CN111903508A - 利用同源小麦近等基因系不育系制种蓝小麦杂交种的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于蓝小麦制种技术领域，涉及一种选育并利用同源小麦近等基因系不育系制种蓝小麦杂交种的方法。本发明针对蓝矮败选育并组配蓝粒小麦杂交种的技术，以及应用蓝矮败选育并利用两个同源近等基因系小麦不育系繁育生产蓝小麦杂交种的技术进行设计，填补了该技术的空白，有效加快了蓝小麦的发展研究进程，且蓝矮败转育生产小麦杂种能够克服父本某些缺陷，为优质杂交种的获取提供了新的思路。

Description

利用同源小麦近等基因系不育系制种蓝小麦杂交种的方法

技术领域

本发明属于蓝小麦杂交制种技术领域，涉及一种选育并利用同源小麦近等基因系不育系制种蓝小麦杂交种的方法。

背景技术

杂种优势利用是大幅度提高产量的有效途径，小麦杂种优势的利用是社会的普遍期待。经国内外专家学者的探索研究，发现了小麦杂种优势利用的多种途径，提出了各自的亲本选育选用、杂交制种方法与技术体系。研究起步最早的当属三系（不育系、保持系、恢复系）途径，尽管到目前为止尚没能育成审定品种，但是通过几十年的研究，人们早已规划完善了其制种技术体系；而小麦杂种优势利用的光温敏途径、化杀途径国内多家单位先后育成审定了品种组合，分别形成了各自的制种技术方法，并生产小麦杂交种用于大田生产，有的还公布了制种技术规程；然而，小麦杂种优势利用的“蓝矮败”途径，由于研究起步较晚，相对研究较少，耿爱民团队对其进行了相关研究，制定了杂交制种的方法与规程。而对于“蓝败”不育系，耿爱民团队仅申报了选育方法的发明专利，但尚未见其杂交制种的技术方法报道与专利申请。

蓝小麦是一种蓝色糊粉层的小麦品种，富含花青素，能从土壤中富集锌铁铬硒等微量元素，是一种具保健功能的小麦。目前尚没有利用蓝矮败选育并组配蓝粒小麦杂交种的文献报道， 更没见到应用蓝矮败选育并利用两个同源近等基因系小麦不育系制种生产蓝小麦杂交种的资料与报道，目前这些方面均属于方法与技术空白。

发明内容

本发明针对制种蓝小麦杂交种研究空白，提出一种利用两个同源小麦近等基因系不育系制种蓝小麦杂交种的方法。

为了达到上述目的，本发明是采用下述的技术方案实现的：

选取两个已知或初步测知具有较强杂种优势的小麦品种甲、乙，选用两份蓝矮败（蓝矮败丙、蓝矮败丁），分别用甲乙两品种对蓝矮败授粉（每品种对应其中一份蓝矮败，比如蓝矮败丙/品种甲；蓝矮败丁/品种乙）；并各自连续对蓝矮败（种植的分拣蓝粒）回交，回交至稳定（或基本稳定）。再从稳定的蓝矮败群体中选育各自的蓝粒近等基因系及蓝败。由品种甲选育出蓝矮败甲、蓝败甲、蓝小麦甲（甲品种的蓝粒近等基因系）；由品种乙选育出蓝矮败乙、蓝败乙、蓝小麦乙（乙品种的蓝粒近等基因系）。即可运用包括甲乙两品种在内的8份种质（甲品种、蓝矮败甲、蓝败甲、蓝小麦甲，品种乙、蓝矮败乙、蓝败乙、蓝小麦乙）。

本发明着重（实际大田制种中通常应用）配制下列蓝小麦杂交种组合：蓝败甲/蓝小麦乙，蓝败乙/蓝小麦甲，正反交两种蓝小麦杂交制种组合方式（而非利用蓝矮败，如：蓝矮败甲/蓝小麦乙）。

作为优选，蓝小麦杂交制种采取小畦种植，畦面宽1.0-1.3米、畦埂宽0.4-0.5米，埂高0.2米左右，授粉的父本播种在畦埂上，畦内播种6行或4苗带。借助畦埂高度实现父本与蓝败不育系在高度上利于传粉的空间布局，大大提高了授粉结实率。

值得指出的是：本专利在利用蓝小麦杂交种进行蓝小麦大田生产时，则要利用这些下代会含有不育系的杂交种。在利用含有约1/4蓝败不育系的蓝小麦杂交种大田生产中，经观察不育的蓝败一般开颖较早，占3/4均匀分布的可育杂交蓝小麦其花粉足以能够使1/4的蓝败正常授粉结实，其产品也完全是蓝色小麦。我们的试验结果，其产量与人工杂交的同组合蓝小麦杂交种产量无明显差异。

作为备用方案，上述8种种质，也可组配出蓝矮败甲/蓝小麦乙或蓝矮败乙/蓝小麦甲的蓝小麦杂交组合；还可组配蓝矮败甲（或蓝败甲）/品种乙，或蓝矮败乙（或蓝败乙）/品种甲的普通白粒杂交小麦制种组合。

作为优选，在回交转育蓝矮败并选育蓝败、蓝粒近等基因系（蓝小麦）的过程中，在选择最初利用的蓝矮败时必须考虑与作为杂交种亲本之一的回交父本品种，蓝矮败最好能克服回交父本的某个缺陷（如亲本甲品种抗白粉病偏差，蓝矮败应则选择一个抗白粉病的蓝矮败丙），在回交的各个世代都重点关注所选蓝矮败单株的白粉病抗性，直到最终转育成的蓝矮败甲、蓝败甲、蓝小麦甲，都比品种甲更抗白粉病；另一个亲本的转育对蓝矮败的选择也是一样的，尽量能够克服杂交亲本某个缺点（易于在回交转育过程中鉴别及选择的性状），这样通过利用转育蓝矮败生产的小麦杂交种可能比直接人工杂交产生的杂交种大田综合表现还要好。

作为优选，在回交转育蓝矮败并选育蓝败、蓝粒近等基因系（蓝小麦）的过程中，在不育系接近稳定（大约回交6～7个世代）时，从蓝矮败植株上选择可育的白粒种植穗行、选择优良株系材料作为回交父本利用，不再利用原回交父本继续回交，通常选出的这些材料能克服原品种的某项缺陷，生产的杂交种抗病适应性更好，这样做其杂交制种产量也相对较高，品种权更容易被保护，不易被人侵权仿冒。

作为优选方案，利用育成的某品种的蓝小麦品种（蓝粒近等基因系）对各品种稳定的蓝矮败（及蓝败）套袋杂交授粉，通过对其测产选育出蓝小麦杂交新组合。

对蓝矮败、蓝败、蓝粒近等基因系与其回交授粉父本的关系及各自特性作出如下说明：

蓝矮败是蓝粒（4D/4E）、矮秆（Rht₁₀）、花药败育（Ms₂）三个显性性状连锁在4D^#染色体上的小麦不育系，其遗传行为符合单体附加系遗传特点。蓝矮败用普通白粒品种为其授粉，在同一株同一麦穗上会结出两种颜色的籽粒：蓝粒和白粒（蓝粒大约占1/4）。分拣其中的蓝粒种植，下年在田间表现为矮秆、没有花药（称为败育）。分拣其中的白粒种植，同我们普通的小麦是一样的：—株高正常、有花药、能正常自交结实（本专利没有讨论白粒如何利用问题）。分拣的蓝粒（蓝矮败）种植，用甲品种为其授粉，同株同麦穗还是结蓝粒与白粒两种颜色的籽粒。每年都分拣其中的蓝粒种植，每年都使用同一个品种（甲）对分拣出的蓝粒（蓝矮败）授粉，通过连续多代回交，就育成了甲品种的蓝矮败。

其中，蓝矮败群体中出现的（因打破连锁）高杆没有花药的植株为蓝败（蓝矮败的近等基因系不育系）（选到的几率较低-大约千分之几）。

蓝矮败群体中出现的（因打破连锁）高杆有花药的植株，进而选出的全蓝粒株系为甲品种的蓝粒近等基因系（选到的几率大约百分之几）。

甲品种、乙品种为已知或已初测得知具有强优势的杂交组合的两个亲本品种，用其对相应的蓝矮败连续回交分别获得各自的近等基因系蓝矮败、蓝败、蓝小麦。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明针对利用蓝矮败选育并组配蓝小麦杂交种的技术，以及应用蓝矮败选育并利用两个同源近等基因系小麦不育系制种生产蓝小麦杂交种的技术进行设计，填补了该技术的空白。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1

蓝小麦杂交制种父母本同期播种实例：

根据鲁麦23/与济南17两普通白粒品种的强优势杂交组合，利用蓝矮败选育两品种各自相应的近等基因系蓝败与蓝麦，并组配制种相应蓝小麦杂交种。分为两步实施，分为步骤A与步骤B。

步骤A首先利用蓝矮败x与鲁麦23和济南17，选育成蓝矮败鲁麦23、蓝败鲁麦23、蓝麦鲁麦23，及蓝矮败济南17、蓝败济南17、蓝麦济南17；步骤B,大田制种蓝小麦杂交种。

步骤A：

A1)鲁麦23蓝矮败与同源蓝败近等基因系及蓝麦的选育：

A1-1)转育蓝矮败鲁麦23：秋播种植4行蓝矮败（属抗叶枯病蓝矮败，以弥补鲁麦23抗叶枯病差的缺陷），单粒点播25粒/米，行长3米，两侧播种鲁麦23作为授粉父本，四周设置1米宽的小区走道，抽穗前拔除分离出的各类杂株，并用竹木支架与铁丝、塑料编织布搭建隔离区，自然授粉，成熟后收获蓝矮败，分拣其中的蓝粒（蓝矮败）秋播继续种植，同上年一样，继续用鲁麦23 为回交父本，年年收获分拣蓝粒种植，经连续回交7代育成蓝矮败鲁麦23。

A1-2)蓝败鲁麦23的选育：播种蓝矮败鲁麦23，与回交父本鲁麦23，在其回交群体中选择分离出的高杆不育株（蓝败）植株，仍用鲁麦23为其授粉，育成蓝败鲁麦23。该蓝败鲁麦23与同源的蓝矮败鲁麦23 种植在同一隔离区内，都以鲁麦23号为回交父本，进行对比观察，观察发现，蓝败鲁麦23比蓝矮败鲁麦23抽穗早4天，颖壳开张早3天，植株显著高大，高36厘米，单株成穗多2个，单株生物产量与籽粒产量均大幅度高于蓝矮败鲁麦23。

A1-3)蓝麦鲁麦23的选育：在播种种植稳定的鲁麦23蓝矮败回交群体中，选择打破连锁分离出的高杆可育株（蓝育株），整株套袋收获后分拣蓝粒，点播选择全蓝粒植株，经株系比较则育成鲁麦23的蓝粒近等基因系——蓝麦鲁麦23。

A2) 选用一抗白粉病蓝矮败（克服济南17的白粉病抗性缺陷），以济南17为回交父本，用上述鲁麦23转育同样的方法同步将济南17转育成蓝矮败济南17、选育出蓝败济南17、蓝麦济南17，（具体实施操作叙述省略，它完全同用鲁麦23的转育、选育过程）。

步骤B杂交种制种（蓝败鲁麦23/蓝麦济南17）：

在收获玉米同步秸秆还田后，撒施NPK（各15%）三料复合肥40Kg/亩与尿素10公斤/亩作底肥，然后深耕并旋耕2遍，完成整地施肥等播种前田间作业。上述田间作业结束后，使用“畦埂扶垄播种耧”起埂做畦播种父本，畦面宽130cm、畦埂宽50cm、畦埂高20cm。父本品种为蓝麦济南17，父本采用8厘米宽苗带，父本被播种在畦埂上，亩播量（折纯作相当于）20公斤/亩；同日在小畦畦内播种6行蓝败不育系——蓝败鲁麦23，播种四天后在畦内浇水（不育系的出苗水、埂上父本的补墒水）。浇水后3-4天不育系齐苗，埂上父本浇水后大约5-6天齐苗，父母本均正常越冬，春季返青后不育系与父本生长发育均正常。4月初浇水，结合浇水每亩撒施尿素30kg，清明节前后父母本陆续拔节。5月初父母本相继抽穗、开花（开颖）授粉，花期基本正常相遇，蓝败授粉结实良好。6月中旬制种田与当地大田小麦基本同期成熟收割，父母本分别收割脱粒、单收单放，计算产量，蓝败植株上收获籽粒折亩产675斤，全部为蓝色籽粒。具有空间区位优势的父本蓝麦济南17折1310斤/亩。同父本（蓝麦济南17）、同面积同行距、同父母本比例、同期播种，利用鲁麦23蓝矮败为不育系制种对比，由于花期相遇不好，蓝矮败植株所结种子，只有蓝败植株所结种子的一半左右，杂交制种亩产不到300斤，这充分显示了该专利方法的有效性。

C）试验验证：我们种植了鲁麦23蓝败/蓝麦济南17、鲁麦23蓝矮败/蓝麦济南17及人工去雄杂交所得鲁麦23/蓝麦济南17三种蓝麦F1杂交种，结果表明：三种F1大田产量表现差别不大。这一验证试验表明，利用两个同源近等基因系不育系及同源蓝粒近等基因系的选育及杂交制种的技术路经可行，制种产量高，操作简便，经济效益显著高于利用同源蓝矮败不育系制种。其产量高、效益好，所生产的杂交一代F1的大田产量表现相近。

实施例1中用到的材料说明:

1、鲁麦23、济南17均为山东省审定品种；

2、本专利所利用的蓝矮败（代指的蓝矮败甲、蓝矮败乙、蓝矮败x），均为淄博爱民种业有限公司利用偏春性蓝矮败97-866（我们与四川凉山彝族自治州西昌农科所合作协议有条件获得）种质，历经多年多世代遗传背景的冬性化转育育成的蓝矮败不育系及其组建的相关轮选群体（可有条件有偿转让获得）。

3、鲁麦23蓝矮败、济南17蓝矮败、均为淄博爱民种业有限公司利用鲁麦23、济南17做回交父本对相应的蓝矮败连续回交转育而成；鲁麦23蓝败、济南17蓝败是从鲁麦23蓝矮败、济南17蓝矮败中选育而成的近等基因系蓝败种质；蓝粒鲁麦23、蓝粒济南17是从鲁麦23蓝矮败、济南17蓝矮败中选育而成的蓝粒近等基因系蓝小麦种质；（可有条件有偿转让获得）。

4、鲁麦23蓝败/蓝麦济南17、济南17蓝败/蓝麦鲁麦23是本专利蓝色小麦杂交种。（品种权可有条件有偿转让获得）。

实施例2

蓝小麦杂交制种父母本错期播种实例

根据黑马1号/青农2号两普通白粒品种的强优势杂交组合，利用蓝矮败选育两品种各自相应的近等基因系蓝败与蓝麦，并组配制种相应蓝小麦杂交种。分为两步实施，分为步骤A与步骤B。

首先利用蓝矮败x，选育成蓝矮败黑马1号、蓝败黑马1号、蓝麦黑马1号，及蓝矮败青农2号、蓝败青农2号、蓝麦青农2号；步骤B大田制种蓝小麦杂交种。

步骤A

A1）利用能弥补黑马一号抗白粉病缺陷的蓝矮败，用黑马一号为回交父本，连续回交育成蓝矮败黑马一号，采用与实例1完全相同的田间种植及后代处理方法，育成蓝败黑马一号、蓝麦黑马一号。

A2）利用能弥补青农2号锈病抗性缺陷的蓝矮败，用青农2号为回交父本，连续回交转育成蓝矮败青农2号，采用与实例1完全相同田间种植及后代处理方法，育成蓝败青农2号、蓝麦青农2号。

步骤B

父母本错期播种组合（蓝败黑马1号/蓝麦青农2号）蓝小麦杂交制种

10月初收获玉米同步秸秆还田，撒施NPK三料（各15%）复合肥40Kg/亩与尿素10公斤/亩作底肥，然后深耕并旋耕2遍，使用扶垄器起畦埂做畦，畦面宽130cm、畦埂宽50cm、畦埂高20cm，完成施肥耕作整畦等播种前田间作业。上述田间作业结束后，在小畦畦内播种6行蓝败不育系——黑马1号蓝败，播种后大约一周齐苗， 11月初在畦埂上使用手推式宽幅单腿楼播种杂交组合父本蓝麦青农2号，父本播种量（折合纯作相当于）50万基本苗，父本播种后随即为分蘖期的蓝败不育系浇水（也为播种在畦埂上的父本造墒），大约11月中旬末父本齐苗。父母本均正常越冬，春季返青后不育系与父本生长发育正常，4月初浇水，结合浇水每亩撒施尿素30kg，清明节前后父母本陆续拔节，5月初父母本相继抽穗、开花（开颖）授粉，花期基本正常相遇，蓝败授粉结实良好，6月中旬制种田与当地大田小麦基本同期成熟收割，父母本分别收割脱粒、单收单放，计算产量，蓝败植株上收获籽粒折亩产688斤，经色选其中蓝粒168斤/亩，杂交种子520斤/亩，具有空间区位优势的父本青农2号折1428斤/亩。

实施例1中用到的材料说明:

黑马1号、青农2号均为山东省审定品种。

所利用蓝矮败与实施实例1的来源相同，均由淄博爱民种业有限公司利用偏春性蓝矮败97-866（本专利权人与四川凉山彝族自治州西昌农科所合作协议有条件获得）种质，历经多年多世代遗传背景的冬性化转育育成的蓝矮败不育系及其组建的相关轮选群体，以及利用其再转育形成的各种蓝矮败（可有条件有偿转让获得）。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种选育并利用两个同源小麦近等基因系不育系制种蓝小麦杂交种的方法，其特征在于，选取小麦品种甲和蓝矮败丙，利用品种甲对蓝矮败丙授粉，并连续回交至稳定，再从稳定的蓝矮败群体中选育各自的蓝粒近等基因系及蓝败，得到甲品种、蓝矮败甲、蓝败甲、蓝小麦甲四份种质；选取小麦品种乙和蓝矮败丁，采用相同的方法得到乙品种、蓝矮败乙、蓝败乙、蓝小麦乙四份种质。

2.根据权利要求1所述选育并利用两个同源小麦近等基因系不育系制种蓝小麦杂交种的方法,其特征在于，品种甲和品种乙为具有较强杂种优势组合的两个亲本品种。

3.根据权利要求1所述选育并利用两个同源小麦近等基因系不育系制种蓝小麦杂交种的方法，其特征在于，采用正反交两种蓝小麦杂交制种组合方式。

4.根据权利要求3所述选育并利用两个同源小麦近等基因系不育系制种蓝小麦杂交种的方法，其特征在于，组合方式为：蓝败甲/蓝小麦乙，蓝败乙/蓝小麦甲。

5.根据权利要求3-5任意一项所述选育并利用两个同源小麦近等基因系不育系制种蓝小麦杂交种的方法，其特征在于，采取小畦种植，畦面宽1.0-1.3米、畦埂宽0.4-0.5米，埂高0.2米，授粉的父本播种在畦埂上，畦内播种6行或4苗带。

6.根据权利要求1所述选育并利用两个同源小麦近等基因系不育系制种蓝小麦杂交种的方法，其特征在于，蓝矮败丙能克服甲品种的某个缺陷，蓝矮败丁能克服乙品种的某个缺陷。

7.根据权利要求1所述选育并利用两个同源小麦近等基因系不育系制种蓝小麦杂交种的方法，其特征在于，在回交接近稳定时，从蓝矮败植株上选择可育的白粒种植穗行、选择优良株系材料作为回交父本利用。

8.根据权利要求1所述选育并利用两个同源小麦近等基因系不育系制种蓝小麦杂交种的方法，其特征在于，作为优选，利用育成的蓝小麦品种对各个稳定的蓝矮败及蓝败套袋杂交授粉，通过对其测产选育出蓝小麦杂交新组合。