本發(fā)明屬于農(nóng)作物雜種優(yōu)勢利用技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種利用顯性太谷核不育基因的雜交小麥選育新方法。
背景技術(shù)：
在雜種小麥中廣泛利用的雄性不育類型有核質(zhì)互作不育型以及核不育型。研究報(bào)道有30余種的異源細(xì)胞質(zhì)可以使普通小麥產(chǎn)生雄性不育性。在這些異源細(xì)胞質(zhì)雄性不育類型中，都存在缺陷，未能大面積推廣應(yīng)用。
由核基因控制的雄性不育特性具有恢復(fù)源廣的優(yōu)點(diǎn)，在雜種小麥生產(chǎn)中具有重要的利用價(jià)值。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和誘導(dǎo)出的小麥核不育材料有10多份，但只有為數(shù)不多的幾個得到了深入研究。國內(nèi)外學(xué)者先后提出了繁殖隱性核不育小麥的X、Y、Z法和標(biāo)記顯性核不育法，為解決雜種小麥的繁殖制種問題開辟了一條新途徑。顯性太谷核不育材料是1972年在山西省太谷縣境內(nèi)由高忠麗發(fā)現(xiàn)的一株天然雄性不育小麥，是我國寶貴的小麥育種新材料。以太谷核不育基因(Ms2)為基礎(chǔ)的顯性核不育材料，具有育性穩(wěn)定、開穎角度大，異交結(jié)實(shí)率高的特點(diǎn)，是生產(chǎn)雜種小麥種子的理想材料。由于其雜種后代總是分離出一半可育株和一半不育株，所以，該基因主要用來進(jìn)行小麥輪回選擇育種和群體改良。顯性矮桿基因Rht10與Ms2連鎖關(guān)系的建立創(chuàng)制了矮敗小麥，即矮桿表現(xiàn)不育，非矮桿表現(xiàn)可育，在成株期區(qū)分不育株和可育株成為可能，但這仍然不能解決不育系的繁殖和保純問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的包括：
提供一種利用顯性太谷核不育基因的雜交小麥選育新方法；
提供一種雜交小麥選育技術(shù)，組配出可供生產(chǎn)應(yīng)用，雜種優(yōu)勢超過15％的雜交組合。
本發(fā)明基于顯性太谷核不育基因的雜交小麥選育新方法的主要步驟包括：
1)不育系的培育：利用顯性太谷核不育藍(lán)粒不育系小麥為母本，以株高65-85厘米的高代品系或品種為父本雜交得到雜交種，把雜交種子中藍(lán)色籽粒挑出來，即為顯性太谷核不育藍(lán)粒不育系，再以挑出來的藍(lán)粒種子為母本，相同的父本進(jìn)行回交，再從雜交種子中把藍(lán)粒的種子挑出來，按照此方法連續(xù)回交5-8代，就能回交轉(zhuǎn)育成穩(wěn)定的顯性太谷核不育藍(lán)粒不育系，連續(xù)回交的父本則為保持系。
2)以高代純合的顯性太谷核不育藍(lán)粒不育系為母本，選擇株高在85厘米以上的散粉性好、豐產(chǎn)強(qiáng)、配合力高的品種(系)為父本，可配置雜交小麥新組合，在配置的組合中剔除藍(lán)粒種子，留下非藍(lán)粒種子則是為雜交小麥。
3)把配制的雜交小麥新組合進(jìn)行雜種經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量優(yōu)勢測定，提交參加省或國家區(qū)域試驗(yàn)及生產(chǎn)試驗(yàn)；通過品種審定后釋放生產(chǎn)大面積推廣。
本發(fā)明所述選育方法的一種實(shí)施方式是，基于顯性太谷核不育基因的選育雜交小麥，包括以下步驟：
1)以顯性太谷核不育藍(lán)粒不育系小麥為母本，以株高65-85厘米的高代品系或品種為父本雜交，得到雜交F1代；挑選出F1代中的藍(lán)標(biāo)種子，得顯性太谷核不育藍(lán)粒矮敗不育系種子；
2)種植步驟1)得到的雜交F1代藍(lán)粒種子，以F1代植株作為母本，與步驟1)所述父本作為父本材料進(jìn)行回交，得回交BC1F1代；挑選出回交種子中的藍(lán)粒種子；
3)種植回交藍(lán)粒種子，以回交藍(lán)粒種子的植株為母本，以步驟1)所述父本作為父本材料，連續(xù)回交5-8代，轉(zhuǎn)育得到性狀穩(wěn)定的顯性太谷核不育藍(lán)粒矮敗不育系；
4)以步驟3)所述的顯性太谷核不育藍(lán)粒矮敗不育系為母本，以株高在85厘米以上的散粉性好、豐產(chǎn)強(qiáng)、配合力高的品種或品系為父本，配置雜交小麥組合；在雜交小麥配置組合得到的種子中，剔除藍(lán)粒種子，留下非藍(lán)粒種子，得到雜交小麥種子；
5)篩選步驟4)所得雜交小麥種子中經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量優(yōu)勢明顯的組合。
其中，步驟1)所述的母本，優(yōu)選為硬粒矮敗藍(lán)標(biāo)不育系89-2343；
步驟1)所述的父本為普通白粒小麥7734；
步驟4)所述株高在85厘米以上的散粉性好、豐產(chǎn)強(qiáng)、配合力高的品種或品系為R90、R6432或R7421。
本發(fā)明將普通白粒小麥7734與硬粒矮敗藍(lán)標(biāo)不育系89-2343雜交、回交，培育出藍(lán)標(biāo)型普通小麥矮敗不育系97-866。經(jīng)研究該不育系為附加系，顯性太谷核不育基因、矮稈基因和藍(lán)?；蚨嘉挥诟郊尤旧w上，且緊密連鎖，根據(jù)種子的顏色便能可靠地將不育種子和可育種子分開。據(jù)研究，顯性太谷核不育藍(lán)粒不育株為20％左右，非藍(lán)粒正?？捎隇?0％左右。顯性太谷核不育藍(lán)粒不育系小麥的張穎角度大，柱頭外露性好，利于異花授粉。
通過配制雜交種測定F1代的超標(biāo)優(yōu)勢，15個雜交組合中，株高、穗長、單株穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、籽粒產(chǎn)量等方面既有正向優(yōu)勢也有負(fù)向優(yōu)勢，但在籽粒產(chǎn)量上超過對照15％以上的有3個組合。因此，利用顯性太谷核不育藍(lán)粒不育系小麥培育出在經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量上超對照品種15％以上的雜交組合是可能的。
將上述基于顯性太谷核不育基因所培育的藍(lán)標(biāo)型普通小麥矮敗不育系97-866與農(nóng)藝性狀優(yōu)良種質(zhì)雜交、回交，轉(zhuǎn)育成8份穩(wěn)定的新不育系。研究表明不同遺傳背景對藍(lán)粒不育株傳遞率的影響較小，傳遞率均在20％左右，年份間的差異不顯著。
有益效果
顯性太谷核不育基因利用于雜交小麥的主要優(yōu)點(diǎn)：
1)顯性太谷核不育基因、矮桿基因、藍(lán)?；蚓挥诟郊尤旧w上，且緊密連鎖；根據(jù)種籽粒的顏色便能可靠地將不育種子和可育種子分開。
2)顯性太谷核不育藍(lán)粒不育系小麥實(shí)現(xiàn)了顯性核不育系一系兩用，即用同型父本(保持系)授粉，收獲后將不育種子(藍(lán)粒種子)挑出來，與保持系自交的種子相間種植，繼續(xù)繁殖不育系種子；另一部分不育種子可與遺傳背景不同的其他小麥品種雜交，產(chǎn)生雜交種，收獲后剔除不育種子，留下可育種子用于大田生產(chǎn)。
3)顯性太谷核不育藍(lán)粒不育系小麥由于有藍(lán)粒和矮稈這兩個明顯的標(biāo)記性狀，不僅在室內(nèi)可以用光電色選機(jī)剔除可育種子，而且還可在大田中再次去除高稈株，不育系的純度能得到充分保證。這是現(xiàn)有的三系法、溫(光)敏兩系法以及化殺去雄法無法比擬的。
4)顯性太谷核不育藍(lán)粒不育系小麥的恢復(fù)源廣，任何小麥品(種)系與之雜交，剔除大約20％的藍(lán)粒種子，剩余80％左右的非藍(lán)粒種子F1均是可育，易于大規(guī)模選配強(qiáng)優(yōu)勢雜交小麥新組合。
5)不育系的改良換代迅速，以顯性太谷核不育藍(lán)粒不育系為基礎(chǔ)，選擇株高在65-85厘米的張穎角度大、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)抗病的新品種(系)與藍(lán)粒不育系回交，結(jié)合夏播或溫室加代技術(shù)，2-3年則可培育出新型不育系，緊跟常規(guī)小麥的遺傳改良步伐，極大提高雜交小麥育種親本的水平。
(6)本發(fā)明公開的雜交小麥選育技術(shù)，可組配出可供生產(chǎn)應(yīng)用，雜種優(yōu)勢超過15％的雜交小麥品種。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1不育系的培養(yǎng)試驗(yàn)
以硬粒矮敗藍(lán)標(biāo)不育系89-2343為母本，利用抗病豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)型普通白粒小麥7734為父本，獲得雜交F1種子，保留藍(lán)粒種子，淘汰非藍(lán)粒種子；以普通白粒小麥7734為輪回父本，以藍(lán)粒種子為母本，連續(xù)3年6代回交，同時獲得BC6F1藍(lán)粒種子(即新不育系：藍(lán)標(biāo)型普通小麥矮敗不育系97-866)和BC6F1非藍(lán)粒種子(即新不育系的保持系)。
實(shí)施例2配置雜交小麥組合試驗(yàn)(15個雜交組合)
以97-866為母本，選擇開花期與母本相近且株高在85cm以上散粉性好、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)型品系為父本，配制雜交組合，收獲后篩選、留存非藍(lán)粒種子為雜交種。
父本品系共計(jì)15個，分別為：R90、R127、R368、R573、R1072、R2189、R4793、R5600、R6432、R6765、R7421、R8124、R8926、R9917、R9982。雜交組合名稱分別定義為組合1(即97-866╳R90)、組合2(即97-866╳R127)、組合3(即97-866╳R368)、組合4(即97-866╳R573)、組合5(即97-866╳R1072)、組合6(即97-866╳R2189)、組合7(即97-866╳R4793)、組合8(即97-866╳R5600)、組合9(即97-866╳R6432)、組合10(即97-866╳R6765)、組合11(即97-866╳R7421)、組合12(即97-866╳R8124)、組合13(即97-866╳R8926)、組合14(即97-866╳R9917)和組合15(即97-866╳R9982)。
母本抽穗后開花前，用專用牛皮紙袋套袋隔離，待揚(yáng)花期，授以父本花粉，種子成熟后及時收獲、晾曬、篩選、熏藥和保存。
實(shí)施例3 15個雜交組合的性狀鑒定和篩選試驗(yàn)
將實(shí)施例2所得的15個雜交組合和綿麥367(對照)按品系比較鑒定方式種植于同一高產(chǎn)田中，開展性狀鑒定和篩選實(shí)驗(yàn)。
每個雜交種種植5行，行長1.8m，行距0.25m，成熟后于中間3、4行隨機(jī)取樣5株調(diào)查農(nóng)藝性狀，籽粒產(chǎn)量為5行總收獲種子重量。
實(shí)驗(yàn)主要性狀調(diào)查結(jié)果如下：
其中組合1、組合9和組合11經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量比對照綿麥367增產(chǎn)均達(dá)15％以上，分別為17.37％、16.10％和21.19％。
實(shí)施例4優(yōu)勢雜交品種的驗(yàn)證和分析
以97-866為母本，以R90、R6432和R7421為父本，采用雜交制種方式配制雜交組合，收獲后篩選、留存非藍(lán)粒種子為雜交種。
雜交制種種植方式及管理：在相對獨(dú)立便于隔離操作的中高肥力田塊中進(jìn)行，采用開溝條播方式播種，父母本交叉種植，父母本比為3：5(即3行父本：5行母本)，行間距25cm?；久?3-14萬/畝。按每畝50kg小麥專用復(fù)合肥施基肥，根據(jù)田間生長狀況，拔節(jié)期適量追施尿素。揚(yáng)花期通過人工趕粉方式促進(jìn)花粉傳播、母本授粉結(jié)實(shí)。實(shí)時觀察，及時防治蚜蟲、雜草、條銹病和白粉病。不同父本間設(shè)立隔離布，以防止串粉，確保雜交種純度。
優(yōu)勢組合產(chǎn)量比較實(shí)驗(yàn)：采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，三次重復(fù)，小區(qū)面積10.5m2(0.25m╳3.5m╳12行)，區(qū)組間隔25cm，采用大田生產(chǎn)方式管理，蠟熟后抽樣調(diào)查產(chǎn)量三要素，收獲后比較小區(qū)平均產(chǎn)量。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，組合1、組合9和組合11小區(qū)平均產(chǎn)量均比對照綿麥367增產(chǎn)，但增產(chǎn)幅度較鑒定實(shí)驗(yàn)低，分別為12.35％、15.04％和15.26％。組合9(即97-866╳R6432)和組合11(即97-866╳R7421)仍比對照增產(chǎn)15％以上，超標(biāo)優(yōu)勢明顯。