CN111406644A - 一种簇生朝天椒核质互作型雄性不育系育种方法及三系配套体系的应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于作物育种技术领域，公开了一种簇生朝天椒核质互作型雄性不育系育种方法及三系配套的应用。使用线椒或朝天椒三系杂交种自交后筛选雄性不育源为母本，用大量的自交系为父本侧交，筛选杂交一代100％不育的父本保持系和杂交一代100％可育的父本恢复系，然后利用保持系多代回交选育不育系。本发明具有育种方法简单，育种目标可控，取材容易，可操作性强，适用于拥有大量优良辣椒自交系材料、没有雄性不育源的育种单位，快速创新选育不育株率和不育度均达100％的核质互作雄性不育系，同时大规模筛选保持系和恢复系材料，实现三系配套体系，便于应用。

Description

一种簇生朝天椒核质互作型雄性不育系育种方法及三系配套 体系的应用

技术领域

本发明属于作物育种技术领域，尤其涉及簇生朝天椒核质互作型雄性不育系选育及三系配套的方法。

背景技术

朝天椒(Capsicum annuumvar.frutescens L.)是辣椒的一个变种，果实朝天生长分簇生和单生两种，辣度高、易干制，是我国主要的干椒之一。辣椒杂种优势明显，杂交种已普遍应用。辣椒杂交种子生产主要采用人工去雄授粉方法，每亩杂交制种田的授粉需要60-120个工，制种用工多、成本高。簇生朝天型辣椒，节间短、花小量大，果小籽少，杂交制种难度大、产量低，制约了簇生朝天型辣椒杂交一代的推广应用。利用雄性不育系生产杂交种，可以减少人工去雄环节，降低生产成本，保障杂种纯度，对小果型簇生朝天椒杂交种应用具有重要意义。

辣椒雄性不育在生产中应用的有两种，雄性不育两用系(genic male sterility，GMS)和核质互作型雄性不育系(cytoplasmic-nuclear male-sterile，CMS)即“三系”(不育系、保持系、恢复系)。利用雄性不育两用系制种需要鉴别和拔除50％的可育株，生产管理难度较大，去杂程序复杂、技术要求高，产量和效率相对较低；核质互作型雄性不育系群体全部都是不育株，在生产上用“三系”制种，已成为朝天型辣椒育种的主攻方向之一。目前韩国利用核质互作型雄性不育系繁育朝天型辣椒杂交种较多，我国辣椒雄性不育利用研究较晚，研究手段和技术也相对落后，存在资源和技术的制约，雄性不育资源的发掘和引进较为困难，深入研究的专业单位较少。目前国内尚未见利用辣椒三系杂交种为不育源，选育簇生朝天椒核质互作型雄性不育系及三系配套的研究报道。

综上所述，现有技术存在的问题是：目前国内簇生朝天型辣椒不育系的选育研究，存在着雄性不育资源发掘和选育困难，引进利用渠道缺乏的问题。国内育种单位拥有大量的簇生朝天型辣椒种质资源，但苦于无雄性不育材料而无法开展朝天型辣椒不育系的选育研究。利用已经获得生产应用的辣椒三系杂交种单株自交留种，对其分离后代单株进行育性鉴定，选择不育率100％的不育株作为核不育基因来源，寻找雄性不育基因的材料容易且选择空间大，可解决不育系选育中的资源瓶颈问题。一般情况下，利用大量的簇生朝天型辣椒种质资源，与不育株测交，可筛选出对应父本基因型为(N/rr)的保持系B系，对应父本基因型为(N/RR)和(S/RR)的恢复系C系。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种簇生朝天椒核质互作型雄性不育系选育及三系配套的方法。线椒和朝天椒三系杂交种已被韩国、泰国和部分国内公司在生产中推广应用，可引进或购买，其基因型为(S/Rr),自交可分离出基因型为(S/RR)、(S/Rr)的可育株和(S/rr)的不育株。为了探明三系杂交种作为不育系育种材料的利用价值，本发明以市场上公开销售的线椒、簇生朝天椒三系杂交种和自有朝天椒自交系为试材，开展了辣椒核质互作型不育系选育研究，旨在通过自交、测交、回交转育，探索选育簇生朝天椒不育系的方法，优化三系杂交育种程序，提高选育效率。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。本发明提供了一种簇生朝天椒核质互作型雄性不育系选育及三系配套的方法，包括以下步骤：

(1)雄性不育株亲本选择：将线椒或朝天椒三系杂交种单株自交留种，对其分离后代单株进行育性鉴定，选择不育率为100％的不育株为母本；

(2)测交F1代获得：以所述不育率为100％的不育株为母本，以簇生朝天椒优良自交系作为父本，成对测交，得到不育率不同的测交F1代种子；

(3)F1代育性鉴定：将所述测交F1代种子播种，选留不育率为100％的株系作母本，用簇生朝天椒父本株系中优良单株作父本，进行单株成对回交，获得F2代种子；将不育株率小于5％的株系对应父本自交，即可获得恢复系；

(4)雄性不育系的纯化：将步骤(3)筛选到的具有目标性状(不育株率为100％)的F2代重复与上述作为父本的材料回交4代，每代选留遗传性状和父本基本一致植株的种子，得到F6代种子，即为选育的雄性不育系，其对应的父本材料为保持系。

具体地，步骤(1)雄性不育株亲本的选择方法为：第一年春天将基因型为(S/Rr)的辣椒三系杂交种播种，网室隔离严格自交留种，得到基因型为(S/Rr)、(S/RR)和(S/rr)的F2(自交)种子。第一年秋天，将所述F2代(自交)种子播种，花期单株进行育性鉴定，可育株75％，不育株25％左右。

具体地，步骤(2)测交的方法为：第二年春天，种植大量原有簇生朝天椒优良自交系材料作为父本，同期播种所述F2代(自交)种子，选留不育率为100％的不育株作为母本，成对测交，得到不育率不同的测交一代种子。

具体地，步骤(3)测交一代育性的鉴定方法为：第二年秋天，种植原有簇生朝天椒优良自交系材料，同期将所述成对测交一代种子所有组合分别播种60株，对每个组合单株进行育性鉴定，筛选不育率小于5％的基因型为(S/Rr)的AC1组合，其对应父本自交系为恢复系C；筛选不育率为100％的基因型为(S/rr)的AB1组合，其对应父本自交系为保持系B；选留不育率为100％的组合优良单株作为母本，以对应簇生朝天椒父本株系中的优良单株作为父本，进行单株成对回交，获得AB2代种子。

具体地，步骤(4)雄性不育系的纯化方法为：第三年春天选择保持系B与回交得到的AB2代种子成对播种，然后以回交AB2代为母本与保持系B回交，收获AB3代，重复以上回交步骤，具体的，将回交后代与簇生朝天椒父本连续回交三代，每代均筛选具有目标性状的簇生朝天椒植株。至第四年秋天，获得AB6代基因型为S(rr)的育种材料，即为不育系A系。

本发明提供的簇生朝天椒核质互作型雄性不育系选育及三系配套的方法，以基因型为(S/Rr)的辣椒三系杂交种F1为材料，自交分离，得到基因型为(S/rr)的核质互作型雄性不育源。以自有朝天椒优良自交系材料作父本，成对测交的模式，选育辣椒核质互作雄性不育系，同时筛选恢复系，提高育种效率。其优点在于：

(1)取材方便、选择范围广。利用已经生产应用的线椒或朝天椒三系杂交种为核不育基因来源，使得寻找具有雄性不育基因的材料更容易且选择空间大，解决不育系选育中的资源瓶颈问题。

(2)由于不育基因来源于优良杂交一代，遗传背景有利连锁多，资源利用效率高。

(3)此方法可同时得到不育系、保持系和恢复系，选育速度快。此外，因为测交可预测杂交优势，可同时定向选育优良恢复系，缩短育种时间。

(4)此方法简单，可操作性强，成功率高。由于采用原有的性状明确的簇生朝天椒材料与具有目标性状三系杂交种(含不育基因r)相结合的办法，使育种程序简单易操作，可复制率高。

在目前报道的一些辣椒核质互作雄性不育系选育中，直接利用雄性不育株或含有CMS基因的F1代种子为雄性不育源，以雄性不育株或F1代为母本，用同株系的可育株或其它亲本材料为父本进行杂交，在后代群体中选择不育率高的单株，连续回交选育不育系和保持系，即不育系和保持系同步选育，导致选育的不育系和保持系育种目标在初始阶段并不明确，需要通过多代选择最后确定。

本发明的簇生朝天椒核质互作型雄性不育系选育方法利用三系杂交一代自交，从F2代中筛选分离出的100％不育的单株为雄性不育源，利用F2代中筛选分离出雄性不育源为母本，用大量的自交系为父本侧交，筛选杂交一代100％不育的父本保持系和杂交一代100％可育的父本恢复系。然后用保持系做父本，连续回交多代选育不育系，最后选出的不育系和保持系性状相同，其不育系是可控的，目标是明确的，与现有保持系是相同的。

本发明具有育种程序简便，育种目标性状及程序可控，育种效率大幅度提高，可批量选育簇生朝天椒核质互作型雄性不育系，为辣椒不育系选育打开了方便之门。

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，下面通过具体的实施例来进一步阐述本发明。

种质资源是育种的基础，也是育种成败的关键，育种单位要通过国内外大量收集、引进不同类型的种质资源，经过杂交、自交分离和回交转育等手段自主选育大量的优良自交系，建立核心资源库。

目前在市场经济条件下，国家间、不同单位间共享资源的难度较大，尤其是核心资源。本发明为克服雄性不育系选育和引进难的问题，采用从市场品种分离不育源的办法，为不育系育种提供了一种新的技术方案。

现有簇生朝天椒优良自交系材料，是本单位多年来大量收集、引进国内外不同类型的种质资源，经过杂交、回交、自交分离选育而成的。辣丰三号是2012年从市场引进的三系杂交种，HG2是2008年春引进的韩国三系杂交种。

实施例1簇生朝天椒核质互作雄性不育系13E选育及三系配套体系的应用

(1)目标性状材料的引入与分离选择

2008年春用引入的韩国三系杂交种F1(代号为HG2)自交留种，得F2种子。

(2)雄性不育保持系材料筛选

2008年秋,以自有10个不同的簇生朝天椒优良自交系作为父本，选择HG2的F2群体中不育率为100％的不育株进行测交，得到测交一代种子。

(3)不育系回交

2009年春，将所述测交种子播种60粒，花期单株进行育性鉴定，筛选出不育率为100％的组合2个，对应父本为雄性不育保持系；不育率为0的组合5个，对应父本为恢复系；不育率为5％-95％的组合3个。

2009年秋选择不育率为100％的2个测交组合和对应父本自交系播种，以测交后代不育株作母本与父本优良单株成对回交，获得回交一代(AB1)不育系。

(4)后代育性鉴定及不育系回交转育

2010年春,回交一代花期再进行一次育性观察，选留不育株率为100％株系，不育性状典型的不育单株作母本，进行第二代成对回交，同时父本自交。

2011年春，种植回交二代组合8份及相应回交父本。依据株型、育性、簇生性、朝天性、果实大小及经济性状等表现在4份回交组合群体内，进行第三代成对回交，同时父本自交。

2012年春，播种回交三代组合6份及相应父本，从中选留不育株率100％目标性状优良的3份进行第四代单株成对回交。

2013年春，种植回交四代组合3份及相应父本，发现其中13E-1-4-2-1的株型和果实特性与保持系父本的目标性状(小果、簇生、朝天)基本相同，其不育系定名为131A，保持系为131B。对这份组合进行第五代单株成对回交。

2014年秋，种植回交五代组合及相应父本，进行大量繁育不育系。育成不育系131A与保持系131B性状相同，13E不育性稳定，不育株率100％。

实施例2：簇生朝天椒核质互作雄性不育系14E选育及三系配套体系的应用

2012年春天将基因型为(S/Rr)辣丰三号线椒播种，网室隔离严格自交留种，得到5株F2种子12克。

2013年春天，将所述F2代种子播种500粒，对其分离后代花期单株进行育性鉴定，选留不育率为100％的不育株160株。以自有60个不同的簇生朝天椒优良自交系作为父本进行测交，得到测交一代种子；

2013年冬天，将所述测交种子播种60粒，花期单株进行育性鉴定，筛选出不育率为100％的组合12个；不育率为5％-95％的组合22个；不育率为0的组合26个，其对应父本簇生朝天椒自交系，为恢复系C。

2014年春天选择不育率为100％的6个组合和父本成对种植，以不育株率为100％的测交后代株系作母本，继续成对回交，获得回交一代(AB1)不育系，同时父本自交为保持系B。

2014年秋天，根据父本农艺性状，种植入选测配株系及相应父本，花期再进行一次育性观察，选留不育株率为100％，不育性状典型，目标性状较好不育株作母本，继续成对回交，获得回交二代(AB2)不育系，同时父本自交。

2015年春天，相同方法继续进行回交转育，在AB6代之前，均采用单株成对回交及父本自交方式。在转育过程中各代都要进行严格的选择，主要依据雄花育性和按父本典型性选株。初代选择时，母本重点选雄花完全不育的，以后随回交代数的增加，逐代加强按父本簇生典型性选株，至AB6代时，母本的雄花不育性已完全稳定，植株遗传性状和父本基本一致，即完成雄性不育系的转育。

Claims (6)

1.一种簇生朝天椒核质互作型雄性不育系育种方法，包括以下步骤：

(1)雄性不育源材料选择：将线椒或朝天椒三系杂交种进行单株自交留种，对其分离后代单株进行育性鉴定，选择不育率为100％的不育株为雄性不育源；

(2)测交F1代获得：以所述不育率为100％的不育株为母本，以簇生朝天椒优良自交系材料作父本，成对测交，得到不育率不同的测交F1代种子；

(3)测交F1代育性鉴定：将步骤(2)获得的F1代种子进行播种，选留不育株率为100％的株系作母本，以所述簇生朝天椒父本株系中优良单株作父本，进行单株成对回交，获得F2代种子；选择不育株率小于5％的株系，其对应父本自交系作为恢复系；

(4)选育的雄性不育系提纯：将步骤(3)得到的不育株率为100％的F2代重复与所述作为父本的材料回交4代，每代均筛选植株遗传性状和父本基本一致植株的种子，得到F6代种子，即为选育的簇生朝天椒核质互作型雄性不育系，其对应的父本材料为保持系。

2.如权利要求1所述的簇生朝天椒核质互作型雄性不育系育种方法，其特征在于，所述辣椒三系杂交种为引进的线椒或朝天椒三系杂交种，例如辣丰三号和HG2韩国三系杂交种，经过单株自交留种后，对其分离后代单株进行育性鉴定，选择不育率为100％的不育株作为核不育基因来源。

3.如权利要求1所述的簇生朝天椒核质互作型雄性不育系育种方法，其特征在于，所述测交F1代不育株率为100％的朝天椒父本自交系，为新雄性不育系提供目标性状和核不育基因(r)，是保持系材料(N/rr)；所述测交F1代不育株率小于5％的朝天椒父本自交系，为恢复系材料(N/RR)和(S/RR)；所述线椒或朝天椒三系杂交种单株自交分离后代为新雄性不育系提供细胞质不育因子(S)和核不育基因(r)。

4.如权利要求1所述的簇生朝天椒核质互作型雄性不育系育种方法，其特征在于，所述筛选依据雄性育性和父本典型性性状进行选择；初代选择时，母本选雄性完全不育的单株，随回交代数的增加，按父本簇生朝天椒典型性性状选株，至F6代时，母本的雄花不育性已完全稳定，植株遗传性状和父本一致，完成雄性不育系的育种。

5.如权利要求1所述的簇生朝天椒核质互作型雄性不育系育种方法，其特征在于，所述步骤(4)获得的雄性不育性已完全稳定，植株遗传性状和父本一致的材料为不育系A系，基因型为(S/rr)；测交用父本材料为保持系B系，基因型为(N/rr)；所述步骤(3)获得的后代中不育株率小于5％的测交父本为恢复系C系，基因型为(N/RR)和(S/RR)。

6.权利要求1获得的不育系、保持系和恢复系在三系配套育种中的应用。