CN115316261A

CN115316261A - 一种核雄性不育系南瓜的育种方法

Info

Publication number: CN115316261A
Application number: CN202210662999.0A
Authority: CN
Inventors: 刘泽发; 王志君; 姜艳芳; 黄丁容; 谢波; 阳习鹏
Original assignee: Hunan University of Humanities Science and Technology
Current assignee: Hunan University of Humanities Science and Technology
Priority date: 2022-06-13
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2022-11-11

Abstract

本发明属于南瓜育种技术领域，具体为一种核雄性不育系南瓜的育种方法，具体包括以下步骤：S1、选择亲缘关系较远的母本和父本，母本与父本杂交得到F1代；S2、F1代与父本回交，得到BC1F1代；S3、BC1F1代与父本杂交得到核雄性不育系，本发明克服了中国南瓜与印度南瓜远缘杂交不育障碍，并通过远缘杂交获得核雄性不育材料。

Description

一种核雄性不育系南瓜的育种方法

技术领域

本发明涉及南瓜育种技术领域，具体涉及一种核雄性不育系南瓜的育种方法。

背景技术

南瓜的果肉富含多种氨基酸、维生素、多糖、果胶、矿物质，还含有葫芦巴碱、类胡萝卜素等多种生物活性物质和营养成份，因此南瓜在人们膳食结构中赋于了新的含义，它不仅是人们喜食的菜肴，而且是重要的营养保健食品，已成为蔬菜大家族中一个独具特色的种类。而且，南瓜植株具有抗逆性、抗病性强的特点，易于生产无公害产品和绿色食品，这在当今蔬菜产品污染较普遍的情况下，具有特殊的意义。南瓜还是食品工业、医药工业及化工工业的原材料或添加剂，以南瓜为原料制作的各种保健食品日渐增多，其市场及产业化前景非常广阔。

植物雄性不育已经作为重要的工具用于各种作物的杂交制种及优势利用，特别是自花授粉作物和常异花授粉作物的杂种优势利用，已经把雄性不育作为重要的途径。雄性不育在水稻等大田作物广泛利用，解决了杂交制种时去雄及隔离的难题，可以大大降低杂交制种成本，提高杂交制种纯度。而植物远缘杂交具有不亲和，不育及难稔等障碍，且存在杂交后代分离幅度大，分离不稳定的问题，通过克服南瓜远缘杂交障碍，利用远缘杂交选育核雄性不育系南瓜的方法，可以改变南瓜雄性不育资源严重缺乏的状况，对于促进雄性不育系在南瓜育种及杂交制种的应交具有重要前景。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种核雄性不育系南瓜的育种方法。

一种核雄性不育系南瓜的育种方法，具体包括以下步骤：

S1、选择亲缘关系较远的母本和父本，母本与父本杂交得到F1代；

S2、F1代与父本回交，得到BC1F1代；

S3、BC1F1代与父本杂交得到核雄性不育系。

优选的，所述母本为中国南瓜。

优选的，所述父本为印度南瓜。

优选的，所述印度南瓜为“锦元”12代自交系。

优选的，所述中国南瓜为地方品种“姜柄瓜”12代自交系。

优选的，育种过程中的时间为第一年秋季杂交，第二年春季种植F1代，第二年秋季种植BC1F1代。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明获得了核雄性不育南瓜，F₁代部分可育，可育株雄花给不育株雌花授粉后，不育株上收获的种子生长出来的植株中，雄性可育植株数与不雄性育株数的比例稳定为1:1，可育植株可以起到保持不育的作用，不育植株作为不育系参与杂交育种，遗传模式属于核雄性不育遗传规律，可以稳定遗传和利用。

2、本发明克服了远缘杂交具有不亲和，不育及难稔等障碍，可以获得F2 代种子，且远缘杂交后代果实品质含量出现超亲本优势。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。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的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。本发明各实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

2016年秋季开展杂交，调查杂交F1种子获得率。2017年春季种植F1代，对植株、果实及种子性状进行记录，通过F1代自交收获F2代种子，通过回交与杂交收获BC1F1种子，对F2代及BC1F1种子获得率进行记录。2017年秋季对收获的F2代种子和BC1F1种子播种、育苗，对F2代及BC1F1代植株获得率进行调查，通过自交获得BC2F2，通过杂交获得BC2F1，对BC2F1及BC2F2 种子获得率进行调查记录，并对植株、果实及种子性状进行记录。2018年春季对收获的种子BC2F1及BC2F2种子播种、育苗，对植株获得率进行调查记录，通过对雄性不育材料中的可育株给不育株授粉，不育株收获种间杂交后代种子。 2018年秋季对种间杂交后代种子播种育苗，移栽调查植株、果实性状和雄性不育分离情况，并通过核不育系中可育株给不育株授粉，保持其雄性不育后代。

具体如下：

实施例

选用三个中国南瓜：N-1(来源中国南瓜“Butternut”12代自交系)、J-1 (来源云南楚雄，中国南瓜地方品种“姜柄瓜”12自交系)和X-1(来源中国南瓜“蜜本”12自交系)

选用三个印度南瓜：10-04-3(来源印度南瓜品种“贝贝”12代自交系)、 10-37(来源印度南瓜品种“银星”12代自交系)和10-05-2(来源印度南瓜品种“锦元”12代自交系)

以上6个亲本均储藏于湖南人文科技学院园艺实验室瓜类种质资源储藏冷库。

(1)以三个中国南瓜高代自交系为母本，以三个印度南瓜高代自交系为父本按N-1×10-04-3、N-1×10-37、N-1×10-05-2、J-1×10-04-3、J-1×10-37、 J-1×10-05-2、X-1×10-04-3、X-1×10-37、X-1×10-05-2的9个组合方案进行杂交授粉得到9个F1种子，分别记为S-1、S-2、S-3、S-4、S-5、S-6、S-7、S-8、 S-9；

统计S-1、S-2、S-3、S-4、S-5、S-6、S-7、S-8、S-9种子的平均获得率、植株获得率、雄花可育性、植株性状、种子性状、果实性状，结果见表1；其中，只有S-1、S-6、S-7、S-8和S-9能够获得种间杂交F1代种子；S-6雄花表现为部分不育，通过S-6中的可育株给S-6中的不育株授粉，结果发现不能保持不育特性；

S-1、S-6、S-7、S-8、S-9各自自交，统计自交后得到的种子F2的获得率；结果见表1，其中，S-1、S-6、S-7、S-8、S-9均未获得F2代种子，说明S-1、 S-6、S-7、S-8、S-9的F1代自交均不亲和。

(2)将获得F1代植株的S-1、S-6、S-7、S-8和S-9与亲本回交，组合分别为N-1×10-04-3×10-04-3、N-1×10-04-3×N-1、J-1×10-05-2×10-05-2、 J-1×10-05-2×J-1、X-1×10-04-3×10-04-3、X-1×10-04-3×X-1、X-1×10-37×10-37、 X-1×10-37×X-1、X-1×10-05-2×10-05-2、X-1×10-05-2×X-1获得10个BC1F1代种子，分别记为T-1、T-2、T-3、T-4、T-5、T-6、T-7、T-8、T-9、T-10；

统计T-1、T-2、T-3、T-4、T-5、T-6、T-7、T-8、T-9、T-10BC1F1的种子的获得率、植株获得率、雄花可育性、植株性状、种子性状、果实性状；结果见表2，其中，以印度南瓜为轮回亲本提供花粉给F1雌花授粉均能获得BC1F1 的种子，但只有T-3、T-7、T-9可以获得BC1F1的植株、且T-3表现为部分不育，通过T-3中的可育株给T-3中的不育株授粉，结果发现不能保持不育特性；

T-3、T-7、T-9各自自交，统计自交后得到的种子BC1F2的获得率；T-3、 T-7、T-9均不能获得F2代种子。

(3)获得F1代植株的S-8、S-9与N-1、J-1进行杂交，组合分别为 X-1×10-37×N-1、X-1×10-37×J-1、X-1×10-05-2×J-1获得3个得到BC1F1的种子，分别记为ZJ-1、ZJ-6、ZJ-13；

统计ZJ-1、ZJ-6、ZJ-13的BC1F1的种子获得率、植株获得率、雄花可育性、植株性状、种子性状、果实性状；结果见表2，其中，ZJ-1、ZJ-6、ZJ-13 均可以获得F1代种子；

ZJ-1、ZJ-6、ZJ-13各自自交，统计自交后得到的种子BC1F2的获得率；其中，ZJ-13可以获得F2代种子和F2代植株。

(4)将获得F1代植株的ZJ-1、ZJ-6、ZJ-13、T-3、T-7、T-9与印度南瓜进行杂交，组合分别为(X-1×10-37×N-1)×10-37、(J-1×10-05-2×10-05-2)×10-05-2、 (X-1×10-37×J-1)×10-37、(X-1×10-37×J-1)×10-05-2、(X-1×10-37×J-1)×J-1、 (X-1×10-37×10-37)×10-37、(X-1×10-37×10-37)×(X-1×10-05-2×J-1)、 (X-1×10-37×10-37)×10-04-3、(X-1×10-05-2×J-1)×J-1、(X-1×10-05-2×J-1)×10-05-2，分别记为ZJ-2、ZJ-3、ZJ-4、ZJ-5、ZJ-7、ZJ-8、ZJ-10、ZJ-11、ZJ-12、ZJ-14；

统计ZJ-2、ZJ-3、ZJ-4、ZJ-5、ZJ-7、ZJ-8、ZJ-10、ZJ-11、ZJ-12、ZJ-14 的BC1F1的种子获得率、植株获得率、雄花可育性、植株性状、种子性状、果实性状；结果见表3，其中，ZJ-2、ZJ-3、ZJ-4、ZJ-7、ZJ-8、ZJ-11、ZJ-14 均能获得BC2F1代种子，且ZJ-2、ZJ-3、ZJ-4、ZJ-8、ZJ-11、ZJ-14均能获得 BC2F1代植株，且ZJ-3的雄花表现为部分雄性不育，通过ZJ-3中的可育株给 ZJ-3中的不育株授粉，结果发现可以持不育特性；

ZJ-2、ZJ-3、ZJ-4、ZJ-8、ZJ-11、ZJ-14各自自交，统计自交后得到的种子 BC2F2的获得率，ZJ-8、ZJ-11可以获得BC2F2代种子，且ZJ-11可以获得BC2F2 代植株，说明通过添加杂交可以克服远缘杂交障碍，自交可以获得F2代种子和植株。

以上所有组合中，ZJ-8、ZJ-11、ZJ-13的远缘杂交组合获得了F2代种子，该三种组合中均有X-1，说明X-1可以作为中国南瓜与印度南瓜远缘杂交的中间材料的候选资源。而以N-1和J-1的中国南瓜作为亲本的组合，均未获得F2 代，说明南瓜远缘杂交中间材料的选择对于克服远缘杂交不亲和障碍具有重要作用。

上述植株性状、种子性状、种子获得率、植株数的调查数均为3，取3个的平均值记录。

F1种子获得率(％)＝单果饱满种子数/单果种子总数×100％

F1植株获得率(％)＝F1植株数/播种种子数×100％

F2种子获得率(％)＝单果饱满种子数/单果种子总数×100％

表1亲本杂交种子及植株特性

如表1所示，S-1、S-6、S-7、S-8和S-9种间杂交能够收获到F1代种子， F1代种子获得率分别为22％、60％、56％、80％和65％，F1代植株获得率分别为5％、68％、30％、72％和63％。S-8的F1代的种子获得率最高，S-2、S-3、 S-4、S-5均未获得F1代种子。S-1、S-6、S-7、S-8和S-9种间杂交F1代自交均不亲和，不能获得F2代种子。

对S-1、S-6、S-7、S-8和S-9得到的F1代种子的特性及植株特性进行比较分析，发现S-1和S-8的F1代雄性不育，S-6为部分雄性不育；S-1、S-6、 S-7、S-8和S-9植株性状均偏母本；S-1种子外形偏父本、颜色偏母本，S-8 种子外形、颜色偏父本；S-1的F1代果形为父本母本中间类型，颜色偏父本、肉质偏父本；S-6的F1代果实为母本、父本种间类型；S-7的F1代果形、颜色、肉质偏母本；S-8的F1代果形偏父本、果肉颜色为父本母本种间类型，肉质偏父本；S-9的F1代果形偏母本、颜色为母本和父本种间型。

表2回交种子及植株特性

如表2所示，以中国南瓜作为轮回亲本提供花粉给F1雌花授粉均不能成功，不能收获BC1F1的种子，而以印度南瓜为轮回亲本提供花粉给F1雌花授粉均以获得BC1F1的种子，其中T-3，T-7，T-9可以获得BC1F1植株，BC1F1 植株获得率分别为69.7％、75.1％、67.6％，且T-3表现为部分不育。

杂交组合ZJ-1、ZJ-6、ZJ-13均可以获得F1代种子，可以获得F1代植株， ZJ-1与ZJ-6不能获得F2代种子，其中ZJ-13可以获得F2代种子和F2代植株。说明通过添加杂交可以克服远缘杂家不亲和障碍，三交种可以获得种间杂交种 F1，通过自交可以获得F2代植株。

表3杂交种子及植株特性

如表3所示，通过多代回交授粉可以获得BC2F1种子和正常植株，其中 ZJ-3植株表现为部分雄性不育，ZJ-8可以获得BC2F2植株，说明通过回交可以克服远缘杂交自交不亲和，通过自交可以获得F2代植株。另外通过多代回交杂交可以获得雄性不育系。

通过回交、四交授粉，其中ZJ-5、ZJ-10、ZJ-12均不能获得F1代种子及植株；ZJ-4、ZJ-7、ZJ-11、ZJ-14等4个四交授粉组合均能获得F1代植株。ZJ-11 可以获得F2代种子和正常植株。说明通过添加杂交可以克服远缘杂交障碍，自交可以获得F2代植株。

果实品质测定，总黄酮测定方法参照GBT 24283-2009，干物质含量测定参照GB/T8858-1988，多糖含量测定参照NY/1676-2008，淀粉含量测定参照 GB5009.9-2016，可溶性蛋白质含量测定参照GB/T 5009.5—1985，纤维素含量测定参照GB/T 2677.10-1995，按照标准方法测定果实品质。

表4-1亲本材料的营养品质

表4-2种间杂交果实的营养品质

如表4-1和表4-2所示，ZJ-8的BC1F1代果实中的总黄酮含量为 1.72mg/gFW，ZJ-8的亲本材料10-37中的总黄酮含量为3.4mg/gFW，说明利用 10-37作为轮回亲本进行轮回杂交获得BC2F1的果实的总黄酮的含量低于亲本的总黄酮含量；而远缘杂交的ZJ-13的F2代果实中的总黄酮黄酮含量为 3.19mg/gFW，高于ZJ-13的亲本材料J-1的总黄酮含量2.25mg/gFW；ZJ-8的 F1代果实中的干物质含量为20.22％，明显高于亲本中的干物质含量8.40％；ZJ-7果实的多糖含量为30.98mg/gFW，ZJ-8果实的多糖含量为22.61mg/gFW，均明显高于亲本材料中的多糖含量，种间杂交通过添加杂交或者回交可以提高果实多糖含量；ZJ-7果实的淀粉、蛋白质及纤维素含量分别为57.62mg/gFW、 62.36mg/gFW和30.07mg/gFW，ZJ-8果实的淀粉、蛋白质及纤维素含量分别为 56.55mg/gFW、30.60mg/gFW和24.06mg/gFW，也均明显优于亲本材料中的淀粉、蛋白质及纤维素含量。

2018年春季开始，将通过杂交获得的ZJ-3：(J-1×10-05-2×10-05-2)×10-05- 2部分雄性不育材料，通过系内可育株给不育株授粉，其后代表现为育性分离，不育株：可育株分离比例为1:1，可育株自交分离规律为1:3，符合核雄性不育的遗传模型，该部分雄性不育材料为GMS-Ma1802，分类命名为印度南瓜 Cucurbita maxima，于2020年10月12日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC，地址为：北京市朝阳区北辰西路3号院中科院微生物研究所)，保藏登记号为CGMCC No.20709。

2018年春季对获得的GMS-Ma1802的不育株与系内可育株进行杂交，对种植调查育性分离情况，结果见表5，结果显示GMS-Ma1802(不育×可育) 杂交后代雄性不育与可育植株分离比例为1:1，2018年秋季对GMS-Ma1802(不育×可育)中的可育株自交后代的雄花育性进行调查，其雄性不育株与可育株分离比为1:3。GMS-Ma1802不育株隐性纯合基因型(msms)、可育株杂合性基因型(Msms)及可育株显性纯合基因型(MsMs)符合核不育两用系遗传模型，说明GMS-Ma1802为隐性核不育两用系。

表5 GMS-Ma1802不育系分离卡方检验

材料	不育株数	可育株数	期望分离比	卡方检验χ2
					GMS-Ma1802(不育×可育)	17	19	1:1	0.7315
GMS-Ma1802(不育×可育)	12	35	1:3	0.8616

需要说明的是，本发明权利要求书中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种核雄性不育系南瓜的育种方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S2、F1代与父本回交，得到BC1F1代；

S3、BC1F1代与父本杂交得到核雄性不育系。

2.根据权利要求1所述的一种核雄性不育系南瓜的育种方法，其特征在于，所述母本为中国南瓜。

3.根据权利要求2所述的一种核雄性不育系南瓜的育种方法，其特征在于，所述父本为印度南瓜。

4.根据权利要求3所述的一种核雄性不育系南瓜的育种方法，其特征在于，所述印度南瓜为“锦元”12代自交系。

5.根据权利要求3所述的一种核雄性不育系南瓜的育种方法，其特征在于，所述中国南瓜为地方品种“姜柄瓜”12代自交系。

6.根据权利要求1所述的一种核雄性不育系南瓜的育种方法，其特征在于，育种过程中的时间为：第一年秋季杂交，第二年春季种植F1代，第二年秋季种植BC1F1代。