CN113068604B - 一种海盐大头菜雄性不育系选育的方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海盐大头菜雄性不育系选育的方法。所述方法包括雄性不育系不育源的选择、不育源转育中间载体的利用、海盐大头菜农家品种的选择与纯化、海盐大头菜雄性不育系的回交选育四个环节。该方法中不育源来自于甘蓝型油菜ogu胞质雄性不育系，回交转育亲本为海盐大头菜提纯株系，并选用野生型芥菜品种作为中间载体。通过本技术方案提供的方法，能够有效克服直接用海盐大头菜与甘蓝型油菜不育系杂交存在的花期不遇及杂交不亲和的问题，且选育的不育系不育性彻底，花器官发育良好，蜜腺发育正常。该方法选育得到的海盐大头菜雄性不育系的应用，制繁种结实率高，杂种优势明显，为后续开展海盐大头菜优质杂交种的选育和利用有重要意义。

Description

一种海盐大头菜雄性不育系选育的方法及应用

技术领域

本发明涉及种质创新技术领域，具体涉及一种海盐大头菜雄性不育系选育的方法及应用。

背景技术

海盐大头菜，属十字花科(Cruciferae)芸薹属(Brassica)芥菜种(B.juncea L.)大头芥变种，农艺学分类属于根用芥菜，是浙江省海盐县特产，中国国家地理标志产品。海盐大头菜又名“瘪大种”，因中午瘪叶而得名。其在海盐特定的地理条件及当地特定的农业生产习惯下，使得海盐大头菜地域保护范围内生产的鲜菜，表面光滑、块根大、产量高，内部硬筋少，加工后的大头菜味道鲜美香脆。

海盐大头菜作为一个地方农家品种，目前主要的留种方式仍然为农户自行留种为主，其品种相对比较单一，在抗病性、产量以及品质等方面均有较大的提升空间。杂种优势的利用是提升农作物产量、抗性以及品质的有效途径，在十字花科蔬菜中已有广泛的应用，而利用雄性不育系生产杂交种是十字花科作物中选育新品种普遍使用的方法，目前尚无海盐大头菜雄性不育系选育及应用的报道。

发明内容

为解决以上问题，本发明首次将地方品种海盐大头菜提纯复壮，提升抗病性和产量并转育为不育系。本发明通过利用甘蓝型油菜ogu细胞质雄性不育系为不育源，以野生型芥菜为中间转育载体，以海盐农家大头菜提纯株系为转育父本，克服了不育源直接转育不亲和的缺点，选育得到了一份不育性彻底，不育系花器官发育良好，蜜腺发育正常，杂交结实率高的海盐大头菜雄性不育系，为后续开展海盐大头菜优质杂交种的选育和利用提供了优质的不育系，具有极好的应用价值。

本发明的目的在于提供一个海盐大头菜雄性不育系选育的有效方法，具体包括雄性不育系不育源的选择、不育源转育中间载体的利用、海盐大头菜农家品种的选择与纯化、海盐大头菜雄性不育系的回交选育，以期为当地大头菜产业提质增效提供帮助，促进海盐大头菜产业的健康发展。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种海盐大头菜雄性不育系选育的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将来自于甘蓝型油菜ogu细胞质雄性不育系作为不育源A；所述大头菜不育系的不育源来自于甘蓝型油菜ogu细胞质雄性不育系，该不育源具有不育彻底，杂交结实率高的特点，且花器官除雄蕊发育退化无花粉，柱头、蜜腺等均正常，有利于转育成功后不育系的利用。

(2)利用海盐当地野生型芥菜C作为中间转育载体，对步骤(1)中的不育源A进行芥菜源不育系转育，利用人工授粉的方法进行杂交，获得芥菜型不育株(A×C)F₁；采用其他芥菜与步骤(1)中的不育源A杂交会出现杂交不结实，而采用海盐当地野生芥菜C作为中间转育载体，能够有效克服直接用海盐大头菜与甘蓝型油菜不育系进行杂交时花期不遇、杂交不易结实的问题。

(3)收集海盐当地大头菜地方品种，采用单株套袋，单籽粒传的方法进行提纯。每年选择抗病性好且具有典型性状的单株进行套袋留种，并种植所留种子，至纯化后所获植株即为海盐大头菜纯合株系，将纯合株系继续套袋留种，并根据需要作为当年的转育父本B；本步骤中海盐大头菜为传统地方品种，并通过单株套袋的方式进行了纯化，保证了父本的纯正。

(4)以步骤(2)中初步转育的芥菜型不育株(A×C)F₁为母本，以当年采用步骤(3)方法收集提纯的海盐大头菜为转育父本B，进行杂交配组，获得[(A×C)×B]F₁种子；

(5)将步骤(4)收获的[(A×C)×B]F₁种子分单株种植，群体中筛选植株性状偏芥菜型的单株，以当年按照步骤(3)方法种植获得的海盐大头菜为转育父本B进行回交，获得BC₁代种子；步骤(5)中，[(A×C)×B]F₁群体中选择植株形态接近芥菜类型的单株，通过人工选择加快选育进程。

(6)将步骤(5)收获的BC₁代种子分单株种植，筛选地上部分株型偏芥菜型，植株根部膨大的单株，以当年按照步骤(3)方法种植获得的海盐大头菜为转育父本B进行回交获得BC₂代种子；

(7)取步骤(6)获得的BC₂代种子培育为植株后，以当年按照步骤(3)方法种植的海盐大头菜为转育父本B进行回交，重复，本步骤共连续回交3-6代，获得BC₅代植株，或BC₆代植株，或BC₇代植株，或BC₈代植株。对所获得的后代植株性状进行考查，筛选优质单株，(所述优质单株是指：表现为花期彻底不育，雄蕊发育退化无花粉，柱头、蜜腺等均正常，地下块茎表面光滑、块根大、产量高，内部硬筋少的植株)，即为海盐大头菜雄性不育系，以当年按照步骤(3)方法种植的、为不育系提供花粉的单株系，即当年父本为海盐大头菜保持系。

步骤(5)-(7)中，海盐大头菜不育系选育采用连续回交的方法，利用特定父本B连续回交获得不育系。

进一步的，步骤(2)中所述野生芥菜为为芥菜类的一种，在海盐田间地头较为常见。

进一步的，步骤(3)中所述抗病性好是指未发病毒病或霜霉病，或者病毒病或霜霉病病情为1级(仅1-2片边叶有病斑，心叶无病)的植株；所述典型性状为表面光滑、块根大、产量高，内部硬筋少。该性状为海盐大头菜公知典型性状。

进一步的，步骤(7)中所述优质单株为花期彻底不育，雄蕊发育退化无花粉，柱头、蜜腺等均正常，地下块茎表面光滑、块根大、产量高，内部硬筋少。

进一步的，步骤(7)中回交代数为3-6代，作为优选连续回交4代。

进一步的，将步骤(7)选定的海盐大头菜雄性不育系定名为大头菜A’，其对的保持系定名为大头菜B’。

本发明的第二个目的是提供一种采用前述的海盐大头菜雄性不育系选育的方法选育得到的海盐大头菜雄性不育系在繁殖不育系种子中的应用。

前述的第二个目的具体操作为：以采用前述的海盐大头菜雄性不育系选育的方法选育得到的海盐大头菜雄性不育系，即大头菜A’为母本；以保持系，即大头菜B’为父本。

进一步的，在大棚内采用大头菜A’:大头菜B’数量比例为1:1～4:1的方式隔行种植。

优选的，其大量繁种可于大棚内采用A’:B’比例为4:1的方式隔行种植，少量繁种可以采用A’:B’比例为1:1隔行种植。

进一步的，隔行种植后，在花期前进行防虫网隔离，蜂媒传粉，于成熟前期去掉大头菜B’植株，留大头菜A’收获即为不育系种子。

本发明的第三个目的是提供一种采用前述的海盐大头菜雄性不育系选育的方法选育得到的海盐大头菜雄性不育系在杂交制种中的应用。

前述第三个目的的具体操作为：采用前述海盐大头菜雄性不育系选育的方法选育得到的海盐大头菜雄性不育系，即大头菜A’作为母本，引进其他大头菜品种作为父本进行杂交。

进一步的，在大棚内采用母本：父本比例为1:1～4:1的方式隔行种植。

进一步的，其大量繁种可于大棚内采用母本：父本比例为4:1的方式隔行种植。

进一步的，隔行种植后，在花期前进行防虫网隔离，蜂媒传粉，于终花期去掉父本植株，保留母本大头菜A’，收获得到杂交种子。

在某一个特殊的实施例中，所述父本为四川农家大头菜品种‘光头芥’。于大棚内采用大头菜A’:光头芥比例为4:1的方式隔行种植。隔行种植后，在花期前进行防虫网隔离，蜂媒传粉，于终花期去掉光头芥植株，留大头菜A’收获即为杂交种子。

本发明所述方案杂交制种结实系数高，制种产量有保障。

本发明的第四个目的是提供采用前述的海盐大头菜雄性不育系选育的方法选育得到的海盐大头菜雄性不育系在提高大头菜产量和/或综合抗病性中的应用。

前述第四个目的的具体操作为：采用前述海盐大头菜雄性不育系选育的方法选育得到的海盐大头菜雄性不育系，即大头菜A’作为母本，引进其他大头菜品种作为父本进行杂交。

进一步的，在大棚内采用母本：父本比例为1:1～4:1的方式隔行种植。

进一步的，其大量繁种可于大棚内采用母本：父本比例为4:1的方式隔行种植。

进一步的，隔行种植后，在花期前进行防虫网隔离，蜂媒传粉，于终花期去掉父本植株，保留母本大头菜A’，收获得到杂交种子。

在某一个特殊的实施例中，所述父本为四川农家大头菜品种‘光头芥’。于大棚内采用大头菜A’:光头芥比例为4:1的方式隔行种植。隔行种植后，在花期前进行防虫网隔离，蜂媒传粉，于成熟前期去掉光头芥植株，留大头菜A’收获即为杂交种子，种植所述杂交种子，获得提高产量和/或综合抗病性的大头菜。

杂交种子种植后所得大头菜的产量和/或综合抗病性显著提升。

本发明具备以下有益效果：

本发明提供了一种海盐大头菜雄性不育系选育的方法，具有如下优点。

1、对海盐大头菜雄性不育原来源、中间选育载体、转育轮回亲本的留种以及选育方法进行了规范。

2、本技术方案采用野生型芥菜作为中间载体，克服了直接用海盐大头菜与甘蓝型油菜不育系杂交存在的花期不遇及杂交不亲和的问题，能有效进行海盐大头菜雄性不育系的选育。

3、选育的不育系不育性彻底，花器官发育良好，蜜腺发育正常，有效避免了不育系中容易出现的由于花瓣伸展度不够，或者花畸形会导致不育系开花时接收花粉差的问题，杂交结实系数高，不育系单果重量250-500克，与保持系相当，不育株率100％，为后续开展海盐大头菜优质杂交种的选育和利用有重要意义。

4、本方法转育的不育系作为母本进行杂交种制种具有较好的配合力和亲和性，且杂种优势明显。

5、采用本发明海盐大头菜雄性不育系选育的方法选育得到的海盐大头菜雄性不育系作为母本，以其他大头菜品种作为父本进行杂交，所得到的大头菜的产量和/或综合抗病性显著提升，杂交一代株高增加7.3％，株幅增加1.5％，叶片长宽分别增加7.7％和20.2％，菜头直径增加5.4％，菜头重增加增加11.0％，特别是产量增产12.4％，杂种优势明显。

附图说明

图1为海盐大头菜雄性不育系选育流程图；

图2为海盐大头菜雄性不育系和保持系花器特征比较

图3为海盐大头菜雄性不育系和保持系植株特征比较

图4为海盐大头菜杂交种和父本农艺性状对比

图5为海盐大头菜杂交种和父本农艺性状对比

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晰，以下结合实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明所述的“地方品种”亦称“农家品种”、“传统品种”、“地区性品种”。在当地自然或栽培条件下，经长期自然或人为选择形成的品种。对当地自然或栽培环境具有较好的适应性，农户一般以自留种每年种植，故称为农家种。

实施例1海盐大头菜雄性不育系选育方法

1.不育源选择及中间载体转育

2009和2010年连续两年分别以自有甘蓝型油菜ogu细胞质雄性不育系CMS‘92758A’与地方品种桐乡榨菜、黄岩香芥和海盐大头菜等芥菜进行杂交转育，均出现杂交不结实现象。

2011年继续扩大范围将甘蓝型油菜ogu细胞质雄性不育系CMS‘92758A’与野生型芥菜(暂名野芥1号，下同)、福州宽叶芥、金丝芥菜、鸡冠雪菜、土瘤芥菜等芥菜类型进行杂交，其中仅与野芥1号杂交组合获得杂交种子52粒。因此，选用甘蓝型油菜ogu细胞质雄性不育系作为不育源A；利用当地野生型芥菜C(即野芥1号)作为中间转育载体进行芥菜源不育系转育，并于当年秋季播种所获得的52粒(A×C)F₁杂交种子中的30粒。

2.提纯复壮

2008年获海盐大头菜农户自留海盐当地大头菜地方品种种子若干，当年秋季播种64株，挑选株型好，根部膨大明显的分株系种植，单株套袋提纯，2009年春共筛选5个抗病性好且具有典型性状单株收种。所述抗病性好是指未发病毒病或霜霉病，或者病毒病或霜霉病病情为1级(仅1-2片边叶有病斑，心叶无病)；所述典型性状是指表面光滑、块根大、产量高，内部硬筋少)。

2009年秋将5个株系各播种32株，其中两个株系因病毒病发病指数较高淘汰，剩余三个株系继续挑选株型好，根部膨大性状较好的单株套袋提纯，2010年共筛选8个抗病性好(病毒病和霜霉病不发病或者病情为1级)且具有典型性状(所述典型性状是指表面光滑、块根大、产量高，内部硬筋少)单株收种。

2010年秋将8个株系各播种32株，其中编号芥10-7的株系长势、生育期和根部膨大性状较为一致，结合抗病性综合考量确定为具有典型性状的海盐大头菜类型，并继续单株套袋优选。

2011年秋播种上年度芥10-7-1单株种子32颗，所获植株作为转育父本B，并命名为海盐大头菜(选)。

后续每年选择抗病性好且具有典型性状的单株进行套袋留种，根据需要作为当年的转育父本B。

3.不育系回交转育

2012年春发现甘蓝型油菜ogu细胞质雄性不育系CMS‘92758A’与野芥1号杂交种(A×C)F₁花期符合CMS‘92758A’不育性特征，表现为雌蕊、蜜腺发育正常，雄蕊退化，自交不结实等特征。随后将CMS‘92758A’与野芥1号杂交种(A×C)F₁和“2”中获得的转育父本B，即海盐大头菜(选)杂交，具体包括采用人工授粉的方法，采集“2”中获得的转育父本B，即海盐大头菜(选)优良单株编号11芥B-1一朵花盘的雄蕊花粉作为父本，优选‘92758A’与野芥1号杂交种单株编号11野芥A-1花序3个，于开花前剥蕾露出雌蕊作为母本，授粉后套袋。当年获得[(CMS‘92758A’×野芥1号)]×海盐大头菜(选)杂交种共计72粒，即[(A×C)×B]F₁。同时将优选单株芥B11-2套袋自交留种作为固定轮回转育父本B。2012年秋播种[(CMS‘92758A’×野芥1号)]×海盐大头菜(选)，即[(A×C)×B]F₁杂交种子32颗，同时播种固定轮回转育父本B种子32颗。

2013年在[(A×C)×B]F₁杂交一代群体中筛选植株性状偏芥菜型的单株12芥A-1，以人工授粉的方法与2012年秋播种获得的固定轮回转育父本B单株(12芥B-1)回交，同年获得BC₁代种子，同时将选用的固定轮回亲本12芥B-1单株继续套袋自交。

2014年轮回杂交群体中筛选植株地上性状偏芥菜型，植株根部膨大的单株13芥A-1，即BC₁代植株，以人工授粉的方法与2013年秋播种获得的固定轮回转育父本B(单株13芥B-1)回交，获得BC₂代种子，同时选用的固定轮回转育父本B单株继续套袋自交。

取BC₂代种子培育为植株后，以同年采用步骤“2”方法种植获得的大头菜为转育父本B进行回交，2015-2018年以固定轮回亲本17芥B为转育父本B，并定向选择植株性状偏芥菜型，植株根部膨大的单株为母本，进行定向回交转育。经过连续6年转育，获得BC₆。2018年对BC₆代植株性状进行考查，筛选优质单株，所述优质单株是指：表现为花期彻底不育，雄蕊发育退化无花粉，柱头、蜜腺等均正常，地下块茎表面光滑、块根大、产量高，内部硬筋少的植株。考种发现，转育株系17芥A表型与固定轮回亲本17芥B基本接近，将转育株系17芥A作为不育系大头菜A’，17芥B作为保持系大头菜B’。图2表明不育系不育性彻底，花器官发育良好，蜜腺发育正常，不育系单果重量250-500克，与保持系相当，不育株率100％。表1和图3说明不育系和保持系农艺性状基本接近。

表1不育系和保持系农艺性状

实施例2将实施例1选育得到的海盐大头菜雄性不育系繁殖不育系种子

2019年于大棚内采用实施例1得到的盐大头菜雄性不育系17芥A(即不育系大头菜A’):17芥B(即保持系大头菜B’)数量比例为4:1的方式隔行种植。在花期前进行防虫网隔离，蜂媒传粉，于成熟前期去掉大头菜B’植株，留大头菜A’收获若干不育系种子。经统计，不育系制种有效角果率为72.32％，每角粒数为16.18个，不育系繁种结实系数高。

实施例3将实施例1选育得到的海盐大头菜雄性不育系杂交制种

2019年引进四川农家大头菜品种‘光头芥’作为父本，以实施例1得到的盐大头菜雄性不育系17芥A(即不育系大头菜A’)作为母本进行杂交制种。于大棚内采用父本：母本比例1:1隔行种植，于花期前进行防虫网隔离，套密网防止其他品种串粉，蜂媒传粉。于终花期去掉光头芥植株，留下植株收获即为杂交种子。2020年春收获杂交种若干。经统计，杂交种制种有效角果率为67.32％，每角粒数为17.20个，杂交种制种结实系数高。

实施例4将实施例1选育得到的海盐大头菜雄性不育系杂交制种

2019年引进四川农家大头菜品种‘光头芥’作为父本，以实施例1得到的盐大头菜雄性不育系17芥A(即不育系大头菜A’)作为母本进行杂交制种。于大棚内采用父本：母本比例1:4隔行种植，于花期前进行防虫网隔离，套密网防止其他品种串粉，蜂媒传粉。于终花期去掉光头芥植株，留下植株收获即为杂交种子。2020年春收获杂交种若干。经统计，杂交种制种有效角果率为63.99％，每角粒数为18.41个，杂交种制种结实系数高。

实施例5进一步考察实施例3得到杂交种应用效果

2020年秋将收获的杂交种播种，同时设四川农家大头菜品种‘光头芥’为对照，三次重复(分别为小区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)，每重复播64棵，密度4500株/亩。2020年冬收获后进行考种。

表2 2020年播种所获植株农艺性状比较表

表3 2020年播种所获植株小区产量比较表

表4 2020年播种所获植株抗病性比较表

结合表2、表3及图4、图5可知，由本方法转育的不育系作为母本进行杂交种制种具有较好的配合力和亲和性。相比对照，杂交一代株高增加7.3％，株幅增加1.5％，叶片长宽分别增加7.7％和20.2％，菜头直径增加5.4％，菜头重增加增加11.0％，特别是产量增产12.4％，杂种优势明显。根据表4，杂交种病毒病和霜霉病发病率和发病指数较对照均有不同程度降低，综合抗病性有一定提高。

根据田间抗病性观察，综合抗病性也有一定程度提升。

Claims (8)

1.一种海盐大头菜雄性不育系选育的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将来自于甘蓝型油菜ogu细胞质雄性不育系作为不育源A；

(2)利用海盐当地野生型芥菜C作为中间转育载体，对步骤(1)中的不育源A进行芥菜源不育系转育，利用人工授粉的方法进行杂交，获得芥菜型不育株（A×C）F₁；

(3)收集海盐当地大头菜地方品种，采用单株套袋，单籽粒传的方法进行提纯，每年选择抗病性好且具有典型性状的单株进行套袋留种，并种植所留种子，至纯化后所获植株即为海盐大头菜纯合株系，继续套袋留种并根据需要作为当年的转育父本B；

(4)以步骤(2)中初步转育的芥菜型不育株（A×C）F₁为母本，以当年采用步骤(3)方法收集提纯的海盐大头菜为父本，进行杂交配组，获得[（A×C）×B]F₁种子；

(5)将步骤(4)收获的[（A×C）×B]F₁种子分单株种植，群体中筛选植株性状偏芥菜型的单株，以当年步骤(3) 方法种植获得的海盐大头菜为父本进行回交，获得BC₁代种子；

(6)将步骤(5)收获的BC₁代种子分单株种植，筛选地上部分株型偏芥菜型，植株根部膨大的单株，以当年步骤(3)方法种植获得的海盐大头菜为父本进行回交获得BC₂代种子；

(7)取步骤（6）获得的BC₂代种子培育为植株后，以当年步骤(3)方法种植获得的海盐大头菜为父本进行回交，重复，本步骤共连续回交3~6代，对所得后代植株进行性状考察，筛选优质单株，即为海盐大头菜雄性不育系，以当年父本作为保持系；

步骤(3)中所述抗病性好是指未发病毒病或霜霉病，或者病毒病或霜霉病病情为1级；所述典型性状为表面光滑、块根大、产量高，内部硬筋少。

2.根据权利要求1所述的海盐大头菜雄性不育系选育的方法，其特征在于，步骤(7)中共连续回交4代。

3.采用权利要求1或2所述的海盐大头菜雄性不育系选育的方法选育得到的海盐大头菜雄性不育系在繁殖不育系种子中的应用，其特征在于，以权利要求1或2所述的海盐大头菜雄性不育系选育的方法选育得到的海盐大头菜雄性不育系为母本；以保持系为父本。

4.采用权利要求1或2所述的海盐大头菜雄性不育系选育的方法选育得到的海盐大头菜雄性不育系在杂交制种中的应用，其特征在于，采用权利要求1或2所述海盐大头菜雄性不育系选育的方法选育得到的海盐大头菜雄性不育系作为母本，以‘光头芥’作为父本。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述杂交为在大棚内采用母本：父本数量比为1:1~4:1的方式隔行种植，隔行种植后，在花期前进行防虫网隔离，蜂媒传粉，于终花期去掉父本植株，保留母本，收获得到杂交种子。

6.采用权利要求1或2所述的海盐大头菜雄性不育系选育的方法选育得到的海盐大头菜雄性不育系在提高大头菜产量和/或综合抗病性中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，采用权利要求1或2所述海盐大头菜雄性不育系选育的方法选育得到的海盐大头菜雄性不育系作为母本，以‘光头芥’作为父本。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述杂交为在大棚内采用母本：父本数量比为1:1~4:1的方式隔行种植，隔行种植后，在花期前进行防虫网隔离，蜂媒传粉，于终花期去掉父本植株，保留母本，收获得到杂交种子；种植所述杂交种子，获得提高产量和/或综合抗病性的植株。

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