CN1159963C

CN1159963C - 利用无蜡粉遗传标记保障甘蓝型杂交油菜种质安全的方法

Info

Publication number: CN1159963C
Application number: CNB011085312A
Authority: CN
Inventors: 莫鉴国; 李万渠; 余勤; 彭云强; 王继胜; 刘玉蓉
Original assignee: Chengdu No2 Agriculture Science Institute
Current assignee: Chengdu No2 Agriculture Science Institute
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2021-06-15
Also published as: CN1335057A

Abstract

本发明提供了一种利用无蜡粉遗传标记识别真假杂种，并以此保障甘蓝型杂交油菜制种和生产用种质安全的方法。包括隐性无蜡粉遗传标记杂种的选育：选育隐性无蜡粉遗传标记保持系，转育隐性无蜡粉遗传标记不育系，筛选或转育正常蜡粉恢复系，配制杂种组合；显性无蜡粉遗传标记杂种的选育：选育显性无蜡粉遗传标记恢复系与正常蜡粉不育系配制杂种组合；在组合制种时根据标记分离父母本，剔除非亲本株，进行行播制种或采用父、母本混播制种，收获母本植株种子后，根据有无蜡粉遗传标记快速鉴定杂种率；在F₁杂交种生产应用中于幼苗期剔除不育系微粉自交株和其他假杂种株，从而确保杂交油菜的种质安全。

Description

利用无蜡粉遗传标记保障甘蓝型杂交油菜种质安全的方法

技术领域：

本发明属于甘蓝型油菜杂种优势利用领域，特别与利用无蜡粉遗传标记保障甘蓝型杂交油菜种质安全的方法有关。

背景技术：

遗传标记(Genetic marker，GM)是指生物个体在表达特定性状时相伴出现的遗传表征。根据遗传表达方式和操纵水平的不同，植物GM可分为：(1)分子GM，如RFLP标记；(2)生化GM，如营养缺陷；(3)表型GM，这类GM又可分为种子、幼苗和成株GM。GM在油菜遗传育种方面的应用，国外仅在除草剂抗性上有过报道。国内则做了下述工作：陕西省农科院曾利用几种GM生产白菜型油菜杂种，但未见后续的应用报道。史华清提出用恢复系的紫色叶脉来判别芥菜型油菜的真假杂种和机械混杂。傅廷栋用低芥与高芥、花叶与正常叶以及恢复基因的有无研究了Polima不育系花粉的授精能力。安彩泰则报道用紫杆和白花瓣研究了SI系配组后的杂种株率，还提及已得到一批带花青素标记的低芥酸株系。

近20年来，我国对油菜的杂种优势进行了较为系统的利用研究：①选育出世界上第一个大面积用于生产的强优势“三系”杂交油菜秦油2号。除此而外，华中农业大学、河南省农科院、江苏省农科院、贵州思南油料所、四川省农科院、成都市第二农科所、四川大学等均已育出一批品种在生产上推广应用。②Polima不育系的发现与研究。华中农业大学于1972年发现天然细胞质雄不育材料，后经国内湖南省农科院等单位和加拿大、法国、德国等国的研究与利用，认为该不育系育性较稳定，易找保持系和恢复系，所配杂种比常规品种增产显著，是世界上最有潜力用于杂种生产的不育系。③杂优利用途径多样化。除质不育(CMS)而外，我国还在核不育(GMS)、自交不亲和(SI)、化杀(CE)等途径上广泛开展了油菜的杂种优势利用研究，而且都达到了生产应用阶段。而国外则主要集中在CMS和SI上。④我国发现和创造了较为丰富的杂优材料，并提出了一些独特的方法。在CMS方面，除Polima外，还有陕2A、MICMS、白菜型的87A、芥菜型的欧新A；在GMS上，有宜3A及其衍生系6AB、9AB等、S45AB、117A。在杂优利用方法上我国提出了独特的GMS“三系”化制种、SI系的NaCl溶液喷施繁种、弧雌生殖快速繁育自交系与化杀结合，可转换不育系异地制种等。

尽管我国油菜杂种优势利用已取得重要进展，但目前仍存在一些有待克服的问题。

CMS：目前存在的主要问题是F1群体中出现一定数量的不育株。根据组合和花期授粉环境的差异，这类不育株的产量比正常株低16.2～84.4％。不难想象，这种不育株的存在将使杂种优势的发挥受到极大的限制，甚至造成严重减产。分析出现这种状况的主要原因是不育系温敏。据研究，油菜CMS系不受光照影响，但除萝卜不育胞质Ogu而外，nap、Polima、陕2A等主要的甘蓝型CMS系，以及白菜型的阿油A、芥菜型的欧新A都存在因温敏产生可育花粉问题。令人遗憾的是，育种者又发现温敏型不育系的经济性状和配合力要比钝感型优。这种温敏花粉可导致自交结实，其种子则成为不育或半不育株。

GMS：该途径在生产F1杂种时要在初花期拨出50％(实践中常超过此比例)可育株，这不但费工费时、降低制种产量，而且群体的育性和杂种质量也极易受人为因素的影响。这是制约该途径推广应用的主要障碍。

对于上述问题国内提出了推迟不育系播种期、异地或异季制种、整枝调花、培育双重不育系、选育可临保核不育系等技术途径，但各有其局限性。

发明内容：

鉴于以上原因，本发明的目的是为了提供一种通过转育无蜡粉遗传标记系进而选育遗传标记杂交油菜新品种，并利用遗传标记的作用在制种和生产环节上保障杂交油菜种质安全且操作简单、制种质量高的新方法。

本发明利用无蜡粉遗传标记保障甘蓝型杂交油菜种质安全的方法包括隐性无蜡粉遗传标记杂种的选育：选育隐性无蜡粉遗传标记保持系，转育隐性无蜡粉遗传标记不育系，筛选或转育正常蜡粉恢复系，配制杂种组合；在组合制种时根据标记分离父母本，剔除非亲本株，进行行播制种或采用父、母本混播制种，收获母本植株种子后，根据有无蜡粉遗传标记快速鉴定杂种率；在F₁杂交种生产应用中于幼苗期剔除不育系微粉自交株和其他假杂种株，从而确保杂交油菜的种质安全。

本发明利用无蜡粉遗传标记保障甘蓝型杂交油菜种质安全的方法包括显性无蜡粉遗传标记杂种的选育：选育显性无蜡粉遗传标记恢复系与正常蜡粉不育系配制杂种组合；在组合制种时根据标记分离父母本，剔除非亲本株，进行行播制种或采用父、母本混播制种，收获母本植株种子后，根据有无蜡粉遗传标记快速鉴定杂种率；在F₁杂交种生产应用中于幼苗期剔除不育系微粉自交株和其他假杂种株，从而确保杂交油菜的种质安全。

本发明将拓宽甘蓝型油菜雄性不育系的应用谱，为解决当前杂交油菜存留不育株的问题提供了新的手段和技术途径；所选遗传标记在幼苗期即能识别，便于农户操作，加之匀定苗在我国油菜生产中已是一常规技术，生产上易于贯彻实施。本发明进一步丰富了我国杂交油菜研究与应用的内容，将促进我国油菜生产的杂交化和优质化，对其他作物相关的育种思路和杂优应用也具有较大的参考价值。

本发明人于1988年春在—自育F₂群体中发现无蜡粉单株材料，该植株的叶、茎、果等器官表皮均无蜡粉，极富光泽。经分离选择育成稳定品系后进行了相关研究，结果表明该材料的无蜡粉标记呈完全显性遗传，受1对核基因控制，表达稳定，在田间于3～4叶期即能目测识别。利用该种质已初步转育出了一批优质恢复系。

1992年发明人从加拿大温尼伯农业研究站引进Nilla(glossy)无蜡粉材料，经研究发现该材料的无蜡粉性状呈隐性遗传，受2对基因控制。发明人通过杂交、选择、测交等技术手段，并利用自己发现的雄性不育材料，育成了带隐性无蜡粉标记的优质不育系，并已实现三系配套，初步筛选出一批比对照显著增产的优势组合正参加各级试验。隐性无蜡粉不育系具有如下特征：子叶肾形，幼茎绿色，叶片无刺毛，心叶绿色，裂叶，叶色深绿，叶脉白色，叶片厚，叶片、叶柄、茎杆均无蜡粉(4～5叶期即可与正常蜡粉类型相区别)；幼苗半直立，苔茎绿色；花瓣黄色，雄蕊长度低于子房长度的1/2，花药呈三角形，乳白色，无花粉，蜜腺正常；匀生分枝，异交结实好，结角密，种子黑褐色；不育株率100％，在温江生态条件下若10月初播种，部分株系初花期有少量微粉出现。经测定其芥酸含量0.24％，硫苷含量18.76μmol/g。

1991-1997年度以W-6、1047、92CM9等显性无蜡粉品系为父系共配制87个组合，其中有67个比对照中油821增产，增幅为0.9-45.6％。这些组合来源于手制种、化杀、核不育、质不育等途径，种植方式包括直播和移栽。

1998-2000年度以隐性无蜡粉不育系配制了156个三系组合，试验结果比对照中油821和蜀杂6号增产的组合有110个，增幅为1.1-65.6％。其中优质组合99G-3表现突出，已推荐参加了2001年度的成都市区试，经考察长势很好。

2000年度以隐性无蜡粉不育系进行了制种试验，收获后迅速对各处理取样，在当地前作未种油菜的田块行播，20天后调查纯度，结果表明：(1)无蜡粉标记组合制种产量较高，不同处理产量范围为51.1-70.0kg/亩，杂种率为78.5-96.0％，纯杂种产量为44.9-59.3kg/亩；(2)随母本行比增大，产量提高，但杂种率降低；(3)混播的杂种率明显高于行播，因而在产量略低的情况下，纯杂种产量还高些。

在上述试验和试种过程中，承担试验的农户均能准确鉴别和区分各种标记植株；在制种区正确种植和收获父母本；在试验区内于幼.苗期去除不育株，保留纯杂种群体。

附图说明：

图1为显性无蜡粉标记杂种选育图。

图2为隐性无蜡粉标记杂种选育图。

图3为显性无蜡粉标记杂种应用程序和保障原理图。

图4为隐性无蜡粉标记杂种应用程序和保障原理图。

图5为隐性无蜡粉不育系选育程序图。

图6为显性无蜡粉材料选育程序图。

图7为显性无蜡粉组合选育程序图。

图8为显性无蜡粉组合92CM9应用程序图。

图9为隐性无蜡粉组合99G-3选育程序图。

图10为隐性无蜡粉组合99G-3应用图。

具体实施方式：

参见图1，利用显性无蜡粉材料转育为无蜡粉恢复系，再与正常蜡粉不育系配组可选育出显示无蜡粉标记杂交油菜品种。

参见图2，利用隐性无蜡粉材料转育为无蜡粉不育系，再与正常蜡粉恢复系配组可选育出隐性无蜡粉标记杂交油菜品种。

参见图3，应用显性无蜡粉标记杂种(通过行播或父、母本混播制成)时，在田间保留无蜡粉纯杂种群体，去除有蜡粉假杂种(母本微粉自交不育株、非恢复系授粉不育株)。

参见图4，应用隐性无蜡粉标记杂种(通过行播或父、母本混播制成)时，在田间保留正常蜡粉纯杂种群体，去除无蜡粉母本微粉自交不育株。

下面以显性无蜡粉杂种92CM9和隐性无蜡粉杂种99G-3的选育和使用作为实施例对本发明予以说明：

一，显性无蜡粉杂种92CM9的选育和应用

1、显性无蜡粉材料的选育

1988年春，申请人在-F2群体中发现无蜡粉单株材料，经自交选择育成了稳定的无蜡粉品系W-6和W-9，经研究发现其蜡粉性状呈完全显性遗传，受1对基因控制。

按图1设计的技术路线选育出显性无蜡粉部分雄不育恢复系1047见图6。

2、显性无蜡粉组合选育

按图1和图3所示路线于1992年制成杂种组合92CM9，其生产过程见图7。

3、显性无蜡粉组合92CM9的应用

按图3原理应用92CM9，程序如图8。

92CM9于1993-1995年度参加正规品比试验，单产1774.8-2583.0kg/hm²，比对照中油821增产13.5～28.2％。该组合1995年度在温江县一些农户试种，均反映增产显著，并表现出的抗耐菌核病，抗蚜虫，抗倒伏等特点；经测定其芥酸含量23.89％，硫苷含量65μmol/g，含油率40.16％。

通过上述方法和原理还选育出了94GH7、95GH11等组合。

二、隐性无蜡粉组合99G-3的选育和应用

1、隐性无蜡粉不育系的选育

按图2设计方案选育出了隐性无蜡粉不育系及其保持系，其选育程序见图5。

2、隐性无蜡粉组合99G-3选育，其程序如图9。

3、隐性无蜡粉组合99G-3的应用

按图4的原理应用99G-3，其程序如图10。

上述繁种、制种过程均在严格的隔离条件下进行。99G-3于2000年度参加正规品比试验，小区折单产2940kg/hm²，比对照蜀杂6号增产10.92％；2001年度继续参试，小区折单产2380.5kg/hm²，比蜀杂6号增产4.2％，该组合同年度还参加了成都市区试，表现较优。该组合芥酸含量＜1％，硫苷含量＜30μmol/g。

Claims

1、一种利用无蜡粉遗传标记保障甘蓝型杂交油菜种质安全的方法，该方法包括：隐性无蜡粉遗传标记杂种的选育：选育隐性无蜡粉遗传标记保持系，转育隐性无蜡粉遗传标记不育系，筛选或转育正常蜡粉恢复系，配制杂种组合；其特征在于该方法还包括：在组合制种时根据标记分离父母本，剔除非亲本株，进行行播制种或采用父、母本混播制种，收获母本植株种子后，根据有无蜡粉遗传标记快速鉴定杂种率；在F₁杂交种生产应用中于幼苗期剔除不育系微粉自交株和其他假杂种株，从而确保杂交油菜的种质安全。

2、一种利用无蜡粉遗传标记保障甘蓝型杂交油菜种质安全的方法，其特征在于该方法包括：显性无蜡粉遗传标记杂种的选育：选育显性无蜡粉遗传标记恢复系与正常蜡粉不育系配制杂种组合；在组合制种时根据标记分离父母本，剔除非亲本株，进行行播制种或采用父、母本混播制种，收获母本植株种子后，根据有无蜡粉遗传标记快速鉴定杂种率；在F₁杂交种生产应用中于幼苗期剔除不育系微粉自交株和其他假杂种株，从而确保杂交油菜的种质安全。