CN111837942A - 玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法，通过创建具有多种抗性基因、产量及其相关性状等的遗传基础宽泛的遗传育种基础群体，并建立生态环境特征鲜明、众多及多重生态测试点以测试表现型，结合分子标记辅助选择基因型，并基于个体携带目标基因数量划分为价数个体，通过低价个体杂交或多重混粉杂交，借助标记辅选技术选择“二价”或“高价”的多性状改良种质资源，以达到多种抗性与产量及其相关性状等共同聚合改良的目的，提高了新品种选育效率，缩短选育周期。本发明解决了传统的玉米育种方法进行新品种选育愈发困难，且育种效率低、选育周期长的问题。

Description

玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法

技术领域

本发明涉及玉米育种技术领域，具体涉及一种玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法。

背景技术

在玉米单产增长的诸多因素中，遗传改良的作用大约占35％～40％。近代经过科学工作者连续不懈的努力，玉米遗传改良工作卓有成效。然而，随着重要种质资源的逐步挖掘，利用传统玉米育种的方法进行新品种选育的困难越来越多；同时，传统玉米育种易受不良基因连锁效应的影响，育种效率较低，选育周期较长。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法，以解决传统的玉米育种方法进行新品种选育愈发困难，且育种效率低、选育周期长的问题。

为实现上述目的，提供一种玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法，包括以下步骤：

选取种质分别构建含有多个目标性状的两群法或三群法初始群体；

于不同生态环境下的多个检测点种植实施初始群体，根据测试初始群体在不同生态环境下的性状表现结合分子标记检测，确定所述初始群体中的个体所携带的目标性状的数量N；

基于所述个体携带的目标性状的数量，将所述个体划分为对应价数种质；

将一价种质分别构建两群法或三群法的低价种质群；

将所述低价种质群进行群内杂交后并于不同生态环境下的多个检测点种植，根据所述低价种质群在不同生态环境下的性状表现结合分子标记检测，获得二价以上种质以构建高价种质群；

分别选取两群法或三群法的所述高价种质群中的高价种质杂交育成新品种。

进一步的，所述目标性状包括产量性状、品质性状、病害抗性性状和虫害抗性性状。

进一步的，所述检测点的生态环境包括干旱或高湿、高海拔或低海拔、高温或冷凉。

进一步的，所述两群法初始群体包括瑞德初始群体和非瑞德初始群体，所述选取种质分别构建含有多个目标性状的两群法的初始群体包括：

以待改良瑞德种质为母本，以含目标性状的瑞德种质为父本杂交获得籽粒，并将收获的所述籽粒种植并再进行一次混粉杂交，以构建所述瑞德初始群体；

以待改良非瑞德种质为母本，以含目标性状的非瑞德种质为父本杂交获得籽粒，并将收获的所述籽粒种植并再进行一次混粉杂交，以构建所述非瑞德初始群体。

进一步的，所述三群法初始群体包括瑞德群体、兰卡群体和非瑞非兰群体，所述选取种质分别构建含有多个目标性状的三群法的初始群体包括：

以待改良瑞德种质为母本，以含目标性状的瑞德种质为父本杂交获得籽粒，并将收获的所述籽粒种植并再进行一次混粉杂交，以构建所述瑞德初始群体；

以待改良兰卡种质为母本，以含目标性状的兰卡种质为父本杂交获得籽粒，并将收获的所述籽粒种植并再进行一次混粉杂交，以构建所述兰卡初始群体

以待改良非瑞非兰种质为母本，以含目标性状的非瑞非兰种质为父本杂交获得籽粒，并将收获的所述籽粒种植并再进行一次混粉杂交，以构建所述非瑞非兰初始群体。

本发明的有益效果在于，本发明的玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法通过创建具有多种抗性基因、产量及其相关性状等的遗传基础宽泛的遗传育种基础群体，并建立生态环境特征鲜明、众多及多重生态测试点以测试表现型，结合分子标记辅助选择基因型，并基于个体携带目标基因数量划分为价数个体，通过低价个体杂交或多重混粉杂交，借助标记辅选技术选择“二价”或“高价”的多性状改良种质资源，以达到多种抗性与产量及其相关性状等共同聚合改良的目的，提高了新品种选育效率，缩短选育周期。

附图说明

图1为本发明实施例的玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法的流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

图1为本发明实施例的玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法的流程图，照图1所示，本发明提供了一种玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法，包括以下步骤：

(1)选取种质以分别构建含有多个目标性状的两群或三群法初始群体。

具体的，组建两群法初始群体，包括瑞德初始群体和非瑞德初始群体。

在一些实施方式中，组建三群法初始群体，包括瑞德初始群体、兰卡初始群体与非瑞非兰初始群体。

在选取种质时，广泛搜集种质，利用种质资源目录、生物信息学、品种种质生产表现、遗传育种研究实践等相关知识资料信息，有意征集不同种质类群的各种抗源或目标性状基因资源种质。种质可分成瑞德群体、非瑞德群体的两大类群群体，或瑞德群体、兰卡群体与非瑞非兰群体的三大类群群体。

根据类群杂种优势，选择瑞德群体、非瑞德群体的两大类群种质的两群法，或瑞德、兰卡类群与非瑞非兰三大类群种质的三群法，组成种质创新的初始群体。

种质的选择以大面积生产上广泛应用、抗性好等为原则，注重再通过查阅种质表现资料等，选择一些具有抗病、抗虫的目标性状的种质加入。所述目标性状包括产量性状、品质性状、病害抗性性状和虫害抗性性状。

在构建初始群体中，将待改良的种质，与携带目标性状的优良的种质杂交；或采用一母多父的方式与携带目标性状的优良的多个种质以混粉方式杂交，然后再进行一次混粉杂交，以创建含有多个目标性状的初始群体。初始群体的组建应考虑杂优群(两群或三群法)。

具体的，以两群法群体为例，其中，两群法群体分别为瑞德初始群体和非瑞德初始群体，步骤(1)包括：

1.1瑞德初始群体的构建。

1.1.1以待改良瑞德种质为母本，以含目标性状的瑞德种质为父本，父本可以是多个。

1.1.2将母本(待改良瑞德种质)与父本(含目标性状的瑞德种质)杂交获得籽粒；或母本(待改良瑞德种质)与多个父本(含目标性状的瑞德种质)混粉杂交获得籽粒。

1.1.3将收获的籽粒种植并再进行一次混粉杂交，以构建瑞德初始群体。

1.2非瑞德初始群体的构建。

1.2.1以待改良非瑞德种质为母本，以含目标性状的非瑞德种质为父本，父本可以是多个。

1.2.2将母本(待改良非瑞德种质)与父本(含目标性状的非瑞德种质)杂交获得籽粒；或母本(待改良非瑞德种质)与多个父本(含目标性状的非瑞德种质)混粉杂交获得籽粒。

1.2.3将收获的籽粒种植并再进行一次混粉杂交，以构建非瑞德初始群体。

若以三群法群体为例，其中，三群法群体分别为瑞德群体、兰卡群体和非瑞非兰群体，步骤(1)包括：

1-1瑞德初始群体的构建。

1-1-1以待改良瑞德种质为母本，以含目标性状的瑞德种质为父本，父本可以是多个。

1-1-2将母本(待改良瑞德种质)与父本(含目标性状的瑞德种质)杂交获得籽粒；或母本(待改良瑞德种质)与多个父本(含目标性状的瑞德种质)混粉杂交获得籽粒。

1-1-3将收获的籽粒种植并再进行一次混粉杂交，以构建瑞德初始群体。

1-2兰卡初始群体的构建。

1-2-1以待改良兰卡种质为母本，以含目标性状的兰卡种质为父本，父本可以是多个。

1-2-2将母本(待改良兰卡种质)与父本(含目标性状的非兰卡种质)杂交获得籽粒；或母本(待改良兰卡种质)与多个父本(含目标性状的兰卡种质)混粉杂交获得籽粒。

1-2-3将收获的籽粒种植并再进行一次混粉杂交，以构建兰卡初始群体。

1-3非瑞非兰初始群体的构建。

1-3-1以待改良非瑞非兰种质为母本，以含目标性状的非瑞非兰种质为父本，父本可以是多个。

1-3-2将母本(待改良非瑞非兰种质)与父本(含目标性状的非瑞非兰种质)杂交获得籽粒；或母本(待改良非瑞非兰种质)与多个父本(含目标性状的非瑞非兰种质)混粉杂交获得籽粒。

1-3-3将收获的籽粒种植并再进行一次混粉杂交，以构建非瑞非兰初始群体。

(2)于不同生态环境下的多个检测点种植初始群体，根据初始群体在不同生态环境下的性状表现，利用分子标记检测并确定初始群体中的个体所携带的目标性状的数量N。

选择不同生态环境下的多个检测点种植两群或三群法群体。检测点的生态环境包括干旱或高湿、高海拔或低海拔、高温或冷凉。

具体的，在全国各地各种生态地区建立不同的多个相对生态的测试点，注重兼顾各生态点的干旱与高湿、高海拔与低海拔、高温与冷凉等的对应，以期检测各种不同生态条件下，种质对不同病害的抗性、对同一病害的致病菌不同小种的抗性差异、产量在不同温光水热等生态环境下的综合表现、产量相关性状对不同生态环境的适应性表现(如苞叶长短厚薄脱水快慢等)等，利用相对应的不同自然生态条件，测试不同病害、或同一病害不同生理小种间的生态适应规律，进行改良群体的个体的抗性、适应性表现测试。

在初始群体中，选择种植1000株～2000株，通过分子标记辅助选择的方法进行检测，检测每一个初始群体中的个体所携带某种抗性基因或产量相关的目标性状基因的数量。

(3)基于个体携带的目标性状的数量，将个体划分为对应的价数种质。

根据初始群体的个体在不同生态环境下的适应性结合分子标记检测确定个体所携带的目标性状的数量N。根据个体携带的目标性状的数量，将个体划分为对应的价数种质。

具体的，将仅携带一种目标性状基因(即N＝1)的个体(单株种质)，记载为某抗性或某性状的目标性状的一价种质。

将携带二种目标性状基因(即N＝2)的个体，记载为某抗性或某性状的目标性状的二价种质。

依次类推，有三种目标性状基因(即N＝3)的个体记载为某抗性或某性状的目标性状的三价种质。

(4)将确定的一价种质分别构建两群或三群法低价种质群。

(5)将两群或三群法低价种质群进行群内杂交后并于不同生态环境下的多个检测点种植，根据低价种质群在不同生态环境下的性状表现，利用分子标记检测并获得二价以上种质以构建高价种质群，如三价种植群、四价种植群。

(6)选取两群或三群法高价种质群中的高价种质杂交育成新品种。

由于改良群体的大小有限，即使一次种植1000株～2000株，有时也很难直接找到二价或三价个体。

因此，需要通过杂优群内系或单株间的一价个体间杂交或回交打破连锁后，利用分子标记辅助选择的方法选择目标二价或三价个体；也可以通过转基因手段将多个优良的目标性状基因转移到一个较为优良的种质中，这是一种更为有效的多性状联合改良方法。

在获得高价数种质后，将高价数种质于多个检测点种植并观测高价数种质的多个目标性状的联合改良表现。

将通过分子标记辅选技术获得的三价或更高价的个体，将三价或更高价的个体再回到多个不同生态环境的测试点中种植，以检测三价或更高价的个体的多性状联合改良的“多价效能”，记载各种有利基因或抗性效能值，分析原因，是病原的类别不同，还是病原菌生理小种的不同，还是田间长势差异引起的抗性差异等引起的性状表现型差异。通过多种病害抗性分子标记在染色体上的分布规律，寻找多种病害抗性集中的全基因组中的热点区域，进一步聚合有利优良基因，以真正实现多种抗性与产量及其相关性状等共同聚合改良的目标。

本发明的玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法通过创建具有多种抗性基因、产量及其相关性状等的遗传基础宽泛的遗传育种基础群体，并建立生态环境特征鲜明、众多及多重生态测试点以测试表现型，结合分子标记辅助选择基因型，并基于个体携带目标基因数量划分为价数个体，通过低价个体杂交或多重混粉杂交，借助标记辅选技术选择“二价”或“高价”的多性状改良种质资源，以达到多种抗性与产量及其相关性状等共同聚合改良的目的，提高了新品种选育效率，缩短选育周期。

本发明的玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法，第一方面，规范多性状联合改良的杂优群设置，以种于不同育种集团、团队育成种质的互相改良而继续保持原杂优群血缘，以利于更快地直接投入育种使用；第二方面，提出多性状联合改良的程序、步骤，提出种质改良的中间种质命名方法，以便于多性状联合改良种质的统一命名，并便于继续改良、后继命名的规范沿续；第三方面，提出建立多个相对生态测试点，一是便于多种病原菌类别(如玉米茎腐病有细菌性引起与真菌性引起，而真菌引起的又分为腐霉菌、镰孢菌等七大类真菌引起)引起的同一种病害的生态鉴定测试试验的准确执行，二是便于鉴别病原菌优势群类别，以确定不同生态条件下不同的分子标记对标记辅助选择的作用，三是便于监测病菌生理小种的变异以有计划针对病菌的变异、分化；第四方面，通过多性状联合改良的育种全过程工作，可以通过总结各大病虫害抗性基因在全基因组的分布规律，分析全基因组抗性、抗逆的热点区域，进一步克隆该热点区域，再进行分析与功能验证，为进一步进行基因编辑的生物改造、改良积累基因、分子层面的研究基础，再通过进一步基因功能检验等多重试验，研究热点区域基因的多方位功能，设计既能聚集优良基因又能不破坏原有生物功能甚至提高原有生物功能的超级生物系改良技术以造福人类；第五方面，在多性状联合改良中，基于***理论，从环境条件的相对不同，到全基因组有利基因的分布，乃至未来根据现阶段研究基础，对玉米全基因组中有利基因的编辑整合，都从***的观点出发，达到保持并提出整个***有利效能的目的。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。

Claims (5)

1.一种玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法，其特征在于，包括以下步骤：

选取种质分别构建含有多个目标性状的两群法或三群法初始群体；

于不同生态环境下的多个检测点种植实施初始群体，根据测试初始群体在不同生态环境下的性状表现结合分子标记检测，确定所述初始群体中的个体所携带的目标性状的数量N；

基于所述个体携带的目标性状的数量，将所述个体划分为对应价数种质；

将一价种质分别构建两群法或三群法的低价种质群；

将所述低价种质群进行群内杂交后并于不同生态环境下的多个检测点种植，根据所述低价种质群在不同生态环境下的性状表现结合分子标记检测，获得二价以上种质以构建高价种质群；

分别选取两群法或三群法的所述高价种质群中的高价种质杂交育成新品种。

2.根据权利要求1所述的玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法，其特征在于，所述目标性状包括产量性状、品质性状、病害抗性性状和虫害抗性性状。

3.根据权利要求1所述的玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法，其特征在于，所述检测点的生态环境包括干旱或高湿、高海拔或低海拔、高温或冷凉。

4.根据权利要求1所述的玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法，其特征在于，所述两群法初始群体包括瑞德初始群体和非瑞德初始群体，所述选取种质分别构建含有多个目标性状的两群法的初始群体包括：

以待改良瑞德种质为母本，以含目标性状的瑞德种质为父本杂交获得籽粒，并将收获的所述籽粒种植并再进行一次混粉杂交，以构建所述瑞德初始群体；

以待改良非瑞德种质为母本，以含目标性状的非瑞德种质为父本杂交获得籽粒，并将收获的所述籽粒种植并再进行一次混粉杂交，以构建所述非瑞德初始群体。

5.根据权利要求1所述的玉米抗性产量多性状联合改良的逐价递增种质创新方法，其特征在于，所述三群法初始群体包括瑞德群体、兰卡群体和非瑞非兰群体，所述选取种质分别构建含有多个目标性状的三群法的初始群体包括：

以待改良瑞德种质为母本，以含目标性状的瑞德种质为父本杂交获得籽粒，并将收获的所述籽粒种植并再进行一次混粉杂交，以构建所述瑞德初始群体；

以待改良兰卡种质为母本，以含目标性状的兰卡种质为父本杂交获得籽粒，并将收获的所述籽粒种植并再进行一次混粉杂交，以构建所述兰卡初始群体

以待改良非瑞非兰种质为母本，以含目标性状的非瑞非兰种质为父本杂交获得籽粒，并将收获的所述籽粒种植并再进行一次混粉杂交，以构建所述非瑞非兰初始群体。

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