CN109644865A

CN109644865A - 一种可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法

Info

Publication number: CN109644865A
Application number: CN201910083203.4A
Authority: CN
Inventors: 史晓芳; 逯腊虎; 杨斌; 张婷; 张伟; 袁凯; 郑军; 赵佳佳; 乔玲; 高炜; 宋立红; 郭亮虎; 王震; 贺健元; 仇松英
Original assignee: Wheat Research Institute of Shanxi Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Wheat Research Institute of Shanxi Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2019-04-19

Abstract

一种可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法，将农艺性状优良、恢复度较高(50%以上)，且来源不同的材料进行杂交，聚合杂交，从狭窄的恢复源中实现恢复基因累加，将恢复度提高到90％以上；再通过三系法杂交小麦为母本，以优良恢复基因累加材料为轮回父本杂交和多次回交，育成性状似轮回父本、雄性可育的株系即为新恢复系；育成的新恢复系改良了杂交小麦细胞质，综合了常规小麦高产稳产、优质、多抗和广适性等优点，进一步挖掘和提升杂交小麦的育种潜力；恢复系与不育系进行杂交制种，杂交种鉴定，品比试验，区域试验；创造出杂种超标优势15％以上的杂交组合。

Description

一种可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法

技术领域

本发明属于农作物新品种选育中杂种优势利用技术领域，具体涉及一种可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法。

背景技术

国内外在小麦杂种优势利用方面的研究最多的以及在生产上利用的小麦雄性不育系是Wilson和Ross(1962)所发现的具有T timopheevi细胞质的T型不育系。经几十年的研究，已取得了重要进展，但杂种小麦还未能在生产上广泛推开，其中重要原因之一，是T型不育系的恢复源少，要培育大量农艺性状优良、配合力好的恢复系比较困难。目前，通过小麦与其近亲种属间的杂交和置换回交，所得到的各种类型的小麦雄性不育系至少有70种以上。在异源细胞质雄性不育类型中，绝大多数都有不良细胞质效应，很难在杂种小麦上应用。临型不育系的来源，是结合小麦远缘杂交育种,选用许多普通小麦与异种、属及地理上远缘的、生态类型差异大的品种进行杂交。在阿彭13/75-1297F1中出现部分不育株,表现穗形蓬松,花药瘦长而尖,呈勾镰状不开裂,其它性状无异常，命名为临型不育系。恢复系的选育通过测交筛选、杂交选育、轮回选择等方法进行。要把诸多的指标性状综合到一个品种中，难度相当大，一是不育系的恢复源狭窄；二是育性恢复遗传背景复杂。恢复力表现有较强的数量性状，在恢复系选育过程中，恢复力不易稳定，同一世代不同个体间恢复力差异很大，变幅表现从0～100％，这就要求育种群体大，延续世代长，测交鉴定恢复力的工作量大，所需时间长。

发明内容

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，提供一种可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法，该方法可通过聚合杂交，从狭窄的恢复源中实现恢复基因累加，将恢复度提高到90％以上，再通过三系法小麦直接选择，聚合目标性状和恢复基因的配子，从而简化恢复基因分离重组和***选育过程，缩短育种世代，降低测交鉴定恢复力的工作量。

本发明方法是将农艺性状优良、恢复度较高(50%以上)，且来源不同的材料组建成集性状、恢复于一体的小麦恢复系，选育恢复力高而稳定、制种性状优良的恢复系，组配出可供生产应用、杂种优势超过15％的杂交组合；将三系法杂交小麦中的恢复基因，转移和整合到优良常规小麦遗传背景中，定向育成具有常规小麦遗传背景的具有较高恢复度的杂交小麦恢复系。

本发明具体步骤是：

（1）将农艺性状优良、恢复度在50%以上、且来源不同的材料，通过聚合杂交，从狭窄的恢复源中实现恢复基因累加，将恢复度提高到90％以上；在恢复系累加选育F2代，采用Xgwm95和Barc61基因辅助选择技术对目标性状进行选择；

（2）用杂交小麦作母本，优良恢复基因累加材料作轮回杂交父本，进行杂交；

（3）从杂交后代选择农艺性状相似于父本、雄性可育的单株作母本，再与轮回父本回交二次到多次；由此获得农艺性状与轮回父本相似、雄性可育的BCnF1（回交多次的杂种一代）材料；

（4）将性状似轮回父本、雄性可育的BCnF1材料自交，收获自交种种成BCnF2群体，扬花期选花药外露度高，花粉量大，散粉特性较好的株系挂牌，成熟时在挂牌株系选择农艺性状似父本、雄性可育的单株单收。小麦育性恢复由两对主效基因控制，分别定位于2A染色体和1B染色体上，并分别与SSR分子标记Xgwm95和Barc61连锁。收获每个单株种子取20粒，使用培养箱培养种子，取一叶一心期幼苗提取DNA，采用SSR分子标记进行辅助选择，选择具有小麦主效恢复基因Xgwm95和Barc61的单株。

（5）将前述材料种植BCnF3～BCnF6（回交多次的杂种第三代到第六代）株系，成熟时选择农艺性状相似轮回父本、群体整齐、雄性可育的株系，即为定向选育成的优秀恢复系；该恢复系农艺性状与轮回亲本相似，又可以恢复雄性不育系的花粉育性和小穗育性；恢复系选育中，稳定恢复系套袋自花授粉结实率≥90%。

所述的杂交小麦是临型细胞质、或T型细胞质、V型细胞质、K型细胞质。在广泛的测交中,选育出一批理想的保持系,这些品种籽粒饱满，保持力强，矮秆，高抗三锈，抗白粉病，综合性状好，成为生产上的骨干品种。

本发明的特点是以具有一定恢复力的常规小麦品种（系）、T型R系、远缘杂种进行单交、复合杂交，实现恢复基因累加。采用雄性不育细胞质的杂交小麦作杂交母本，可以高效率地监测恢复基因的遗传和指导具有恢复基因个体的选择，以确定入选的材料携带有效的恢复基因。采用定向回交和选择方法，把恢复基因高效、准确地转移和整合到优良常规小麦遗传背景中育成新恢复系，并使其基本上保留常规小麦的主要优良性状。从而避免遗传工程转移恢复基因所需的繁杂程序和昂贵费用，同时也可避免传统育种杂交、自交后代分离和重组产生基因型的多样性和不确定性。可在预先设计的目标和时间内完成恢复基因转移到常规小麦品种中，育成新恢复系。

本发明扩大了杂交小麦对小麦种资源利用范围，育成新恢复系改良了杂交小麦细胞质，综合了常规小麦高产稳产、优质、多抗和广适性等优点，进一步挖掘和提升杂交小麦的育种潜力。其优点是快速、高效、目标明确、很强预见性地育成新优秀恢复系，能最大程度保留轮回亲本的综合优良性状。新恢复系可以选配成更加优异的杂交小麦，实质性地提高杂交小麦育种水平和应用价值。培育的新恢复系与不育系杂交，进行恢复力和配合力鉴定选出杂交种。杂交种鉴定，品比试验，区域试验。创造出杂种超标15％以上的杂交组合。应用该技术培育的杂交小麦每亩可增产60公斤以上。

附图说明

图1是本发明杂种小麦选育过程示意图；

图2是本发明杂优1号选育过程图；

图3是本发明杂优65号选育过程图；

图中：A是表示不育系；R是表示恢复系；♀是表示母本；♂是表示父本；F1是表示杂种第一代；Fn是表示杂种第n代。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

实施例1：采用本发明方法选育杂优1号的具体步骤是：

（1）以具有一定恢复力两个品系临远91507/临远92605杂交选育出临远R4685。临远R4685与不同的杂交小麦杂交恢复力稳定在90%以上。

（2）以K4316A为母本，临远R4685作轮回父本，杂交。

（3）从杂交F1选择农艺性状相似于父本、雄性可育的单株作母本，再与临远R4685回交三次，由此获得农艺性状与临远R4685相似、雄性可育的回交3次F1材料；

（4）将性状似临远R4685、雄性可育的BC3F1材料自交，收获自交种种成BC3F2群体，扬花期选花药外露度高，花粉量大，散粉特性较好的株系挂牌，成熟时在挂牌的株系中选择农艺性状似临远R4685、雄性可育的单株单收。

（5）F3按株系种植，扬花期选花药外露度高，花粉量大，散粉特性较好的株系挂牌，成熟时在挂牌的株系中选择农艺性状似临远R4685、雄性可育的单株单收。F4～F6按株系种植，扬花期选花药外露度高，花粉量大，散粉特性较好的株系挂牌，成熟时在挂牌的株系中选择农艺性状似临远R4685、雄性可育的单株单收。F6代育成农艺性状似临远R4685、携带K型恢复基因的恢复系K恢R4685。用K5003A与临恢R4685杂交育成杂优1号。

杂优1号半冬性，苗期生长势强，抗寒耐冻，分蘖力较强，成穗率高。株高80cm左右，株型紧凑，茎秆弹性好，较抗倒伏。抽穗后叶片灰绿，蜡质较厚，纺锤形穗，长芒、白壳、白粒，子粒饱满、大小均匀，商品性好。后期叶片功能期长，抗干热风，抗条锈病、叶锈病、白粉病，落黄好。一般每亩穗数45万穗左右，穗粒数38粒左右，千粒重48克左右，熟期比烟农19早熟1～2d。适合大面积中等或中等以上的肥水土壤栽培。经过我们多年制种，栽培试验表明：在中等肥水条件下亩产450公斤～550公斤，在高肥水条件下亩产550公斤以上，比父本临恢R4685增产25％以上，比对照烟农19增产15％以上。

杂优1号在山西南部麦区多年多点的试验中先后经受了低温、倒春寒、干热风等不利气候的影响，均表现出较好的抗逆性和广泛的适应性，说明杂优1号具有很好的光温反应及抗病、抗逆性强，适应气候变化能力强，年度之间产量比较稳定，对栽培管理要求粗放等优点，符合现代农业“少投入、高产出，节肥环保”供给侧结构性改革的要求，是一个极具推广潜力的小麦杂种。

实施例2：采用本发明方法选育杂优65号，具体步骤是：

（1）以具有一定恢复力两个小麦品系临远84-51010/临远84-6218杂交选育出晋麦65。晋麦65与不同的杂交小麦杂交恢复力稳定在90%以上。在恢复系晋麦65选育过程中，采用SSR分子标记进行辅助选择，表明晋麦65具有小麦主效恢复基因Xgwm95和Barc61。

（2）以临型0162A为母本，晋麦65作轮回父本，杂交。

（3）从杂交F1选择农艺性状相似于父本、雄性可育的单株作母本，再与晋麦65回交三次，由此获得农艺性状与晋麦65相似、雄性可育的BC3F1材料。

（4）将性状似晋麦65、雄性可育的BC3F1材料自交，收获自交种种成BC3F2群体，扬花期选花药外露度高，花粉量大，散粉特性较好的株系挂牌，成熟时在挂牌的株系中选择农艺性状似晋麦65、雄性可育的单株单收。收获每个单株种子取20粒，使用培养箱培养种子，取一叶一心期幼苗提取DNA，采用SSR分子标记进行辅助选择，选择具有小麦主效恢复基因Xgwm95和Barc61的单株。

（5）F3选择具有小麦主效恢复基因株系，按单株种植，扬花期选花药外露度高，花粉量大，散粉特性较好的株系挂牌，成熟时在挂牌的株系中选择农艺性状似晋麦65、雄性可育的单株单收。F4～F6按株系种植，扬花期选花药外露度高，花粉量大，散粉特性较好的株系挂牌，成熟时在挂牌的株系中选择农艺性状似父本、雄性可育的单株单收。F7代育成农艺性状似晋麦65、携带临型恢复基因的恢复系临恢R65。用临型4561A与临恢R65杂交育成杂优65。

杂优65冬性，抗冬冻，耐春寒，中期耐旱长势强，后期耐热落黄好，叶片功能期长，抗高温干热风。幼苗匍匐，根系发达，分蘖力强，成穗率高。株高75cm至80cm左右，株型紧凑，茎秆弹性好，较抗倒伏。中期长势强繁，发育稳重求快，抗虫抗病性好。长芒、白壳、白粒，子粒饱满、大小均匀，商品性好。一般每亩穗数40万至45万穗，穗粒数38至45粒，千粒重42至48克。经过我们多年制种，栽培试验表明：在肥沃旱地亩产350公斤至450公斤，在扩浇地条件下亩产450公斤至550公斤，在高水肥条件下亩产达600公斤以上，比父本临恢R65增产20％以上，比对照烟农19增产15％以上。

杂优65在抗虫抗病，高产稳产，节本增效方面有较大突破，对水肥反应不敏感，是水旱两用杂交小麦新品种。该杂交种经过几年的品比试验和区域试验，表明适应性好，稳产高产，抗麦红吸浆虫，中抗麦长管蚜，适宜在山西南部，临汾、运城、晋城等地的高水肥、中水肥、扩浇地、肥旱地，尤其是吸浆虫高发地块种植。

Claims

1.一种可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法，其特征是：

1.1 将农艺性状优良、恢复度在50%以上、且来源不同的材料，通过聚合杂交，从狭窄的恢复源中实现恢复基因累加，将恢复度提高到90％以上；

1.2 用杂交小麦作母本，优良恢复基因累加材料作轮回杂交父本，进行杂交；

1.3 从杂交后代选择农艺性状相似于父本、雄性可育的单株作母本，再与轮回父本回交二次到多次；由此获得农艺性状与轮回父本相似、雄性可育的BCnF1材料；

1.4 将性状似轮回父本、雄性可育的BCnF1材料自交，收获自交种种成BCnF2群体，扬花期选花药外露度高，花粉量大，散粉特性较好的株系挂牌，成熟时在挂牌株系选择农艺性状似父本、雄性可育的单株单收；

1.5 将前述材料种植的回交多次的杂种第三代到第六代BCnF3～BCnF6株系，成熟时选择农艺性状相似轮回父本、群体整齐、雄性可育的株系，即为定向选育成的优秀恢复系；该恢复系农艺性状与轮回亲本相似，又可以恢复雄性不育系的花粉育性和小穗育性；恢复系选育中，稳定恢复系套袋自花授粉结实率≥90%。

2.根据权利要求1所述的可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法，其特征是所用的杂交小麦是临型细胞质。

3.根据权利要求1所述的可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法，其特征是所用的杂交小麦是T型细胞质。

4.根据权利要求1所述的可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法，其特征是所用的杂交小麦是V型细胞质。

5.根据权利要求1所述的可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法，其特征是所用的杂交小麦是K型细胞质。

6.根据权利要求1或2所述的可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法，其特征是在恢复系累加选育F2代，采用Xgwm95和Barc61基因辅助选择技术对目标性状进行选择。