專利名稱：油菜細胞核+細胞質雄性不育三系選育方法
技術領域：
本發(fā)明屬于油菜雜種優(yōu)勢利用方法的改進，具體涉及一種細胞核+細胞質雄性不育選育三系油菜的新方法。其國際專利分類號為A01H1/02。
國內外大量研究證明，油菜(包括白菜型，芥菜型和甘藍型)品種間雜種存在著明顯的雜種優(yōu)勢。目前，利用油菜雜種優(yōu)勢的可能途徑有細胞質雄性不育(CMS)、細胞核雄性不育(GMS)、自交不親和(SI)和化學殺雄。由于化學殺雄存在著易造成環(huán)境污染，難以篩選出高效低毒殺雄劑和生產出的雜種純度不高等缺點，因此世界范圍內油菜雜種優(yōu)勢利用的途徑主要是CMS，GMS和SI。油菜SI的主要缺點是親本繁殖比較困難和缺乏簡便直觀地鑒定親本自交親和程度的方法，因此，生產上利用SI生產雜種有較大的風險。油菜GMS的優(yōu)點是其不育性很穩(wěn)定，但在制種時需在不育系中于初花期撥掉50%的可育株，由此不僅會增加制種投入，降低制種產量，而且往往由于可育株清除的不徹底，會影響制種純度，增加生產風險。由于GMS、SI和化學殺雄存在這樣和那樣的缺點，現(xiàn)在世界上大多數(shù)油菜育種家把利用油菜雜種優(yōu)勢的注意力轉移到細胞質雄性不育上。目前，世界上可以用于油菜雜種優(yōu)勢育種的CMS系統(tǒng)有ogu和波里馬(或陜2A)，ogu CMS系統(tǒng)的主要缺點是在油菜中找不到它的恢復基因，難以實現(xiàn)三系配套，盡管目前加拿大和法國等國家已從蘿卜中把oguCMS的恢復基因轉移到油菜中來，但其恢復系存在著恢復力不強和雌性不育等嚴重問題。波里馬(或陜2A)CMS是目前國際上公認的最有實用價值的CMS系統(tǒng)，盡管如此，其雄性不育系的育性因其保持系的不同而受到環(huán)境條件不同程度的影響，由此帶來的主要問題是1、在不育系的選育過程中，要經過連續(xù)多代的回交和成對交及選擇，才能選擇出育性相對穩(wěn)定的不育系(不是絕對穩(wěn)定)，育種周期長、成本高。2、由于不育系的育種過程中存在著連續(xù)多代的回交、成對交和選擇，必然強迫其保持系連續(xù)多代自交，并進行不斷選擇，從而導致自交退化，降低了其親本(不育系和保持系)的生活力和配合力。3、由于選育出的不育系在雄性不育性上只是相對穩(wěn)定，當氣候變化、栽培條件變化或經過幾代繁殖時，不育系會出現(xiàn)數(shù)目不等的可育花粉，所以在生產上利用該CMS系統(tǒng)生產雜種有一定的風險。
本發(fā)明的目的在于克服已有技術不足，提供一種能提高制種產量和制種純度，降低制種成本和制種風險的油菜雜種優(yōu)勢利用的方法。
本發(fā)明可通過以下技術方案實現(xiàn)一種油菜雜種優(yōu)勢利用方法，包括選用細胞質雄性不育(CMS)三系和細胞核雄性不育(GMS)兩系及其配套方法，其CMS保持系的選育是選用具有CMS保持基因的材料與帶有育種目標性狀的材料雜交，在其雜交后代中分離出符合育種目標的CMS保持系，CMS保持系的繁殖采用自交及系內兄妹交；CMS恢復系的選育選用具有CMS恢復基因的材料與帶有育種目標性狀的材料雜交，在其后代中分離出符合育種目標的CMS恢復系，CMS恢復系的繁殖采用自交及系內兄妹交，所述方法是采用波里馬或陜2ACMS三系和顯、隱性細胞核雄性不育兩系為材料，將傳統(tǒng)的選育方法改為細胞核+細胞質雄性不育(GCMS)三系選育，繁殖和雜種生產的方法。
下面詳細敘述本發(fā)明的細節(jié)一、顯性細胞核+細胞質雄性不育(DGCMS)三系的選育，繁殖和雜種生產(一)DGCMS三系的選育1、DGCMS保持系的選育由于DGCMS保持系的基因型與CMS保持系的相同，均為N(ms1ms1rfnrfnrfcrfcTsTs…)，因此，其選育方法與CMS保持系相同。
2、DGCMS不育系的選育DGCMS不育系的選育方法相對于其保持系的而言，較為復雜，其選育可按以下步驟進行。DGCMS不育系選育的原則是要求選育出的DGCMS不育系中表現(xiàn)為質不育的單株沒有花粉或有極微量花粉。

用DGCMS體質系作父本連續(xù)回交，淘汰使回交后代表現(xiàn)為波里馬CMS不育單株出現(xiàn)較多花粉的DGCMS保持系(或單株)，選用能使回交后代中表現(xiàn)波里馬CMS不育的單株僅出現(xiàn)極微量花粉的DGCMS保系中的單株繼續(xù)回交。
↓BC6F11(DGCMS不育系)1/2S(MS1ms1rfnrfnrfcrfcTsTs...)+1/2S(ms1ms1rfnrfnrfcrfcTsTs...)3、DGCMS恢復系的選育首先選用具有波里馬細胞質的CMS恢復系作母本與DGM1S恢復系雜交，然后在其自交后代中分離出DGCMS恢復系，其選擇模式如下CMS恢復系(♀) × DGMS恢復系(♂)S(ms1ms1rfnrfnRfcRfcTsTs...)↓N(ms1ms1RfnRfnrfcrfcTsTs...)F1自交S(ms1ms1RfnrfnRfcrfcTsTs...)↓F2在F2群體中選株與DGCMS不育系中的核不育株測交并同時自交,選擇出能使DGCMS不育系測交后代百分之百地恢復育性的單株(F2)的自交種子(F3)繼續(xù)播種。
1/16S(ms1ms1RfnRfnRfcRfcTsTs...)↓F3S(ms1ms1RfnRfnRfcRfcTsTs...)繼續(xù)自交選擇,同時與DGCMS不育系中的核不育測交,選擇能使其完全恢復育性的單株 ↓↓F3DGCMS恢復系S(ms1ms1RfnRfnRfcRfcTsTs...)
(二)、DGCMS三系的繁殖1、DGCMS的保持系就是DGCMS的保持系，所以DGCMS保持系的繁殖與CMS保持系的完全相同。
2、DGCMS不育系的繁殖將DGCMS不育系與DGCMS保持系相間種植，初花時于DGCMS不育系中撥掉50%表現(xiàn)為波里馬CMS不育的單株，種子成熟時于DGCMS不育系上收獲下一代DGCMS不育系，其步驟為DGCMS不育系(♀) DGCMS保持系(♂)1/2S(MS1ms1rfnrfnrfcrfcTsTs...)×N(ms1ms1rfnrfnrfcrfcTsTs...) (初花時拔掉) 自交繁殖的GCMS不育系 繁殖的DGCMS保持系1/2S(MS1ms1rfnrfnrfcrfcTsTs...) N(ms1ms1rfnrfnrfcrfcTsTs...)1/2S(ms1ms1rfnrfnrfcrfcTsTs...)3、DGCMS恢復系的繁殖從現(xiàn)有DGCMS恢復系中選擇典型健壯可育株自交并同時與DGCMS不育系中的核不育株測交,選擇能使DGCMS不育系完全恢復育性的單株混合播種,繁殖下一代DGCMS恢復系。
DGCMS不育系(♀) × DGCMS恢復系(♂) 1/2S(MS1ms1RfnrfnRfcrfcTsTs...)1/2S(ms1ms1RfnrfnRfcrfcTsTs...)(花期鑒定育性)
(三)DGCMS三系雜種生產將DGCMS不育系與DGCMS恢復系按一定的行比相間種植，種子成熟時于DGCMS不育系上收獲雜交F1種子。
DGCMS不育系(♀) × DGCMS恢復系(♂) 生產用F1雜交種子1/4S(MS1ms1RfnrfnRfcrfcTsTs...)+3/4S(ms1ms1RfnrfnRfcrfcTsTs...)二、隱性細胞核+細胞質雄性不育(RGCMS)三系的選育,繁殖和雜種生產(一)、RGCMS保持系的選育在選用優(yōu)良的CMS保持系作父本與隱性GMS不育系中的核不育株雜交之后,可按如下步驟進行RGCMS保持系的選育。很明顯,RGCMS保持系的選育比DGCMS保持系選育復雜得多。
隱性GMS不育系(♀) × CMS保持系(♂)1/2N(ms2ms2rfcrfcTsTs...)↓ N(MS2MS2rfcrfcTsTs...)F1自交N(MS2ms2rfcrfcTsTs...)↓F2從F2群體中選可育株作父本與不育株進行成對交 觀察F3株系內雄性育性分離情況,在有育性分離的F3株系內選可育株與不育株測交(成對交)
1/2N(ms2ms2rfcrfcTsTs...)(♀)×1/2N(MS2ms2rfcrfcTsTs...)↓F4連續(xù)進行成對交,選擇性狀穩(wěn)定的RGCMS保持系。
↓↓F6RGCMS保持系1/2N(ms2ms2rfcrfcTsTs...) + 1/2N(MS2ms2rfcrfcTsTs...)2、RGCMS不育系的選育以CMS不育系為母本，以選育出的RGCMS保持系作輪回親本連續(xù)回交，在回交過程中淘汰那些使CMS不育株產生許多花粉的RGCMS保持系，其步驟為
3、RGCMS恢復系的選育由于CMS恢復系的基因型與RGCMS恢復系的相同，因此，RGCMS恢復系的選育方法與CMS恢復系的相同。
(二)RGCMS保持系的繁殖1、RGCMS不育系和保持系的繁殖將RGCMS不育系與RGCMS保持系相間種植，初花期于RGCMS不育系中撥掉50%表現(xiàn)為CMS不育的單株，成熟時于RGCMS不育系中的核不育株上收獲繁殖的RGCMS不育系種子。同時，于RGCMS保持系中的核不育株上可收獲繁殖的RGCMS保持系種子。這種RGCMS保持系的繁殖方法比單獨繁殖RGCMS保持系的方法更經濟。其步驟如下RGCMS不育系(♀) × RGCMS保持系(♂) 繁殖的RGCMS不育系 繁殖的RGCMS保持系1/2S(MS2ms2rfcrfcTsTs...) 1/2N(MS2ms2rfcrfcTsTs...)1/2S(ms2ms2rfcrfcTsTs...) 1/2N(ms2ms2rfcrfcTsTs...)2、RGCMS恢復系的繁殖因RGCMS恢復系與CMS恢復系相同，所以其繁殖方式也與CMS恢復系的相同。
(三)RGCMS三系雜種生產與CMS、GMS和DGCMS不育系類型一樣，利用RGCMS三系生產雜種，只需將RGCMS不育系和恢復系相間種植，成熟時于RGCMS不育系上收獲雜交種子。其步驟為RGCMS不育系(♀) × RGCMS恢復系 1/4S(MS2MS2RfcrfcTsTs...)+3/4S(MS2ms2RfcrfcTsTs...)與已有的技術相比，本發(fā)明的主要優(yōu)點是1.與油菜GMS相比，在生產雜種F1時，不需于不育系中拔掉50%的可育株，制種技術更簡單，由此，不僅可以大大提高制種產量，降低生產成本，而且其制種技術易被普通農民所掌握。
2.與波里馬(或陜2A)CMS相比，(1)由于選育出的GCMS不育系中有50%的植株既是質不育，又是核不育，使其不育性程度加強，穩(wěn)定性提高，從而可以提高制種純度。(2)在GCMS不育系選育過程中，由于可以允許不育系中的質不育株表現(xiàn)出微量花粉，從而減少了原CMS不育系育種中所需的回交、成對交世代數(shù)，縮短育種周期，降低親本自交程度，減少自交退化，從而提高了選育出高配合力親本(不育系和保持系)的機會。(3)在親本繁殖和制種過程中，萬一若由于氣候、栽培條件或生物學混雜，使其不育系中的質不育株表現(xiàn)出較多的花粉(即由不育變成部分不育或可育時)，制種時僅需在初花期于不育系中拔掉那些表現(xiàn)出部分不育或可育的單株，或打掉那些表現(xiàn)出部分不育單株的主花序，不會象CMS那樣，使制種廢掉。(4)由于GCMS有上述(1)和(3)的優(yōu)點，從而大大減少雜種生產的損失，降低生產風險。
權利要求
1.一種油菜雜種優(yōu)勢利用方法，包括選用細胞質雄性不育(CMS)三系和細胞核雄性不育(GMS)兩系及其配套方法，其中CMS保持系的選育是選用具有CMS保持基因的材料與帶有育種目標性狀的材料雜交，在其雜交后代中分離出符合育種目標的CMS保持系，CMS保持系的繁殖采用自交及系內兄妹交；CMS恢復系的選育選用具有CMS恢復基因的材料與帶有育種目標性狀的材料雜交，在其后代中分離出符合育種目標的CMS恢復系，CMS恢復系的繁殖采用自交及系內兄妹交，其特征在于，所述方法是采用波里馬或陜2ACMS三系和顯、隱性細胞核雄性不育兩系為材料，其方法為細胞核+細胞質雄性不育(GCMS)三系選育，繁殖和雜種生產。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，將含有顯、隱性基因的GCMS材料分別按照顯性細胞核+細胞質雄性不育(DGCMS)和隱性細胞核+細胞質雄性不育(RGCMS)進行三系配套。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的DGCMS三系的選育方法包括a.采用與CMS保持系選育的相同方法選育DGCMS保持系；b.采用以下程序選育DGCMS不育系第一步以顯性GMS不育系作母本與顯性GMS恢復系雜交，得到F1代。第二步以得到的F1代作父本與CMS不育系雜交，得到F11代。第三步以得到的F11中的核質不育株為母本與DGCMS保持系雜交，得到BC1F11代。第四步從得到的BC1F11群體中選擇核質不育株作母本與DGCMS保持系回交，得到BC2F11代。第五步繼續(xù)不斷從回交后代(BC2F11至BC5F11)中選擇核質不育株作母本與DGCMS保持系回交4次。在回交過程中，淘汰那些使回交后代表現(xiàn)為CMS不育單株出現(xiàn)較多花粉的DGCMS保持系(或單株)，選用能使回交后代中表現(xiàn)CMS不育單株僅出現(xiàn)極微量花粉的DGCMS保持系中的單株繼續(xù)回交，得到DGCMS不育系及其相應的保持系。c.采用以下程序選育DGCMS恢復系第一步以具有CMS細胞質的CMS恢復系作母本與顯性GMS恢復系雜交，得到F1代。第二步將得到的F1自交得到F2代。第三步在F2群體中選株與DGCMS不育系中的核質不育株測交并同時自交，選擇出能使DGCMS不育系測交后代百分之百地恢復育性的單株(F2)的自交種子(F3)繼續(xù)播種。第四步繼續(xù)自交選擇4次，同時與DGCMS不育系中的核質不育株測交，選擇出能使其完全恢復育性的單株，得到DGCMS恢復系。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，DGCMS三系的繁殖方法為a.采用與CMS保持系相同的繁殖程序繁殖DGCMS保持系；b.采用以下程序繁殖DGCMS不育系將DGCMS不育系與DGCMS保持系相間種植，初花時于DGCMS不育系中撥掉50%表現(xiàn)為CMS不育的單株，種子成熟時于DGCMS不育系上收獲下一代DGCMS不育系種子。c.采用以下的程序繁殖DGCMS恢復系第一步在DGCMS恢復系中選擇典型健壯單株與DGCMS不育系測交得到F1代，并將其自交。第二步花期鑒定F1代的雄性育性。第三步從DGCMS恢復系中選擇出能百分之百地使DGCMS不育系恢復育性的典型單株混合播種，繁殖出DGCMS恢復系。
5.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于三系雜種生產的程序包括將DGCMS不育系與DGCMS恢復系按一定的行比相間種植，種子成熟時于DGCMS不育系上收獲雜交F1種子。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的RGCMS三系選育方法包括a.采用以下的程序選育RGCMS保持系第一步以隱性GMS不育系中的不育株為母本與CMS保持系雜交，得到F1代。第二步將得到的F1代自交，得到F2代。第三步從F2代群體中選擇出可育株作父本與F2中的核不育株進行成對交(兄妹交)，得到F3代。第四步將F3代按成對交組合分株系播種，花期調查雄性育性，在有育性分離的F3株系中選擇可育株作父本與該F3株系中的核不育株測交(成對交)，得到F4代。第五步繼續(xù)在F4、F5和F6中按照第四步的方法進行成對交，從中選擇出性狀穩(wěn)定的RGCMS保持系。b.采用以下程序選育RGCMS不育系第一步以CMS不育系作母本與選育出的RGCMS保持系雜交，得到F1代。第二步以得到的F1為母本與對應的RGCMS保持系回交，得到BC1代。第三步淘汰BC1中表現(xiàn)CMS不育株出現(xiàn)花粉多的組合，在當選的BC1組合中選擇核質不育株繼續(xù)與對應的RGCMS保持系回交得到BC1代。第四步從BC2至BC5代，繼續(xù)淘汰CMS不育株出現(xiàn)較多花粉的組合，于當選的組合中選擇核質不育株與對應的RGCMS保持系回交，得到RGCMS不育系及其對應的保持系。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，采用以下步驟繁殖RGCMS的不育系和保持系將RGCMS不育系與RGCMS保持系相間種植，初花期于RGCMS不育系中撥掉50%表現(xiàn)為CMS不育的單株，成熟時于RGCMS不育系中的核不育株上收獲繁RGCMS不育系種子，同時，于RGCMS保持系中的核不育株上可收獲繁殖的RGCMS保持系種子。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于其三系雜種的生產方法為將RGCMS不育系和恢復系相間種植，成熟時于RGCMS不育系上收獲雜交種子。
全文摘要
本發(fā)明屬于油菜雜種優(yōu)勢利用方法的改進。其特征是，選用波里馬或陜2A細胞質雄性不育(CMS)三系和細胞核雄性不育(GMS)兩系，將傳統(tǒng)方法革新為細胞核+細胞質雄性不育(GCMS)三系，依據(jù)核不育基因顯隱性的不同，分別按照顯性細胞核+細胞質雄性不育(DGCMS)和隱性細胞核+細胞質雄性不育(RGCMS)進行三系配套制種。與已有技術比較，本發(fā)明可提高制種產量和制種純度、降低制種成本和制種風險，為油菜雜種優(yōu)勢利用開拓了一條新途徑。
文檔編號A01H1/02GK1098247SQ93109219
公開日1995年2月8日 申請日期1993年8月5日 優(yōu)先權日1993年8月5日
發(fā)明者楊光圣 申請人:華中農業(yè)大學