卜胞质不育系及配套保持系的选育方法，其特征在于，所述选育方法包括以下步骤：
以萝卜胞质雄性不育系为母本，所述母本为Ogura不育系，以萝卜可育品种为父本，通过人工授粉，获得F1代种子，并种植得到F1代植株；
根据所述F1代植株的花粉育性筛选，去除导致所述F1代植株中花粉可育的恢复系父本，得到保持系父本；
催芽并春化所述F1代种子和所述保持系父本种子，所述春化温度为0-6℃，时间为15-30天；
将所述春化的F1代种子和所述保持系父本种子分别于育苗基质播种育苗，3-4周后移栽花盆，得到F1代植株和保持系植株；
所述F1代植株开花后，去除含有花药的所述F1代植株，得到雄性不育F1代植株；
将所述雄性不育F1代植株与所述保持系植株按照1:1比例放置在网纱罩中并用虫媒授粉，所述虫媒授粉的虫媒选用壁蜂，待经去除已开花朵的所述保持系植株及所述不育系植株重新开花，开始投放所述壁蜂，所述壁蜂的投放量30-35头，所述壁蜂每周投放一次，投放4-5次；其中，用所述保持系植株给所述雄性不育F1植株授粉前还包括，去除所述保持系植株和所述雄性不育F1植株已开花朵，将所述雄性不育F1植株与所述保持系植株1:1穿插种植并罩网纱罩；
结实后，统计所述雄性不育F1代植株与所述保持系植株的结实率，得到BC1不育系种子和保持系种子，选取结实率高的所述BC1不育系种子和所述保持系种子进行杂交实验并筛选6-8代，获得高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系。
2.根据权利要求1所述的高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系选育方法，其特征在于，所述育苗基质为草炭与蛭石按照1:1的重量比混合制得。
3.根据权利要求1所述的高制种产量的萝卜胞质不育系及其保持系选育方法，其特征在于，所述网纱罩选用尼龙网纱罩，所述尼龙网纱罩为40-60目的网罩。
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