專利名稱：油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和雜種優(yōu)勢利用方法
技術領域：
本發(fā)明屬于油菜雜種優(yōu)勢利用方法的改進，具體涉及一種油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和三系雜種優(yōu)勢利用新方法。它的應用能夠有效地降低雜交制種風險，提高雜種純度及雜種優(yōu)勢強度，從而提高油菜產(chǎn)量，增加經(jīng)濟收入，促進油菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
背景技術：
油菜(包括甘藍型、白菜型和芥菜型)是我國乃至全世界重要的食用植物油來源，雙低油菜的植株營養(yǎng)體既可以作為蔬菜食用也可以作為飼料利用，其籽粒榨油后的餅粕更是優(yōu)異的飼料蛋白質(zhì)來源。長期以來，提高單產(chǎn)是油菜研究與生產(chǎn)的首要目標，而雜種優(yōu)勢的利用已成為提高單產(chǎn)、增加經(jīng)濟收入的不可替代的、最為有效的方法。統(tǒng)計資料及國內(nèi)新品種區(qū)域試驗結(jié)果顯示，目前國內(nèi)雜交油菜的種植面積已經(jīng)超過50％，而新選育的品種絕大部分為雜交種，且這些雜交種主要來源于雄性不育系雜種。
油菜雄性不育有細胞核雄性不育(GMS)和細胞質(zhì)雄性不育(CMS)兩種。GMS雖然不育性徹底、穩(wěn)定，但由于缺乏保持系，不育系中存在約50％的可育株，制種時必須于初花期除去可育植株，這不僅增加了制種成本，且降低了制種產(chǎn)量，還可能由于可育株除去不徹底而影響制種純度，從而增加種植風險。CMS主要有pol CMS(波里馬細胞質(zhì)雄性不育)、ogu CMS(蘿卜胞質(zhì)雄性不育)等。雖然ogu CMS恢復基因已經(jīng)找到，并轉(zhuǎn)育到甘藍型油菜中，但其恢復力不強，且申請了產(chǎn)權保護，因此生產(chǎn)上廣泛應用的CMS仍然是國際上公認的最有實用價值的pol CMS。但是，因保持系的不同，pol CMS不育性受到環(huán)境條件不同程度的影響，致使其雜種生產(chǎn)應用存在一定的風險性。此外，恢復源的限制及可能存在負的不育胞質(zhì)效應和異源花粉親和力低下等問題，pol CMS繼續(xù)利用前景堪憂。
油菜中雜種優(yōu)勢利用方法還有自交不親和系雜種。自交不親和系雜種具有以下特點①不親和系柱頭的花粉親和力很強，開放授粉條件下異源結(jié)實率很高；②恢復源極為廣泛。目前絕大多數(shù)甘藍型油菜品種為甘藍型油菜自交不親和系的恢復系。但是，自交不親和系雜種優(yōu)勢利用亦存在不足①自交不親和系存在一定程度的自交結(jié)實性，特別是在高溫條件下，自交親和性可能更高；②由于油菜自交不親和系花粉是正常的，因而缺乏類似于花粉敗育等形態(tài)指示性狀，這為雜種純度的目測鑒定帶來了困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服上述油菜pol CMS和自交不親和系雜種優(yōu)勢利用中各自存在的不足，集兩者之長而提出一種油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和雜種優(yōu)勢利用方法，它可以保證高的雜種純度和雜種優(yōu)勢強度，降低制種成本和制種風險。
本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術方案是選用自交親和的溫度敏感類型的pol CMS(低溫條件下產(chǎn)生微量花粉，高溫條件下完全不育)作母本，用能夠保持pol CMS雄性不育的自交不親和系作父本，兩者雜交，再通過回交、異地繁育加代方法將自交不親和基因轉(zhuǎn)入溫度敏感型的pol CMS，從后代中選育穩(wěn)定表現(xiàn)為高溫條件下無花粉徹底不育、低溫條件下產(chǎn)生的微量花粉自交不親和的細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系；用細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系作母本，與現(xiàn)有大量國內(nèi)外雙低油菜品種廣泛測交，或通過雜交、回交轉(zhuǎn)育方法，篩選、培育保持系和恢復系；用保持系保持細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系的不育與自交不親和特性，用恢復系恢復細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系的生育能力，從而實現(xiàn)三系配套。
本發(fā)明的科學原理是油菜細胞質(zhì)雄性不育和自交不親和均受基因控制。利用細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系攜帶的雄性不育基因和自交不親和基因，高溫條件下表現(xiàn)出無花粉徹底不育，低溫條件下產(chǎn)生的微量花粉表現(xiàn)為自交不親和，從而保證無論是在高溫還是在低溫條件下細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系完全不能結(jié)實。雜種優(yōu)勢利用方法原理，也即具體表現(xiàn)為三系配套方法原理，與已有的pol CMS系統(tǒng)相同。
本發(fā)明所取得的有益效果在于1、該系統(tǒng)細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系因為帶有細胞質(zhì)雄性不育和自交不親和基因，因而高溫條件下表現(xiàn)為徹底雄性不育，低溫條件下產(chǎn)生的微量花粉表現(xiàn)為自交不能結(jié)實特性。同現(xiàn)有油萊pol CMS等雜種優(yōu)勢利用方法相比，這種雜種優(yōu)勢利用新方法可以提高雜種的制種產(chǎn)量，降低原有pol CMS與自交不親和系雜種優(yōu)勢利用方法的制種風險，保證制種純度，進而確保雜交組合高的整齊度及雜種優(yōu)勢強度。
2、對原pol CMS溫度敏感類型甚至整個pol CMS系統(tǒng)的改良或影響可能還包括恢復源有所擴大，異源花粉親和力增強，可能存在的負的不育胞質(zhì)效應得到抑制，等等。
具體實施例方式
本發(fā)明的具體實施方式
方法除細胞質(zhì)雄性不育+自交不親系的選育不同外，其余均同已有的pol CMS雜種優(yōu)勢利用方法(詳見<雜交油菜的育種與利用>傅廷棟主編，2000)。具體包括細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和三系的選育、繁殖、制種及新品種(雜交組合)培育。
詳細的實施方案分述如下1、細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系的選育選用自交親和的溫度敏感型(低溫條件下產(chǎn)生微量花粉，高溫條件下完全不育)pol CMS作母本，用可以保持pol CMS雄性不育特性的油菜自交不親和系作父本，兩者雜交，雜種F1再與父本回交，在回交后代中選擇低溫有花粉、高溫完全不育單株再與父本回交，如此3-4次，通過田間及實驗室花粉鑒定、套袋自交測定，培育穩(wěn)定的高溫徹底不育、低溫微量花粉自交不親和的細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系。選育模式如下所示溫度敏感類型pol CMS[S(rfrf)SRSR]×自交不親和系[N(rfrf)SISI]↓↓F1[S(rfrf)SRSI] ↓↓←-回交- BC1F1[S(rfrf)SISI、S(rfrf)SRSI] ↓↓←連續(xù)回交 油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系[S(rfrf)SISI]2、保持系的選育用現(xiàn)有大量的綜合性狀優(yōu)良的雙低型油菜pol CMS保持系與細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和材料廣泛測交，若雜種F1代能夠穩(wěn)定保持高溫雄性不育和低溫自交不親和特性，則該品種(系)即為保持系。亦可以通過雜交分離法或回交轉(zhuǎn)育法培育新保持系用優(yōu)良品種與原保持系雜交，雜交后代連續(xù)自交或與親本連續(xù)回交2-3次再自交，自交或回交各世代材料同時與細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系測交，從中可以篩選出穩(wěn)定的優(yōu)良新保持系。保持系的回交轉(zhuǎn)育法與恢復系回交轉(zhuǎn)育法除親本材料不同外，具體過程相同。保持系的雜交分離法模式如下優(yōu)良品種[S或N(rfrf或RfRf)SMSM或SRSR]×細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和保持系[N(rfrf)SMSM]
F1[S或N(rfrf)SMSM、S或N(rfrf)SRSM、S或N(Rfrf)SMSM、S或N(Rfrf)SRSM]↓自交F2，在F2群體中選擇單株與細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系測交同時自交，選擇能保持細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系高溫徹底不育、低溫自交不親和的單株(N(rfrf)SMSM)↓F3，再連續(xù)自交，同時與雄性不育+自交不親和系測交，選擇能穩(wěn)定保持雄性不育+自交不親和系不育和自交不親和特性的單株(N(rfrf)SMSM)↓新的優(yōu)良細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和保持系(N(rfrf)SMSM)3、恢復系的選育一是通過測交篩選法，用大量帶有育種目標性狀的現(xiàn)有pol CMS恢復系與細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系測交，若雜種F1代恢復可育，則該恢復系為細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系的恢復系。二是可以通過雜交或回交方法轉(zhuǎn)育、篩選帶有育種目標性狀的恢復系即用綜合性狀優(yōu)良的品種同已有的恢復系雜交，雜交后代連續(xù)自交或與親本回交2-3次再自交，同時各自交或回交世代與細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系測交，檢測各世代材料的恢復能力，以此選育新的恢復系?；謴拖档碾s交選育法除與保持系雜交分離法親本材料不同外，具體過程相同?；謴拖档幕亟晦D(zhuǎn)育法模式如下所示優(yōu)良品種[S或N(rfrf或RfRf)SMSM或SRSR]×細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和恢復系[S或N(RfRf)SRSR]↓F1[S或N(Rfrf)SRSM、S或N(RfRf)SRSM、S或N(Rfrf)SRSR、S或N(RfRf)SRSR]↓用其中一個親本回交BC1F1，在BC1F1群體中選擇單株與細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系測交同時自交，選擇能恢復細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系育性(花粉可育、自交親和)的單株(S或N(RfRf)SRSR)↓用相同(輪回)親本繼續(xù)回交BC2F1，再回交一、兩次，再自交純合，同時與雄性不育+自交不親和系測交，選擇能完全恢復雄性不育+自交不親和系育性的單株[S或N(RfRf)SRSR]↓
新的、帶有育種目標性狀的細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和保持系[S或N(RfRf)SRSR]4、新組合的選育及應用細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系與大量優(yōu)質(zhì)、綜合性狀優(yōu)良的恢復系雜交，雜種F1通過田間測產(chǎn)及品質(zhì)性狀、綜合抗性等性狀鑒定，選擇產(chǎn)量性狀優(yōu)勢強度大、品質(zhì)及抗性等性狀優(yōu)良的組合參加省級或國家級新品種區(qū)域試驗以及生產(chǎn)示范試驗，省或國家新品種審定機構(gòu)根據(jù)上述試驗結(jié)果給選用雜交組合正式命名，然后進行大面積推廣應用。
5、細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和三系的制種與親本繁殖可以在生產(chǎn)上大面積推廣應用的雜交組合的制種及親本繁殖的具體操作是在隔離條件較好的地區(qū)，將待推廣應用的優(yōu)良雜交組合母本(細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系)與父本(保持系或恢復系)按4-6∶2行比間隔種植，在父母本開花期間適當輔以人工或蜜蜂等昆蟲授粉，終花期砍去父本，成熟期收獲母本種子即可實現(xiàn)細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系的繁殖與制種。父、母本播種期的確定以花期二者能夠正常相遇為準則，日常田間管理同常規(guī)方法。父本(保持系和恢復系)的繁殖采用自交或系內(nèi)兄妹交方法，種植及田間管理同常規(guī)品種，但也必須實行隔離。油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系繁殖步驟模式如下細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系[S(rfrf)SISI]×保持系[N(rfrf)SMSM]↓繁殖的細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系[S(rfrf)SISI]油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系雜種制種步驟模式如下細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系[S(rfrf)SISI]×恢復系[S或N(RfRf)SRSR]↓F1雜種[S或N(Rfrf)SRSI]。
權利要求
1.一種油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和雜種優(yōu)勢利用方法，其特征在于選用自交親和的溫度敏感類型的pol CMS作母本，用能夠保持pol CMS雄性不育的自交不親和系作父本，兩者雜交，再通過回交、異地繁育加代方法將自交不親和基因轉(zhuǎn)入溫度敏感型的pol CMS，從后代中選育穩(wěn)定表現(xiàn)為高溫條件下無花粉徹底不育、低溫條件下產(chǎn)生的微量花粉自交不親和的細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系；用細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系作母本，與現(xiàn)有大量國內(nèi)外雙低油菜品種廣泛測交，或通過雜交、回交轉(zhuǎn)育方法，篩選、培育保持系和恢復系；用保持系保持細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系的不育與自交不親和特性，用恢復系恢復細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系的生育能力，從而實現(xiàn)三系配套。
2.按權利要求1所述的油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和雜種優(yōu)勢利用方法，其特征在于所述的細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系的選育為選用低溫條件下產(chǎn)生微量花粉、高溫條件下完全不育的自交親和的pol CMS作母本，用能夠保持polCMS雄性不育特性的油菜自交不親和系作父本，兩者雜交，雜種F1再與父本回交，在回交后代中選擇低溫有花粉、高溫完全不育單株再與父本回交，如此3～4次，通過田間及實驗室花粉鑒定、套袋自交測定，培育穩(wěn)定的高溫徹底不育、低溫微量花粉自交不親和的細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系。
3.按權利要求2所述的油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和雜種優(yōu)勢利用方法，其特征在于所述的細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系的選育模式為
4.按權利要求1或2所述的油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和雜種優(yōu)勢利用方法，其特征在于所述的保持系的選育為用現(xiàn)有大量的綜合性狀優(yōu)良的雙低型油菜pol CMS保持系與細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和材料廣泛測交，若雜種F1代能夠穩(wěn)定保持高溫雄性不育和低溫自交不親和特性，則該品種即為保持系。
5.按權利要求1或2所述的油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和雜種優(yōu)勢利用方法，其特征在于所述的保持系的選育為通過雜交分離法或回交轉(zhuǎn)育法培育新保持系，即用優(yōu)良品種與原保持系雜交，雜交后代連續(xù)自交或與親本連續(xù)回交2～3次再自交，自交或回交各世代同時與細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系測交，從中篩選出穩(wěn)定的優(yōu)良新保持系，保持系的雜交分離法模式如下優(yōu)良品種[S或N(rfrf或RfRf)SMSM或SRSR]×細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和保持系[N(rfrf)SMSM]↓F1[S或N(rfrf)SMSM、S或N(rfrf)SRSM、S或N(Rfrf)SMSM、S或N(Rfrf)SRSM]↓自交F2，在F2群體中選擇單株與細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系測交同時自交，選擇能保持細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系高溫徹底不育、低溫自交不親和的單株(N(rfrf)SMSM)↓F3，再連續(xù)自交，同時與雄性不育+自交不親和系測交，選擇能穩(wěn)定保持雄性不育+自交不親和系不育和自交不親和特性的單株(N(rfrf)SMSM)↓新的優(yōu)良細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和保持系(N(rfrf)SMSM)。
6.按權利要求1或2所述的油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和雜種優(yōu)勢利用方法，其特征在于所述的恢復系的選育為通過測交篩選法，用大量帶有育種目標性狀的現(xiàn)有pol CMS恢復系與細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系測交，若雜種F1代恢復可育，則該恢復系為細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系的恢復系。
7.按權利要求1或2所述的油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和雜種優(yōu)勢利用方法，其特征在于所述的恢復系的選育為即用綜合性狀優(yōu)良的品種同已有的恢復系雜交，雜交后代連續(xù)自交或與親本回交2～3次再自交，同時每自交或回交世代與細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系測交，檢測各世代材料的恢復能力，以此選育新的恢復系，恢復系的回交轉(zhuǎn)育法模式如下所示優(yōu)良品種[S或N(rfrf或RfRf)SMSM或SRSR]×細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和恢復系[S或N(RfRf)SRSR]↓F1[S或N(Rfrf)SRSM、S或N(RfRf)SRSM、S或N(Rfrf)SRSR、S或N(RfRf)SRSR]↓用其中一個親本回交BC1F1，在BC1F1群體中選擇單株與細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系測交同時自交，選擇能恢復細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系育性(花粉可育、自交親和)的單株(S或N(RfRf)SRSR)↓用相同親本繼續(xù)回交BC2F1，再回交一、兩次，再自交純合，同時與雄性不育+自交不親和系測交，選擇能完全恢復雄性不育+自交不親和系育性的單株[S或N(RfRf)SRSR]↓新的、帶有育種目標性狀的細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和保持系[S或N(RfRf)SRSR]。
8.按權利要求1或2所述的油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和雜種優(yōu)勢利用方法，其特征在于所述的雜交組合的制種及親本繁殖的具體操作是在隔離條件較好的地區(qū)，將待推廣應用的優(yōu)良雜交組合母本(細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系)與父本(保持系或恢復系)按4～6∶2行比間隔種植，在父母本開花期間適當輔以人工或蜜蜂等昆蟲授粉，終花期砍去父本，成熟期收獲母本種子即可實現(xiàn)細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系的繁殖與制種；父、母本播種期的確定以花期二者能夠正常相遇為準則，日常田間管理同常規(guī)方法；父本(保持系和恢復系)的繁殖采用自交或系內(nèi)兄妹交方法，種植及田間管理同常規(guī)品種，但也必須實行隔離。
9.按權利要求8所述的油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和雜種優(yōu)勢利用方法，其特征在于所述的油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系繁殖步驟模式如下細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系[S(rfrf)SISI]×保持系[N(rfrf)SMSM]↓繁殖的細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系[S(rfrf)SISI]。
10.按權利要求8所述的油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和雜種優(yōu)勢利用方法，其特征在于所述的油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系雜種制種步驟模式如下細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系[S(rfrf)SISI]×恢復系[S或N(RfRf)SRSR]↓F1雜種[S或N(Rfrf)SRSI]。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油菜細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和雜種優(yōu)勢利用方法。它選用溫度敏感型的pol CMS作母本，用能夠保持其不育特性的自交不親和系作父本，通過雜交、回交等方法將自交不親和基因轉(zhuǎn)入溫度敏感型的pol CMS，從后代中選育穩(wěn)定表現(xiàn)為高溫徹底不育、低溫微粉自交不親和的細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系；用該系作母本，與現(xiàn)有大量國內(nèi)外雙低油菜品種廣泛測交，或通過雜交、回交方法，篩選、培育保持系和恢復系；用保持系保持細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系的不育與自交不親和特性，用恢復系恢復細胞質(zhì)雄性不育+自交不親和系的生育能力，從而實現(xiàn)三系配套。本發(fā)明可以降低制種成本和制種風險，保證高的雜種純度和雜種優(yōu)勢強度。
文檔編號A01H1/02GK1586160SQ20041006082
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月9日 優(yōu)先權日2004年9月9日
發(fā)明者王漢中, 沈金雄, 劉貴華, 鄭元本, 陳吾新, 王新發(fā), 楊慶, 金河成 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學院油料作物研究所