CN112753565A - 一种基于单基因显性核不育的陆地棉的轮回选择育种方法 - Google Patents

一种基于单基因显性核不育的陆地棉的轮回选择育种方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于单基因显性核不育的陆地棉的轮回选择育种方法，以创制的单基因显性核不育棉花石大棉98‑6A中的为母本，用多个优良的陆地棉品种为轮回父本进行杂交，可将优良陆地棉品种转化为单基因显性核不育的棉花种质资源，并构建一个多亲本的轮回选择群体；利用转育的显性核不育材料通过多轮的混选混交，后代材料变异范围大，创制新的种质资源，加速目的优良性状的出现和聚合，提高育种选育的效率。

Description

一种基于单基因显性核不育的陆地棉的轮回选择育种方法
技术领域
本发明属于育种技术领域，具体涉及一种基于单基因显性核不育的陆地棉的轮回选择育种方法。
背景技术
目前常规的棉花杂交技术是：配置一个棉花杂交组合，首先选择一个品种作为母本，在棉花的开花期将母本上每朵花的雄蕊去掉，然后授上父本的花粉。
利于特有的遗传种质资源单基因控制的显性核不育陆地棉“石大98-6A”作为母本，可以省去较繁琐的人工去雄，进行杂交育种。“石大98-6A”为本课题组(石河子大学农学院棉花分子育种室)利用远缘杂交与回交相结合的方法选育的遗传稳定陆地棉核不育材料。杂交测试和细胞学鉴定证实“石大98-6A”不育特性由单基因显性基因控制，不育株不育彻底，可育株的育性正常，并且育性稳定遗传；不育株与普通陆地棉品种完全亲和，与陆地棉品种间杂交没有差别，且没有明显的不利连锁性状。
杂交育种中，如果是多亲本杂交或者是多组合复交，如将具有高品质的、高抗病的、高衣分的、大铃的、高产的、早熟的等性状的品种或品系进行杂交，就需要多年并多次进行，而且后代材料选育过程中，容易丢失目标性状，而轮回选择育种技术可以较好的促进这些目标性状的聚合。
轮回选择(Recurrent Selection)是一种通过循环式多次交替进行选择和杂交改进作物群体遗传结构，可打破不利基因和有基因之间的连锁，增加群体中有利基因出现的频率的育种方法。轮回选择的作法因作物的交配系统和需要改良的性状之不同而有各种灵活运用的方式。轮回选择首先是建立一个或两个以上遗传基础广泛的原始群体，它可以是开放授粉的品种、综合种、双交种或单交种后代，也可以是用自交系或自花授粉作物品种或品系配制成的分离群体，基本材料的选用至关重要。S.A.艾伯哈特(Eberhart)等提出在建立原始综合群体之前，应先用3～5年时间筛选基本材料，使群体中包括当地材料和外引材料，也要包含重要病虫害的抗源、一定数量具有优良农艺性状的品系和半数以上的高产品系。轮回选择的特点是群体是开放的，形成一个能动的基因库，可以在改良的过程中随时加入新的种质，丰富群体的遗传基础，从而使有利基因频率的提高得以持续进行，不致因循环次数的增多而降低改良效果。亦可随时选出新的品系或自交系，很好的做到了短期、中期和长期育种目标有机结合。
轮回选择群体的建立需要大量的去雄授粉工作，限制了他在自花授粉作物和常异花授粉作物上的应用。轮回选择育种在玉米等异花授粉作物的品种改良中发挥了重要作用。显性核不育材料在育种中也得到了应用，其中小麦的太谷核不育也被应用在杂交育种上，目前显性核不育材料应用在棉花轮回选择育种上还未见报道。因此，如何提供一种利用单基因显性核不育的陆地棉的轮回选择育种方法是本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明公开了一种基于单基因显性核不育的陆地棉的轮回选择育种方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于单基因显性核不育的陆地棉的轮回选择育种方法，包括以下步骤：
第一季：以单基因显性核雄性不育棉为母本，分别以多个优良陆地棉品种为父本进行杂交，分别收获杂交种子F0；杂交种子即为对应父本优良品种的单基因显性核雄性不育材料。
第二季：有效实施方案为两种：
1)将杂交种子F0中分离出的不育株作为母本♀，分别与第一季中的父本♂回交一次，收获杂交种子F1-1-1，F1-1-2……F1-1-n；该种子对应的即为该优良品种的单基因显性核雄性不育轮回材料。
2)将杂交种子F0中分离出的雄性不育株作为母本，分别与杂交种子F0中雄性可育株两两杂交，收获杂交种子F1-2-1，F1-2-2……F1-2-n；
第三季：
将第二季中两种方案的杂交种子F1-1和F1-2等量混合，种植到具有目标筛选压力的种植区，选出株型好、长势稳健、抗病较好的可育株作为母本，选出株型好、长势稳健、抗病较好的可育株作为父本，收取选出可育株的花粉混合，给优良性状的不育株授粉，季末收获杂交种子F2，并可直接在可育株中进行单株选择；
优选的，所述杂交种子F1-1和F1-2为多亲本轮回选择群体；
优选的，所述季末收获杂交种子F2为多亲本轮回选择群体；
所述多亲本轮回选择群体为每一季季末收获的混选混交的杂交种子；
第四季：
将第三季中杂交种子F2继续种植，选择具有优良目的性状的可育株的花粉混合后给优良不育株授粉，季末收获杂交种子F3，并可直接在可育株中进行单株选择；
优选的，所述第三季杂交种子F2为多亲本轮回选择群体；
优选的，所述季末收获杂交种子F3为多亲本轮回选择群体；
以后各季重复这一过程，获得轮回选择群体，为加快目的性状的选育，以扩大轮回选择群体或每隔一个世代将材料在具有目标筛选压力条件下种植；
其中选择的可育单株按照选择育种的方法进行下一步的选育；
优选的，第一季，优良父本数量为8-10个，优良父本为30-40铃；
优选的，第二季，步骤2)中，雄性可育株为30-40铃；
优选的，第三季，杂交种子F1-1和F1-2混合后，每个组合20-30g；
优选的，第三季，收获杂交种子F3时根据育种目标对可育株进行单株选择；
优选的，第四季，收获杂交种子F3时根据育种目标对可育株进行单株选择。
本发明公开了一种基于单基因显性核不育的陆地棉的轮回选择育种方法，可将多个优良的棉花品种转成显性核不育种质资源，本方法操作简单，杂交种子种植后分理出可育株(50％)和不育株(50％)，杂交过程不需要去雄，以不育株为母本，混收可育株的花粉直接给不育株授粉；在分离出的可育株中进行选育，育种选育方式直接按照选择育种进行；可选多个优良亲本进行轮回杂交，增加后代变异几率，创制较多新的种质。
附图说明
图1为杂交流程图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
原始材料：8个优良棉花品种(如表1)，石大98-6A；
表1亲本材料
Figure BDA0002885832520000051
1、具体实施过程：
1)第一季(2015年4-9月)，在新疆石河子市石河子大学实验场二连石河子大学棉花研究所实验基地，以“石大98-6A”中的不育株为母本，分别和具有高品质的、高抗病的、高衣分的、大铃的、高产的、早熟等优良性状性的8个材料作为父本(如表1)，进行杂交(30-40铃)，收获杂交种子F0(如表2)。
表2杂交种子F0
第一季
Figure BDA0002885832520000052
Figure BDA0002885832520000061
2)第二季(2015年10月2016年4月)，在海南三亚中棉所大茅基地，采用两种方案：
①第一种方案：将杂交种子F0中分离出的不育株为母本株，分别与第一季中的亲本材料回交一次(30-40铃)，收获杂交种子F1-1(结果如表3)。
表3杂交种子F1-1杂交方案
第二季第1方案
Figure BDA0002885832520000062
②第二种方案：按照双列杂交技术配置杂交组合，将杂交种子分离出的不育株为母本，分别与交种子F0中雄性可育株两两杂交(30-40铃)，收获杂交种子F1-2(结果如表4)；
表4杂交种子F1-2方案
第二季第2方案
Figure BDA0002885832520000063
Figure BDA0002885832520000071
3)第三季(2016年4月-10月)，在石河子大学棉花研究，将第二季中两种方案的种子进行等量混合(20-30g)，种植到病圃中(0.8-1.0亩)，选择株型好、长势稳健、抗病的优良可育株的花粉混合后给优良性状不育株授粉(800-1 000铃)，季末根据育种目标对可育株进行单株选择，收获杂交种子F2。
4)第四季(2017年4-10月)，在石河子大学棉花研究所，将第三季中杂交种子F2继续种植(0.8-1.0亩)，选择株型好、抗病的优良可育株的花粉混合后给优良不育株授粉(800-1000铃)，季末根据育种目标对可育株进行单株选择，获杂交种子F3。将上季选择的单株按株行种植，按照选择育种的方法进行。
以后各季重复这一过程。为了提高轮回选择群体的效率，可以扩大轮回选择群体的种植面积或每隔一个世代将材料种植在棉花重病田，筛选抗病较好的材料。轮回选择群体其中选择的可育单株按照选择育种的方法进行下一步的选育。
棉花的育种涉及较多方面，如抗病性、早熟性、产量性状(铃重、结铃性和衣分)、品质性状(绒长、比强、马克隆值、伸长率、黄度、整齐度和可纺系数等等)和适合机采(长势、果枝始节高度和落叶剂敏感度等)等性状，本发明是基于单基因显性核不育的陆地棉的轮回选择育种方法，通过多轮的杂交，可创造出多变异的可供选择的育种群体，通过多轮的混选混交，加速“高品质、高抗病、高衣分、大铃、高产、早熟”等等单个或多个优良性状的出现和聚合，为棉花育种家们提供一个新的育种思路并创造新的育种材料。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于单基因显性核不育的陆地棉的轮回选择育种方法，其特征在于，杂交过程包括以下步骤：
第一季：以单基因显性核雄性不育棉为母本，分别以多个优良陆地棉品种为父本进行杂交，分别收获杂交种子F0；杂交种子即为对应父本优良品种的单基因显性核雄性不育材料；
第二季：有效实施方案为两种：
1)将杂交种子F0中分离出的不育株作为母本♀，分别与第一季中的父本♂回交一次，收获杂交种子F1-1-1，F1-1-2……F1-1-n；该种子对应的即为该优良品种的单基因显性核雄性不育轮回材料；
2)将杂交种子F0中分离出的雄性不育株作为母本，分别与杂交种子F0中雄性可育株两两杂交，收获杂交种子F1-2-1，F1-2-2……F1-2-n；
第三季：
将第二季中两种方案的杂交种子F1-1和F1-2等量混合，种植到具有目标筛选压力的种植区，选出株型好、长势稳健、抗病较好的可育株作为母本，选出株型好、长势稳健、抗病较好的可育株作为父本，收取选出可育株的花粉混合，给优良性状的不育株授粉，季末收获杂交种子F2，并可直接在可育株中进行单株选择；
第四季：
将第三季中杂交种子F2继续种植，选择具有优良目的性状的可育株的花粉混合后给优良不育株授粉，季末收获杂交种子F3，并可直接在可育株中进行单株选择；
以后各季重复这一过程，获得轮回选择群体，为加快目的性状的选育，每一季季末收获的混选混交杂交种子或每隔一个世代将材料在具有目标筛选压力条件下种植。
2.如权利要求1所述的一种基于单基因显性核不育的陆地棉的轮回选择育种方法，其特征在于，第一季，优良父本数量为8-10个，优良父本为30-40铃。
3.如权利要求1所述的一种基于单基因显性核不育的陆地棉的轮回选择育种方法，其特征在于，第二季，步骤2)中，雄性可育株为30-40铃。
4.如权利要求1所述的一种基于单基因显性核不育的陆地棉的轮回选择育种方法，其特征在于，第三季，杂交种子F1-1和F1-2混合后，每个组合20-30g。
5.如权利要求1所述的一种基于单基因显性核不育的陆地棉的轮回选择育种方法，其特征在于，第三季，收获杂交种子F3时根据育种目标对可育株进行单株选择。
6.如权利要求1所述的一种基于单基因显性核不育的陆地棉的轮回选择育种方法，其特征在于，第四季，收获杂交种子F3时根据育种目标对可育株进行单株选择。
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