CN113229141A - 一种隐性单基因控制性状的转育方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种隐性单基因控制性状的转育方法，以甲品种为受体亲本，以具有隐性单基因控制遗传性状的乙品种为供体亲本，通过乙品种与甲品种杂交，F1及后代用甲品种进行多次回交和选择，包括所述后代中的至少一代在苗期通过性状标记或分子标记筛选出具有隐性遗传性状的植株的步骤。本发明在苗期通过性状标记或分子标记筛选出具有隐性遗传性状，即在杂交或回交之前选择出具有隐性遗传性状的植株，通过将具有隐性性状的植株及其后代多次回交，快速获得目标性状的新品种。相比于现有技术中常规的回交程序，本发明省略了两次自交程序，大大缩短了植物新品种的开发周期。

Description

一种隐性单基因控制性状的转育方法

技术领域

本发明属于杂交育种领域，涉及隐性单基因控制性状的转育方法。

背景技术

回交育种是杂交育种的一种特殊方式。当甲品种有许多优良性状，而个别性状有欠缺；而乙品种具有甲品种欠缺的优良性状。通过乙品种与甲品种杂交，F1及后代用甲品种进行多次回交和选择，甲品种原有的优良性状通过回交而恢复，同时导入了原欠缺的性状，获得性状改进的新品种，该方法称为回交育种法。甲品种称为轮回亲本或受体亲本；乙品种称为非轮回亲本或供体亲本。

现有技术中，如果导入的性状隐性遗传时，可将回交一代自交，在分离的自交后代中选纯合隐形基因株回交，回交程序如图1所示。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题中的一个问题：

1、现有转育程序中，杂交后代需要多次自交和回交，目标性状的筛选，需要等到成株期，使目标性状完全表达之后通过成株果实鉴定才能获得目标植株，培育周期长；

2、现有转育程序中，田间试验群体株数多，工作量大。

发明内容

鉴于此，本发明目的在于提供一种繁殖世代少、工作量小的转育方法，该转育方法特别适用于隐性单基因控制性状的植物新材料选育。

发明人通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种隐性单基因控制性状的转育方法，以甲品种为受体亲本，以具有隐性单基因控制遗传性状的乙品种为供体亲本，通过乙品种与甲品种杂交，F₁及后代用甲品种进行多次回交和选择，包括所述后代中的至少一代在苗期通过性状标记或分子标记筛选出具有隐性遗传性状的植株的步骤。

根据本发明隐性单基因控制性状的转育方法进一步的实施方式，包括以下步骤：

步骤1)乙品种与甲品种杂交获得杂交后代F1；

步骤2)将所述F1与甲品种回交，获得第一回交群体；

步骤3)将所述第一回交群体自交，在苗期通过性状标记或分子标记筛选出具有隐性遗传性状的植株，获得第一自交群体；

步骤4)将所述第一自交群体与甲品种回交，获得第二回交群体；

步骤5)将所述第二回交群体与甲品种回交，获得第三回交群体。

根据本发明隐性单基因控制性状的转育方法进一步的实施方式，所述苗期为幼苗期。

根据本发明隐性单基因控制性状的转育方法优选的实施方式，所述甲品种和乙品种均为黄瓜品种。

根据本发明隐性单基因控制性状的转育方法优选的实施方式，所述隐性单基因为黄瓜无苦味bi基因。

根据本发明隐性单基因控制性状的转育方法优选的实施方式，所述步骤3)具体为：将所述第一回交群体自交，在培育的幼苗群体中筛选出子叶无苦味的植株，获得第一自交群体。

根据本发明隐性单基因控制性状的转育方法具体的实施方式，具体步骤如下：

步骤1)以黄瓜带苦味的甲品种为受体亲本，以携带无苦味bi基因为乙品种，经过杂交获得杂交后代F1；

步骤2)栽培20株杂交后代F1，与甲品种回交，获得第一回交群体；

步骤3)栽培20株第一回交群体，自交，在自交株的苗期选出25株子叶无苦味的植株，获得具有隐性bi基因的第一自交群体；

步骤4)栽培20株第一自交群体，与甲品种回交，获得第二回交群体；

步骤5)栽培20株第二回交群体，与甲品种回交，获得第三回交群体。

根据本发明隐性单基因控制性状的转育方法进一步的实施方式，将所述第三回交群体自交，即可得到基因型为纯合的隐性单基因控制性状的新品种。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：

a)本发明隐性单基因控制性状的转育方法的一个实施方式中，在苗期通过性状标记或分子标记筛选出具有隐性遗传性状，即在杂交或回交之前选择出具有隐性遗传性状的植株，通过将具有隐性性状的植株及其后代多次回交，快速获得目标性状的新品种。相比于现有技术中常规的回交程序，本发明省略了两次自交程序，大大缩短了植物新品种的开发周期。

b)本发明方法的一个实施方式中，发明人发现基因bi控制的黄瓜苦味性状，不仅仅表达在瓜果上，还表达在黄瓜幼苗子叶上，黄瓜幼苗时期子叶的无苦味，则该植株的果实无苦味，在无苦味基因bi的表达上具有一致性。

c)本发明方法的一个实施方式中，完成杂交育种仅需种植105株杂交/自交/回交后代，相比于现有技术的常规方式中最低种植需求380株，节省了大量的材料，同时也节省了研发人员的时间和精力。

d)本发明不仅适用黄瓜无苦味bi基因转育，还适用于其它具有苗期具有形状标记隐性单基因控制性状的转育。

e)本发明还适用于一种可以通过分子标记选择隐性单基因控制性状的植物。

附图说明

图1是现有回交育种技术中输出性状是隐性时的回交程序图。

图2是本发明隐性单基因控制性状的转育方法回交程序图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进行说明。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

现有技术中，输出性状是隐性时的回交程序如图1所示，甲品种(RR)与乙品种(rr)经过原始杂交，得到杂交后代F₁，栽植20株F₁第一次自交得到F₂，栽植100株F₂，选择具有rr基因型的单株与甲品种第一次回交，得到回交株BC₁F₁；栽植20株回交株BC₁F₁第二次自交得到自交株BC₁F₂；栽植100株自交株BC₁F₂，选择具有rr基因型的单株再与甲品种第二次回交，得到回交株BC₂F₁，栽植20株回交株BC₂F₁第三次自交得到自交株BC₂F₂；栽植100株自交株BC₂F₂，选择具有rr基因型的单株与甲品种第三次回交，得到回交株BC₃F₁。在回交株BC₃F₁自交后代中，筛选出纯合隐性性状植株，其它基因型基本上恢复为甲品种的植株。从F1到BC₃F₁，经历6个完整的植物生长周期，即从种子萌发、幼苗生长、开花、结果，直到果实成熟，共种植380株植株，并且要在自交株中3次选择rr基因型的单株。使用四川地方品种白丝条黄瓜品种作为受体亲本，欧洲Basha黄瓜品种为供体亲本杂交培育不带苦味的黄瓜新品种，至少需要6代。

本实施例提供的隐性单基因控制性状的转育方法，以甲品种为受体亲本，以具有隐性单基因控制遗传性状的乙品种为供体亲本，通过乙品种与甲品种杂交，F₁及后代用甲品种进行多次回交和自交选择，包括所述后代中的至少一代在苗期通过性状标记或分子标记筛选出具有隐性遗传性状的植株的步骤。本实施例提供的隐性单基因控制性状的转育方法回交程序如图2所示，具体来说，步骤如下：

步骤1)乙品种与甲品种杂交获得杂交后代F₁；

步骤2)将所述F₁与甲品种回交，获得第一回交群体BC₁F₁；

步骤3)将所述第一回交群体BC₁F₁自交，在苗期通过性状标记或分子标记筛选出具有隐性遗传性状的植株，获得第一自交群体BC₁F₂；

步骤4)将所述第一自交群体BC₁F₂与甲品种回交，获得第二回交群体BC₂F₁；

步骤5)将所述第二回交群体BC₂F₁与甲品种回交，获得第三回交群体BC₃F₁。

应当理解的是，自交后，按照育种预期目标对自交后代或回交后代进行选择是必然的。

发明人发现，在回交育种的过程中，有苗期性状标记或分子标记的单基因隐形目标性状的选择不必须在成株阶段进行性状鉴定；对于隐性单基因控制的遗传性状，在苗期特别是幼苗期进行鉴定，可以大幅降低杂交育种的工作量和时长。部分植物的特定性状可以通过性状标记进行选择，例如黄瓜的无苦味bi基因作为隐性单基因控制黄瓜的无苦味性状表达，当黄瓜无苦味bi基因为隐性纯合型时，其子叶和黄瓜果实均表现为无苦味，性状完全一致。当在幼苗期不便于通过性状标记进行选择时，则可通过分子标记进行选择。实现本发明的过程中，采用现有的成熟分子标记手段即可，本发明未对分子标记本身进行创新，只是在本发明方法中，应用了分子标记技术。

例如，常规的分子标记流程为(以黄瓜无苦味bi基因为例)：

1)设计用于检测与黄瓜果实苦味性状相关的SNP标记的引物对；

正向引物F5’-TGGTAGGTGTAGCTTAATCATTCTCCTTTG-3’和反向引物R5’-AAGTTGGTGAAGTAATAGTGTCCAACC-3’可以作为与黄瓜果实苦味性状相关的SNP标记的引物对；

2)提取待测黄瓜的基因组DNA；

3)以待测黄瓜的基因组DNA为模板，利用所述引物对，进行PCR扩增反应；

4)检测PCR扩增产物。

5)筛选出黄瓜幼苗为隐性纯合基因型植株，即无苦味植株。也即是通过分子标记的手段获得第一自交群体。

参见图2，同样以黄瓜为例，本实施例中，步骤中采用性状标记手段进行转育的具体过程为：

步骤1)以黄瓜带苦味的甲品种为受体亲本，基因型为RR；以携带无苦味bi基因的乙品种为供体亲本，基因型为rr；经过杂交获得杂交原始后代F₁(基因型为Rr)；原始后代F₁50％的基因来自甲品种。

步骤2)栽培20株杂交后代F₁，与甲品种回交，获得第一回交群体BC₁F₁；第一回交群体BC₁F₁基因型为RR和Rr。第一回交群体BC₁F₁75％的基因来自于甲品种。

步骤3)栽培20株第一回交群体BC₁F₁，自交，播种获得500株幼苗，并在500株自交株的幼苗期选出25株子叶无苦味的植株，获得具有隐性bi基因的第一自交群体BC₁F₂。第一回交群体BC₁F₁自交后代基因型为RR、Rr和rr，各基因型占比分别为5/8RR，1/4Rr，1/8rr。应当理解的是，本实施例中5/8，1/4，1/8均为概率，下同。

为便于描述，本实施例中将基因型为rr的植株命名为第一自交群体BC₁F₂。即本实施例通过对子叶的性状标记选择出基因型为rr的第一自交群体BC₁F₂。

步骤4)栽培20株第一自交群体BC₁F₂，与甲品种回交，获得第二回交群体BC₂F₁；第二回交群体BC₂F₁基因型为RR、Rr，87.5％基因来自甲品种。

步骤5)栽培20株第二回交群体BC₂F₁，与甲品种回交，获得第三回交群体BC₃F₁。第三回交群体BC₃F₁基因型为RR、Rr，93.75％基因来自甲品种，使甲品种原有的优良性状基本得以保留和恢复。

最后，第三回交群体BC₃F₁自交，获得基因型为RR、Rr和rr的植株，其中基因型为rr占比为1/8，淘汰基因型为RR、Rr的植株，通过性状标记或分子标记，保留基因型为rr的植株作为新品种，新品种在甲品种原有优良性状的基础上，获得由乙品种提供的由隐性单基因bi控制的无苦味性状。整个转育过程，仅需栽植105株黄瓜植株，植株栽植数量仅为传统转育技术的27.6％，大幅降低了研发人员的工作量。

采用本发明方法，使用四川地方品种白丝条黄瓜品种作为受体亲本，欧洲Basha黄瓜品种为供体亲本杂交培育不带苦味的黄瓜新品种，只需要经历4代，相比于传统转育程序，节省了1/3的时间。

本发明方法还适用于其它隐性单基因控制性状的植物品种的杂交育种。例如：

由一对独立的隐性矮生基因控制矮生性状的矮生西瓜，属单隐性矮生类型，表现为中蔓；

番茄未熟果深绿色为隐性性状，受单隐性核基因控制；

大麦突变品系2-98113的白化颖壳，是由单基因控制的隐性性状；

西瓜少侧蔓性状是由一个隐性单基因控制的；

基因bt控制的黄瓜苦味性状；

2005年徐州农业科学研究所试验地发现的1个陆地棉芽黄突变体，芽黄性状遗传稳定，属单基因隐性遗传；

以及，现有文献已经披露的由单基因控制的隐性性状。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种隐性单基因控制性状的转育方法，以甲品种为受体亲本，以具有隐性单基因控制遗传性状的乙品种为供体亲本，通过乙品种与甲品种杂交，F₁及后代用甲品种进行多次回交和自交选择，其特征在于，包括所述后代中的至少一代在苗期通过性状标记或分子标记筛选出具有隐性遗传性状的植株的步骤。

2.根据权利要求1所述的隐性单基因控制性状的转育方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)乙品种与甲品种杂交获得杂交后代F₁；

步骤2)将所述F₁与甲品种回交，获得第一回交群体；

步骤3)将所述第一回交群体自交，在苗期通过性状标记或分子标记筛选出具有隐性遗传性状的植株，获得第一自交群体；

步骤4)将所述第一自交群体与甲品种回交，获得第二回交群体；

步骤5)将所述第二回交群体与甲品种回交，获得第三回交群体。

3.根据权利要求1或2所述的隐性单基因控制性状的转育方法，其特征在于，所述苗期为幼苗期。

4.根据权利要求1或2所述的隐性单基因控制性状的转育方法，其特征在于，所述甲品种和乙品种均为黄瓜品种。

5.根据权利要求4所述的隐性单基因控制性状的转育方法，其特征在于，所述隐性单基因为黄瓜无苦味bi基因。

6.根据权利要求5所述的隐性单基因控制性状的转育方法，其特征在于，所述步骤3)具体为：将所述第一回交群体自交，在培育的幼苗群体中筛选出子叶无苦味的植株，获得第一自交群体。

7.根据权利要求6所述的隐性单基因控制性状的转育方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1)以黄瓜带苦味的甲品种为受体亲本，以携带无苦味bi基因为乙品种，经过杂交获得杂交后代F₁；

步骤2)栽培20株杂交后代F₁，与甲品种回交，获得第一回交群体；

步骤3)栽培20株第一回交群体，自交，在自交株的苗期选出25株子叶无苦味的植株，获得具有隐性bi基因的第一自交群体；

步骤4)栽培20株第一自交群体，与甲品种回交，获得第二回交群体；

步骤5)栽培20株第二回交群体，与甲品种回交，获得第三回交群体。

8.根据权利要求2所述的隐性单基因控制性状的转育方法，其特征在于，将所述第三回交群体自交，即可得到基因型为纯合的隐性单基因控制性状的新品种。

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