專利名稱：：大白菜溫度敏感不育系和溫度鈍感不育系的選育方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于植物雜種優(yōu)勢利用
技術領域：
，涉及一種根據(jù)大白菜雄性不育溫敏性狀的遺傳規(guī)律選育大白菜溫度敏感不育系和溫度鈍感不育系的方法。
背景技術：
：大白菜雄性不育系的硏究和利用是雜種優(yōu)勢利用的需求，大白菜雜種優(yōu)勢利用最早在日本，20世紀60年代，韓國、中國相繼開始大白菜雜種優(yōu)勢育種。伴隨著大白菜雜種優(yōu)勢育種的發(fā)展，各國科學家開始了大白菜雄性不育的尋找、轉育、創(chuàng)新、優(yōu)勢育種和遺傳規(guī)律等研究。日本、韓國等早于20世紀60年代已開展大白菜雄性不育系的研究，土要圍繞蘿卜細胞質雄性不育OguCMS的轉育、性狀改良等進行了許多研究，但目前還沒有成功應用的報道。中國學者從20世紀70年代開始進行大白菜雄性不育系的研究和選育，20世紀70年代相繼在大白菜、小白菜中發(fā)現(xiàn)了由單隱性基因(ms)控制的細胞核雄性不育，并創(chuàng)造性地提出了細胞核雄性不育兩用系利用途徑，應用于實踐。1979年第一個兩用系雜交種"沈陽快菜"(AB541X7216-43-4-1)通過審定，雄性不育"兩用系"作為白菜雜種一代利用的途徑之一被逐步應用，由于雄性不育兩用系繁殖和配制雜交一代種子中均需要拔出50%的可育株，大面積制種難度大，目前兩用系利用途徑應用很少。二十世紀80年代，許多學者致力于細胞質雄性不育選育，對以國外引入的Ogura蘿卜細胞質雄性不育材料，在大白菜、小白菜上進行了廣泛的回交轉育和性狀改良；利用中國蘿卜——王兆紅蘿卜雄性不育株作母本與78-22-3大白菜雜交、回交,獲得胞質不育白菜，但同樣產生葉片黃化，而且配合力不高；這一階段，針對蘿卜不育源存在葉片黃化、生長遲緩、蜜腺退化和配合力差等缺陷的工作，沒有取得實質性的進展，所以至今未能在生產上得到應用；在油菜細胞質雄性不育方面，陜西省蔬菜研究所利用甘藍型油菜雄性不育源在大白菜上進行了轉育研究。育成了大白菜異緣胞質雄性不育系CMS3411-7，并成功地應用于雜交一代生產，配制了雜13、雜14等大白菜新品種。1989年張書芳先生領導的課題組從大白菜地方品種"萬泉青幫"中發(fā)現(xiàn)了顯性核不育基因，研究并提出了由兩對核基因控制的基因互作雄性不育遺傳模式，1989年育成了100%不育株率的細胞核基因互作雄性不育系88—1A，并配制了優(yōu)良組合應用于生產。但由于核基因控制的基因互作雄性不育轉育困難，目前僅僅在少數(shù)幾個單位應用，難以廣泛推廣。油菜細胞質雄性不育對大白菜容易轉育，雜種優(yōu)勢明顯，但是隨著在不同白菜品種中的廣泛轉育，溫度敏感產生的微量花粉成為困擾著其應用的主要問題。同時，近年來，利用溫度和光照等環(huán)境因子影響雄性不育性的表達，已引起廣大育種者的青睞。利用植物雄性不育性對溫度或光照敏感的特性，控制不同生產目的需求下的適宜環(huán)境條件，在作物表現(xiàn)雄性不育時，生產雜交種子；表現(xiàn)雄性可育時繁殖親本，即不育系和保持系為同一材料，一系兩用，可簡化雜交制種程序、降低雜交種子生產成本，在作物育種上有很高的實用價值。目前，在大白菜領域還沒有關于選育出能夠克服溫度敏感產生的微量花粉現(xiàn)象的溫度鈍感不育系，和可建立大白菜溫敏性雄性不育兩用系的的溫度敏感不育系報道。
發(fā)明內容針對現(xiàn)有技術在中存在的問題與缺陷，本發(fā)明的目的在于提供大白菜溫度敏感不育系和溫度鈍感不育系的選育方法。該方法選育的溫度敏感不育系可建立大白菜溫敏性雄性不育兩用系，簡化了雄性不育利用程序；選育的溫度鈍感不育系可克服以往不育系存在的微量花粉問題。實現(xiàn)上述發(fā)明的目的技術方案是大白菜溫度敏感不育系和溫度鈍感不育系的選育方法，包括下列步驟1)將大白菜溫度敏感雄性不育系與目標大白菜材料雜交，在蕾期經過4-9'C低溫處理7-12d，篩選育性轉化明顯的雜交一代，在育性轉化期，選擇育性恢復株自交獲得F2;2)將下2分離世代種子萌動后，置于4-8。C條件下春化處理20-25d，播于營養(yǎng)缽內，置長光照下生長7-10d后，將其放于溫室內自然生長；3)待春化幼苗現(xiàn)蕾后，將不育系材料按花蕾大小分組，然后分別在4-9"C春化室處理7-12d;4)低溫處理結束后，將幼苗放于2(TC常溫下繼續(xù)生長，植株開花后，隔曰記載單株育性級別，發(fā)生育性轉換時，選育性回復優(yōu)株自交F2S,，選種子量大的F2S,重復步驟2)4)的過程，經過23代自交，選擇群體育性轉化穩(wěn)定，結籽多的自交系，即得大白菜溫度敏感不育系；選沒有發(fā)生育性轉化的優(yōu)株與目標大白菜材料單株成對測交F2Bd，以F2Bd為材料，重復步驟2)3)的過程后，選育性轉化低、或者沒有發(fā)生育性轉化的F2BCn與對應的保持系繼續(xù)回交，經過2-3代回交，選擇穩(wěn)定不育的F2Ba即得大白菜溫度鈍感不育系，對應的輪回父本就是保持系。步驟2)中所述的光照強度為3000Lx，時間為M小時。與現(xiàn)技術相比，本發(fā)明大白菜溫度敏感不育系和溫度鈍感不育系的選育方法的有益之處在于本發(fā)明的選育方法利用溫敏雄性不育的遺傳規(guī)律，采用人工低溫誘導處理，選育的溫度鈍感不育系解決了大白菜雄性不育由于溫度敏感造成的微量花粉現(xiàn)象；選育的溫度敏感不育系可建立大白菜溫敏性雄性不育兩用系，簡化了雄性不育利用程序，創(chuàng)制兩系法雜交制種的新途徑，并通過轉育進-步開發(fā)利用雄性不育遺傳資源。圖1為本發(fā)明大白菜溫度鈍感不育系的選育方法的流程圖。圖2為本發(fā)明大白菜溫度敏感不育系的選育方法的流程圖。具體實施方式以下通過發(fā)明人給出的具體實施例和試驗例來進一步說明本發(fā)的方法及其理論基礎和有益效果。實施例11)將西北農林科技大學園藝學院選育了大白菜溫敏雄性不育系TsCMS7311與西北農林科技大學園藝學院選育大白菜金冠1號雜交，在蕾期經過4。C低溫處理12d，篩選育性轉化明顯的雜交一代，在育性轉化期，選擇育性恢復株自交獲得F"2)將F2分離世代種子萌動后，置于4C條件下春化處理25d，播于營養(yǎng)缽內，置長光照(強度為3000Lx，時間為14小時)下生長10d后，將其放于溫室內自然生長；3)待春化幼苗現(xiàn)蕾后，將不育系材料按花蕾大小分組，然后分別在4。C春化室處理12d;4)低溫處理結束后，將幼苗放于2(TC常溫下繼續(xù)生長，植株開花后，隔曰記載單株育性級別，發(fā)生育性轉換時，選育性回復優(yōu)株自交F^,后種子量大的F2S,重復步驟2)4)的過程，經過23代自交，選擇群體育性轉化穩(wěn)定，結籽多的自交系，即得大白菜溫度敏感不育系；選沒有發(fā)生育性轉化的優(yōu)株與目標大白菜材料單株成對測交F2BC,，以RBd為材料，重復步驟2)3)的過程后，選育性轉化低、或者沒有發(fā)生育性轉化的F2BCn與對應的保持系繼續(xù)回交，經過2-3代回交，選擇穩(wěn)定不育的F2BC,即得大白菜溫度鈍感不育系，對應的輪回父本就是保持系。實施例21)將西北農林科技大學園藝學院選育了大白菜溫敏雄性不育系TsCMS7311與西北農林科技大學園藝學院選育大白菜金冠2號雜交，在蕾期經過9t:低溫處理7d，篩選育性轉化明顯的雜交一代，在育性轉化期，選擇育性恢復株自交獲得F2;2)將F2分離世代種子萌動后，置于4。C條件下春化處理25d，播于營養(yǎng)缽內，置長光照(強度為3000Lx，時間為14小時)十—生長8d后，將其放于溫室內自然生長；3)待春化幼苗現(xiàn)蕾后，將不育系材料按花蕾大小分組，然后分別在9'C春化室處理7d;4)低溫處理結束后，將幼苗放于2(TC常溫下繼續(xù)生長，植株開花后，隔日記載單株育性級別，發(fā)生育性轉換時，選育性回復優(yōu)株自交F2S,，選種子量人的F&重復步驟2)4)的過程，經過23代自交，選擇群體育性轉化穩(wěn)定，結籽多的自交系，即得大白菜溫度敏感不育系；選沒有發(fā)生育性轉化的優(yōu)株與目標大白菜材料單株成對測交F2BC,，以F2BC,為材料，重復步驟2)3)的過程后，選育性轉化低、或者沒有發(fā)生育性轉化的F2Ba與對應的保持系繼續(xù)回交，經過2-3代回交，選擇穩(wěn)定不育的F2BG即得大白菜溫度鈍感不育系，對應的輪回父本就是保持系。實施例31)將將西北農林科技大學園藝學院選育了大白菜溫敏雄性不育系TsCMS7311與西北農林科技大學園藝學院選育大白菜金冠2號雜交，，在蕾期經過7'C低溫處理10d，篩選育性轉化明顯的雜交一代，在育性轉化期，選擇育性恢復株自交獲得F2;2)將F2分離世代種子萌動后，置于8'C條件下春化處理20d，播于營養(yǎng)缽內，置長光照(強度為3000Lx，時間為14小時)下生長7d后，將其放于溫室內自然生長；3)待春化幼苗現(xiàn)蕾后，將不育系材料按花蕾大小分組，然后分別在7'C春化室處理10d;4)低溫處理結束后，將幼苗放于2(TC常溫下繼續(xù)生長，植株開花后，隔日記載單株育性級別，發(fā)生育性轉換時，選育性回復優(yōu)株自交F2S,，選種子量大的F2S重復步驟2)4)的過程，經過23代自交，選擇群體育性轉化穩(wěn)定，結籽多的自交系，即得大白菜溫度敏感不育系；選沒有發(fā)生育性轉化的優(yōu)株與目標大白菜材料單株成對測交F2BC，以F2Bd為材料，重復歩驟2)3)的過程后，選育性轉化低、或者沒有發(fā)生育性轉化的F2BCn與對應的保持系繼續(xù)回交，經過2-3代回交，選擇穩(wěn)定不育的F2BCn即得大白菜溫度鈍感不育系，對應的輪回父本就是保持系。試驗例11.大白菜溫敏雄性不育溫敏性狀遺傳規(guī)律的研究以西北農林科技大學園藝學院選育了大白菜溫敏雄性不育系TsCMS7311為試材，選擇其3株育性轉化明顯的單株自交，獲得3個F2群體，Cl、C2、C3。將大白菜溫敏雄性不育系TsCMS7311的3個F2群體種子萌發(fā)后，4匸低溫春化25天，然后常溫下自然生長。幼苗現(xiàn)蕾后，于6。C低溫處理9天。待幼苗開花發(fā)生育性轉化后，觀察單株育性表現(xiàn)見(表1)，結果表明可育株與不育株的比例都符合理論值15:1，說明大白菜雄性不育系TsCMS7311的溫敏性狀受兩對核基因控制，溫度敏感基因為顯性，溫度鈍感基因為隱性。用Tml、Tm2表示溫敏基因，則TsCMS7311的基因型可以表示為S(rfrfTmltmlTm2tm2)，在低溫誘導條件下出現(xiàn)育性轉化，在非低溫誘導條件下，表現(xiàn)不育。表1TsCMS7311轉化株自交后代在低溫誘導后雄性育性的分離比例<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>2.溫度敏感雄性不育和溫度鈍感雄性不育的選育策略根據(jù)溫度敏感雄性不育TsCMS7311的基因型S(rfrfTmltmlTm2tm2)，其單株自交后代，出現(xiàn)三種分離情況，一種單株沒有育性轉化，即穩(wěn)定不育株；一種單株表現(xiàn)不同程度的育性轉化，包括完全轉化可育株和部分轉化可育株，根據(jù)這一特點，可以采用下面兩種選育策略1)針對育性轉化株的策略在經過低溫誘導，后代出現(xiàn)育性分離時，選擇育性程度高(帶有較多的敏感基因)的單株自交，選擇結籽多的單株，經過2—3代的經濟性狀和溫度敏感性選擇，就可育成純合顯性溫敏基因(TmlTmlTm2Tm2)的溫度敏感雄性不育株，育成溫度敏感雄性不育系S(rfrfTmlTmlTm2Tm2)，具體選育流程如圖2所示。2)針對穩(wěn)定不育株的策略對于低溫誘導后，表現(xiàn)穩(wěn)定不育的單株，用保持系的不同單株同時測交，并且保持系單株自交，其結果見(表2)。進歩通過低溫誘導測交一代的溫度敏感性判斷保持系的基因型，選擇表現(xiàn)溫度鈍感的測交一代對應的保持系N(rfrftmltmltm2tm2)，繼續(xù)回交，直到性狀穩(wěn)定，可育成溫度鈍感細胞質雄性不育系S(rfrftmltmltm2tm2)，具體選育流程如圖2所示。穩(wěn)定不育株與保持系的不同單株同時測交的表現(xiàn)穩(wěn)定不育株基肉型保持系單株基閃荊""""測交一代基閃艱測交一代表現(xiàn)~"ii"N(rfrftraltmltm2tm2)S(rfrftmltml.tm2tm2)穩(wěn)定不育株選擇S(rfrftmltml.tm2tm2)N(rfrfTmlTmltm2i;m2)S(rfrfTmltmltm2tm2)不完全轉化株淘汰N(rfrfTmlTmlTm2tm2)S(rfrfTmltmlTm2tm2)不完全轉化株淘汰試驗例21、將西北農林科技大學園藝學院選育了大白菜溫敏雄性不育系TsCMS7311溫敏雄性不育系種子經25"C萌動后，置4。C低溫下春化20d，播種于室溫長光照條件下，待幼苗生長至蕾期用于溫度處理。在光照培養(yǎng)箱屮分兩步進行，第一歩設定5個溫度水平(3，6，9，12，15。C)和2個時間水平(5，11d)，共10個處理。第二步設定2個溫度水平(6,9。C)和3個時間水平(3，6，9d)，共6個處理。光照強度為3000Lx，日光照時數(shù)為15h。每個處理放置24株整齊一致的幼苗，處理時間結束后立即轉入室溫長光照條件下正常生長，開花后每隔ld觀測記載1次單株的育性級別。結果發(fā)現(xiàn)在6'C恒低溫處理9天時育性轉換程度最理想。2、分別在人工控溫誘導條件和田間自然低溫誘導條件下，調查大白菜溫敏雄性不育F2的遺傳規(guī)律。在人工控溫誘導試驗中，將種子經25r萌動后，置4"C低溫下春化20d，播種于室溫長光照條件下，待幼苗生長至蕾期，用6"C恒低溫處理9天，然后轉入室溫長光照條件下正常生長，開花后每隔ld觀測記載1次單株的育性級別。在田間自然低溫誘導試驗中，幼苗經過了自然春化作用和蕾期自然低溫誘導作用。開花后每隔ld觀測記載l次單株的育性級別。結果表明可育株與不育株的比例都符合理論值15:1，說明大白菜雄性不育系TsCMS7311的溫敏性狀受兩對核基因控制，溫度敏感基因為顯性，溫度鈍感基因為隱性。3、根據(jù)大白菜雄性不育溫度敏感遺傳規(guī)律的研究結果，溫敏雄性不育的基因型有S(rfrfTmlTmlTm2Tm2)、S(rfrfTmlTmlTm2tm2)、S(rfrfTmlTmltm2tm2)、S(rfrfTmltmlTm2Tm2)、S(rfrfTmltmlTm2tm2)、S(rfrfTmltmltm2tm2)、S(rfrftmltmlTm2Tm2)和S(rfrftmltmlTm2tm2)8種，由于各基因型攜帶的顯性敏感基因數(shù)目不同，而且兩個顯性敏感基因效應的大小也可能不一致，因此植株的恢復度必然出現(xiàn)差異，這也是出現(xiàn)不同育性級別的主要原因，因此選育溫敏鈍感型雄性不育必須不帶顯性敏感基因，其基因型為S(rfrftmltmltm2tm2)，要求對應的保持系基因型為N(rfrftmltmltm2tm2)。考慮到保持系單株之間基因型的差異，必須用保持系單株與未發(fā)生育性轉換的不育株成對測交，同時自交，通過測交后代的不育性表現(xiàn)判斷保持系單株的基因型，選擇測交后代完全不育對應的保持系單株，其基因型為N(rfrftmltmltm2tm2)，即為保持系。并用該保持系N(rfrftmltmltm2tin2)與穩(wěn)定不育系S(rfrftmltmltm2tm2)雜交獲得基因型為S(rfrftmltmltm2tm2)的不育系種子。4、以溫敏雄性不育系TsCMS7311為材料，選育性恢復性狀優(yōu)良的不育株，單株多代自交，直至獲得純合的、溫敏性狀穩(wěn)定的不育系S(rfrfTmlTmlTm2Tm2)。溫敏不育性鑒定選擇標準如下:在前期低溫條件下，選擇群體不育度指數(shù)小的株系(以利于選育出的不育系自交繁殖)，從該株系中選擇單株不育度低或全可育、花粉飽滿、生活力強的植株，可以以單株自交結種子多少作為選擇標準；后期高溫條件下，在前期入選植株中，選擇不育度指數(shù)較高的單株，入選株系和單株均要求溫敏不育性的溫度轉換期短、溫度范圍窄，溫敏性狀穩(wěn)定。經濟性狀選擇包括產量、品質、抗病性和抗逆性強等等。在定向轉育過程中，經濟性狀選擇以與輪回轉育品系相象為標準。供選擇的群體越大，選擇到理想植株的概率就越高，因此在條件允許時，應盡量擴大群體。權利要求1.大白菜溫度敏感不育系和溫度鈍感不育系的選育方法，其特征在于，包括下列步驟1)將大白菜溫度敏感雄性不育系與目標大白菜材料雜交，在蕾期經過4-9℃低溫處理7-12d，篩選育性轉化明顯的雜交一代，在育性轉化期，選擇育性恢復株自交獲得F2；2)將F2分離世代種子萌動后，置于4-8℃條件下春化處理20-25d，播于營養(yǎng)缽內，置長光照下生長7-10d后，將其放于溫室內自然生長；3)待春化幼苗現(xiàn)蕾后，將不育系材料按花蕾大小分組，然后分別在4-9℃春化室處理7-12d；4)低溫處理結束后，將幼苗放于20℃常溫下繼續(xù)生長，植株開花后，隔日記載單株育性級別，發(fā)生育性轉換時，選育性回復優(yōu)株自交F2S1，選種子量大的F2S1重復步驟2)～4)的過程，經過2～3代自交，選擇群體育性轉化穩(wěn)定，結籽多的自交系，即得大白菜溫度敏感不育系；選沒有發(fā)生育性轉化的優(yōu)株與目標大白菜材料單株成對測交F2BC1，以F2BC1為材料，重復步驟2)～3)的過程后，選育性轉化低、或者沒有發(fā)生育性轉化的F2BCn與對應的保持系繼續(xù)回交，經過2-3代回交，選擇穩(wěn)定不育的F2BCn即得大白菜溫度鈍感不育系，對應的輪回父本就是保持系。2.根據(jù)權利要求1所述的大白菜溫度敏感不育系和溫度鈍感不育系的選育方法，其特征在于，步驟2)中所述的光照強度為3000Lx，時間為14小時。全文摘要本發(fā)明公開了一種大白菜溫度敏感不育系和溫度鈍感不育系的選育方法，該方法是先將大白菜溫敏雄性不育系與不同目標親本雜交，其雜交一代在蕾期經過低溫處理，篩選育性轉化明顯的雜交一代，在育性轉化期，經過育性恢復株自交、可育株與不育株測交等步驟育成大白菜純合溫度敏感不育系和溫度鈍感不育系。本發(fā)明根據(jù)大白菜溫度敏感雄性不育的遺傳特點，采用人工低溫誘導處理，選育的溫度鈍感不育系解決了大白菜雄性不育由于溫度敏感造成的微量花粉現(xiàn)象；選育的溫度敏感不育系可建立大白菜溫敏性雄性不育兩用系，簡化了雄性不育利用程序，創(chuàng)制兩系法雜交制種的新途徑，并通過轉育進一步開發(fā)利用雄性不育遺傳資源。文檔編號A01H1/02GK101326897SQ20081015029公開日2008年12月24日申請日期2008年7月9日優(yōu)先權日2008年7月9日發(fā)明者張明科,張魯剛,惠麥俠,董美云申請人:西北農林科技大學