CN110679477A - 一种光周期强敏感型bmr高粱不育系的选育方法 - Google Patents

Abstract

一种光周期强敏感型BMR高粱不育系的选育方法，属于牧草品种选育方法的技术领域，以BMR高粱保持系为母本，光周期强敏感型饲草高粱为父本，在海南三亚杂交组配，利用长短日照差异选育光周期强敏感型BMR高粱保持系，选择标准为：在北方春播长日照条件选择全生育期不抽穗或抽穗极晚的褐色中脉单株，在海南三亚短日照条件选择60天以内抽穗的褐色中脉单株；连续6个世代选育得到光周期强敏感型BMR高粱保持系，然后与普通高粱不育系进行回交转育，回交群体中选择与光周期强敏感型BMR高粱保持系农艺性状一致的完全不育褐色中脉单株，最终得到光周期强敏感型BMR高粱不育系；本选育方法丰富了高粱不育系基因库。

Description

一种光周期强敏感型BMR高粱不育系的选育方法

技术领域

本发明属于牧草品种选育方法的技术领域，涉及一种光敏感型高粱的选育方法，具体涉及一种光周期强敏感型BMR高粱不育系的选育方法。

背景技术

饲草高粱是以高粱全株收获作为饲草利用的各种高粱属作物的统称。作为一种优质饲草，在灌浆后期利用时，随着干物质的积累，本应为最好的利用时期，但由于此时的生长发育已由营养生长转向生殖生长，其茎、叶等营养物质逐渐向生殖器官种子中转移，其茎、叶逐渐木质化，光合积累的营养物质大部向生殖器官种子中转移，导致其饲用品质逐渐下降，给生产利用造成一定困难。光周期现象一直以来都是科学家们关注的热点植物生物学现象之一。光周期敏感特性严重影响着籽实作物的生育期与籽实产量，表现为：营养生长旺盛，叶片增多、植株变高，生育期推迟甚至不进行生殖生长等；然而，这种特性对以收获茎、叶等营养体为主的饲草高粱确是有利的：能够推迟开花时间，可使植株长时间进行营养生长，保持较高的饲用品质。褐色中脉(Brown Midrib，BMR)材料是指当植株在生长到6个扩展叶后，叶片中脉、茎表皮以及髓部有褐色的色素沉着，是根据其表型命名的。研究表明，具有褐色中脉(BMR)特征的高粱体内难以消化的木质素含量可降低40～60％，消化率可提高30％左右，能极大地提高饲草高粱的饲用品质。

目前，饲草高粱新品种选育中母本多利用的是普通高粱不育系，利用以往高粱不育系的选育技术，选育出的多为光周期不敏感型或弱敏感型高粱不育系，而且主要为白脉、蜡脉品种，而且这些品种在灌浆后期利用时茎秆木质化程度高，饲用品质差。随着我国草牧业、粮改饲发展，尤其是北方农区，生产上对光周期敏感型BMR饲草高粱品种的需求逐渐增多，缺少光周期强敏感型BMR高粱不育系成为了突出的焦点问题，并且相应的光周期强敏感型BMR高粱不育系选育方法、技术和标准没有报道。

发明内容

本发明针对目前没有光周期强敏感型BMR高粱不育系选育方法的实际，提供了一种光周期强敏感型BMR高粱不育系的选育方法，以此选育的光周期强敏感型BMR高粱不育系，不仅能丰富高粱不育系遗传资源基因库，还能极大改善饲草高粱新品种的饲用品质，应用前景广阔。

本发明所采用的技术方案为：一种光周期强敏感型BMR高粱不育系的选育方法，通过双亲杂交、系谱法选育、连续回交，得到光周期强敏感型BMR高粱不育系，关键在于，包括以下步骤：

(1)光周期强敏感型BMR高粱保持系的选育

I、以BMR基因型高粱保持系为母本，光周期敏感型饲草高粱为父本，于海南三亚短日照条件下，诱导父本抽穗、开花，完成杂交组配，获得F0代杂交种种子；将F0代杂交种种子继续在上述条件下种植，选择真杂交株8-10株，套袋自交，成熟时混合收获，得到F1代混合种子；

II、在北方春播长日照条件下播种F1代混合种子，出苗成为F2代，F2代群体中选择全生育期不抽穗或抽穗极晚、营养生长130天以上、株高150±5cm的BMR单株，在秋季停止生长后，对所选BMR单株进行刈割，采用根茎繁殖方法，将根茎部分移栽到海南三亚短日照条件下进行加代繁殖，在三亚选择全生育期抽穗早、播种后60天以内抽穗、株型紧凑、株高110-130cm、穗形中紧、结实率98％以上的褐色中脉单株，套袋进行自交，收获褐色中脉单株种子；

III、按照步骤II的选育方式进行至少5个世代的选育，得到光周期强敏感型BMR高粱保持系；

(2)光周期强敏感型BMR高粱不育系的转育

在海南三亚短日照条件下，以粒用高粱不育系为母本，以步骤(1)中选育的光周期强敏感型BMR高粱保持系为父本进行连续回交转育，得到光周期强敏感型BMR高粱不育系；其中各世代的回交母本首先选择完全不育的褐色中脉单株，其次其它农艺性状的选择应与光周期强敏感型BMR高粱保持系一致，包括：全生育期抽穗早、播种后60天以内抽穗、株型紧凑、株高110-130cm、穗形中紧。

进一步地，所述海南三亚短日照条件的日照长度为11.0h～11.5h；所述北方春播长日照条件的日照长度在12.3h以上。

进一步地，步骤(1)中，F1代混合种子种植时群体数量不低于1000株，之后各世代褐色中脉单株种子群体数量均不低于300株；步骤(1)中对所选BMR单株进行刈割的方法包括，在距离茎基部15-20cm处，对所选BMR单株的地上部茎进行刈割。

进一步地，步骤(2)中，所述的连续回交转育为回交1代-回交7代的转育；回交1代母本群体数量不低于10株，回交2代的母本群体数量不低于100株，回交3代的母本群体数量不低于1000株，回交4-7代的母本群体数量不低于500株，回交各世代父本群体数量不低于100株，回交2-7代父本为上一轮回交中，父本自交得到的种子；所述的连续回交转育均需在海南三亚短日照条件下完成。

本发明的有益效果是：

1)、提出了光周期强敏感型BMR高粱保持系亲本选择标准、组配原则：

组配时，以BMR(褐色中脉)基因型高粱保持系为母本，以光周期强敏感型饲草高粱品种为父本。由于光周期强敏感型饲草高粱品种在北方春播长日照环境条件下不能抽穗开花，花期不遇无法进行组合；创造性提出利用海南三亚短日照环境条件下进行杂交组配，在海南三亚短日照气候条件诱导光周期强敏感型饲草高粱品种抽穗、开花，使得杂交组配顺利完成。

2)、提出了光周期强敏感型BMR高粱保持系的选育方法：

提出利用南北方日照长度的差异进行鉴定、选择：在河北衡水春播长日照气候条件下，重点选择全生育期不能抽穗或抽穗极晚的褐色中脉单株，通过根茎繁殖的方法移栽到海南三亚，在冬季短日照气候条件下，利用高粱刈割后的再生性，选择全生育期抽穗早的褐色中脉单株。

3)、创建了光周期强敏感型BMR高粱保持系在不同环境的选择标准：

在河北衡水春播长日照条件下，选择全生育期不抽穗或抽穗极晚，营养生长130天以上，株高150±5cm的褐色中脉单株；在海南三亚短日照条件下，选择全生育期抽穗早，播种后60天以内抽穗，而且株型紧凑，株高110-130cm，穗部性状好，花粉量大，穗形中紧，结实率98％以上的褐色中脉单株。

4)、创建了光周期强敏感型BMR高粱不育系转育技术流程：

由于选育的光周期强敏感型BMR高粱不育系在北方春播长日照环境条件下不能抽穗开花，无法进行回交转育，提出了光周期强敏感型BMR高粱不育系各世代的回交转育工作，均需在海南三亚短日照条件下完成；经短日照气候条件诱导抽穗、开花，连续7个世代回交转育，得到光周期强敏感型BMR高粱不育系。

本发明提出了一种光周期强敏感型BMR高粱不育系的选育方法。其主要选育流程为：杂交双亲的选择(以BMR基因型高粱保持系为母本，以光周期敏感型饲草高粱品种为父本)→海南三亚短日照条件下进行杂交组合组配→长短日照条件连续5个周期的重复选择(在北方春播条件下选择全生育期不抽穗或抽穗极晚的褐色中脉单株→利用其再生茎诱导结实，海南三亚短日照条件下选择全生育期抽穗早，播种后60天以内抽穗的褐色中脉单株)→光周期强敏感型BMR高粱保持系→海南三亚短日照条件下连续回交转育→光周期强敏感型BMR高粱不育系、保持系的形成。

通过采用此标准，成功选育出了光周期强敏感型BMR高粱不育系，利用此不育系选配光周期敏感型BMR饲草高粱杂交种，在北方春播条件下，能够维持较长时间的营养生长，茎叶利用期延长，保持较高的饲用品质。

具体实施方式

本发明创新形成了一种光周期强敏感型BMR高粱不育系的选育方法，先通过杂交选育，利用长短日照长度差异，选育光周期强敏感型BMR高粱保持系；再通过连续回交转育法，转育光周期强敏感型BMR高粱不育系，下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

(1)光周期强敏感型BMR高粱保持系的选育

F0代组配：2005年冬，在位于海南省三亚市的河北省农林科学院三亚试验站进行(该地每年冬季11月至次年2月的日照长度一直处在11.0-11.5小时范围内，属短日照环境)。以河北省农林科学院旱作农业研究所提供的BMR高粱保持系HG239B为母本，以引进北京百绿公司的具有光周期敏感特性的大力士高粱品种为父本，去雄杂交，获得F0代杂交种种子，收获保存。

F1代选择：2006年冬，继续在位于海南省三亚市的河北省农林科学院三亚试验站进行。将F0代杂交种种子单粒点播种植，同时与其母本BMR高粱保持系HG239B相邻种植，行距50cm，株距20cm；经F1杂交群体成功率的鉴定，于抽穗期选择综合农艺性状好的F1真杂交株9株，自交套袋，成熟时混合收获，获得F1代混合种子。

F2代选择：2007年春，在位于河北衡水的河北省农林科学院旱作节水试验站进行(该地每年从5月中旬到9月中旬的日照长度在14.1-12.3小时范围内，光周期敏感型材料在此生长期一直处于营养生长阶段，属长日照环境)。F1代混合种子单粒点播种植，行距50cm，株距20cm；群体数量不低于1000株。重点选择“全生育期不抽穗或抽穗极晚，营养生长130天以上，株高150cm的褐色中脉单株20株”作为F2代根茎繁殖材料，进行挂牌，单独标记。

F2代根茎繁殖：2007年冬，在位于海南省三亚市的河北省农林科学院三亚试验站种植F2代根茎繁殖材料，选择全生育期早抽穗，播种后60天以内抽穗，株高110-130cm左右的褐色中脉单株3-5株，进行挂牌，单独标记，成熟后收获F2代单株种子。

F3代选择：2008年春，继续在位于河北衡水的河北省农林科学院旱作节水试验站种植F2代单株种子，将F2代每株收获的单株种子播种一个小区，单粒点播种植，行距50cm，株距20cm；群体数量不低于300株。每区选择“全生育期不抽穗或抽穗极晚，营养生长130天以上，株高150±5cm的褐色中脉单株20株”作为F3代根茎繁殖材料，进行挂牌，单独标记。

F3代根茎繁殖：2008年冬，继续在位于海南省三亚市的河北省农林科学院三亚南繁试验站种植F3代根茎繁殖材料。重点选择全生育期早抽穗，播种后60天以内抽穗，株高110-130cm的褐色中脉单株3-5株，进行挂牌，单独标记，成熟后收获F3代单株种子。

F4～F6代选择：2009年春-2011年冬，继续在河北省旱作节水试验站、河北省农林科学院三亚南繁试验站，按照F2～F3代单株选择方法，连续进行3个世代的轮回选择；并于2011年冬对F6代根茎繁殖材料按单株收获，获得光周期强敏感型BMR高粱保持系BMR175。

(2)光周期强敏感型BMR高粱不育系的回交转育

回交1代：2011年冬，继续在河北省农林科学院三亚南繁试验站进行。以F6代选育的光周期强敏感型BMR高粱保持系BMR175为父本，河北省农林科学院旱作农业研究所提供的普通粒用高粱不育系A₃三尺三A为母本，单粒点播种植，行距50cm，株距20cm；母本群体数量20株，父本100株。分别选择3株健康植株成对进行回交转育，同时光周期强敏感型BMR高粱保持系BMR175单株自交，成熟后，成对收获保存，得到BC1种子和BMR175自交1代种子。

回交2代：2012年冬，继续在河北省农林科学院三亚南繁试验站进行。将BC1种子和BMR175自交1代种子相邻种植，采用单粒点播种植，行距50cm，株距20cm。BC1种子生长抽穗开花后，选择完全不育株的单株为母本，用BMR175自交1代种子为父本成对回交，同时BMR175自交1代种子自交，母本群体数量100株，父本群体数量100株；成熟后，单株收获BC2种子及BMR175自交2代种子，成对保存。

回交3代：2013年冬，继续在河北省农林科学院三亚南繁试验站进行。将BC2种子和BMR175自交2代种子相邻种植，采用单粒点播种植，行距50cm，株距20cm。BC2种子生长抽穗开花后，选择完全不育株的褐色中脉单株为母本，且株型、长势长相与光周期强敏感型BMR高粱保持系BMR175一致；用BMR175自交2代种子为父本成对回交，同时BMR175自交2代种子自交，母本群体数量1000株，父本群体数量100株；成熟后，单株收获BC3种子及BMR175自交3代种子，成对保存。

回交4-6代：2014年冬—2016年冬，连续3年冬季在河北省农林科学院三亚南繁试验站进行。按回交3代方法连续进行回交4-6代的选育，回交4-6代母本群体数量500株，父本群体数量100株；成熟后，单株收获BC6种子及BMR175自交6代种子，成对保存。

回交7代：2017年冬，继续在河北省农林科学院三亚南繁试验站进行。将BC6种子和BMR175自交6代种子相邻种植,采用单粒点播种植，行距50cm，株距20cm。BC6种子生长抽穗开花后，选择完全不育株且株型、长势长相与光周期强敏感型BMR高粱保持系BMR175一致的褐色中脉单株为母本，用BMR175自交6代种子为父本成对回交，同时BMR175自交6代种子自交，母本群体数量500株，父本群体数量100株；成熟后，收获BC7种子及BMR175自交7代种子，脱粒和保存，进行稳定系、适应性调查评价，获得光周期强敏感型BMR高粱不育系BMR175A和光周期强敏感型BMR高粱保持系BMR175B。

BMR175A主要特征：在河北省衡水市的河北省农林科学院旱作节水试验站春播条件下表现为：全生育期不抽穗，株高155cm，叶片数21片；在海南省三亚市的河北省农林科学院三亚南繁试验站，生育期73天，株高115cm，叶片数11片，穗型圆筒，穗形中紧。

Claims (7)

1.一种光周期强敏感型BMR高粱不育系的选育方法，通过双亲杂交、系谱法选育、连续回交，得到光周期强敏感型BMR高粱不育系，其特征在于，包括以下步骤：

(1)光周期强敏感型BMR高粱保持系的选育

I、以BMR基因型高粱保持系为母本，光周期敏感型饲草高粱为父本，于海南三亚短日照条件下，诱导父本抽穗、开花，完成杂交组配，获得F0代杂交种种子；将F0代杂交种种子继续在上述条件下种植，选择真杂交株8-10株，套袋自交，成熟时混合收获，得到F1代混合种子；

II、在北方春播长日照条件下播种F1代混合种子，出苗成为F2代，F2代群体中选择全生育期不抽穗或抽穗极晚、营养生长130天以上、株高150±5cm的BMR单株，在秋季停止生长后，对所选BMR单株进行刈割，采用根茎繁殖方法，将根茎部分移栽到海南三亚短日照条件下进行加代繁殖，在三亚选择全生育期抽穗早、播种后60天以内抽穗、株型紧凑、株高110-130cm、穗形中紧、结实率98％以上的褐色中脉单株，套袋进行自交，收获褐色中脉单株种子；

III、按照步骤II的选育方式进行至少5个世代的选育，得到光周期强敏感型BMR高粱保持系；

(2)光周期强敏感型BMR高粱不育系的转育

在海南三亚短日照条件下，以粒用高粱不育系为母本，以步骤(1)中选育的光周期强敏感型BMR高粱保持系为父本进行连续回交转育，得到光周期强敏感型BMR高粱不育系；其中各世代的回交母本首先选择完全不育的褐色中脉单株，其次其它农艺性状的选择应与光周期强敏感型BMR高粱保持系一致，包括：全生育期抽穗早、播种后60天以内抽穗、株型紧凑、株高110-130cm、穗形中紧。

2.根据权利要求1所述的一种光周期强敏感型BMR高粱不育系的选育方法，其特征在于，所述海南三亚短日照条件的日照长度为11.0h～11.5h；所述北方春播长日照条件的日照长度在12.3h以上。

3.根据权利要求1所述的一种光周期强敏感型BMR高粱不育系的选育方法，其特征在于，步骤(1)中，F1代混合种子种植时群体数量不低于1000株，之后各世代褐色中脉单株种子种植时群体数量均不低于300株。

4.根据权利要求1所述的一种光周期强敏感型BMR高粱不育系的选育方法，其特征在于，步骤(2)中所述的连续回交转育为回交1代-回交7代的转育。

5.根据权利要求1所述的一种光周期强敏感型BMR高粱不育系的选育方法，其特征在于，步骤(2)中所述的连续回交转育均需在海南三亚短日照条件下完成。

6.根据权利要求4所述的一种光周期强敏感型BMR高粱不育系的选育方法，其特征在于，回交1代母本群体数量不低于10株，回交2代的母本群体数量不低于100株，回交3代的母本群体数量不低于1000株，回交4-7代的母本群体数量不低于500株，回交各世代父本群体数量不低于100株。

7.根据权利要求1所述的一种光周期强敏感型BMR高粱不育系的选育方法，其特征在于，所述步骤(1)中对所选BMR单株进行刈割的方法包括，在距离茎基部15-20cm处，对所选BMR单株的地上部茎进行刈割。