CN102224801B - 一种油菜多目标性状的快速聚合育种方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油菜多目标性状的快速聚合方法，属于植物育种方法。选择需要聚合的优异育种目标性状，冬季在当地温室配制单交组合，异地夏繁配制多亲本的复式杂交组合，将多个具有优异目标性状的亲本按育种需要进行组装与聚合；对已实现多目标育种性状重组聚合的复式杂交后代进行小孢子苗培养，构建双单倍体（DH）育种群体，实现多目标性状聚合后代目的基因型的快速固定与纯合；对实现多目标性状聚合的后代目的基因型按性状特性进行有效的田间和室内鉴定与筛选，重要目标性状进行分子标记辅助选择，选育符合育种目标的新材料。

Description

一种油菜多目标性状的快速聚合育种方法

技术领域

本发明涉及到油菜多目标性状的快速聚合育种，属于植物育种方法，具体涉及多目标性状的异地组装与聚合、目的基因型的快速固定与纯合和聚合性状的有效鉴定与筛选等选育方法。

背景技术

油菜是我国重要油料作物，常年种植面积1亿亩左右，总产超过1100万吨，生产菜籽油440多万吨，并提供600多万吨优质蛋白饼粕，种植面积和总产均居世界首位。近二十年来通过大力推广高产、双低油菜新品种及其高效栽培技术，我国油菜单产大幅提升，总产显著增加，品质明显改善。我国油菜育种经过几代人的努力，在自主创新的基础上，不断引进、吸收国外先进技术与经验，形成了中国特色的品种选育理论和技术体系，在杂种优势利用、特异种质材料创新和抗菌核病研究等方面处于世界领先水平。

但与欧美先进国家相比，目前我国油菜育种基本仍处于传统的经验育种阶段，育种技术相对落后，单产偏低，生产效益不高，抗病、虫、草害和抗逆性有待进一步提高。首先，我国油菜分子标记辅助育种技术的效率还很低，转基因技术还未进入实用化阶段，品质育种技术有待进一步改进与提高。其次，我国油菜单产仍处于较低水平，与欧洲相比还有较大差距。第三，适合机械化生产的矮杆抗倒、早熟高产、抗耐裂角品种选育技术还不成熟，育种材料较为贫乏，品种选育刚刚起步。第四，油菜抗病、虫、草、逆境研究相对落后，油菜抗旱、耐渍、抗冻等广适性研究还不够深入。第五，科技成果转化还有待加强，优质双低品种与高硫甙、高芥酸品种并存，缺乏严格的区域布局，商品菜籽品质有待进一步提高。因此，目前我国油菜育种最新发展趋势是在现有科学积累基础上，充分利用丰富的种质资源，研究育种新方法，加强现代育种技术体系建设，采用生物技术与常规技术相结合，创新杂种优势利用、分子标记辅助育种和小孢子培养等技术，构建多目标性状的聚合育种平台，开展分子聚合育种，加快育种进程，提高育种效率。选育高产、高含油量的强优势品种，选育抗逆性强、适应性广的优良品种，选育适应轻简化栽培、机械化操作的高效品种，是进一步发展我国油菜产业、提高我国油菜生产效益的根本途径。而创建优良种质资源，扩大油菜遗传背景，建立高效的多目标性状快速聚合育种技术，是培育优质、高产、广适、多抗油菜新品种的关键技术支撑。

本发明应用多亲本复式杂交、当地（江苏）温室加代、异地（青海）夏季扩繁、小孢子培养和分子标记辅助选育等多种技术与手段，研究构建了快速、高效的油菜多目标性状的聚合育种技术体系，为油菜新品种选育实现多目标性状快速聚合提供了有效方法。

发明内容

技术问题

本发明能够弥补已有专利或技术的不足，提供了一种油菜多目标性状的快速聚合育种新方法。

技术方案

1、一种油菜多目标性状的快速聚合育种方法，包括步骤：

A、多目标性状的异地组装与聚合：选择需要聚合的优异育种目标性状，冬季在当地温室先配制具有两个性状的单交组合，当年异地夏繁各单交组合，并配制成具有多个亲本的复式杂交组合，对多目标性状的亲本按育种需要进行组装与聚合；

B、目的基因型的快速固定与纯合：第2年秋将多亲本复式杂交组合F₁在当地油菜育种田直播种植，第3年春油菜初花期取F₁植株幼蕾进行小孢子苗培养，当年秋季将单倍体小孢子苗用2%秋水仙碱溶液浸泡根部30min后栽入盆钵，活棵后长至5-6叶期移栽到大田，获得双单倍体DH株系群体；

C、聚合性状的有效鉴定与筛选：第4年春对DH株系按目标性状进行田间和室内鉴定、筛选，或对目标性状进行分子标记辅助选择，选育聚合了多个目标性状的育种新材料。

通过上述方法，选育聚合了矮杆、高油和CMS保持特性的甘蓝型油菜新材料。

其特征在于： 

A：当年12月下旬在当地将已通过春化的细胞质雄性不育保持系宁B7和高含油量品系HOC2、矮杆品系APL03从油菜育种直播大田移栽到温室进行加代繁殖，使油菜在温室的开花期提前到第2年的2月上旬，油菜开花后分别配制宁B7×HOC2和宁B7×APL03两个单交杂交组合，3月中旬收获F₁种子；同年3月底至4月初到异地加代夏繁F₁，正常春播，7月底8月初油菜开花期配制(宁B7×HOC2)×(宁B7×APL03)的多亲本复式杂交组合，9月底收获复式杂交F₁种子，返回当地正常秋播；

B：第2年秋将多亲本复式杂交组合（宁B7×HOC2）×（宁B7×APL03）F₁在当地油菜育种田直播种植，第3年春油菜初花期取F₁植株幼蕾进行小孢子苗培养：于每日上午7时摘取刚开放第一朵花的花序，用吸水纸湿润处理后置于4℃恒温冰箱24h，次日挑选长度为4.0mm-5.0mm的花蕾用70％酒精浸泡30s，1％升汞表面消毒10min，无菌水冲洗3次，每次冲洗2min，将消毒花蕾置于无菌玻璃管中，加B₅提取液1ml，用玻璃棒沿管壁将花蕾捣碎挤出小孢子，经400目滤膜过滤，1000rpm/min离心5min，去除上清液后再加入B₅提取液悬浮小孢子，复重1次，去除上清液，加入添加了13％蔗糖的NLN培养基转入三角瓶中，32℃热激培养24h，25℃黑暗静止培养,直至出现可见的小白点胚状体时，转至25℃恒温摇床50r/min振荡培养，待胚状体长度达4mm-6mm时转到B₅固体培养基上，25℃光照培养，每天光照时间16小时，直至成苗，当年秋季将单倍体小孢子苗用2%秋水仙碱溶液浸泡根部30min后栽入盆钵，活棵后长至5-6叶期移栽到大田，获得双单倍体DH株系群体；

C：第4年春DH株系开花后选择株高低于140cm的可育植株套袋自交，并与细胞质雄性不育系宁A7为母本测交鉴定恢保关系，油菜成熟后收获全部套袋自交种子和测交F₁，父本自交种子用索氏法测定种子含油量，同年秋将F₁和相应的测交父本成对种植，次年春鉴定F₁育性和父本的植株高度、含油率等性状，选择F₁表现雄性不育，测交父本株高低于140cm，含油率大于45%的DH株系单株，即为育成具有矮杆、高油和CMS保持特性的三个目标性状聚合在一起的甘蓝型油菜新材料。

有益效果

本发明能对油菜多个特异性状进行快速有效的组装、聚合、固定与纯合，将大大缩短油菜品种选育的育种周期，提高新品种选育效率，对提升我国油菜育种水平将起到积极的推动作用。对多目标性状聚合后代的目的基因型按性状特性在田间和室内进行有效鉴定与筛选，重要目标性状如细胞质雄性不育恢复性状等应用分子标记进行辅助选择，提高相关性状的选择效率和准确率。

附图说明

图为油菜多目标性状快速聚合育种方法的示意图。

具体实施方式

实施例：甘蓝型油菜矮杆、高油CMS不育系的选育。

A：2006年12月下旬将已通过春化的细胞质雄性不育保持系宁B7（浦惠明，戚存扣，傅寿仲，张洁夫，伍始美，高建芹，陈新军,甘蓝型双低油菜细胞质雄性不育系宁A7的选育研究 I．MICMS双低不育系宁A7的回交选育, 江苏农业学报,2001,17(2):69-72）和高含油量品系HOC2（傅寿仲, 张洁夫, 戚存扣, 浦惠明, 高建芹, 陈新军, 陈锋, 甘蓝型油菜高含油量种质选育研究, 中国油料作物学报,2008,30(3):279-283）、矮杆品系APL03 (傅寿仲，张洁夫, 戚存扣, 浦惠明, 高建芹, 陈新军，甘蓝型油菜无花瓣矮秆新种质APL03的选育, 植物遗传资源学报2006,7(4):468-470)在南京从油菜育种直播大田移栽到温室进行加代繁殖，温室白天温度保持在20-25度，夜间温度保持在15度左右，并进行加光处理，使温室油菜开花期提前到2007年2月上旬。温室油菜开花后，分别配制宁B7×HOC2和宁B7×APL03两个单交杂交组合，3月中旬收获F₁种子。同年3月底至4月初到青海加代夏繁F₁，正常春播，7月底8月初油菜开花期配制（宁B7×HOC2）×（宁B7×APL03）的多亲本复式杂交组合。在该复式杂交组合中包含3个需要聚合的重要目标性状：宁B7保持系对细胞质雄性不育系的保持性状(保持率为100%)，HOC2的高含油量性状（平均含油量为50.01%），APL03的矮杆性状(平均株高为135.3cm)。9月底收获复式杂交F₁种子，返回南京进行正常秋播。

B：2007年秋将多亲本复式杂交组合（宁B7×HOC2）×（宁B7×APL03）F₁在南京油菜育种田直播种植，让植株充分生长，多发分枝。2008年春油菜初花期选取生长势较好的F₁植株花蕾进行小孢子苗培养：于每日上午7时左右摘取刚开放第一朵花的花序，用吸水纸湿润处理后置于4℃恒温冰箱24h。次日挑选长度为4.5mm左右的花蕾用70％酒精浸泡30s，1％升汞表面消毒10min，无菌水冲洗3次，每次冲洗2min。将消毒花蕾置于无菌玻璃管中，加B₅提取液1ml，用玻璃棒沿管壁将花蕾捣碎挤出小孢子，经400目滤膜过滤，1000rpm/min离心5min，去除上清液后再加入B₅提取液悬浮小孢子，复重1次，去除上清液，加入NLN-13(13％蔗糖)培养液转入三角瓶中。32℃热激培养24h，25℃黑暗静止培养,直至出现可见的小白点胚状体时，转至25℃恒温摇床50r/min振荡培养，待胚状体长度达5mm左右时转到B₅固体培养基上，25℃光照培养，每天光照时间16小时，直至成苗。当年秋季将单倍体小孢子苗用2%秋水仙碱溶液浸泡根部30min后栽入盆钵，活棵后长至5-6叶期移栽到大田，获得DH株系群体。

C：2009年春油菜开花后选择群体中株高低于140cm的可育植株套袋自交，并与细胞质雄性不育系宁A7（浦惠明，戚存扣，傅寿仲，张洁夫，伍始美，高建芹，陈新军,甘蓝型双低油菜细胞质雄性不育系宁A7的选育研究 I．MICMS双低不育系宁A7的回交选育, 江苏农业学报,2001,17(2):69-72）测交鉴定恢保关系，油菜成熟后收获全部套袋自交种子和测交F₁，父本自交种子用索氏法测定种子含油量。在350多个DH株系中，选择株高低于140cm的植株40株与宁A7（母本）测交，同年秋将40个F₁和相应的测交父本（DH株系）成对种植，鉴定F₁育性和相应父本（DH株系）的植株高度、含油率等性状。2010年春油菜开花后育性调查结果表明，共有17个测交组合后代表现为雄性不育，不育性状与原不育系宁A7一致，油菜成熟后对测交后代表现为雄性不育的相应测交父本（DH株系）测定含油率和株高，平均含油率为44.25%，变幅在39.92-48.53%,大于45%的单株有6株，株高低于140cm，即为所选育的聚合了矮杆、高油和CMS保持特性的甘蓝型油菜新材料：株高低于140cm，表现雄性不育，含油率大于45%的甘蓝型油菜。其中保持系S178株高137.9cm，含油率47.28%。

应用本方法仅用4年多时间就对矮杆、高油两个性状与对细胞质雄性不育系的保持性状(保持率为100%)进行了快速有效的聚合，育成了基因型纯合的矮杆、高油、CMS保持系。应用新选育的矮杆、高油保持系对原高杆低油的宁A7不育系进行改良，选育获得矮杆、高油、CMS不育系，为培育适合全程机械化作业的杂交油菜新品种奠定了基础。

Claims (1)

1.一种油菜多目标性状的快速聚合育种方法，其特征在于： 

A：当年12月下旬在当地将已通过春化的细胞质雄性不育保持系宁B7和高含油量品系HOC2、矮杆品系APL03从油菜育种直播大田移栽到温室进行加代繁殖，使油菜在温室的开花期提前到第2年的2月上旬，油菜开花后分别配制宁B7×HOC2和宁B7×APL03两个单交杂交组合，3月中旬收获F₁种子；同年3月底至4月初到异地加代夏繁F₁，正常春播，7月底8月初油菜开花期配制(宁B7×HOC2)×(宁B7×APL03)的多亲本复式杂交组合，9月底收获复式杂交F₁种子，返回当地正常秋播；

B：秋播将多亲本复式杂交组合（宁B7×HOC2）×（宁B7×APL03）F₁在当地油菜育种田直播种植，第3年春油菜初花期取多亲本复式杂交组合（宁B7×HOC2）×（宁B7×APL03）F₁植株幼蕾进行小孢子苗培养：于每日上午7时摘取刚开放第一朵花的花序，用吸水纸湿润处理后置于4℃恒温冰箱24h，次日挑选长度为4.0mm-5.0mm的花蕾用70％酒精浸泡30s，1％升汞表面消毒10min，无菌水冲洗3次，每次冲洗2min，将消毒花蕾置于无菌玻璃管中，加B₅提取液1ml，用玻璃棒沿管壁将花蕾捣碎挤出小孢子，经400目滤膜过滤，1000rpm/min离心5min，去除上清液后再加入B₅提取液悬浮小孢子，重复1次，去除上清液，加入添加了质量比13％蔗糖的NLN培养基转入三角瓶中，32℃热激培养24h，25℃黑暗静止培养,直至出现可见的小白点胚状体时，转至25℃恒温摇床50r/min振荡培养，待胚状体长度达4mm-6mm时转到B₅固体培养基上，25℃光照培养，每天光照时间16小时，直至成苗，当年秋季将单倍体小孢子苗用2%秋水仙碱溶液浸泡根部30min后栽入盆钵，活棵后长至5-6叶期移栽到大田，获得双单倍体DH株系群体；

C：第4年春DH株系油菜开花后选择株高低于140cm的可育植株套袋自交，并与细胞质雄性不育系宁A7为母本测交鉴定恢保关系，油菜成熟后收获全部套袋自交种子和测交F₁，父本自交种子用索氏法测定种子含油量，同年秋将测交F₁和相应的测交父本成对种植，次年春鉴定测交F₁育性和父本的植株高度、含油率性状，选择测交F₁表现雄性不育，测交父本株高低于140cm，含油率大于45%的DH株系单株，即为育成具有矮杆、高油和CMS保持特性的三个目标性状聚合在一起的甘蓝型油菜新材料。