一种同步改良杂交油菜双亲的方法.pdf

本发明公开了一种同步改良杂交油菜双亲的方法，基于现有强优势组合双亲，筛选两个亲本样本并分别转育为隐性核不育系和显性核不育系，利用两个不育系统开展相互轮回选择，包括：亲本样本的筛选、基础群体的构建、相互轮回选择三个步骤。本发明采用两个不育系统，解决了轮选过程中人工互交的难题，保持双亲遗传多样性的同时，在两个群体中聚合更多的有益基因位点及等位基因，实现双亲的持续改良，既提高一般配合力，又提高特殊配合力。本发明提出在现有强优势组合双亲的基础上，通过遗传多样性分子检测和特殊配合力分析，决选构建两个轮选基础群体的亲本样本，可进一步提高轮选的效果。

1.  一种同步改良杂交油菜双亲的方法，其特征是：基于现有强优势组合双亲，筛选两个亲本样本并分别转育为隐性核不育系和显性核不育系，利用两个不育系统开展相互轮回选择，包括：亲本样本的筛选、基础群体的构建、相互轮回选择三个步骤。

2.  根据权利1所述同步改良杂交油菜双亲的方法，其特征在于：选择具有期望优异性状的各类品种资源与现有强优势组合的双亲杂交，分析比较候选亲本与现有优势组合双亲的特殊配合力，同时采用分子标记技术开展遗传多样性分析，综合两个分析结果，筛选与原双亲聚在一起的两个亲本样本，具体步骤如下：
(1)根据育种目标，初步筛选具有期望优良性状的油菜品种资源；
(2)特殊配合力分析：经步骤(1)得到的油菜品种或组合与现有强优势组合双亲杂交，种植F1杂种和双亲，考察物候期、抗逆、经济性状和特殊配合力，依综合经济性状表型和特殊配合力结果进行聚类分析；
(3)分子遗传多样性分析：经步骤(1)得到的油菜品种或组合，提取DNA，筛选简单序列重复SSR引物，检测每一品种的SSR标记带型，分析聚类；
(4)综合步骤(2)和步骤(3)聚类结果，决选与现有强优势组合双亲聚在一起的品种样本，一为不育系亲本样本SP，另一为恢复系亲本样本RP。

3.  根据权利要求1所述同步改良杂交油菜双亲的方法，其特征在于：通过杂交、自交和回交，将不育系亲本样本SP转育为隐性核不育系，然后从各系取等量种子混合，隔离条件下开放授粉1代，构建隐性核不育轮回选择基础群体RC0，其具体步骤如下：
(1)将SP中每一品种或组合与任一优选隐性核不育系杂交，F1自交；
(2)步骤(1)所得F2群体中选不育株与对应亲本回交，BCF1自交；
(3)隔离条件下种植步骤(2)所得BCF2，花期从中选不育株，挂牌标注，成熟后收取不育株种子，每系5-10株，各取等量种子混合，再从每系取等量种子混合；
(4)步骤(3)所得混合群体在隔离条件下开放授粉一代，花期选不育株，成熟后收取不育株，筛选双低单株，取等量种子混合构建RC0基础群体。

4.  根据权利1所述同步改良杂交油菜双亲的方法，其特征在于：通过杂交与回交，将恢复系亲本样本RP转成显性核不育系，然后从各系取等量种子混合，隔离条件下开放授粉1代，选取不育株，筛选双低单株，取等量种子混合构建显性核不育轮回选择基础群体DC0，其具体步骤如下：
(1)将RP中每一品种与双低显性核不育系杂交，包括杂合型不育系和纯合型不育系；
(2)F1群体中选不育株与对应亲本回交，若F1全部单株可育，表明亲本为显性核不育的恢复系，从中选株自交；
(3)从步骤(2)所得每系取等量回交和自交种子混合，隔离条件下开放授粉1代，选取不育株，筛选双低单株，等量混合构建DC0基础群体。

5.  根据权利1、3和4所述的同步改良杂交油菜双亲的方法，其特征在于：RC0与DC0开展相互轮回选择，其具体步骤如下：
(1)隔离条件下，分别种植两个群体，根据育种目标从田间选取不育株，每群体600-1000株，室内考种与品质分析，从每一群体筛选双低高产油量单株200-300株，各取相等适量种子混合，构成来自隐性核不育的测交父本MPR和来自显性核不育群体的测交父本MPD；
(2)每一群体入选不育株中取适量种子配制组合，余下种子妥善保存。隔离条件下，隐性核不育群体的入选单株取适量种子顺序种植，定苗40-50株作母本，相隔2个株系种植2行父本MPD，花期拔除母本行中的可育株，成熟期收获母本行种子，每株等量种子混合作为对应不育株所配组合；同时，隔离条件下，显性核不育群体的入选单株取适量种子顺序种植40-50株作母本，每隔2个株系种植2行父本MPR，花期拔除母本行中的可育株，成熟期收获母本行种子，每株取等量种子混合作为对应不育株所配组合，收获400-600个组合；
(3)对步骤(2)所得组合的产量、抗耐性和品质进行鉴定，根据综合表现，从隐性核不育组和显性核不育组分别决选30-40个组合；
(4)步骤(3)决选组合所对应不育株种子分类等量混合，开放授粉1代，构建新一轮选的两个基础群体；
(5)持续重复步骤(1)、(2)、(3)和(4)，同时，筛选优异株系依系谱选择或小孢子培养，培育自交系或不育系，即改良的亲本。

一种同步改良杂交油菜双亲的方法
技术领域
本发明属于油菜品种选育领域，涉及一种同步改良杂交油菜双亲的方法。
背景技术
杂种优势利用是提高作物产量、增强抗逆性和缓解品质与产量矛盾的有效技术途径，是作物遗传改良的重要领域。亲本的综合表现和遗传差异是杂种优势的基础，双亲中聚合更多的优异基因和等位基因并协调基因间和等位基因间的相互作用关系，一直是遗传改良的主攻方向。亲本改良常用的方法有两类，一类是针对质量性状或主效基因控制的性状，采用系选、辐射、化学或航天诱变、转基因和杂交、回交育种等，但只对个别或少数性状的改良有效，难于有效聚合产量、抗逆性和品质等数量性状；另一类是多个性状的优化聚合，针对数量性状，采用轮回选择等群体改良技术。轮回选择通过周期性的基因重组、选择与鉴定，对产量、抗耐性等重要经济与农艺性状进行综合改良，可有效整合分布于不同种质资源的有利基因或等位基因，从而提高群体内有利基因的比率，打破基因间的连锁，增加有利基因重组的机会，改良群体的同时，保持较广泛的遗传多样性。轮回选择作为群体改良的技术，应用相当广泛，对产量、抗耐性、含油量、蛋白质等数量性状的持续改良都取得很好的效果，在异花授粉作物、常异花授粉作物及自花授粉作物群体内的轮回选择都有成功的典范。杂种优势的利用，既注重提高亲本的综合表现(一般配合力)，更要提高杂交亲本的特殊配合力。开展双亲相互轮回选择可同时提高特殊配合力和一般配合力，能在双亲群体中聚合更多的有益基因位点和等位基因，并且有效协调基因间以及等位基因间的相互作用关系。因此，轮回选择育种的发展方向是相互轮回选择。但是，对于自花与常异花授粉作物，目前仅局限于单个群体的改良，主要采用雄性不育系解决人工互交的困难，迄今仍缺乏有效的技术开展亲本群体间的相互轮选改良。
发明内容
本发明基于现有强优势组合双亲，根据品种资源遗传多样性与特殊配合力分析结果，筛选两个亲本样本，并分别转育为隐性核不育系和显性核不育系，利用两个不育系统开展相互轮回选择，实现杂交油菜双亲的持续和同步改良，提高亲本一般配合力的同时，提高亲本间的特殊配合力。
本发明通过以下技术方案实现：基于现有强优势组合双亲，筛选两个亲本样本并分别转育为隐性核不育系和显性核不育系，利用两个不育系统开展相互轮回选择，具体包括：亲本样本的筛选、基础群体的构建、相互轮回选择三个步骤。
1.亲本样本的筛选
选择具有期望优异性状的各类品种资源与现有强优势组合的双亲杂交，分析比较候选亲本与现有优势组合双亲的特殊配合力，同时采用分子标记技术开展遗传多样性分析，综合两个分析结果，筛选与原双亲聚在一起的两个亲本样本。其具体步骤如下：
(1)根据育种目标，初步筛选具有期望优良性状的油菜品种资源；
(2)特殊配合力分析：经步骤(1)得到的油菜品种或组合与现有强优势组合双亲杂交，种植F1杂种和双亲，考察物候期、抗逆、经济性状和特殊配合力，依综合经济性状表型和特殊配合力结果进行聚类分析；
(3)分子遗传多样性分析：经步骤(1)得到的油菜品种或组合，提取DNA，筛选SSR(Simple sequence repeats，简单序列重复)引物，检测每一品种的SSR标记带型，分析聚类；
(4)综合步骤(2)和步骤(3)聚类结果，挑选与现有强优势组合双亲聚在一起的品种样本，一为不育系亲本样本(SP)，另一为恢复系亲本样本(RP)。
2.基础群体的构建
1)隐性核不育基础群体的构建
通过杂交、自交和回交，将不育系亲本样本转育为隐性核不育系，然后从各系取等量种子混合，隔离条件下开放授粉1代，构建隐性核不育轮回选择基础群体(RC0)，其具体步骤如下：
(1)将SP中每一品种或组合与任一优选隐性核不育系杂交，F1自交；
(2)步骤(1)所得F2群体中选不育株与对应亲本回交，BCF1自交；
(3)隔离条件下种植步骤(2)所得BCF2，花期从中选不育株，挂牌标注，成熟后收取不育株，每系5-10株，各取等量种子混合，再从每系取等量种子混合；
(4)步骤(3)所得混合群体在隔离条件下开放授粉一代，花期选不育株，成熟后收取不育株，筛选双低单株，等量混合构建RC0基础群体。
2)显性核不育基础群体的构建
通过杂交与回交，将恢复系亲本样本RP转成显性核不育系，然后从各系取等量种子混合，隔离条件下开放授粉1代，选取不育株，筛选双低单株，取等量种子混合构建显性核不育轮回选择基础群体(DC0)，其具体步骤如下：
(1)将RP中每一品种与双低显性核不育系杂交(包括杂合型不育系和纯合型不育系)；
(2)F1群体中选不育株与对应亲本回交(若F1全部单株可育，表明亲本为显性核不育的恢复系，从中选株自交)；
(3)步骤(2)每系取等量回交(自交)种子混合，隔离条件下开放授粉1代，选取不育株，筛选双低单株，等量混合构建DC0基础群体。
3.相互轮回选择技术流程
RC0与DC0开展相互轮回选择，同步改良两个亲本群体，其具体步骤如下：
(1)隔离条件下，分别种植两个群体，根据育种目标从田间选取不育株，每群体600-1000株，室内考种与品质分析，从每一群体筛选双低高产油量单株200-300株，各取相等适量种子混合构成来自隐性核不育群体的测交父本MPR与来自显性核不育群体的测交父本MPD；
(2)每一群体入选不育株中取适量种子配制组合，余下种子妥善保存。隔离条件下，隐性核不育群体的入选单株取适量种子顺序种植(定苗40-50株)作母本，相隔2个株系种植2行父本MPD，花期拔除母本行中的可育株，成熟期收获母本行种子，每株等量种子混合作为对应不育株所配组合；同时，另一隔离条件下，显性核不育群体的入选单株取适量种子顺序种植(定苗40-50株)作母本，每隔2个株系种植2行父本MPR，花期拔除母本行中的可育株，成熟期收获母本行种子，每株等量种子混合作为对应不育株所配组合，收获400-600个组合；
(3)对步骤(2)所得组合的产量、抗耐性和品质进行鉴定，根据综合表现，从隐性核不育组和显性核不育组分别决选30-40个组合；
(4)步骤(3)决选组合所对应不育株种子分类等量混合，分别在隔离条件下开放授粉1代，构建新一轮回的两个基础群体；
(5)持续重复步骤(1)、(2)、(3)和(4)，同时，筛选优异株系依系谱选择或小孢子培养，培育自交系或不育系，即改良的亲本。
本发明的优点：
(1)采用两个不育系统，解决了轮选过程中人工互交的难题，提高了测交配组效率，提供一种甘蓝型油菜杂交亲本相互轮回选择的现实方案，填补了甘蓝型油菜相互轮回选择的技术空白。
(2)该技术保持双亲遗传多样性的同时，在两个群体中聚合更多的有益基因位点及等位基因，实现双亲的持续改良，既提高一般配合力，又提高特殊配合力。
(3)该技术提出在现有强优势组合双亲的基础上，通过遗传多样性分子检测和特殊配合力分析，决选构建两个轮选基础群体的亲本样本，可进一步提高轮选的效果。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
1.亲本样本的筛选
G5034是双低隐性核不育系，R210是一双低质不育恢复系，两者所配组合具有较强优势。选择候选亲本与G5034和R210杂交，分析特殊配合力，将候选亲本分为两组。同时，采用分子标记技术，分析各候选亲本的SSR带型，筛选与G5034和R210聚在一起的两个亲本样本。综合分子分析与特殊配合力分析结果，确定参与基础群体构建的两个亲本样本：不育系亲本样本(SP)和恢复系亲本样本(RP)；
2.基础群体的构建
(1)隐性核不育系基础群体的构建：SP样本的每一亲本与G5034杂交，F1自交，F2群体中选不育株与对应亲本回交，BC1F1自交。隔离条件下种植BCF2，花期标注不育株，成熟后收取不育株，每系5-10株，各取等量种子混合，再从每系取等量种子混合，隔离条件下开放授粉1代，收取不育株，筛选双低不育株30-40株，取等量种子混合构建隐性核不育基础群体(RC0)。
(2)显性核不育系基础群体的构建：RP样本的每一亲本与D5008(双低杂合型显性核不育系)杂交，选F1不育株与对应亲本回交(如亲本是显性核不育的恢复系，则F1自交)，每系取回交或自交等量种子混合，隔离条件下开放授粉1代，收取不育株种子，品质分析后，筛选30-40株，取等量种子混合构建显性核不育基础群体(DC0)。
3.相互轮回选择技术流程
(1)隔离条件下种植两个基础群体，花期标注不育株，成熟期收获综合性状表现较好的不育单株，每一群体各选600-1000株，经室内考种、品质分析，各筛选200-300株，进入测交鉴定。
(2)各群体每一入选的不育单株，分成3份，1份保存，1份分群体类型混合作测验父本：MPR(隐性核不育)和MPD(显性核不育)，1份作测验母本。在隔离条件下，隐性核不育株与MPD配制组合，而在另一隔离条件下显性核不育株与MPR配制组合，共配制400-600个组合。
(3)组合观察鉴定。在一致的条件下，对各组合进行观察鉴定，考察产量性状、抗逆性状和品质等，各决选出30-40个组合，对应不育单株取等量种子混合，分别在隔离条件下开放授粉1代，合成新一轮选的基础群体。
重复以上(1)、(2)和(3)三个步骤，每一轮入选不育株进入系选或游离小孢子培养，培育不育系和恢复系，即得到改良的双亲。
实施例2
1.亲本样本的筛选
同实施例1。
2.基础群体的构建
(1)隐性核不育基础群体的构建：同实施例1。
(2)显性核不育基础群体的构建：RP样本的每一亲本与D5226(双低纯合型显性核不育系)杂交，选F1不育株(亲本为临保系)与对应亲本回交或可育株(亲本为恢复系)自交，每系取回交或自交等量种子混合，隔离条件下开放授粉1代，收取不育株种子，品质分析后，筛选30-40株，取等量种子混合构建显性核不育基础群体(DC0)。
3.相互轮回选择技术流程
同实施例1。