專利名稱：轉(zhuǎn)育辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)方法，特別是一種將辣椒自交系轉(zhuǎn)育成核質(zhì)互作雄性不 育系、同型保持系和同型恢復(fù)系的方法。
背景技術(shù)：
辣椒是中國人特別喜愛的一種茄科蔬菜，隨著辣椒雜交種的推廣和農(nóng)戶種植效益 的提高，栽培面積越來越大。一直以來，絕大多數(shù)辣椒雜交種都是通過人工雜交授粉來進(jìn)行 種子生產(chǎn)，而用普通人工雜交授粉方法來進(jìn)行種子生產(chǎn)，授粉之前不僅要清花清果、授粉過 程中要作授粉標(biāo)記、授粉完成后還需清花清果避免養(yǎng)分的損失，收種時(shí)還要辨認(rèn)授粉標(biāo)記， 費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且憑人力總是難以避免假雜種的出現(xiàn)，這將影響種子生產(chǎn)企業(yè)的信譽(yù)，也會(huì)給 種植基地農(nóng)戶造成一定程度的損失。隨著人力資源成本的日漸提高，制種成本也將制約辣 椒產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)一步發(fā)展。采用辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、保持系和恢復(fù)系(簡(jiǎn)稱三系)生產(chǎn) 辣椒雜交種，在較好的隔離條件下，只需直接給開放的花授粉即可。由于三系法制種簡(jiǎn)化了 繁雜的授粉程序，節(jié)省制種授粉人工費(fèi)用，降低種子生產(chǎn)成本，大大提高雜種一代純度而受 到國內(nèi)外育種家的青睞。選育辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、保持系和恢復(fù)系，通常是將已有的辣椒骨干自交 系轉(zhuǎn)育成雄性不育系和同型保持系后，再利用不育系篩選恢復(fù)系。辣椒骨干自交系(作父 本)與核質(zhì)互作雄性不育系雜交，同時(shí)父本株自交，雜交后代群體育性通常會(huì)出現(xiàn)3種情況 后代全可育、后代全不育或育性分離。前人的專著和公開發(fā)表的論文主要介紹了雜交后代 全不育或者全可育的處理方法，對(duì)雜交后代出現(xiàn)育性分離時(shí)選育雄性不育系和保持系卻沒 有行之有效的辦法。本發(fā)明人在相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，雜交后代出現(xiàn)育性分離的幾率達(dá)83. 33% 或更高，在這種情況下，找到一種操作性強(qiáng)的方法選育雄性不育系和保持系就具有較大的 實(shí)際意義。前人的研究成果認(rèn)為一個(gè)品種若有保持能力或恢復(fù)能力，其同一品種或其品系 單株間保持能力和恢復(fù)能力無明顯差異。因此，本發(fā)明人按照常規(guī)方法進(jìn)行處理選對(duì)應(yīng) 父本的1-2個(gè)單株后代與雜交后代的不育株成對(duì)回交，結(jié)果所有的回交后代育性繼續(xù)分離 (經(jīng)調(diào)查不育株率或升高、降低或徘徊不定)，多次回交的后代依然如此，回交后代育性全不 育的情況很難出現(xiàn)，甚至還多次使回交后代育性全恢復(fù)，致使利用辣椒骨干自交系轉(zhuǎn)育雄 性不育系和同型保持系的研究工作進(jìn)入了死角。這對(duì)優(yōu)良骨干自交系材料轉(zhuǎn)育雄性不育系 和同型保持系來說是一個(gè)災(zāi)難，會(huì)導(dǎo)致很多優(yōu)良骨干自交系不能選育出雄性不育系和同型 保持系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種轉(zhuǎn)育辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保 持系和同型恢復(fù)系的方法，它在辣椒自交系和核質(zhì)互作雄性不育系的雜交后代育性分離時(shí) 即可同時(shí)選育出辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系，以克服現(xiàn)有技術(shù)的
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本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的辣椒自交系作父本與辣椒核質(zhì)互作雄性不育系作母本進(jìn)行 雜交，同時(shí)父本株自交，在雜交后代育性分離時(shí)，選4 50個(gè)父本子代單株作父本與辣椒雜 交后代中的不育株或其花序成對(duì)測(cè)交，各父本單株自交，根據(jù)測(cè)交后代群體育性將出現(xiàn)的 三種情況作分別處理
(1)測(cè)交后代全不育，則對(duì)應(yīng)父本為保持系單株，選該父本自交子代1 2個(gè)單株與之 成對(duì)連續(xù)多代飽和回交，同時(shí)該父本單株自交，最終轉(zhuǎn)育出該辣椒自交系的核質(zhì)互作雄性 不育系和同型保持系；
(2)測(cè)交后代全可育，則對(duì)應(yīng)父本為同型恢復(fù)系單株，父本自交留種即為同型恢復(fù)系；
(3)測(cè)交后代育性分離，繼續(xù)回交篩選或淘汰。本發(fā)明的技術(shù)設(shè)計(jì)為
將要轉(zhuǎn)育的辣椒自交系作父本與辣椒核質(zhì)互作雄性不育系(作母本)雜交，同時(shí)父本株 自交(父本自交后代出現(xiàn)育性分離的，淘汰該組合及其父本)，根據(jù)雜交后代群體育性可能 出現(xiàn)的三種情況作分別處理(后代育性鑒定采用蕾期花粉鏡檢X 160倍，鏡檢采用碘-碘化 鉀染色法)
1雜交后代群體全不育，則對(duì)應(yīng)的父本為保持系單株，選該父本自交后代典型單株與 之成對(duì)連續(xù)多代飽和回交，同時(shí)該父本單株自交，最終選育出該辣椒自交系的核質(zhì)互作雄 性不育系和同型保持系。2雜交后代群體全可育，則對(duì)應(yīng)父本為恢復(fù)系單株，父本自交留種即為恢復(fù)系。3雜交后代群體育性分離(這是不育系選育過程中最常見的情況，用以下方法可 同時(shí)選育出辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系)，將雜交后代中的不育株 或其花序與對(duì)應(yīng)父本自交后代4-50個(gè)單株(作父本)成對(duì)測(cè)交，各父本單株自交，根據(jù)測(cè)交 后代群體育性將出現(xiàn)的三種情況作分別處理
⑴測(cè)交后代全不育，則對(duì)應(yīng)父本為保持系單株，選該父本自交后代典型單株與之成對(duì) 連續(xù)多代飽和回交，同時(shí)該父本單株自交，最終選育出該辣椒自交系的核質(zhì)互作雄性不育 系和同型保持系。⑵測(cè)交后代全可育，則對(duì)應(yīng)父本為同型恢復(fù)系單株，父本自交留種即為同型恢復(fù)系。⑶測(cè)交后代育性分離，繼續(xù)回交篩選或淘汰。為了進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明，因此進(jìn)行了以下試驗(yàn) 一、材料和方法
引進(jìn)的辣椒雄性不育系2007A為微辣型牛角椒，生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，寬葉，果實(shí)縱徑10 12 cm、 橫徑2. 0 cm,果皮光滑，果色深綠，開放的不育系花冠寬大，柱頭較粗并稍長(zhǎng)于花藥，花藥寬 癟，敗育徹底，蕾期鏡檢無花粉粒，屬典型的無花粉完全不育類型。用48個(gè)各種類型的自交 系和引進(jìn)的品種(M8 M55，包含羊角椒、牛角椒、甜椒和朝天椒，均經(jīng)過四代以上單株選擇 純化)為父本，與不育株雜交，根據(jù)雜交后代群體的育性表現(xiàn)來篩選保持系單株和恢復(fù)系單 株。需要指出的是，每個(gè)雜交組合至少種植30株，以便進(jìn)行組合群體育性觀察鑒定，再?zèng)Q定 是否需要進(jìn)一步回交。雜交后代100 %不育的，選對(duì)應(yīng)父本自交后代單株與之成對(duì)回交，回 交組合盡可能大量種植(50株以上)，以提高群體不育株率調(diào)查的準(zhǔn)確性，以便對(duì)新不育系
4的育成展開進(jìn)一步驗(yàn)證。育性觀察鑒定均采用先目測(cè)后蕾期鏡檢(花蕾已變白)，鏡檢采用 碘-碘化鉀染色法。二、選育過程
項(xiàng)目研究在貴陽和三亞穿梭進(jìn)行，以加速育種進(jìn)程。2007年冬季配制的48個(gè)雜交組 合(M8A M55A)，在2008年春夏進(jìn)行育性鑒定，其中MllA全不育，另外6個(gè)表現(xiàn)為100% 育性恢復(fù)，其余均表現(xiàn)為育性分離。育性全恢復(fù)的6個(gè)組合，其父本則是該不育系的恢復(fù)系 單株，選其后代典型單株自交留種即為恢復(fù)系，以便新的不育系育成后進(jìn)行優(yōu)良恢復(fù)系的 篩選；對(duì)全不育和育性分離的組合，選其中的2個(gè)不育株，與對(duì)應(yīng)父本自交后代兩個(gè)優(yōu)良單 株進(jìn)行成對(duì)回(測(cè))交，以期篩選和轉(zhuǎn)育不同類型的不育系。2008年冬季在海南播種回(測(cè)) 交一代組合29個(gè)，僅Mll的兩個(gè)回交組合表現(xiàn)為100%不育，經(jīng)4代飽和回交2009年冬季 得到Mll的不育系和同型保持系，定名為Y92A和Y92B，該不育系(保持系)為羊角椒，微 辣，株型高大、生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，田間綜合抗病性好，Y92A不育株率及不育度均達(dá)100%，Y92B花粉 量大，自交結(jié)實(shí)性好。2009年春夏對(duì)新選育的不育系Y92A進(jìn)行配合力測(cè)定(與選留的6個(gè) 恢復(fù)系配制恢復(fù)組合)，2009年冬在三亞篩選出Y92A的2個(gè)優(yōu)良的恢復(fù)系SY09-3、X-I和 相應(yīng)的恢復(fù)組合SY09-3A和X-1A。由于多次回交的組合小果型朝天椒PBC521A和單身理想A始終表現(xiàn)為育性分離， 2009年春夏，用改進(jìn)的轉(zhuǎn)育方法繼續(xù)進(jìn)行成對(duì)回交，同年冬在三亞轉(zhuǎn)育出朝天小羊角椒 PBC521的雄性不育系PBC521A、同型保持系PBC521B、同型恢復(fù)系PBC521C和朝天錐形椒單 身理想的雄性不育系單身理想A、同型保持系單身理想B、同型恢復(fù)系單身理想C。2009年冬季在三亞，用新選育的同型恢復(fù)系PBC521C與新育成的雄性不育系單身 理想A、單身理想C與PBC521A交叉雜交，2010年春夏觀察鑒定，兩個(gè)組合均表現(xiàn)為育性全 恢復(fù)。三、選育的雄性不育系和同型保持系形態(tài)特征和花粉?；钚员容^
以Y92A和Y92B為例，在生育前期，選育的雄性不育系與同型保持系植株，除育性差別 外，其他農(nóng)藝性狀均無差異；進(jìn)入生育后期，不育系植株比同型保持系高，后期高度相差可 達(dá)一倍以上，并有單性結(jié)實(shí)現(xiàn)象。分析認(rèn)為，進(jìn)入結(jié)果期以后，與保持系相比，不育系生殖生 長(zhǎng)弱，營養(yǎng)生長(zhǎng)較強(qiáng)，才造成生育后期不育系株高、開展度、分枝數(shù)上明顯超過保持系。另 外，據(jù)2009年冬季和2010年春夏兩代觀察發(fā)現(xiàn)，Y92A抗病毒病能力較Y92B弱，這與前人 的研究結(jié)果一致。選育的雄性不育系花器與保持系相比，花藥收縮，變瘦變干癟，柱頭變細(xì)伸長(zhǎng)，花 藥開裂目測(cè)無花粉，這種形態(tài)結(jié)構(gòu)均不利于自交結(jié)實(shí)，但雌蕊育性正常，授粉能結(jié)實(shí)；保持 系的花藥短粗肥厚，花藥開裂目測(cè)花粉量大。碘化反應(yīng)表明保持系花粉粒圓形，內(nèi)含物充 實(shí)，碘化反應(yīng)呈深藍(lán)色，自交結(jié)實(shí)性好，而雄性不育系不能形成花粉粒，內(nèi)含物稀薄，碘化反 應(yīng)不著色，屬于無花粉完全不育類型。四、選育的不育系Y92A的遺傳機(jī)制
選育的不育系與其保持系雜交，后代保持100%不育，根據(jù)Sears遺傳學(xué)理論，證明不 育系與保持系的核基因具有完全相同的隱性不育基因；保持系自交后代100%可育，證明 保持系的細(xì)胞質(zhì)具有可育基因，綜上分析，證明選育的不育系為核質(zhì)互作不育類型。2008年 冬在三亞對(duì)全可育組合的F2代群體進(jìn)行育性分離統(tǒng)計(jì)，經(jīng)卡方測(cè)驗(yàn)，可育株與不育株符合3 1的分離規(guī)律。說明引進(jìn)的不育系是受一對(duì)隱性基因控制的核質(zhì)互作雄性不育系(CMS)。五、選育的不育系Y92A的穩(wěn)定性
不育系Y92A在貴陽及三亞的穿梭轉(zhuǎn)育過程中，經(jīng)田間觀察及花期混合鏡檢，隔離種植 田間不育率及不育度均達(dá)100% ；在三亞的生育后期有單性結(jié)實(shí)現(xiàn)象，但大多無種子或種子 無發(fā)芽率。2008年冬在三亞，不育系開花期遭遇連續(xù)低溫(14 20°C)的情況下，鏡檢均 能達(dá)到100%不育，說明引進(jìn)的不育系不育性穩(wěn)定性良好。六、選育的同型保持系及同型恢復(fù)系的農(nóng)藝性狀對(duì)比 農(nóng)藝性狀高度一致，自交結(jié)實(shí)性均好。利用辣椒自交系與辣椒核質(zhì)互作雄性不育系雜交轉(zhuǎn)育不同類型的不育系，在雜交 后代育性分離時(shí)，利用本發(fā)明可選育出該辣椒自交系的雄性不育系、同型保持系和同型恢 復(fù)系。利用雜種優(yōu)勢(shì)進(jìn)行雜交育種時(shí)，一個(gè)優(yōu)異的自交系，往往可同時(shí)作為父本和母本利用 育成不同的雜交組合。如果該自交系只能轉(zhuǎn)育成不育系和同型保持系，在三系雜交品種選 育時(shí)就只能作為母本利用，那么它作為父本的利用價(jià)值就喪失了。在雜交后代育性分離的 前提下，本發(fā)明不僅可將優(yōu)異的辣椒自交系轉(zhuǎn)育成雄性不育系和同型保持系，還可將之轉(zhuǎn) 育成同型恢復(fù)系，這樣該辣椒自交系還可作為恢復(fù)父本繼續(xù)發(fā)揮作用，擴(kuò)大其他同源不育 系恢復(fù)父本的選擇空間，可育成更多優(yōu)良的三系雜交品種。采用雄性不育三系技術(shù)生產(chǎn)辣 椒雜交種，在較好的隔離條件下，只需直接給開放的花授粉即可，簡(jiǎn)化了所有繁雜的授粉程 序。利用該法制種，雜種一代純度可達(dá)到100%，節(jié)省授粉人工費(fèi)用80. 77%，整個(gè)種子生產(chǎn)成 本降低33. 07%，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。實(shí)現(xiàn)三系配套后，由于僅需要 不育系(作母本)和恢復(fù)系(作父本)進(jìn)行生產(chǎn)制種，育種者親本(保持系)將得到妥善保護(hù)， 育種單位可有效地保護(hù)自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，也可進(jìn)一步推動(dòng)辣椒制種商業(yè)化。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例1 轉(zhuǎn)育辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系的 方法，2007年冬季在三亞，朝天小羊角椒PBC521作父本與引進(jìn)的辣椒核質(zhì)互作雄性不育系 雜交，父本株自交，分別收種；2008年春夏在貴陽觀察雜交后代群體育性分離，選父本子代 2個(gè)單株與雜交后代中的不育株進(jìn)行成對(duì)回交，父本株自交，分別收種；2008年冬季兩個(gè)回 交后代再次表現(xiàn)為群體育性分離；2009年春夏，選20個(gè)父本子代單株與回交后代中的不育 株進(jìn)行成對(duì)回交，父本株自交，分別收種；2009年冬季觀察得到的回交后代的育性狀況3 個(gè)回交后代全不育即為雄性不育系PBC521A，則對(duì)應(yīng)父本為同型保持系PBC521B ；5個(gè)測(cè)交 后代全可育，則對(duì)應(yīng)父本為同型恢復(fù)系；12個(gè)測(cè)交后代育性分離，淘汰。本發(fā)明的實(shí)施例2 轉(zhuǎn)育辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系的 方法，2007年冬季在三亞，朝天椒單身理想作父本與引進(jìn)的辣椒核質(zhì)互作雄性不育系雜交， 父本株自交，分別收種；2008年春夏在貴陽觀察雜交后代群體為育性分離，選父本子代2個(gè) 單株與雜交后代中的不育株進(jìn)行成對(duì)回交，父本株自交，分別收種；2008年冬季兩個(gè)回交 后代再次表現(xiàn)為群體育性分離；2009年春夏，選4個(gè)父本子代單株與回交后代中的不育株 進(jìn)行成對(duì)回交，父本株自交，分別收種；2009年冬季觀察得到的回交后代的育性狀況1個(gè) 回交后代全不育即為雄性不育系單身理想A，則對(duì)應(yīng)父本為同型保持系單身理想B ；2個(gè)測(cè) 交后代全可育，則對(duì)應(yīng)父本為同型恢復(fù)系；1個(gè)測(cè)交后代育性分離，淘汰。
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本發(fā)明的實(shí)施例3 轉(zhuǎn)育辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系的 方法，2009年春夏，將線椒自交系X-I作父本與不育系Y92A雜交，父本株自交，分別收種； 2009年冬季觀察雜交后代群體為育性分離，選父本子代50個(gè)單株與雜交后代不育株的花 序進(jìn)行成對(duì)回交，父本株自交，分別收種；2010年春夏觀察得到的回交后代的育性狀況5 個(gè)回交后代全不育，則對(duì)應(yīng)父本為保持系單株，選其中1株與之成對(duì)連續(xù)多代飽和回交，同 時(shí)父本單株自交，最終可選育出X-I的雄性不育系X-IA和同型保持系X-IB ；39個(gè)測(cè)交后代 全可育，則對(duì)應(yīng)父本為恢復(fù)系單株，選其中1株自交留種即為同型恢復(fù)系；6個(gè)測(cè)交后代育 性分離，淘汰。
權(quán)利要求
轉(zhuǎn)育辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系的方法，其特征在于辣椒自交系作父本與辣椒核質(zhì)互作雄性不育系作母本進(jìn)行雜交，同時(shí)父本株自交，在雜交后代育性分離時(shí)，選4～50個(gè)父本子代單株作父本與辣椒雜交后代中的不育株或其花序成對(duì)測(cè)交，各父本單株自交，根據(jù)測(cè)交后代群體育性將出現(xiàn)的三種情況作分別處理(1)測(cè)交后代全不育，則對(duì)應(yīng)父本為保持系單株，選該父本自交子代1～2個(gè)單株與之成對(duì)連續(xù)多代飽和回交，同時(shí)該父本單株自交，最終轉(zhuǎn)育出該辣椒自交系的核質(zhì)互作雄性不育系和同型保持系；(2)測(cè)交后代全可育，則對(duì)應(yīng)父本為同型恢復(fù)系單株，父本自交留種即為同型恢復(fù)系;(3)測(cè)交后代育性分離，繼續(xù)回交篩選或淘汰。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)育辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系的方法，辣椒自交系作父本與辣椒核質(zhì)互作雄性不育系作母本雜交，同時(shí)父本株自交，在雜交后代育性分離時(shí)，選4～50個(gè)對(duì)應(yīng)父本子代單株與辣椒雜交后代中的不育株或其花序成對(duì)測(cè)交，各父本單株自交，根據(jù)測(cè)交后代群體育性表現(xiàn)分別處理來選出雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系。本發(fā)明在雜交后代群體育性分離時(shí)不僅可以將辣椒自交系轉(zhuǎn)育出辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系，還可選育出同型恢復(fù)系，擴(kuò)展了其它同源不育系恢復(fù)父本的選擇空間，可篩選出更多的優(yōu)良三系組合品種。而采用雄性不育三系技術(shù)生產(chǎn)辣椒雜交種，簡(jiǎn)化了所有繁雜的授粉程序，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
文檔編號(hào)A01H1/02GK101971774SQ20101026911
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月1日
發(fā)明者胡明文, 袁遠(yuǎn)國 申請(qǐng)人:貴州省園藝研究所