CN108925422A - 提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油菜育种技术领域，尤其涉及提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制方法，包括：油菜隐性新叶黄化突变体的获得；油菜新叶黄化细胞质雄性不育保持系的培育；油菜新叶黄化细胞质雄性不育系的转育；油菜新叶黄化细胞质雄性不育系与非黄化叶色细胞质雄性不育恢复系杂交配制杂交种，即以油菜新叶黄化细胞质雄性不育系作母本，叶色绿色或其它非黄化叶色的细胞质雄性不育恢复系作父本配制杂交种；剔除杂交种中的新叶黄化苗，提高油菜杂种种植纯度。本发明可以保障杂交油菜品种高产稳产；与传统细胞质雄性不育杂交油菜品种制种方法相比，可简化制种程序、降低制种风险、增加制种产量、大大减少人工和费用、避免环境污染。

Description

提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制方法

技术领域

本发明属于油菜育种技术领域，尤其涉及提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：中国是油菜生产大国和消耗大国，在种植面积、总产和消耗上均居世界前列，油菜生产在我国国民经济和国民生活中占有重要的地位。高产稳产油菜品种的选育是油菜生产安全的根本保障。利用杂种优势是提高油菜产量的重要途径。杂种优势是指生物杂交种在生长势、生活力、抗逆性以及产量和品质等方面优于双亲的现象。油菜具有很强的杂种优势，其杂种比亲本通常可增产20—30％(傅廷栋，杂交油菜的育种和利用，武汉：湖北科学技术出版社，2000)。目前，配制油菜杂交品种的最广泛方法是细胞质雄性不育三系法，即不育系、保持系和恢复系三系配套。理论上，不育系植株雄性不育而雌性可育，不能自我繁殖，但授以其它植株花粉能结籽而产生后代。保持系植株雌雄皆可育，能自我繁殖；不育系植株授以保持系植株花粉繁殖的后代植株仍保持雄性不育特性，即仍为不育系。恢复系植株雌雄皆可育，能自我繁殖；不育系植株授以恢复系植株花粉产生的杂种植株，其雄性不育特性被恢复为雄性可育、能正常结实结籽，生产上使用的杂交品种就是不育系与恢复系的杂交种。总之，保持系自交繁殖保持系，恢复系自交繁殖恢复系，不育系与保持系杂交繁殖不育系，不育系与恢复系杂交获得生产上应用的杂交品种。中国有2个经典实用的油菜细胞质雄性不育类型：波里马细胞质雄性不育(Polimacytoplasmic malesterility,PolCMS)和陕2A细胞质雄性不育。波里马细胞质雄性不育是由华中农业大学傅廷栋教授1972年从原产于波兰的甘蓝型油菜品种Polima中发现的天然突变，被认为是世界上第一个有实用价值的油菜细胞质雄性不育类型。陕2A是由陕西省杂交油菜研究中心李殿荣研究员1976年从甘蓝型油菜品种S74-3×(丰收4号+7207)的杂交后代中发现并选育而成的，由其选配的甘蓝型油菜三系杂交种“秦油二号”是世界上第一个通过审定并成功地大面积应用于生产的杂交油菜品种。利用波里马或陕2A细胞质雄性不育系、保持系和恢复系三系配套，目前已经培育出许多油菜杂交品种。然而，波里马细胞质雄性不育和陕2A细胞质雄性不育在油菜杂交品种配制中都存在一个严重的缺陷，即不育系的雄性育性往往受温度等环境条件影响而波动，其雄性不育不彻底，花药中产生微量可育花粉(简称微粉)。在杂交品种制种时，这些微量可育花粉将导致不育系植株产生自交种子混杂于杂种中，从而使杂交品种纯度降低，最终导致杂交品种在生产上产量下降。在有的年度，不育系微粉量较多，导致杂种纯度严重下降，使制种失败。可见，细胞质雄性不育系的微量可育花粉是影响杂交品种种子质量及杂交品种高产稳产的重要风险因素。目前，控制油菜细胞质雄性不育系微粉的主要技术措施包括推迟不育系播期、对母本早期摘顶、加大父本行比、异地制种和化学杀雄剂处理等，但是，这些技术措施都不能从根本上杜绝微粉，并且还存在繁殖和制种成本增加、操作不易和产生环境污染的缺陷。

综上所述，现有技术存在的问题是：

控制油菜细胞质雄性不育系微粉的主要技术措施包括推迟不育系播期、对母本早期摘顶、加大父本行比、异地制种和化学杀雄剂处理等不能从根本上杜绝微粉，存在繁殖和制种成本增加、操作不易和产生环境污染。

解决上述技术问题的难度和意义：

目前尚无彻底克服油菜波里马和陕2A等细胞质雄性不育系微量可育花粉的理想措施，在细胞质雄性不育杂交种子中总是混杂有不育系植株的自交种子，从而降低杂交品种推广种植的纯度，使杂种优势不能充分实现，导致产量降低。如能开发出在苗期就易于识别因不育系微量花粉而产生的母本自交植株的形态特征标记(如新叶黄化)及制种方法，那么在油菜细胞质雄性不育杂交品种育苗移栽时或直播间苗时就可十分方便地剔除混杂的母本自交杂株，从而提高真杂种种植纯度，保障杂交油菜品种高产稳产，使种植户或相关企业增收、增效。而且，不需要采用现有的克服油菜细胞质雄性不育系微粉的技术措施，这样就可以简化制种程序、降低制种风险、增加制种产量、大大减少人工和费用、避免环境污染。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制方法。

本发明是这样实现的，提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制方法包括：

步骤一，油菜隐性新叶黄化突变体的获得；

步骤二，油菜新叶黄化细胞质雄性不育保持系的培育；

步骤三，油菜新叶黄化细胞质雄性不育系的转育；

步骤四，油菜新叶黄化细胞质雄性不育系与非黄化叶色细胞质雄性不育恢复系杂交配制杂交种，即以油菜新叶黄化细胞质雄性不育系作母本，叶色绿色或其它非黄化叶色的细胞质雄性不育恢复系作父本配制杂交种；

步骤五，剔除杂交种中的新叶黄化苗，提高油菜杂种种植纯度。

进一步，所述步骤一具体包括：通过自然突变筛选、物理诱变、化学诱变、杂交和小孢子培养等技术手段获得油菜隐性新叶黄化突变体；

进一步，所述步骤二具体包括：将油菜新叶黄化突变体作父本与已有波里马或陕2A油菜细胞质雄性不育系测交，测交后代仍保持雄性不育特性，那么获得的油菜新叶黄化突变体本身就可作为细胞质雄性不育保持系；或者将油菜新叶黄化突变体与其它绿叶油菜杂交，杂种再连续多代自交或借助小孢子培养等技术手段，获得新的油菜新叶黄化品系；将新的油菜新叶黄化品系作父本与已有波里马或陕2A油菜细胞质雄性不育系测交，使测交后代仍保持雄性不育特性的新叶黄化品系就作为细胞质雄性不育保持系；

进一步，所述步骤三具体包括：将油菜新叶黄化细胞质雄性不育保持系与已有波里马或陕2A油菜细胞质雄性不育系杂交，并作为轮回父本连续回交多代，得到油菜新叶黄化细胞质雄性不育系；

进一步，所述步骤五具体包括：将配制的杂交种子播种育苗，移栽时保留绿苗、剔除新叶黄化苗；或者将配制的杂交种子直播，间苗时将新叶黄化苗剔除。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

本发明以隐性新叶黄化性状作为辨别油菜细胞质雄性不育杂交品种中混杂的母本自交植株的标记性状。由于油菜新叶黄化性状表现早、稳定，易于与绿叶或其它非黄化叶色品系区别，因此，在杂交品种推广种植中，在育苗移栽时或直播间苗时可十分方便地剔除混杂的新叶黄化的母本杂株，从而提高真杂种种植纯度，保障杂交油菜品种高产稳产。我们以油菜新叶黄化细胞质雄性不育系Bn.el2A作母本、叶色绿色的波里马细胞质雄性不育恢复系YR1作父本(Bn.el2A和YR1均为自主选育)、蜜蜂辅助传粉配制的杂交种进行产量比较试验。试验采用随机区组设计，小区面积14m²,3次重复，育苗移栽，每小区15行、每行10苗。试验结果表明，移栽时保留绿苗、剔除新叶黄化苗的处理比不剔除新叶黄化苗的处理增产菜籽11kg/亩，增产达到显著水平。按照目前重庆地区菜籽价格6元/kg，种植户可增收66元/亩；按照出油率40％，纯菜油油价20元/kg，油脂加工企业可多榨油4.4kg/亩，多收入88元/亩。

由于可以通过新叶黄化标识性状在杂交品种推广移栽时或直播间苗时剔除因细胞质雄性不育系的微量可育花粉而混杂的母本自交杂株来提高杂种种植纯度，因此，与传统的控制油菜细胞质雄性不育系微量可育花粉的技术措施如推迟不育系播期、对母本早期摘顶、加大父本行比、异地制种和化学杀雄剂处理等相比，本发明所提供的油菜细胞质雄性不育杂交品种配制方法可以简化制种程序、增加制种产量、大大减少人工和费用、避免环境污染的优势。

本发明与传统的客服哟才细胞质雄性不育系微量可育花粉技术相比，本发明不需要推迟不育系播期，可期简化制种程序；不需要对母本早期摘顶，可简化制种程序、减少人工、节约费用；不需要加大父本行比，可增加制种产量；不需要异地制种，可减少人工和费用；不需要化学杀雄剂处理，可简化制种程序、减少人工和费用、避免环境污染。

附图说明

图1是本发明实施例提供的提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制方法流程图。

图2是本发明实施例提供的提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制方法实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明以隐性新叶黄化性状作为辨别油菜细胞质雄性不育杂交品种中混杂的母本自交植株的标记性状。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制方法包括：

S101：油菜隐性新叶黄化突变体的获得；

S102：油菜新叶黄化细胞质雄性不育保持系的培育；

S103：油菜新叶黄化细胞质雄性不育系的转育；

S104：油菜新叶黄化细胞质雄性不育系与非黄化叶色细胞质雄性不育恢复系杂交配制杂交种，即以油菜新叶黄化细胞质雄性不育系作母本，叶色绿色或其它非黄化叶色的细胞质雄性不育恢复系作父本配制杂交种；

S105，剔除杂交种中的新叶黄化苗，提高油菜杂种种植纯度。

步骤S101，本发明的优选实施例提供的油菜隐性新叶黄化突变体的获得；

通过自然突变筛选、物理诱变、化学诱变、杂交和小孢子培养等技术手段获得油菜隐性新叶黄化突变体。油菜新叶黄化突变体新生叶黄化或黄绿色，随着生长成熟而转变为绿色。即：新叶黄化、成熟叶绿色。新叶黄化性状为隐性性状；

步骤S102，本发明的优选实施例提供的油菜新叶黄化细胞质雄性不育保持系的培育；

将油菜新叶黄化突变体作父本与已有波里马或陕2A等油菜细胞质雄性不育系测交，如果测交后代仍保持雄性不育特性，那么获得的油菜新叶黄化突变体本身就可作为细胞质雄性不育保持系。或者将油菜新叶黄化突变体与其它绿叶油菜杂交，杂种再连续多代自交或借助小孢子培养等技术手段，获得新的油菜新叶黄化品系；将新的油菜新叶黄化品系作父本与已有波里马或陕2A等油菜细胞质雄性不育系测交，使测交后代仍保持雄性不育特性的新叶黄化品系就可作为细胞质雄性不育保持系；

步骤S103，本发明的优选实施例提供的油菜新叶黄化细胞质雄性不育系的转育；

将油菜新叶黄化细胞质雄性不育保持系与已有波里马或陕2A等油菜细胞质雄性不育系杂交，并作为轮回父本连续回交多代，得到油菜新叶黄化细胞质雄性不育系；

步骤S104，本发明的优选实施例提供的油菜新叶黄化细胞质雄性不育系与非黄化叶色细胞质雄性不育恢复系杂交配制杂交种，即以油菜新叶黄化细胞质雄性不育系作母本，叶色绿色或其它非黄化叶色的细胞质雄性不育恢复系作父本配制杂交种；

步骤S105，本发明的优选实施例提供的剔除杂交种中的新叶黄化苗，提高油菜杂种种植纯度。

将配制的杂交种子播种育苗，移栽时保留绿苗、剔除新叶黄化苗；或者将配制的杂交种子直播，间苗时将新叶黄化苗剔除。由于新叶黄化苗为不育系微量可育花粉引起的假杂种，剔除后便提高了油菜杂种种植纯度，有益于杂交油菜品种高产稳产。

如图2所示，本发明实施例提供的提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制原理为：

油菜品种或品系，经过自然突变筛选、物理诱变、化学诱变、杂交和小孢子培养得到新叶黄化突变体；将新叶黄化突变体与其他绿叶油菜进行杂交，杂种再连续多代自交或借助小孢子培养等方法，得到新的新叶黄化品系；将新的新叶黄化品系与波里马或陕2A等细胞质雄性不育系测交，得到新叶黄化细胞质雄性不育保持系，其通过自交得到新叶黄化细胞质雄性不育保持系；新叶黄化细胞质雄性不育保持系与波里马或陕2A等细胞质雄性不育系杂交和连续回交得到新叶黄化细胞质雄性不育系，新叶黄化细胞质雄性不育系与新叶黄化细胞质雄性不育保持系杂交得到新叶黄化细胞质雄性不育系；非黄化叶色细胞质雄性不育恢复系经过自交得到非黄化叶色细胞质雄性不育恢复系；非黄化叶色细胞质雄性不育恢复系与新叶黄化细胞质雄性不育系杂交得到含真杂种和不育系微粉产生的混杂母本的杂交品种，可以经过育苗移栽，剔除新叶黄化苗提高杂种种植纯度，提高产量；或者是提高直播间苗，剔除新叶黄化苗提高杂种种植纯度，提高产量。

下面结合具体实施例对本发明的应用作进一步的描述。

本发明实施例提供的提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制方法，具体包括：

1.油菜隐性新叶黄化突变体的获得；

2008年春，对甘蓝型油菜湘油15DH-1的单倍体与湘油15DH-1的杂种(为单倍体×二倍体)进行小孢子培养，在花粉植株中发现1个新叶黄化突变体，命名为Bn.el1。湘油15DH-1为常规甘蓝型油菜品种湘油15号的1个加倍的花粉植株选系，通过对市场上购买的湘油15号进行小孢子培养而获得。湘油15DH-1的单倍体是对湘油15DH-1进行小孢子培养获得的未加倍的花粉植株。

新叶黄化突变体Bn.el1育性正常，种子播种出苗后，新长出来的真叶为黄化状态，随着幼苗长大，新叶黄化，而成熟叶渐渐转为绿色。Bn.el1的这种新叶黄化的表现可从幼苗一直持续到蕾苔-初花期，与绿叶野生型差别十分明显。新叶黄化突变体Bn.el1与绿叶油菜的遗传杂交试验表明，其新叶黄化性状为单基因位点控制的隐性性状。

2.油菜新叶黄化细胞质雄性不育保持系的培育；

2010年，将新叶黄化突变体Bn.el1与甘蓝型油菜常规品种中双11号杂交得到杂交种子。

2011年春对杂种进行小孢子培养。2012年春，将加倍的新叶黄化花粉植株套袋自交留种；同时作父本与波里马细胞质雄性不育系进行测交。2013年，对自交留种的新叶黄化花粉植株株系进行观察测定，观察鉴定测交后代的雄性育性，筛选出1个较好的新叶黄化波里马细胞质雄性不育保持系，命名为Bn.el2B。

3.油菜新叶黄化细胞质雄性不育系的转育；

2012年春，将新叶黄化波里马细胞质雄性不育保持系Bn.el2B(当时还为1加倍的花粉植株)作父本与波里马细胞质雄性不育系进行杂交。从2013年春开始，以新叶黄化波里马细胞质雄性不育保持系Bn.el2B为轮回父本，利用夏繁加代，连续回交6代，得到油菜新叶黄化波里马细胞质雄性不育系Bn.el2A。油菜新叶黄化波里马细胞质雄性不育系Bn.el2A开花初期有少量可育花粉(微粉)，后期雄性不育。

4.油菜新叶黄化细胞质雄性不育系与非黄化叶色细胞质雄性不育恢复系杂交配制杂交种；

2016年春，以油菜新叶黄化细胞质雄性不育系Bn.el2A作母本,与叶色绿色的波里马细胞质雄性不育恢复系YR1作父本，在隔离网室内，借助蜜蜂辅助传粉，配制杂交种。同时，以油菜新叶黄化细胞质雄性不育系Bn.el2A作母本,与叶色绿色的波里马细胞质雄性不育恢复系YR1作父本，在盛花期完全不育花序上人工辅助授粉，配制杂交种。

将蜜蜂辅助授粉杂交种、人工辅助授粉杂交种及其双亲在花盆中播种育苗，苗期观察叶色，鉴定杂种纯度。结果，母本植株新叶黄化，父本植株叶色绿色；人工辅助授粉杂交种全部植株叶色与父本相同为绿色，杂株率为0；蜜蜂辅助授粉杂交种植株中除部分植株与父本植株叶色相同为绿色外，少部分植株叶色与母本相同为新叶黄化，杂株率为12.77％。

5.剔除杂交种中的新叶黄化苗，提高油菜杂种种植纯度。

2016年10月至2017年5月，将以油菜新叶黄化细胞质雄性不育系Bn.el2A作母本、叶色绿色的波里马细胞质雄性不育恢复系YR1作父本、蜜蜂辅助传粉配制的杂交种(代号为yh07)进行产量比较试验。试验采用随机区组设计，小区面积14m²，3次重复，育苗移栽，每小区15行、每行10苗。试验结果(表1)，移栽时保留绿苗、剔除新叶黄化苗的处理比不剔除新叶黄化苗的处理增产5.93％，增产达到显著水平。

表1油菜新叶黄化细胞质雄性不育系Bn.el2A与恢复系YR1杂交种(yh07)的产量比较试验结果

注：去杂指移栽时剔除新叶黄化苗；不去杂指指移栽时不剔除新叶黄化苗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制方法，其特征在于，所述提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制方法包括以下步骤：

步骤一，油菜隐性新叶黄化突变体的获得；

步骤二，油菜新叶黄化细胞质雄性不育保持系的培育；

步骤三，油菜新叶黄化细胞质雄性不育系的转育；

步骤四，油菜新叶黄化细胞质雄性不育系与非黄化叶色细胞质雄性不育恢复系杂交配制杂交种，即以油菜新叶黄化细胞质雄性不育系作母本，叶色绿色或其它非黄化叶色的细胞质雄性不育恢复系作父本配制杂交种；

步骤五，剔除杂交种中的新叶黄化苗，提高油菜杂种种植纯度。

2.如权利要求1所述的提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：通过自然突变筛选、物理诱变、化学诱变、杂交和小孢子培养等技术手段获得油菜隐性新叶黄化突变体。

3.如权利要求1所述的提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：将油菜新叶黄化突变体作父本与已有波里马或陕2A油菜细胞质雄性不育系测交，测交后代仍保持雄性不育特性，那么获得的油菜新叶黄化突变体本身就可作为细胞质雄性不育保持系；或者将油菜新叶黄化突变体与其它绿叶油菜杂交，杂种再连续多代自交或借助小孢子培养等技术手段，获得新的油菜新叶黄化品系；将新的油菜新叶黄化品系作父本与已有波里马或陕2A油菜细胞质雄性不育系测交，使测交后代仍保持雄性不育特性的新叶黄化品系就作为细胞质雄性不育保持系。

4.如权利要求1所述的提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：将油菜新叶黄化细胞质雄性不育保持系与已有波里马或陕2A油菜细胞质雄性不育系杂交，并作为轮回父本连续回交多代，得到油菜新叶黄化细胞质雄性不育系。

5.如权利要求1所述的提高油菜种植纯度的细胞质雄性不育杂交品种配制方法，其特征在于，所述步骤五具体包括：将配制的杂交种子播种育苗，移栽时保留绿苗、剔除新叶黄化苗；或者将配制的杂交种子直播，间苗时将新叶黄化苗剔除。