CN111972279B - 一种获得不同蓝粒可育株交换率蓝矮败种质的选育方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于小麦不育系选育方法技术领域，涉及一种获得不同蓝粒可育株交换率蓝矮败种质的选育方法。基础材料为甲品种及其回交转育得到的蓝矮败甲，授粉父本为从蓝矮败回交群体中打破连锁获得的含有蓝粒4E/4D基因的蓝小麦。本发明提供了新的获得不同蓝粒可育株交换率蓝矮败种质的选育方法，并提出通过辐射处理以增加打破连锁、改变连锁位置、增加性状交换几率的方法，能够丰富蓝矮败种质种类，以便获取在小麦杂交种生产与蓝小麦品种选育中更加适用的蓝矮败种质。

Description

一种获得不同蓝粒可育株交换率蓝矮败种质的选育方法

技术领域

本发明属于小麦“蓝矮败”不育系创新技术领域，涉及一种获得不同蓝粒可育株交换率蓝矮败种质的选育方法。

背景技术

蓝矮败是一种新型小麦显性核不育系，从遗传角度看属于附加系单体，其蓝粒（4D/4E）、矮秆（Rht10）、花药败育（Ms2）三个显性性状连锁在4D染色体的附加系单体上，也就是说蓝矮败是一个具有蓝粒、矮秆两个显性性状标记的显性核不育系。目前对蓝矮败小麦种质的研究还处于相对初级的阶段，蓝矮败种类、类型单一，阻碍了蓝矮败的研究与应用。由于蓝小麦在其糊粉层与胚乳中含有抗氧化功能的花青素，并能从土壤中富集锌、铁、铬、硒等对人体有益的微量元素，具有较好的保健功效。可作为主食、并具有食疗保健功效的蓝小麦受到社会关注与市场追捧。但是过去受发展水平与认识水平的限制，蓝小麦的研究与生产相对滞后，相关发明专利较少。培育不同蓝粒交换率的蓝矮败可以较好的满足蓝小麦品种选育的种质需求。

蓝矮败为小麦杂种优势利用开辟了新途径，但是目前蓝矮败蓝育株发生几率偏高，尤其缺少蓝粒可育株率极低的蓝矮败成为影响蓝矮败杂种优势利用的瓶颈，亟待解决，需要寻求蓝矮败种质创新的手段与方法。本专利提供了一种创造不同蓝粒交换率蓝矮败种质的方法，为选育蓝粒、矮秆、花药败育三个性状更加紧密连锁（蓝粒交换率更低）的蓝矮败提供了一条技术路径，以更便于利用蓝矮败大田杂交制种（减少田间去杂工作），加速蓝矮败途径小麦杂种优势利用的步伐。

发明内容

本发明针对传统蓝矮败类型单一、品种缺乏的问题提出一种新型的获得不同蓝粒可育株交换率蓝矮败种质的选育方法。

为了达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一种获得不同蓝粒可育株交换率蓝矮败种质的选育方法，所利用的基础材料为：甲品种及其回交转育成的蓝矮败甲（不育系），授粉父本为从蓝矮败回交群体中打破连锁获得的含有蓝粒4E/4D基因的蓝小麦甲^蓝。利用蓝矮败分离出的蓝育株（含有4E/4D染色体片段及蓝粒基因）做父本为蓝矮败授粉（而不是通常利用的白粒普通小麦品种，这会增加蓝粒4E/4D基因供体，增加蓝粒4E/4D基因在不同位点发生交换的机会），再在其后代群体中获得具有不同蓝粒可育株交换率的多种蓝矮败种质。

作为优选，对其所利用的基本材料—蓝矮败及父本甲^蓝，在播种之前须进行高能量⁶⁰C_O r-射线50%～60%致死剂量处理。这有助于打破蓝粒、矮杆、花药败育基因间原有的连锁，或改变基因在染色体上的连锁位点，从而增加获得不同蓝粒交换率蓝矮败种质的机会。

作为优选，在经过上述处理后，对发生了打破基因连锁、或连锁位点发生改变重组，出现新的连锁重组类型的各种蓝矮败进行寻找与选择。种植经辐射处理的蓝矮败M₀与蓝粒父本M₀至收获蓝矮败植株上所结种子阶段为M₁世代（实验处理当代）；M₂世代为种植收获的M₁蓝矮败种子至收获新选到的蓝矮败单株阶段（第一个选育世代）。M₂（第一个选育世代）的重点是寻找分离出的蓝矮败单株，对发现的各个蓝矮败单株套袋编号，并用原蓝矮败的回交父本甲（普通小麦白粒品种）为其授粉，及时拔除所发现蓝矮败单株邻近的可育株，以减少影响，为蓝矮败生长提供充足空间。

作为优选从种植处理群体中重新找到蓝矮败单株M₂后续各世代，均统一用原蓝矮败的回交父本品种甲（白粒普通小麦）作为授粉父本，建立隔离区，田间鉴别可育株的占比（%），对蓝矮败授粉结实的种子分拣蓝粒种子，统计其蓝粒占比（%）。统一编号填表登记各个蓝矮败单株后代的蓝育株占比及蓝矮败所结种子的蓝粒占比，这种田间种植鉴定蓝育株占比（%）与室内籽粒分拣计算蓝粒占比（%），连续至第四选育世代M₅，依据蓝育株占比与分拣蓝粒占比这两个占比确定各育成蓝矮败的蓝粒交换率，育成不同交换率的各种蓝矮败种质。

处理与选种程序（各世代工作要点）：

【M₁世代】选用蓝矮败（含有4E/4D基因的单体不育系）与含有4E/4D基因的蓝小麦→→⁶⁰C_O r-射线处理→→种植管理并建立蓝矮败授粉隔离区→→收获；【M₂即新蓝矮败不育株第一选育世代】播种收获的蓝矮败植株上的种子，邻近种植原回交父本甲→→田间管理不必搭建隔离区→→寻找发现各个蓝矮败单株套袋编号并拔除其邻近蓝育株→→用原蓝矮败回交父本为其授粉→→收获各蓝矮败单株，按株编号分拣蓝粒（统计蓝粒占比）；【M₃世代】按当选蓝矮败株系播种分拣的蓝粒，同时在两侧播种回交父本甲→→搭建隔离区田间管理→→观察拔除蓝育株统计各株系中蓝育株占比（%）→→隔离区内自然授粉按株系收获蓝矮败（并适度选株）按蓝矮败株系分拣蓝粒、统计蓝粒占比。按照蓝育株占比与分拣蓝粒占比，归类合并当选蓝矮败各株系。【M₄世代】按当选蓝矮败株系播种分拣的蓝粒，同时在两侧播种回交父本甲→→……各环节与第二选育世代相同，观察拔除蓝育株统计各株系蓝育株占比（%）→→收获蓝矮败分拣蓝粒，统计蓝粒占比（%）【M₅及后续世代】各环节均与M₃、M₄世代相同，田间统计蓝育株占比（%），室内统计分拣蓝粒占比（%）。（后续选育世代工作是为了验证各当选蓝矮败蓝粒交换率世代间的稳定性，排除干扰，使结果与结论更可靠）通过比较蓝育株占比及分拣蓝粒比例，推定育成蓝矮败类型（易位附加系单体或易位代换系），以及蓝粒基因的连锁位点位置。→→最终根据育成各蓝矮败的根尖压片的染色体观察确认各育成蓝矮败的遗传类型，明确各新育成蓝矮败的蓝粒交换率，并记作“^MCxx蓝矮败甲”，其中左上标标注的为该蓝矮败的蓝粒交换率，xx左上标的下角标为交换率的百分比数值（用***数字表示），甲为所利用的连续回交父本品种（可以是任何一个白粒普通小麦品种）。

田间布局与隔离区布置方式：

【实验处理及M₁世代】采取预留走道宽1米，播种区1.5米，处理蓝矮败M₀播种4-6行，单粒稀播，行向顺走道方向，蓝矮败两侧各播种1行处理的蓝粒父本M₀（宽苗带撒播），抽穗前用竹木桩与铁丝、塑料编织布在走道两侧搭建两条隔离墙（走道仅剩约半米宽）→→【M₂新蓝矮败不育株第一选择世代】预留走道宽1米，播种区1.5米，播种从蓝矮败植株上世代收获的种子4-6行，单粒稀播，行向顺走道方向，蓝矮败两侧各播种1行原回交父本白粒甲品种（宽苗带撒播），抽穗前用竹木桩与铁丝、塑料编织布在走道两侧搭建两条隔离墙（走道仅剩约半米宽）→→【M₃世代】预留1.5米田间走道与父本行，蓝矮败选株播种带宽1米，行向与走道和父本行向垂直，单粒点播15株/米，行长1米，每个当选蓝矮败单株根据种子量确定播种行数（一般4-6行），所有当选蓝矮败单株统一播种共同父本（蓝矮败原回交父本白粒甲品种），父本顺走道方向，播种在蓝矮败播种行的两端各撒播1行宽苗带父本（100粒/米），抽穗前在父本外侧，沿走道两侧用竹木桩及铁丝编织袋等材料，搭建两条1.2--1.3米高的隔离墙（剩余走道宽约半米）。【M₄及后续世代】预留走道宽1米，播种区1.5米，播种分拣的蓝矮败各株系蓝粒种子，4-6行，单粒稀播，行向顺走道方向，蓝矮败两侧各播种1行原回交父本甲品种（宽苗带撒播），抽穗前用竹木桩与铁丝、塑料编织布在走道两侧搭建两条隔离墙（走道仅剩约半米宽）。

从M₃世代开始各世代均观察拔除蓝育株，田间统计各株系蓝育株占比（%），室内分拣蓝矮败的蓝粒，统计其蓝粒占比（%）。根据各育成蓝矮败株系的这两个占比，及根冠压片的染色体观察结果，确认各选育蓝矮败种质的遗传类型，及其蓝粒交换率。

作为优选，利用x-射线、快中子、激光、放射性同位素浸种等方式对育种种质材料进行处理，可与利用⁶⁰C_O r-射线处理会有大致相同或相近的作用效果。

辐射处理蓝败种质也与辐射处理蓝矮败种质具有相同或类似的作用效果。

作为优选，辐射处理的种质，可以选用由任意蓝矮败途径选育的蓝小麦，及任意蓝矮败；可以选用任意白粒普通小麦品种作为回交父本。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明提供了新的获得不同蓝粒可育株交换率蓝矮败种质的选育方法，并提出通过处理以增加打破连锁、改变连锁位置、增加性状交换几率的方法，能够丰富蓝矮败种质种类，为蓝小麦的研究和种植提供新的发展契机，以便深入研究和获取在小麦杂交种生产与蓝小麦品种选育中更加适用的各种蓝矮败种质。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1

本实施例提供一种获得不同蓝粒可育株交换率蓝矮败种质选育方法的具体操作案例。

本实施例利用的种质材料为：

鲁麦23、蓝矮败鲁麦23、鲁麦23^蓝（鲁麦23的蓝粒近等基因系）

获得不同蓝粒可育株交换率蓝矮败种质的方法是，用含有4E/4D易位基因的蓝小麦为父本对4E/4D单体附加系的蓝矮败授粉，播种前对双亲进行辐射处理，再从这种蓝矮败后代中寻找各类打破连锁或重组出现的新蓝矮败，予以保持、稳定与鉴别，具体步骤如下：

【实验处理M₀获取及M₁世代】在播种前分别对蓝矮败鲁麦23与父本鲁麦23^蓝（淄博爱民种业有限公司自主选育蓝色小麦品系）进行⁶⁰C_O r-射线（50%～60%致死剂量）处理，以增加打破连锁、改变连锁位置、增加性状交换几率。采用1.5米宽播种带，中间播种4-6行⁶⁰C_O r-射线处理的蓝矮败鲁麦23M₀，单粒点播，株距20粒/米，两侧各撒播一行父本鲁麦23^蓝M₀（⁶⁰C_O r-射线处理的蓝麦），父本采用5-8厘米宽苗带100粒/米，预留1米宽走道。抽穗扬花前，搭建隔离区（宽约2米），在走道两侧用竹木桩与铁丝塑料编织袋搭建两条隔离墙，走道仅剩0.5米左右窄道，以方便观察行走。任两侧蓝麦与分离出的蓝育株自由为蓝矮败授粉，在盛花期用小竹竿拨动植株进行辅助授粉。成熟时，单独收获父本蓝小麦，同时剔除蓝矮败群体内的蓝粒可育株另做它用（用于选育蓝小麦，并非本专利范畴），仅收获蓝矮败单株上所结的种子，混合收获，分拣剔除存在的个别白粒与瘦秕籽粒，保留饱满的蓝粒种子。

【M₂，新蓝矮败第一选择世代（寻找标记不育株）】播种上述选留的种子，播种隔离带与走道田间布局同上年，1.5米播种区播种4-6行，单粒点播20粒/米，两侧再宽苗带撒播蓝矮败的原白粒回交父本鲁麦23，按100粒/米撒播。这种群体绝大部分为蓝粒可育株，我们要从中选育分离出的不育株（蓝矮败）。拔节后至抽穗前，经常观察各单株的生长发育情况，当大田麦苗快速长高时，对那些迟迟不长高的单株（仍匍匐）留意观察，当确认属于不育株时，并拔除行内邻近该株的可育株，抽穗前对其整株套袋，按株逐一编号，开颖期用蓝矮败原来的白粒回交父本鲁麦23为其反复多次人工授粉，等整个田间授粉结束后，将套袋去除换为宽松轻捆的麻绳或塑料绳与挂牌（不能捆绑紧了影响选株内通风透光），成熟时按单株收获，收获后分拣蓝粒继续种植，分拣过程中，统计蓝粒与白粒各自的占比（%），按照编号填表登记。

【M₃世代】秋播时按编号序次种植夏收分拣的各个套袋蓝矮败单株的蓝粒种子，该世代的田间布局为：预留1.5米田间走道与父本行，蓝矮败选株播种带宽1米，行向与走道和父本行向垂直，单粒点播15株/米，行长1米，每个单株根据种子量确定播种行数（一般4-6行），所有当选蓝矮败单株统一播种共同父本（蓝矮败原白粒回交父本鲁麦23），父本顺走道方向，在蓝矮败播种行的两端各宽苗带撒播1行父本 100粒/米，抽穗前在父本外侧，沿走道两侧用竹木桩及铁丝编织袋等材料，搭建1.2--1.3米高的隔离墙，抽穗期逐株检查确认可育与不育（是否有花药），统计可育株的占比（%），填表登记。对可育株有两种处理方式，其一是拔除淘汰，只统计数字（从本发明专利视角应当全部拔除蓝育株）；其二是选留部分优良单株（须整株套袋，严防蓝粒可育株花粉污染蓝矮败）进入蓝小麦选种育种程序（这是现实我们的实际做法）。各选株的蓝矮败依靠两端的父本自然授粉，开花盛期用小竹竿拨动父本麦穗进行辅助授粉，有助于提高蓝矮败结实率。授粉结束后拆除隔离区的设施，并提前割除一端的父本，便于田间观察记载等试验活动。进行相关田间调查记载（非本发明要求，但是育种所必须）。小麦成熟时，按播种的编号，逐一单一收割、单收单脱、按照编号逐一单独存放，分拣各株系的蓝粒与白粒，统计蓝粒的占比（%），按编号填表登记。统计归类：根据田间可育株的占比、及分拣蓝粒的占比，将各种占比相近的株系归为一类，重新按株系编号（但档案记清楚原来的单株号及记载登记的相关数据）。

【M₄世代】秋播时按照重新编排的顺序号，安排田间种植顺序。本世代按照蓝粒可育株占比由低到高的顺序排列。本世代田间布局为：预留1米小走道，播种区宽1.5米，播种5行分拣的蓝矮败蓝粒，行向顺田间小走道播种，两侧各撒播1行宽苗带白粒回交父本鲁麦23。本世代是观察确认蓝矮败蓝育株重组交换率的重要世代，群体根据种子量适度放大。单粒点播，株距20株/米，5行区，行距20厘米，先播种蓝矮败，随后在两侧各撒播1行回交父本，我们通常等到蓝矮败出苗后播种父本，两个蓝矮败株系之间间隔0.5米，各个新选蓝矮败株系间不必隔离，两侧都统一使用共同父本鲁麦23号。抽穗散粉前搭建隔离墙，建立隔离区，拔节后逐株检查是否有花药，严格拔除可育株，对拔出的可育株统计计数，确认田间蓝育株占比（%）。等全部授粉结束后去除隔离设施，为便于田间观察记载，提前割除一端的父本。成熟时单收单脱，分拣蓝粒，确认蓝粒占比（%）等各项工作同上年度。

【M₅世代】，秋播完全按照上年的模式再种植一年，检验上年的蓝粒可育株的占比（%），确认性状重组交换率（%），推测所选出的各新的蓝矮败各株系的遗传类型。

根据各育成蓝矮败株系的田间蓝育株占比与分拣蓝粒占比（两个占比）确认蓝粒交换率，通过其根尖压片染色体观察结果，确认各蓝矮败种质的遗传类型。

我们已知花药败育（Ms₂）与矮秆（Rht₁₀）基因在4D染色体短臂S端靠近着丝点位置，蓝粒交换率高的种质可能蓝粒（4D/4E）被连锁在长臂L端，蓝粒交换率低的种质可能其交换位点处在短臂S端，且物理距离靠的较近。我们利用该种方法，成功选育了在蓝矮败分拣籽粒中蓝粒占比28%左右、在种植的蓝矮败群体中蓝育株占比不足2%的蓝矮败种质“^MC2蓝矮败鲁麦23”（左上角标表示蓝粒性状交换率为2%）；在蓝矮败分拣籽粒中蓝粒占比50%左右、在种植的蓝矮败群体中蓝育株占比约42%左右的蓝矮败种质“^MC42蓝矮败鲁麦23” （左上角标表示蓝粒性状交换率为42%）；以及多个介于两者中间的材料，推测这些育成材料大多数属于交换位点处在4D染色体的不同点位上的蓝矮败种质材料。

【注】本专利申报中所涉及亲本材料的说明：

鲁麦23山东省审定品种；

蓝矮败鲁麦23，是淄博爱民种业有限公司以鲁麦23为回交父本，对蓝矮败97-866连续回交及遗传背景的冬性化过程中转育而成的冬性蓝矮败（可有偿转让获得）；

蓝矮败97-866种质（发表公开种质）属于偏春性蓝矮败，由淄博爱民种业有限公司与四川凉山彝族自治州西昌农科所协议合作利用。

鲁麦23^蓝是淄博爱民种业有限公司从蓝矮败鲁麦23选育的鲁麦23蓝粒近等基因系蓝色小麦品种（含有4E/4D易位基因）。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种获得不同蓝粒可育株交换率蓝矮败种质的选育方法，其特征在于，基础材料为甲品种及其回交转育得到的蓝矮败甲，授粉父本为从蓝矮败甲回交群体中打破连锁获得的含有蓝粒4E/4D基因的蓝小麦甲^蓝；

播种前对基础材料及授粉父本均利用⁶⁰CO r-射线、50%-60%致死剂量进行预处理；

从辐射处理双亲并被授蓝小麦花粉的蓝矮败后代群体中，寻找分离出现的蓝矮败不育株，用原蓝矮败的回交父本甲为新发现的套袋不育株授粉；后续各世代均统一用原蓝矮败的回交父本白粒普通小麦品种甲为各个当选蓝矮败株系授粉，建立各蓝矮败株系的隔离区；

在建成的各个新蓝矮败选株衍生建成的蓝矮败隔离区内田间鉴别可育株的占比，对蓝矮败授粉结实的种子分拣蓝粒种子，统计其蓝粒占比；这种田间种植鉴定蓝育株占比与室内籽粒分拣计算蓝粒占比，连续至M₅世代，依据这两个占比确定各育成蓝矮败的蓝粒交换率，结合根尖压片染色体镜检确定各育成蓝矮败种质的遗传类型。

2.根据权利要求1所述获得不同蓝粒可育株交换率蓝矮败种质的选育方法，其特征在于，辐射处理的双亲蓝矮败与授粉父本,均含有4E/4D蓝色易位基因,且蓝矮败不育系是含蓝色4E/4D易位基因的单体，授粉父本是含有蓝粒4E/4D易位基因的蓝小麦。

3.根据权利要求1所述获得不同蓝粒可育株交换率蓝矮败种质的选育方法，其特征在于，所述甲品种为任意白粒普通小麦品种。