CN110741929A - 一种主花序多角果甘蓝型油菜及其选育方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主花序多角果甘蓝型油菜及其选育方法，选育方法包括以下步骤：1)使用甘蓝型油菜自交系的种子进行EMS诱变处理，获得M₁代植株；2)选择主花序角果数正常的株系进行自交得到M₂代；3)选择主花序角果显著数多的植株进行自交，获得F_2:3家系；4)取F_2:3家系植株花粉进行小孢子培养单倍体植株，同时在田间重复调查F_2:3家系主花序角果性状，对稳定表现主花序多角果性状的家系的单倍体植株进行加倍处理，获得主花序多角果甘蓝型油菜群体；5)将获得的主花序多角果甘蓝型油菜群体进行田间鉴定选择，保留田间出现稳定多角果性状的群体。通过本发明可以获得性状遗传稳定的主花序多角果甘蓝型油菜。

Description

一种主花序多角果甘蓝型油菜及其选育方法

技术领域

本发明涉及一种主花序多角果甘蓝型油菜及其选育方法，属于油菜育种技术领域。

背景技术

油菜是我国第二大油料作物。2015年，我国油菜播种面积为7534.36千公顷，占油料作物总播种面积的53.68％。2015年油菜籽产量为1493.07万吨，占油料作物总产量的42.21％。与此同时，2015年我国进口油菜籽447.10万吨。我国对菜籽油需求巨大，现阶段我国对菜籽油的需求主要依靠国内生产满足。油菜作为我国重要的传统油料作物，其高产、丰产、稳产具有重要意义。早期油菜生产采用育苗移栽的方式，不但费时费力，而且种植密度受限，导致生产成本高，生产效益低，农民种植油菜的积极性下降。随着近年来我国对食用油的需求稳步增加，但农村有效劳动力流失严重，传统依靠大量人力的耕作方式面临挑战。为摆脱这一生产困境，适合大规模生产、更高效、对人力要求更低的轻简化、机械化油菜生产模式的研究逐渐兴起。

种植方式的变化使得配套的种植材料特性也需要发生相应变化。甘蓝型油菜的传统栽培密度为0.8～1.2万株/亩，单株产量对单位面积产量影响较大。通过合密植可以显著增加群体的角果数，是高产的有效途径。当种植密度大于2.6万株/亩时，分枝对产量的贡献极小，品种选育更需要主茎上部的角果密度大且分支较少的品种。伴随着我国机械化种植模式的推行，通过密植争取高产已是油菜品种选育的必然趋势。早期Sierts和Geister(1987)提出，植株种植密度会影响单株角果数、单株籽粒数和产量。常规种植密度的油菜产量主要由单株有效角果数、每角粒数和千粒重三个因素决定。随着种植密度增加，油菜单株和群体竞争增加，需要重新调整协调三要素之间的关系来获得高产。高密度种植油菜和常规种植油菜相比，虽然单株产量降低，但主花序产量占单株的比重不断上升，达到30％至60％，群体优势显著，整体产量较传统种植密度更高。宋稀等(2010)分析多个机械化高密度种植和常规密度种植组合的重要农业性状与小区产量间的关系时发现，密植油菜主花序有效角果数对产量的影响大于每角粒数和千粒重等性状，提出耐密植油菜主要通过群体效应实现高产，高密度种植油菜的选育重点应加强对主花序有效角果数的选择。许多相关研究的结果也支持单株产量与主花序有效角果数呈极显著正相关。

当前油菜品种主花序角果数偏少，在高密度种植条件下，油菜产量受限。但在现有的育种资源中，甘蓝型油菜主花序角果数偏少，不利于高密度种植。另外，尽管主花序角果数对单株产量贡献很大，在生产上具有重要的应用前景，但目前主要通过自然选育的方式获得主花序多角果甘蓝型油菜，该种油菜因其表型性状变异系数适中，容易受环境因素的影响，遗传力相对较小，受多对基因控制并且可能与其他性状基因存在互做，遗传调控模式极为复杂。基于此，有必要研究一种主花序多角果且性状遗传稳定的甘蓝型油菜的选育方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种主花序多角果甘蓝型油菜及其选育方法，以获取主花序多角果甘蓝型油菜，并解决自然选育的甘蓝型油菜性状遗传不稳定的问题。

本发明的技术方案是：一种主花序多角果甘蓝型油菜的选育方法，所述选育方法包括以下步骤：

1)使用甘蓝型油菜自交系的种子进行EMS诱变处理，获得M₁代植株；

2)选择步骤1)中主花序角果数正常的株系进行自交得到M₂代；

3)选择步骤2)中主花序角果显著数多的植株进行自交，获得F_2:3家系；

4)取F_2:3家系植株花粉进行小孢子培养单倍体植株，同时在田间重复调查F_2:3家系主花序角果性状，对稳定表现主花序多角果性状的家系的单倍体植株进行加倍处理，获得主花序多角果甘蓝型油菜群体；

5)将获得的主花序多角果甘蓝型油菜群体进行田间鉴定选择，保留田间出现稳定多角果性状的群体，即为主花序多角果甘蓝型油菜。

进一步的，所述步骤1)中EMS诱变处理材料为0.6％甲基磺酸乙酯。

步骤3)中选择农艺性状优良且主花序具备多角果油菜植株自交，以获得F_2:3家系，其中主花序角果数大于100。

在初花期取植株主花序和上部分枝花序上幼蕾的花粉进行小孢子培养。

步骤4)中采用秋水仙碱染进行加倍处理。

本发明还提供一种所述选育方法获得的主花序多角果甘蓝型油菜。

本发明的有益效果是：本发明选育方法通过EMS诱变创制主花序多角果油菜材料，并结合田间选择和小孢子加倍技术可以快速、稳定的创制出遗传稳定的多角果甘蓝型油菜，为高产密植油菜选育提供育种资源。与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

1)选育目标明确。本发明通过EMS诱导对主花序多角果性状进行定向选择，克服现有材料限制，创制新型材料。

2)该方法选育的时间短，效率高。在筛选到目标材料后，本发明进一步结合小孢子技术纯化材料遗传背景，缩短材料选育周期。

3)不局限于特定油菜品系，常规品种、杂交油菜的保持系、恢复系纯合系都可以使用该方法进行定向选育，获得需要的材料。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的主花序高密度角果油菜一种形态图；

图3为本发明的主花序高密度角果油菜另一种形态图。

具体实施方式

请参考图1，根据本发明一种主花序多角果甘蓝型油菜的选育方法，选育方法的技术思路如下：

1)使用甘蓝型油菜自交系的种子进行EMS诱变处理，获得M₁代植株；

2)选择步骤1)中主花序角果数正常的株系进行自交得到M₂代；

3)选择步骤2)中主花序角果显著数多的植株进行自交，获得F_2:3家系；

4)取F_2:3家系植株花粉进行小孢子培养单倍体植株，同时在田间重复调查F_2:3家系主花序角果性状，对稳定表现主花序多角果性状的家系的单倍体植株进行加倍处理，获得主花序多角果甘蓝型油菜群体；

5)将获得的主花序多角果甘蓝型油菜群体进行田间鉴定选择，保留田间出现稳定多角果性状的群体，即为主花序多角果甘蓝型油菜(如图2和图3所示)。

下面通过两个具体的实施例对发明进行进一步介绍：

实施例1：

1)取甘蓝型油菜自交系中双11种子(主花序角果数约70)用清水浸泡16小时，使用0.6％甲基磺酸乙酯(EMS)浸泡2小时，EMS浸泡期间用Parafilm封口膜封住培养皿口，防止水分蒸发引起EMS溶液浓度变化。EMS处理后的种子用清水洗去多余溶液，再用清水浸泡10小时。逐粒放置在4层滤纸上，20℃，保湿培养2天，待种子萌发后，将萌发的种子播种于花盆中育苗。

2)使用步骤1)育苗移栽至大田中，获得M₁植株。M₁植株在开花前两周，搭建网室，防止昆虫授粉。选择农艺性状优良且主花序角果数正常的油菜植株进行套袋自交，获得M₂种子。

3)使用步骤2)中的种子，育苗移栽至大田中。M₂植株在开花前两周，搭建网室，防止昆虫授粉。选择农艺性状优良且主花序具备多角果油菜植株自交，获得F_2:3家系，优选的，主花序角果数大于100。

4)通过步骤3)获得F_2:3家系，在初花期取植株主花序和上部分枝花序上幼蕾(花蕾约3±0.5毫米)，用75％酒精表面消毒1分钟，再用次氯酸钠消毒20分钟，经无菌蒸馏水冲洗干净后置于B5液体培养基中，通过挤压释放花蕾中的小孢子，再通过过滤和清洗，在游离小孢子培养时加入50mg/L秋水仙碱(含10％蔗糖)处理48小时进行染色体加倍。处理结束后，小孢子用不含秋水仙碱的NLN溶液清洗，并继续培养48h。然后静止培养2周，直至肉眼可见胚状体。胚状体暗培养1周后转入1/2MS固体培养基中进行分化培养。成苗后，幼苗转入生根培养基上培养。

在进行组织培养的同时，田间重复调查F_2:3家系主花序角果性状，仅仅保留在田间稳定表现多角果主花序组培材料进行后续培养。对有目标性状的幼苗进行练苗，然后进行大田移栽，进行田间性状调查，选择主花序多角果的双单倍体油菜自交保存。

5)使用步骤4)获得种子进行田间鉴定选择，保留田间出现稳定多角果性状的群体(如图2所示)，并从中选择农艺性状优良的单株L1438自交保存。L1483和中双11在贵州长顺地区，主花序角果数分别为120.02±11.31和70.8±13.56。L1483和中双11在贵州威宁地区，主花序角果数分别为64±12.95和38.15±12.35。在两个不同的自然环境中，L1483的主花序角果数都明显多于改良前的ZS11.

6)基因遗传力分析。使用步骤5)获得单株L1438与中双11回交得到BC₁代，利用BC₁代自交获得BC₁F₂群体，对BC₁F₂群体进行遗传分离分析。利用主基因加多基因混合遗传模型分析方法，采用极大似然法和IECM算法估计亲本及BC₁F₂群体各成分分布的参数，通过AIC值选择最佳模型，并进行一组适合性检验，包括均匀性U₁ ²、U₂ ²和U₃ ²检验,Smimov检验(_nW²)和Kolmogorov检验(D_n),根据检验结果选择最优遗传模型。分析发现该高密度角果性状受2对加-显性主基因控制，其主基因遗传力为80.73％。因此，遗传分析结果表明控制L1483的主花序角果数性状的遗传因子相对比较稳定，可以通过早期选择实现油菜主花序角果数的改良。

实施例2：

1)取甘蓝型油菜恢复系YD1021R(主花序角果数约56)种子用清水浸泡16小时，使用0.6％甲基磺酸乙酯(EMS)浸泡2小时，EMS浸泡期间用Parafilm封口膜封住培养皿口，防止水分蒸发引起EMS溶液浓度变化。EMS处理后的种子用清水洗去多余溶液，再用清水浸泡10小时。逐粒放置在4层滤纸上，20℃，保湿培养2天，待种子萌发后，将萌发的种子播种于花盆中育苗。

2)使用步骤1)育苗移栽至大田中，获得M₁植株。M₁植株在开花前两周，搭建网室，防止昆虫授粉。选择农艺性状优良且主花序角果数正常的油菜植株进行套袋自交，获得M₂种子。

3)使用步骤2)中的种子，育苗移栽至大田中。M₂植株在开花前两周，搭建网室，防止昆虫授粉。选择农艺性状优良且主花序具备多角果油菜植株自交，获得F_2:3家系。

4)通过步骤3)获得F_2:3家系，在初花期取植株主花序和上部分枝花序上幼蕾(花蕾约3±0.5毫米)，用75％酒精表面消毒1分钟，再用次氯酸钠消毒20分钟，经无菌蒸馏水冲洗干净后置于B5液体培养基中，通过挤压释放花蕾中的小孢子，再通过过滤和清洗，在游离小孢子培养时加入50mg/L秋水仙碱(含10％蔗糖)处理48小时进行染色体加倍。处理结束后，小孢子用不含秋水仙碱的NLN溶液清洗，并继续培养48h。然后静止培养2周，直至肉眼可见胚状体。胚状体暗培养1周后转入1/2MS固体培养基中进行分化培养。成苗后，幼苗转入生根培养基上培养。

在进行组织培养的同时，田间重复调查F_2:3家系主花序角果性状，仅仅保留在田间稳定表现多角果主花序组培材料进行后续培养。对有目标性状的幼苗进行练苗，然后进行大田移栽，进行田间性状调查，选择主花序多角果的双单倍体油菜自交保存。

5)使用步骤4)获得种子进行田间鉴定选择，保留田间出现稳定多角果性状的群体，并从中选择农艺性状优良的单株L5365自交保存。L5365和YD1021R在贵州铜仁地区，主花序角果数分别为110.02±10.32和55.97±11.47。使用L5365的花粉与不育系YD3361A杂交，可以使3361A完全恢复育性。这一结果表明利用本发明方法对恢复系进行选育，可以获得稳定多角果主花序并保持原有的恢复不育的能力，即获得具有主花序多角果的甘蓝型性油菜恢复系新品系，可以用于培养主花序多角果杂交油菜育种。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种主花序多角果甘蓝型油菜的选育方法，所述选育方法包括以下步骤：

1)使用甘蓝型油菜自交系的种子进行EMS诱变处理，获得M₁代植株；

2)选择步骤1)中主花序角果数正常的株系进行自交得到M₂代；

3)选择步骤2)中主花序角果显著数多的植株进行自交，获得F_2:3家系；

4)取F_2:3家系植株花粉进行小孢子培养单倍体植株，同时在田间重复调查F_2:3家系主花序角果性状，对稳定表现主花序多角果性状的家系的单倍体植株进行加倍处理，获得主花序多角果甘蓝型油菜群体；

5)将获得的主花序多角果甘蓝型油菜群体进行田间鉴定选择，保留田间出现稳定多角果性状的群体，即为主花序多角果甘蓝型油菜。

2.根据权利要求1所述的主花序多角果甘蓝型油菜的选育方法，其特征在于：所述步骤1)中EMS诱变处理材料为0.6％甲基磺酸乙酯。

3.根据权利要求1所述的主花序多角果甘蓝型油菜的选育方法，其特征在于：步骤3)中选择农艺性状优良且主花序具备多角果油菜植株自交，以获得F_2:3家系，其中主花序角果数大于100。

4.根据权利要求1所述的主花序多角果甘蓝型油菜的选育方法，其特征在于：在初花期取植株主花序和上部分枝花序上幼蕾的花粉进行小孢子培养。

5.根据权利要求1所述的主花序多角果甘蓝型油菜的选育方法，其特征在于：步骤4)中采用秋水仙碱染进行加倍处理。

6.一种如权利要求1至5任一所述选育方法获得的主花序多角果甘蓝型油菜。

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