CN110226512B - 小麦雄性不育系nwms1在构建小麦近等基因系和轮回改良群体中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于农作物育种技术领域，公开了小麦雄性不育系NWMS1在构建近等基因系和轮回改良群体中的应用。本发明采用的雄性不育系NWMS1具有综合性状优良的基因型，对白粉病免疫、育性不受环境影响、败育彻底，育种时可省去人工去雄程序，避免假杂种产生。本发明利用雄性不育系NWMS1构建小麦近等基因系的方法和构建小麦轮回改良群体的方法，省去了小麦母本去雄步骤，具有省工、省时、高效、不产生假杂种等优点。

Description

小麦雄性不育系NWMS1在构建小麦近等基因系和轮回改良群 体中的应用

技术领域

本发明属于农作物育种技术领域，涉及小麦雄性不育系NWMS1在构建近等基因系和轮回改良群体中的应用。

背景技术

小麦是重要的粮食作物，小麦遗传研究和常规育种都涉及到杂交操作。小麦杂交包 括母本去雄、套袋、用父本花粉给去雄后的母本授粉等步骤。母本去雄是杂交的基础，虽然 去雄操作简单，但我国小麦去雄时正值多雨季节，所以去雄往往受到天气、对小麦发育时期 把握、操作人员技术熟练程度等因素的严重影响。困扰遗传研究的杂交主要是去雄不干净， 人工去雄造成的假杂种，常导致遗传学研究的失败。困扰小麦育种的因素之一是农忙季节没 有足够的熟练技术人员去雄，不能适时完成去雄工作。

小麦群体改良是整体提高小麦育种群体水平、提高育种效率的方法，早在上世纪就 已经提出和评价(Thompson,Annual wheat newsletter,1980,26:85-86；Brim，Cropscience, 1973,13:528-530)，但由于去雄工作量巨大，没有很好的小麦育种群体改良的实例。雄性不 育系是进行小麦群体改良的理想工具，可大大提高轮回群体改良效率。我国利用矮败小麦进 行的群体改良是这方面的成功实例(刘秉华,作物改良理论与方法,中国农业科技出版 社,2001)。但由于目前小麦产量水平高，矮败小麦携带的秆粗、秆脆等不良农艺性状，影响 了群体改良效果。为此，创育出新的农艺性状优良、败育彻底、容易操作的小麦雄性不育 系，建立科学规范的应用方法，对提高小麦育种效率具有积极的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供了雄性不育系NWMS1在构建近等基因系和轮回改良群体中的应用，省去了小麦母本去雄步骤，具有省工、省时、高效、不产生假杂种等优点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供小麦雄性不育系NWMS1在构建小麦近等基因系中的应用。

进一步地，所述构建小麦近等基因系包括以下步骤：

步骤1：以小麦雄性不育系NWMS1植株为母本，以拟构建目标性状的供体小麦植株为父本 进行杂交；

步骤2：在小麦雄性不育系NWMS1植株颖壳张开时，取父本小麦植株花粉给其授粉，所结 种子为杂交F1代种子；

步骤3：将杂交F1代种子按10cm以上株距播种，分离出可育单株和不育单株，以携带目标 性状的可育株花粉给不育株授粉，所结种子为BC1F1种子；

步骤4：重复步骤3，在后代可育株中选择目标性状相对的纯合单株，即为相互近等基因 系。

本发明还提供小麦雄性不育系NWMS1在构建小麦轮回改良群体中的应用。

进一步地，所述构建小麦轮回改良群体包括以下步骤：

步骤1：以小麦雄性不育系NWMS1植株为母本，以拟改良目标性状优良的小麦植株为父本 进行杂交；

步骤2：收获步骤1中杂交后雄性不育株上杂交种子，按10cm以上株距播种，所形成的群 体即为首轮改良群体；

步骤3：以步骤2中分离出的农艺性状优良的不育株为母本，以综合农艺性状优良的小麦植 株为父本，父本花粉混和后给不育株授粉；

步骤4：收获步骤3中杂交后雄性不育株上所结种子，按10cm以上株距播种，所形成的群 体即为第2轮改良群体；

步骤5：重复步骤2和步骤3，获得综合农艺性状不断改良的优良小麦育种群体；从每轮改 良群体中选择优良可育单株进入常规系统选育程序，不断选出小麦优良可育系。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明采用的雄性不育系NWMS1具有综合性状优良的基因型，对白粉病免疫、育性不受环 境影响、败育彻底，育种时可省去人工去雄程序，避免假杂种产生。利用与雄性不育系 NWMS1生物学性状相对的亲本小麦品种、品系，可构建该相对性状的近等基因系，用于遗传学基础研究，包括目标性状基因定位和基因图位克隆等。本发明利用雄性不育系NWMS1构建小麦近等基因系的方法和构建小麦轮回改良群体的方法，省去了小麦母本去雄步骤，具 有省工、省时、高效、不产生假杂种等优点。

附图说明

图1为小麦盛农1号与雄性不育系NWMS1的麦穗对比图，其中图1-a为亲本盛农1号，图1-b为小麦雄性不育系NWMS1。

图2为小麦盛农1号与雄性不育系NWMS1的花蕊对比图，其中图2-a为盛农1号的 雌雄蕊，花药开裂，雌蕊羽毛状柱头授粉后萎蔫；图2-b为雄性不育系NWMS1的雌雄蕊， 花药不开裂，雌蕊油光舒展。

图3为小麦盛农1号与雄性不育系NWMS1的花粉对比图，其中图3-a为盛农1号花粉，花粉粒被染成深色，具有活力；图3-b为雄性不育系NWMS1的花粉，不着色，无活 力。

图4为小麦雄性不育系NWMS1的后代分离情况，可育单株和不育单株已在图中标出。

图5为实施例1构建的独秆小麦近等基因系中分蘖正常植株和不分蘖的独杆植株，其中图5-a为分蘖正常植株，图5-b为不分蘖的独秆植株。

图6为实施例2构建的半截穗近等基因系中穗长正常植株和半截穗植株，其中图6-a 为穗长正常植株，图6-b为半截穗植株。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。下述实施例中的试验方法，如无 特别说明，均为常规方法。

本发明中小麦雄性不育系NWMS1及其保持方法如下：

(1)挑选籽粒均匀一致的盛农1干种子1kg，在冷水中浸泡4h，然后在0℃用0.4％的甲基 磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate，EMS)溶液处理种子2h，转入20℃处理14h，将EMS 溶液倒出后，用流水冲洗种子4h，将处理后的种子放在绵纸上吸水晾干。

(2)诱变处理后的种子，于2014年10月单粒播种在郑州市荥阳市豫龙镇河南农业大学国家小麦工程技术研究中心的育种实验田，行距0.23m，株距0.08m。2015年5月30 日每株收获1个单穗。

(3)2015年10月将上述收获的单穗种成穗行，行距0.23m，株距0.08m，2016年4 月20日获得不育系，命名为NWMS1(孙玉龙等，EMS诱导的盛农1号小麦突变体筛选与 鉴定.麦类作物学报,2018，38(7):782-790)。此后，不育系在大田和温室同时播种，并开展 了败育机理和应用研究。小麦雄性不育系NWMS1具有败育彻底，不受环境影响等特点。败 育是花粉粒没有活力、花药不开裂造成的。除育性外，败育单株和可育亲本盛农1无明显差 别。

小麦雄性不育系NWMS1的农艺性状如图1～4所示。雄性不育单株在近等基因系构建、群体改良中不育单株授粉后所结的种子，播种后分离比例一样。

(4)雄性不育系NWMS1的保持方法为：在不育单株开花时，以盛农1的花粉给其 授粉，收获不育株上的种子，播种后即可获得下一代不育系植株。

实施例一独秆小麦dmc近等基因系的构建

利用与NWMS1生物学性状相对的亲本，构建该相对性状的近等基因系。由于雄性不育系 NWMS1与独秆系dmc亲缘关系近，1-2次回交即可达到遗传研究所需的近等基因系。

小麦独秆性状近等基因系构建步骤如下：

(1)以小麦雄性不育系NWMS1植株为母本，以独秆突变体dmc小麦植株(由河南农业大 学国家小麦工程技术研究中心选育)为父本进行杂交。

(2)在小麦雄性不育系NWMS1植株颖壳张开时，取独秆突变体dmc小麦植株花粉 给其授粉，所结种子为杂交F1代种子。

(3)将杂交F1代种子按10cm株距播种，分离出可育株和不育株，以分蘖力明显少的独秆可育株花粉给不育株授粉，所结种子为BC1F1种子。

(4)重复步骤(3)1次，在后代可育株中选择多分蘖单株和不分蘖单株即为独秆性状近等基因系(如图5所示)。

实施例二半截穗突变体ptsd近等基因系的构建

小麦半截穗突变体近等基因系构建步骤如下：

(1)以小麦雄性不育系NWMS1植株为母本，以半截穗突变体ptsd小麦植株(由河南农业 大学国家小麦工程技术研究中心选育)为父本进行杂交，获得F1代种子。

(2)在小麦雄性不育系NWMS1植株颖壳张开时，取半截穗突变体ptsd小麦植株花粉给其授粉，所结种子为杂交F1代种子。

(3)将杂交F1代种子按10cm株距播种，分离出不育株和可育株，以穗长显著缩短的可育株给不育株授粉，所结种子为BC1F1种子。

(4)重复步骤(3)1次，在后代可育株中选择短穗单株和长穗单株即为半截穗性状近等基因系(如图6所示)。

实施例三构建小麦轮回改良群体

利用小麦雄性不育系NWMS1可快速建立小麦的轮回育种群体。

构建小麦轮回改良群体的步骤如下：

(1)以小麦雄性不育系NWMS1植株为母本，以综合农艺性状优良的新品种、新品系为父 本进行杂交。上述父本可选用河南农业大学国家小麦工程技术研究中心选育的赛德麦601和 尚农6号及河南赛德种业有限公司选育的沃德麦365。

(2)收获杂交后雄性不育株上杂交种子，按10cm株距播种，所形成的群体即为首轮改良群体，从首轮改良群体中分离出可育株和不育株。不育株用作为下一轮改良的母本，优良可育单株进入系统选育程序获得小麦优良可育系。由于小麦雄性不育系NWMS1植株产量潜力高、抗白粉病，该群体分离出的可育单株综合表现优良。改良群体分离出的综合农艺性状优良参考指标如下：株高65～75cm，小穗数20～24个，千粒重45～55g，产量潜力比对照品种周口市农业科学院选育的周麦18高5％以上。

(3)以上一轮改良群体分离出的农艺性状优良的不育株为母本，以综合农艺性状优 良的小麦植株为父本，父本花粉混和后给不育株授粉。上述父本可选用河南农业大学国家小 麦工程技术研究中心选育的赛德麦601、尚农6号和尚农8号及河南赛德种业有限公司选育 的沃德麦365。

(4)收获步骤3中杂交后雄性不育株上所结种子，按10cm株距播种，所形成的群 体即为第2轮改良群体。

(5)通过2轮改良，获得综合农艺性状不断改良的优良小麦育种群体，如表1所 示。从每轮改良群体中均可选择优良可育单株进入常规系统选育程序，不断选出小麦优良可育系。经过改良，群体分离出的优良单株较改良前母本的平均小穗数增加1个，千粒重提高3g，产量潜力提高5％，改良效果显著。

表1主要农艺性状群体改良效果

注：“初始亲本”指雄性不育系亲本，是首轮群体改良的母本；“导入亲本”指综合农艺性状 优良的小麦品种，作为父本；“群体改良株系”是从轮回改良群体中选出的优良可育单株。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术 内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理上所作的变化 和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (2)

1.小麦雄性不育系NWMS1在构建小麦近等基因系中的应用，其特征在于，所述构建小麦近等基因系包括以下步骤：

步骤1：以小麦雄性不育系NWMS1植株为母本，以拟构建目标性状的供体小麦植株为父本进行杂交；

步骤2：在小麦雄性不育系NWMS1植株颖壳张开时，取父本小麦植株花粉给其授粉，所结种子为杂交F1代种子；

步骤3：将杂交F1代种子按10cm以上株距播种，分离出可育单株和不育单株，以携带目标性状的可育株花粉给不育株授粉，所结种子为BC1F1种子；

步骤4：重复步骤3，在后代可育株中选择目标性状相对的纯合单株，即为相互近等基因系。

2.小麦雄性不育系NWMS1在构建小麦轮回改良群体中的应用，其特征在于，所述构建小麦轮回改良群体包括以下步骤：

步骤1：以小麦雄性不育系NWMS1植株为母本，以拟改良目标性状优良的小麦植株为父本进行杂交；

步骤2：收获步骤1中杂交后雄性不育株上杂交种子，按10cm以上株距播种，所形成的群体即为首轮改良群体；

步骤3：以步骤2中分离出的农艺性状优良的不育株为母本，以综合农艺性状优良的小麦植株为父本，父本花粉混和后给不育株授粉；

步骤4：收获步骤3中杂交后雄性不育株上所结种子，按10cm以上株距播种，所形成的群体即为第2轮改良群体；

步骤5：重复步骤2和步骤3，获得综合农艺性状不断改良的优良小麦育种群体；从每轮改良群体中选择优良可育单株进入常规系统选育程序，不断选出小麦优良可育系。

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