CN110100721A - 一种紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜选育方法 - Google Patents

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    • A01H1/04—Processes of selection involving genotypic or phenotypic markers; Methods of using phenotypic markers for selection

Abstract

本发明属于油菜选育技术领域，公开了一种紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜选育方法，以红叶芥菜型油菜(P1)为母本，以早开花或者不同花色的天然甘蓝型油菜(P2)为父本进行种间杂交，获得紫色的四倍体远缘杂种；然后以四倍体杂种和性状优良的甘蓝型油菜(P3)间行种植，在四倍体杂种上收获种子播种后苗期筛选紫色叶植株，花期筛选早开花或者其它花色单株；以后通过连续回交3‑4代后自交，最后将紫叶性状、早开花或者其它花色导入到甘蓝型油菜中，获得紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜。本发明较过去方法更快、更简单、工作量更少，更容易获得遗传稳定、与紫红叶一起聚合不同花色或者早开花的观光型甘蓝型油菜。

Description

一种紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜选育方法
技术领域
本发明属于油菜选育技术领域，尤其涉及一种紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜选育方法。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：油菜是世界上主要油料作物之一，也是重要的食用油源、和蛋白质饲料、工业原料和蜜源植物。我国是最早进行油菜栽培的国家之一，但过去主要进行的是白菜型油菜栽培。在上个世纪20世纪30年代，甘蓝型油菜(AACC)开始从朝鲜、日本和英国引进并进行栽培，现已广泛分布于中国各地，尤以长江流域各省油菜主产区分布最为集中，已经代替白菜型油菜成为我国最重要的油料作物之一。随着人民物质生活水平的提高、油菜育种研究工作的不断深入和农业产业结构调整的需求，人们对油菜育种目标提出了更高的要求。除了油菜籽油用功能外，还希望油菜能够在观光、菜用、保健等方面扮演更为重要的作用。叶片是植物整个生长发育时期始终发挥重要作用的器官之一，主要表现在光合作用、蒸腾作用和呼吸作用等几个方面。色素是叶片的一种主要组成成分，其种类分脂溶性色素和水溶性色素两大类，其中脂溶性色素为叶黄素、胡萝h素和叶绿素，水溶性色素为花青素糖巧类化合物(即花色苷)。叶片中色素的种类与含量变化使得叶片呈现出不同的颜色。人们从许多植物中发现了叶色突变体，因为叶色突变体常常伴随着叶绿体的结构与功能的损坏，造成光合作用效率降低、生长发育迟缓，因此多数人认为叶色突变是一种对植物造成负向效应的不良性状，但是紫色或红色叶突变其产生的原因不是叶绿体结构、功能的改变或者破坏，而是花色苷在叶片中的积累使得叶片呈现紫色或者红色，因此它在遗传育种研究中具有更重要的研究和利用价值。由于长期的定向选择育种，甘蓝型油菜叶色现多为绿色、浅绿色，或者叶片部分部位(如叶脉、新叶)呈现紫色，全株叶片呈现紫色或者红色较少。过去的紫叶甘蓝型油菜主要从天然甘蓝型油菜中选择突变体，再通过多年品系纯化和选择获得具有一定应用价值的材料用于生产，但是我国油菜现在大面积栽培的甘蓝型油菜最初从国外引入，引入的时间短，种内资源非常狭窄，在现有的甘蓝型油菜中获得全叶片紫红色突变体相对较难，概率较低。芸薹属由白菜(B.campestris L.，2n＝AA＝20)、甘蓝(B.oleracea L.2n＝CC＝18)、黑芥(B.nigra L,2n＝BB＝16)3个基本种和甘蓝型油菜(B.napus L.,2n＝AACC＝38)、埃塞俄比亚芥(B.carinata Braun L.2n＝BBCC＝34)、芥菜(B.juncea Czern&Coss L.,2n＝AABB＝36)3个复合种组成。甘蓝型油菜作为一个四倍体复合种，由甘蓝和白菜种间杂交、天然加倍形成，因此，将甘蓝和白菜中紫色叶性状导入到现有的甘蓝型油菜中获得紫色叶甘蓝型油菜目标性更强。已经有部分学者利用紫色甘蓝(CC)(如紫色结球甘蓝)和紫色白菜(AA)(如紫菜薹)、紫色甘蓝(CC)和甘蓝型油菜(AACC)、紫色白菜(AA)和甘蓝型油菜(AACC)种间杂交，定向选择最终获得了紫色甘蓝型油菜品系，为紫色叶甘蓝型油菜遗传研究和新品种选育奠定了基础。但是，由于甘蓝(CC)和白菜(AA)、甘蓝(CC)和甘蓝型油菜(AACC)杂交亲和性非常差，甘蓝(CC)和白菜(AA)、甘蓝(CC)和甘蓝型油菜(AACC)、白菜(AA)和甘蓝型油菜(AACC)种间杂种(AC、AAC、ACC)育性低，大大提高了杂种后代定向选育的难度。另外，现有的紫色甘蓝和紫色白菜均多为蔬菜用，将其紫色基因导入到甘蓝型油菜也导入了甘蓝和白菜的部分不利基因，使得紫叶甘蓝型油菜在生长势、抗逆性、产量和品质上存在着诸多缺陷，难以选择到适宜油用的性状优良的材料用于生产。芥菜型油菜(AABB)，是十字花科芸薹属芥菜的油用变种，多个发源地，中国是原产地之一，其植株高大、抗逆境能力强、主要在一些高寒地带种植，受到育种定向选择较少，遗传资源丰富，有绿色、浅绿色、紫红色叶等类型。芥菜型油菜和甘蓝型油菜杂交亲和性强，易获得种间杂种(AABC)，因此可以作为改良现有甘蓝型油菜的重要近缘种。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)我国油菜现在大面积栽培的甘蓝型油菜最初从国外引入，引入的时间短，种内资源非常狭窄，在现有的甘蓝型油菜中获得全叶片紫红色突变体相对较难，概率较低。
(2)现有技术中由于甘蓝(CC)和白菜(AA)、甘蓝(CC)和甘蓝型油菜(AACC)杂交亲和性非常差，杂种后代幼胚发育不正常，需要通过幼胚挽救(组织培养)获得杂种后代；甘蓝(CC)和白菜(AA)、甘蓝(CC)和甘蓝型油菜(AACC)、白菜(AA)和甘蓝型油菜(AACC)获得的种间杂种(分别为AC、AAC、ACC)自交或者回交育性低，不易得到自交和杂交种子，因此需要大量自交或者杂交，大大提高了杂种后代定向选育的难度。
(3)现有的紫色甘蓝和紫色白菜均多为蔬菜用，将其紫色基因导入到甘蓝型油菜也导入了甘蓝和白菜的部分不利基因，使得紫叶甘蓝型油菜部分性状趋向于蔬菜用，如叶片肥大、植株茎秆纤维化程度低易倒伏、籽粒芥酸和硫甙含量高、含油量量低等诸多缺陷，难以选择到适宜油用的性状优良的材料用于生产。
解决上述技术问题的难度：
现有的培育紫叶观光油菜需要通过大量的种间杂交、幼胚挽救和品种间杂交工作，尤其是因为种间杂种育性差，和甘蓝型油菜回交结籽概率极其低，为了获得更多种子提高选择范围，因此需要加大回交工作。因此，本发明针对该问题，首先选用与甘蓝型油菜杂交亲和性较强的红叶芥菜型油菜为红叶性状的导入来源，由于杂交结实率高，避免了幼胚挽救(组织培养)过程，使得该工作在大田中更容易进行；其次，利用一代种间杂种(F1)与甘蓝型油菜回交第一代(BC1F1，)自交不结实或者结实率低的特点，直接将杂种一代(F1)和回交一代(BC1F1，)与甘蓝型油菜隔离条件下开放授粉，从F1和BC1F1，植株上直接收获天然种子，不用人工进行杂交，减少工作量，且获得的种子量大。
针对紫红叶遗传来源主要来自于蔬菜，本发明技术路线中摒弃了以蔬菜亲本的技术方法，而是选用具有一定优异性状的栽培油菜(芥菜型油菜)为紫色红叶基因供体，这样就为选择出的甘蓝型油菜将更适宜于栽培育种。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜选育方法。
本发明是这样实现的，一种紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜选育方法以红叶芥菜型油菜(P1)为母本，以早开花或者不同花色的天然甘蓝型油菜(P2)为父本进行种间杂交，获得紫色的四倍体远远杂种；
然后以四倍体杂种和性状优良的甘蓝型油菜(P3)间行种植，在四倍体杂种上收获种子播种后苗期筛选紫色叶植株，花期筛选早开花或者非黄色花色；以后通过连续回交3-4代后自交；
最后将紫叶性状和早开花或者花色导入到甘蓝型油菜中，获得紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜。
具体包括：
步骤一：甘蓝型油菜和红叶芥菜型油菜种间杂交获得种间杂种：将芥菜型油菜和早开花或者不同花色的天然甘蓝型油菜进行种间杂交，获得四倍体杂种；
步骤二：将紫叶性状导入到甘蓝型油菜中，获得紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜。
进一步，步骤一中，甘蓝型油菜和红叶芥菜型油菜种间杂交获得种间杂种：
芥菜型油菜(2n＝4x＝AjAjBjBj)和早开花或者不同花色的天然甘蓝型油菜(2n＝4x＝AnAnCnCn)种间杂交，获得四倍体杂种(2n＝3x＝AnAjBjCn)(F1)。
进一步，步骤二中，紫叶性状导入到甘蓝型油菜中，具体步骤为：
(1)将种间杂种F1(2n＝3x＝AnAjBjCn)和优良的天然甘蓝型油菜(2n＝4x＝AnAnCnCn)混合或者间行种植，隔离条件下开放授粉，在杂种F1上收获天然种子，形成群体BC1F1’；
(2)将群体BC1F1’播种后苗期进行叶色筛选，选紫色叶植株种植，在花期选不同花色或者花期早的植株和目标性状优良的天然甘蓝型油菜(2n＝4x＝AnAnCnCn)混合或者间行种植，隔离条件下开放授粉，在杂种F1上收获天然种子，形成群体BC2F1’；
(3)将群体BC2F1’播种后在苗期进行叶色筛选，苗期选紫色叶植株种植；在花期选不同花色或者花期早的符合育种目标的植株和目标性状优良的天然甘蓝型油菜(2n＝4x＝AnAnCnCn)杂交，形成后代群体BC3F1’；
(4)将群体BC3F1’播种后，继续(3)工作，形成群体BC4F1’；
(5)在BC4F1’中选择育性正常、性状优良的拟甘蓝型油菜自交，形成BC4F2群体；在BC4F2群体中选择紫色叶、农艺性状和品质性状优良，花色或者花期符合育种目标的甘蓝型油菜自交，获得BC4F3株系；在BC4F3中选择符合遗传稳定一致的符合育种目标的株系用于遗传育种。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
1、现有的紫红叶甘蓝型油菜主要通过基因突变或者紫菜薹(白菜)和甘蓝型油菜种间杂交获得。由于长期选择育种的结果，通过基因突变方式获得紫红叶相对困难、工作量大、随机性强；紫菜薹属于蔬菜用白菜，将其紫色基因导入到甘蓝型油菜的同时也将部分不利性状导入到现有的甘蓝型油菜中，导致创制的材料具有明显的缺点，难以选择到适宜油用的性状优良的材料用于生产。本发明中，选用的芥菜型油菜是三个栽培油菜之一，在高寒地带种植、植株高大、耐瘠薄、抗逆性好，和甘蓝型油菜杂交亲和性好，将其遗传物质导入到现有的甘蓝型油菜中，能够将二者优点结合，拓展甘蓝型油菜遗传变异范围，也能够筛选到具有芥菜型油菜部分优良性状的良好的育种材料。
2、甘蓝型油菜和紫红叶芥菜型油菜杂交亲和力高，但是杂种后代育性较差，通过种间杂交，再利用种间杂种和甘蓝型油菜杂交，定向选育获得符合育种要求的材料是过去主要的选育手段。本发明提供的技术路线中，首先利用红叶芥和早熟或者不同花色的观光型油菜进行种间杂交，将叶色和花色或者早熟进行性状聚合，拟选育出更利于观光的多用途油菜；其次，考虑到种间杂种自交以及与甘蓝型油菜回交亲和性差的问题，本发明路线将种间杂种(AABC)以及其回交早期世代(BC1F1’和BC2F1’)均选紫红叶植株和甘蓝型油菜间行或者混合种植，隔离条件下开放授粉，由于不再人为的剥蕾授粉，减少了工作量，获得的杂种种子量大，后代群体大，选择范围更广。因此，该技术路线较过去的方法更快、更简单、工作量更少，更容易获得遗传稳定、与紫红叶聚合的不同花色或者早开花的观光型甘蓝型油菜。
3、本发明路线中将涉及到紫红叶芥菜型油菜、1个利于观光的甘蓝型油菜和1个生产上性状优良的甘蓝型油菜，不同于过去习惯上的种间杂种自交或者种间杂种与甘蓝型油菜(种间杂交亲本之一)回交，设计目标更合理，遗传变异范围更大，更有利于获得农艺性状优良的紫红叶观光型油菜。
本发明以红叶芥菜型油菜(P1)为母本，以早开花或者不同花色的天然甘蓝型油菜(P2)为父本进行种间杂交，获得紫色的四倍体远远杂种；然后以四倍体杂种和性状优良的甘蓝型油菜(P3)间行种植，在四倍体杂种上收获种子播种后苗期筛选紫色叶植株，花期筛选早开花或者非黄色花色；以后通过连续回交3-4代后自交，最后将紫叶性状和早开花或者花色导入到甘蓝型油菜中，获得紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜。本发明中选用紫红叶芥菜型油菜，将其遗传物质导入到现有的甘蓝型油菜中，拓展甘蓝型油菜遗传变异范围，筛选到具有芥菜型油菜部分优良性状的紫色叶观光型育种材料。本发明的方法共用三个亲本拓展遗传变异范围，且在世代早期利用杂种自交结实率的特点进行自由授粉，较过去方法更快、更简单、工作量更少，更容易获得遗传稳定、与紫红叶一起聚合不同花色或者早开花的观光型甘蓝型油菜。
附图说明
图1是本发明实施例提供的紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜选育方法流程图。
图2是本发明实施例提供的紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜选育方法原理图。
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。
本发明提供一种新型技术路线，该路线以不同类型的利于观光的甘蓝型油菜(AACC)(早熟、白花、红花)和紫红色叶芥菜型油菜(AABB)种间杂交，再利用种间杂种(AABC)和农艺性状优良的优质甘蓝型油菜混合种植、天然杂交，获得的后代进行定向选择和连续回交，最后获得紫红叶、早熟或者花色新颖的多用途优质甘蓝型油菜种质用于生产或者育种。
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紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜选育方法，具体包括以下步骤：
S101：甘蓝型油菜和红叶芥菜型油菜种间杂交获得种间杂种：将芥菜型油菜和早开花或者不同花色的天然甘蓝型油菜进行种间杂交，获得四倍体杂种；
S102：通过回交和自交，将紫叶性状导入到甘蓝型油菜中，获得紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜。
步骤S101中，本发明实施例提供的甘蓝型油菜和红叶芥菜型油菜种间杂交获得种间杂种：
芥菜型油菜(2n＝4x＝AjAjBjBj)和早开花或者不同花色的天然甘蓝型油菜(2n＝4x＝AnAnCnCn)种间杂交，获得四倍体杂种(2n＝3x＝AnAjBjCn)(F1)。
步骤S102中，本发明实施例提供的紫叶性状导入到甘蓝型油菜中，具体步骤为：
(1)将种间杂种F1(2n＝3x＝AnAjBjCn)和优良的天然甘蓝型油菜(2n＝4x＝AnAnCnCn)混合或者间行种植，隔离条件下开放授粉，在杂种F1上收获天然种子，形成群体BC1F1’；
(2)将群体BC1F1’播种后苗期进行叶色筛选，选紫色叶植株种植，在花期选不同花色或者花期早的植株和目标性状优良的天然甘蓝型油菜(2n＝4x＝AnAnCnCn)混合或者间行种植，隔离条件下开放授粉，在杂种F1上收获天然种子，形成群体BC2F1’；
(3)将群体BC2F1’播种后在苗期进行叶色筛选，苗期选紫色叶植株种植；在花期选不同花色或者花期早的符合育种目标的植株和目标性状优良的天然甘蓝型油菜(2n＝4x＝AnAnCnCn)杂交，形成后代群体BC3F1’；
(4)将群体BC3F1’播种后，继续(3)工作，形成群体BC4F1’；
(5)在BC4F1’中选择育性正常、性状优良的拟甘蓝型油菜自交，形成BC4F2群体；在BC4F2群体中选择紫色叶、农艺性状和品质性状优良，花色或者花期符合育种目标的甘蓝型油菜自交，获得BC4F3株系；在BC4F3中选择符合遗传稳定一致的符合育种目标的株系用于遗传育种。
如图2所示，本发明实施例提供的紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜选育方法原理图。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理进行进一步说明；
实施例1
选取性状优良的紫红叶芥菜型油菜(P1)和人工合成的白花甘蓝型油菜(P2’)为实验材料，适当调节播期，让二者花期相遇。选取生长健壮的红叶芥菜型油菜单株为母本，摘除已经开花花朵或者过小的花蕾，保留2-3d后才能开花的花蕾进行剥蕾、去雄，以甘蓝型油菜新鲜花粉进行授粉。授粉完成后立即套袋、成熟后收获种子。种子播种后根据苗期形态学鉴定真杂种(F1)。选取真杂种(紫红色叶)和农艺性状优良的甘蓝型油菜中双11号(P2)间行或者混合种植在能够隔离的小网棚(或者在开花时搭建小网棚)中，并对真杂种植株进行标记。自然授粉，成熟后在真杂种植株上收获种子(BC1F1’)。将BC1F1’群体播种，苗床上选择紫红叶拟甘蓝型油菜，淘汰绿叶植株。将紫叶植株和中双11号(P2)间行或者混合种植。开花时，再BC1F1’群体中根据花色选择单株、拔除不符合目标的单株。隔离条件下自由授粉，成熟后在BC1F1’群体单株上收获BC2F1’群体。将BC2F1’群体播种，苗床上继续选择紫红叶甘蓝型油菜，淘汰绿叶植株，将紫叶植株和中双11号(P2)间行种植。在开花时在BC2F1’群体中根据花色和表型选择单株，去雄后、以原父本(P2)进行授粉，成熟后收获BC3F1’群体。将BC3F1’群体播种，继续重复BC3F1’群体创制工作，获得BC4F1’群体。将BC4F1’群体播种，苗床上继续选择紫红叶甘蓝型油菜，淘汰绿叶植株。在BC4F1’群体中根据白花和表型(与中双11号(P2)相似)选择单株，自交获得BC4F2群体。在BC4F2群体中选择紫色叶植株自交，获得BC4F3株系，在BC4F3中获得了一批紫色叶、农艺性状或者品质性状优良的白花品系，部分品系始花期也较中双11提前5-10d左右，花期延长5d-7d左右。
实施例2；
1、以紫红叶芥菜型油菜为母本、以早开花、高油酸甘蓝型油菜品系为父本进行种间杂交，获得杂种后代F1。该杂种F1苗期叶色紫红色，比紫红叶芥菜型油菜鲜艳。取杂种F1紫红色叶幼苗(真杂种)与高产优质抗倒伏的常规品种中双11号混合种植在小网室中，开花时标记杂种。收获时，将真杂种植株混合收割，收获期上面的种子，形成BC1F1’群体。按照实例1的方法，以紫红色叶、开花时间早晚和花期长短为选择依据，依次获得BC2F1’、BC3F1’、BC4F1’、BC4F2和BC4F3群体。通过该技术流程，已经获得紫红叶、开花时间较中双11号早10-20天左右，花期时间较中双11号长10-15天左右，高产优质早花稳产株系若干，部分材料具有高油酸遗传特点。
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 (4)

1.一种紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜选育方法，其特征在于，所述的紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜选育方法以红叶芥菜型油菜P1为母本，以早开花或者不同花色的天然甘蓝型油菜P2为父本进行种间杂交，获得紫色的四倍体远远杂种；
然后以四倍体杂种和性状优良的甘蓝型油菜P3间行种植，在四倍体杂种上收获种子播种后苗期筛选紫色叶植株，花期筛选早开花或者非黄色花色；以后通过连续回交3-4代后自交；
最后将紫叶性状和早开花或者花色导入到甘蓝型油菜中，获得紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜。
2.如权利要求1所述的紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜选育方法，其特征在于，所述紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜选育方法进一步包括：
步骤一：甘蓝型油菜和紫红叶芥菜型油菜种间杂交获得种间杂种：将芥菜型油菜和早开花或者不同花色的天然甘蓝型油菜进行种间杂交，获得四倍体杂种；
步骤二：将芥菜型油菜紫红叶性状和不同花色或者早开花性状一起导入到甘蓝型油菜中，获得紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜。
3.如权利要求2所述的紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜选育方法，其特征在于，所述步骤一中，甘蓝型油菜和红叶芥菜型油菜种间杂交获得种间杂种：
以紫红叶芥菜型油菜2n＝4x＝AjAjBjBj为母本，和早开花或者不同花色的天然甘蓝型油菜2n＝4x＝AnAnCnCn种间杂交，获得四倍体杂种2n＝3x＝AnAjBjCn F1。
4.如权利要求2所述的紫红叶观光型多用途甘蓝型油菜选育方法，其特征在于，所述步骤二中，紫叶性状导入到甘蓝型油菜中，具体步骤为：
(1)将种间杂种F12n＝3x＝AnAjBjCn和农艺性状优良的甘蓝型油菜2n＝4x＝AnAnCnCn混合或者间行种植，隔离条件下开放授粉，在杂种F1上收获天然种子，形成群体BC1F1’；
(2)将群体BC1 F1 ’播种后苗期进行叶色筛选，选紫色叶植株种植，继续和农艺性状优良的甘蓝型油菜2n＝4x＝AnAnCnCn混合或者间行种植，隔离条件下开放授粉。在花期选不同花色或者开花期的植株收获种子，形成后代群体BC2F1’；
(3)将群体BC2 F1’播种后在苗期进行叶色筛选，选紫色叶植株种植，在花期选不同花色或者开花期的植株与农艺性状优良的甘蓝型油菜(2n＝4x＝AnAnCnCn)杂交，形成后代群体BC3 F1’；
(4)将群体BC3 F1’播种后继续(3)工作，形成群体BC4 F1’；
(5)在BC4F1’中选择育性正常、和性状优良的天然甘蓝型油菜2n＝4x＝AnAnCnCn长势相似的拟甘蓝型油菜自交，形成BC4F2’群体；在BC3F2和BC4F2群体中选择紫色叶、农艺性状或者品质性状优良，符合育种预期目标的甘蓝型油菜自交，获得BC4F3’株系；在BC4F3’中选择符合遗传稳定一致的符合育种目标的株系用于遗传育种。
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