專利名稱：利用無蠟粉遺傳標(biāo)記保障甘藍(lán)型雜交油菜種質(zhì)安全的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于甘藍(lán)型油菜雜種優(yōu)勢(shì)利用領(lǐng)域，特別涉及的是一種利用無蠟粉遺傳標(biāo)記保障甘藍(lán)型雜交油菜種質(zhì)安全的方法。
遺傳標(biāo)記(Genetic marker，GM)是指生物個(gè)體在表達(dá)特定性狀時(shí)相伴出現(xiàn)的遺傳表征。根據(jù)遺傳表達(dá)方式和操縱水平的不同，植物GM可分為(1)分子GM，如RFLP標(biāo)記；(2)生化GM，如營養(yǎng)缺陷；(3)表型GM，這類GM又可分為種子、幼苗和成株GM。GM在油菜遺傳育種方面的應(yīng)用，國外僅在除草劑抗性上有過報(bào)道。國內(nèi)則做了下述工作陜西省農(nóng)科院曾利用幾種GM生產(chǎn)白菜型油菜雜種，但未見后續(xù)的應(yīng)用報(bào)道。史華清提出用恢復(fù)系的紫色葉脈來判別芥菜型油菜的真假雜種和機(jī)械混雜。傅廷棟用低芥與高芥、花葉與正常葉以及恢復(fù)基因的有無研究了Polima不育系花粉的授精能力。安彩泰則報(bào)道用紫桿和白花瓣研究了SI系配組后的雜種株率，還提及已得到一批帶花青素標(biāo)記的低芥酸株系。
近20年來，我國對(duì)油菜的雜種優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的利用研究①選育出世界上第一個(gè)大面積用于生產(chǎn)的強(qiáng)優(yōu)勢(shì)“三系”雜交油菜秦油2號(hào)。除此而外，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、河南省農(nóng)科院、江蘇省農(nóng)科院、貴州思南油料所、四川省農(nóng)科院、成都市第二農(nóng)科所、四川大學(xué)等均已育出一批品種在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。②Polima不育系的發(fā)現(xiàn)與研究。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)于1972年發(fā)現(xiàn)天然細(xì)胞質(zhì)雄不育材料，后經(jīng)國內(nèi)湖南省農(nóng)科院等單位和加拿大、法國、德國等國的研究與利用，認(rèn)為該不育系育性較穩(wěn)定，易找保持系和恢復(fù)系，所配雜種比常規(guī)品種增產(chǎn)顯著，是世界上最有潛力用于雜種生產(chǎn)的不育系。③雜優(yōu)利用途徑多樣化。除質(zhì)不育(CMS)而外，我國還在核不育(GMS)、自交不親和(SI)、化殺(CE)等途徑上廣泛開展了油菜的雜種優(yōu)勢(shì)利用研究，而且都達(dá)到了生產(chǎn)應(yīng)用階段。而國外則主要集中在CMS和SI上。④我國發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造了較為豐富的雜優(yōu)材料，并提出了一些獨(dú)特的方法。在CMS方面，除Polima外，還有陜2A、MICMS、白菜型的87A、芥菜型的歐新A；在GMS上，有宜3A及其衍生系6AB、9AB等、S45AB、117A。在雜優(yōu)利用方法上我國提出了獨(dú)特的GMS“三系”化制種、SI系的NaCl溶液噴施繁種、弧雌生殖快速繁育自交系與化殺結(jié)合，可轉(zhuǎn)換不育系異地制種等。
盡管我國油菜雜種優(yōu)勢(shì)利用已取得重要進(jìn)展，但目前仍存在一些有等克服的問題。
CMS目前存在的主要問題是F1群體中出現(xiàn)一定數(shù)量的不育株。根據(jù)組合和花期授粉環(huán)境的差異，這類不育株的產(chǎn)量比正常株低16.2～84.4％。不難想象，這種不育株的存在將使雜種優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮受到極大的限制，甚至造成嚴(yán)重減產(chǎn)。分析出現(xiàn)這種狀況的主要原因是不育系溫敏。據(jù)研究，油菜CMS系不受光照影響，但除蘿卜不育胞質(zhì)Ogu而外，nap、Polima、陜2A等主要的甘藍(lán)型CMS系，以及白菜型的阿油A、芥菜型的歐新A都存在因溫敏產(chǎn)生可育花粉問題。令人遺憾的是，育種者又發(fā)現(xiàn)溫敏型不育系的經(jīng)濟(jì)性狀和配合力要比鈍感型優(yōu)。這種溫敏花粉可導(dǎo)致自交結(jié)實(shí)，其種子則成為不育或半不育株。
GMS該途徑在生產(chǎn)F1雜種時(shí)要在初花期撥出50％(實(shí)踐中常超過此比例)可育株，這不但費(fèi)工費(fèi)時(shí)、降低制種產(chǎn)量，而且群體的育性和雜種質(zhì)量也極易受人為因素的影響。這是制約該途徑推廣應(yīng)用的主要障礙。
對(duì)于上述問題國內(nèi)提出了推遲不育系播種期、異地或異季制種、整枝調(diào)花、培育雙重不育系、選育可臨保核不育系等技術(shù)途徑，但各有其局限性。
鑒于以上原因，本發(fā)明的目的是為了提供一種通過轉(zhuǎn)育無蠟粉遺傳標(biāo)記系進(jìn)而選育遺傳標(biāo)記雜交油菜新品種，并利用遺傳標(biāo)記的作用在制種和生產(chǎn)環(huán)節(jié)上保障雜交油菜種質(zhì)安全且操作簡(jiǎn)單、制種質(zhì)量高的新方法。
本發(fā)明方法包括1，無蠟粉標(biāo)記保持系、不育系或恢復(fù)系的轉(zhuǎn)選育；
2，利用攜帶無蠟粉遺傳標(biāo)記的不育系或恢復(fù)系選育優(yōu)勢(shì)雜交油菜組合；3，在優(yōu)勢(shì)組合制種時(shí)根據(jù)標(biāo)記分離父母本，剔除非親本株，收獲制種區(qū)種子后，根據(jù)有無蠟粉遺傳標(biāo)記快速鑒定雜種率；4，在F1雜交種生產(chǎn)應(yīng)用中于幼苗期剔降不育系微粉自交株和其他假雜種株，保留純雜種群體，從而確保雜交油菜的種質(zhì)安全。
本發(fā)明將拓寬甘藍(lán)型油菜雄性不育系的應(yīng)用譜，為解決當(dāng)前雜交油菜存留不育株的問題提供了新的手段和技術(shù)途徑；所選遺傳標(biāo)記在幼苗期即能識(shí)別，便手農(nóng)戶操作，加之勻定苗在我國油菜生產(chǎn)中已是一常規(guī)技術(shù)，生產(chǎn)上易于貫徹實(shí)施。本發(fā)明進(jìn)一步豐富了我國雜交油菜研究與應(yīng)用的內(nèi)容，將促進(jìn)我國油菜生產(chǎn)的雜交化和優(yōu)質(zhì)化，對(duì)其他作物相關(guān)的育種思路和雜優(yōu)應(yīng)用也具有較大的參考價(jià)值。
本發(fā)明人于1988年春在一自育F2群體中發(fā)現(xiàn)無蠟粉單株材料，該植株的葉、莖、果等器官表皮均無蠟粉，極富光澤。經(jīng)分離選擇育成穩(wěn)定品系后進(jìn)行了相關(guān)研究，結(jié)果表明該材料的無蠟粉標(biāo)記呈完全顯性遺傳，受1對(duì)核基因控制，表達(dá)穩(wěn)定，在田間于3～4葉期即能目測(cè)識(shí)別。利用該種質(zhì)已初步轉(zhuǎn)育出了一批優(yōu)質(zhì)恢復(fù)系。
1992年發(fā)明人從加拿大溫尼伯農(nóng)業(yè)研究站引進(jìn)Nilla(glossy)無蠟粉材料，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)該材料的無蠟粉性狀呈隱性遺傳，受2對(duì)基因控制。發(fā)明人通過雜交、選擇、測(cè)交等技術(shù)手段，并利用自已發(fā)現(xiàn)的雄性不育材料，育成了帶隱性無蠟粉標(biāo)記的優(yōu)質(zhì)不育系，并已實(shí)現(xiàn)三系配套，初步篩選出一批比對(duì)照顯著增產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)組合正參加各級(jí)試驗(yàn)。隱性無蠟粉不育系具有如下特征子葉腎形，幼莖綠色，葉片無刺毛，心葉綠色，裂葉，葉色深綠，葉脈白色，葉片厚，葉片、葉柄、莖桿均無蠟粉(4～5葉期即可與正常蠟粉類型相區(qū)別)；幼苗半直立，苔莖綠色；花瓣黃色，雄蕊長(zhǎng)度低于子房長(zhǎng)度的1/2，花藥呈三角形，乳白色，無花粉，蜜腺正常；勻生分枝，異交結(jié)實(shí)好，結(jié)角密，種子黑褐色；不育株率100％，在溫江生態(tài)條件下若10月初播種，部分株系初花期有少量微粉出現(xiàn)。經(jīng)測(cè)定其芥酸含量0.24％，硫苷含量18.76μmol/g。
1991-1997年度以W6、1047、92CM9等顯性無蠟粉品系為父系共配制87個(gè)組合，其中有67個(gè)比對(duì)照中油821增產(chǎn)，增幅為0.9-45.6％。這些組合來源于手制種、化殺、核不育、質(zhì)不育等途徑，種植方式包括直播和移栽。
1998-2000年度以隱性無蠟粉不育系配制了156個(gè)三系組合，試驗(yàn)結(jié)果比對(duì)照中油821和蜀雜6號(hào)增產(chǎn)的組合有110個(gè)，增幅為1.1-65.6％。其中優(yōu)質(zhì)組合99G-3表現(xiàn)突出，已推薦參加了2001年度的成都市區(qū)試，經(jīng)考察長(zhǎng)勢(shì)很好。
2000年度以隱性無蠟粉不育系進(jìn)行了制種試驗(yàn)，收獲后迅速對(duì)各處理取樣，在當(dāng)?shù)厍白魑捶N油菜的田塊行播，20天后調(diào)查純度，結(jié)果表明(1)無蠟粉標(biāo)記組合制種產(chǎn)量較高，不同處理產(chǎn)量范圍為51.1-70.0kg/畝，雜種率為78.5-96.0％，純雜種產(chǎn)量為44.9-59.3kg/畝；(2)隨母本行比增大，產(chǎn)量提高，但雜種率降低；(3)混播的雜種率明顯高于行播，因而在產(chǎn)量略低的情況下，純雜種產(chǎn)量還高些。
在上述試驗(yàn)和試種過程中，承擔(dān)試驗(yàn)的農(nóng)戶均能準(zhǔn)確鑒別和區(qū)分各種標(biāo)記植株；在制種區(qū)正確種植和收獲父母本；在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)于幼苗期去除不育株，保留純雜種群體。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明
具體實(shí)施例方式


圖1為顯性無蠟粉標(biāo)記雜種選育圖。
圖2為隱性無蠟粉標(biāo)記雜種選育圖。
圖3為顯性無蠟粉標(biāo)記雜種應(yīng)用程序和保障原理圖。
圖4為隱性無蠟粉標(biāo)記雜種應(yīng)用程序和保障原理圖。
圖5為隱性無蠟粉不育系選育程序圖。
圖6為顯性無蠟粉材料選育程序圖。
圖7為顯性無蠟粉材料組合選育程序圖。
圖8為顯性無蠟粉組合92CM9程序圖。
圖9為隱性無蠟粉組合選育程序圖。
圖10為隱性無蠟粉組合應(yīng)用圖。
參見
圖1，利用顯性無蠟粉材料轉(zhuǎn)育為無蠟粉恢復(fù)系，再與正常蠟粉不育系配組可選育出顯示無蠟粉標(biāo)記雜交油菜品種。
參見圖2，利用隱性無蠟粉材料轉(zhuǎn)育為無蠟粉不育系，再與正常蠟粉恢復(fù)系配組可選育出隱性無蠟粉標(biāo)記雜交油菜品種。
參見圖3，應(yīng)用顯性無蠟粉標(biāo)記雜種時(shí)，在田間保留無蠟粉純雜種群體，去除有蠟粉假雜種(母本微粉自交不育株、非恢復(fù)系授粉不育株)。
參見圖4，應(yīng)用隱性無蠟粉標(biāo)記雜種時(shí)，在田間保留正常蠟粉純雜種群體，去除無蠟粉母本微粉自交不育株。
下面以顯性無蠟粉雜種92CM9和隱性無蠟粉雜種99G-3的選育和使用作為實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以說明一，顯性無蠟粉雜種92CM9的選育和應(yīng)用1、顯性無蠟粉材料的選育1988年春，申請(qǐng)人在-F2群體中發(fā)現(xiàn)無蠟粉單株材料，經(jīng)自交選擇育成了穩(wěn)定的無蠟粉品系W-6和W-9，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)其蠟粉性狀呈完全顯性遺傳，受1對(duì)基因控制。
按
圖1設(shè)計(jì)的技術(shù)路線選育出顯性無蠟粉部分雄不育恢復(fù)系1047見圖6。
2、顯性無蠟粉組合選育按
圖1和圖3所示路線于1992年制成雜種組合92CM9，其生產(chǎn)過程見圖7。
3、顯性無蠟粉組合92CM9的應(yīng)用按圖3原理應(yīng)用92CM9，程序如圖8。
92CM9于1993-1995年度參加正規(guī)品比試驗(yàn)，單產(chǎn)1774.8-2583.0kg/hm2，比對(duì)照中油821增產(chǎn)13.5～28.2％。該組合1995年度在溫江縣一些農(nóng)戶試種，均反映增產(chǎn)顯著，并表現(xiàn)出的抗耐菌核病，抗蚜蟲，抗倒伏等特點(diǎn)；經(jīng)測(cè)定其芥酸含量23.89％，硫苷含量65μmol/g，含油率40.16％。
通過上述方法和原理還選育出了94GH7、95GH11等組合。
二、隱性無蠟粉組合99G-3的選育和應(yīng)用1、隱性無蠟粉不育系的選育按圖2設(shè)計(jì)方案選育出了隱性無蠟粉不育系及其保持系，其選育程序見圖5。
2、隱性無蠟粉組合選育粉組合99G-3，其程序如圖9。
3、隱性無蠟粉組合99G-3的應(yīng)用按圖4的原理應(yīng)用99G-3，其程序如
圖10。
上述繁種、制種過程均在嚴(yán)格的隔離條件下進(jìn)行。99G-3于2000年度參加正規(guī)品比試驗(yàn)，小區(qū)折單產(chǎn)2940kg/hm2，比對(duì)照蜀雜6號(hào)增產(chǎn)10.92％；2001年度繼續(xù)參試，小區(qū)折單產(chǎn)2380.5kg/hm2，比蜀雜6號(hào)增產(chǎn)4.2％，該組合同年度還參加了成都市區(qū)試，表現(xiàn)較優(yōu)。該組合芥酸含量＜1％，硫苷含量＜30μmol/g。
權(quán)利要求
1.一種利用無蠟粉遺傳標(biāo)記保障甘藍(lán)型雜交油菜種質(zhì)安全的方法，該方法包括1)，無蠟粉標(biāo)記保持系、不育系或恢復(fù)系的轉(zhuǎn)選育。2)，利用攜帶無蠟粉遺傳標(biāo)記的不育系或恢復(fù)系選育優(yōu)勢(shì)雜交油菜組合；3)，在優(yōu)勢(shì)組合制種時(shí)根據(jù)標(biāo)記分離父母本，剔除非親本株。收獲制種區(qū)種子后，根據(jù)有無蠟粉遺傳標(biāo)記快速鑒定雜種率；4)，在F1雜交種生產(chǎn)應(yīng)用中于幼苗期剔降不育系微粉自交株和其他假雜種株，從而確保雜交油菜的種質(zhì)安全。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用無蠟粉遺傳標(biāo)記識(shí)別真假雜種,并以此保障甘藍(lán)型雜交油菜制種和生產(chǎn)用種質(zhì)安全的方法。包括1),無蠟粉標(biāo)記保持系、不育系或恢復(fù)系的轉(zhuǎn)選育。2),利用攜帶無蠟粉遺傳標(biāo)記的不育系或恢復(fù)系選育優(yōu)勢(shì)雜交油菜組合;3),在優(yōu)勢(shì)組合制種時(shí)根據(jù)標(biāo)記分離父母本,剔除非親本株。收獲制種區(qū)種子后,根據(jù)有無蠟粉遺傳標(biāo)記快速鑒定雜種率;4),在F1雜交種生產(chǎn)應(yīng)用中于幼苗期剔除不育系微粉自交株和其他假雜種株,從而確保雜交油菜的種質(zhì)安全。該方法,能解決當(dāng)前甘藍(lán)型雜交油菜存留不育株的難題。
文檔編號(hào)A01H1/02GK1335057SQ0110853
公開日2002年2月13日 申請(qǐng)日期2001年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月15日
發(fā)明者莫鑒國, 李萬渠, 余勤, 彭云強(qiáng), 王繼勝, 劉玉蓉 申請(qǐng)人:成都市第二農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所