诱导小麦杂种产生纯合二倍体植株的育种材料和方法 技术领域：
本发明涉及一种可诱导小麦杂种产生纯合二倍体植株的育种材料。本发明还涉及用此育种材料给小麦杂种或后代授粉，诱导母本单性发育成纯合二倍体植株的小麦育种方法。
背景技术：
小麦常规杂交育种是目前国内外小麦育种的主要方法，生产上应用的小麦品种95％是采用常规育种方法育成的。但是，采用常规育种方法培育小麦新品种分离时间长，稳定慢，一般需要7-8年的时间，远缘杂交则稳定时间更长。缩短稳定时间，提高育种效率，加快育种进程是各国育种家所共同追求的目标。
在小麦育种的过程中，利用单倍体的加倍，创建一个纯合的双单倍体(Double Haploid，DH)系，对于缩短育种年限，加快育种进程，提高选择效率及遗传研究均具有重要实践意义。目前，产生小麦单倍体主要有如下三种方法：即“花药培养法”、“球茎大麦法”、“玉米杂交法”。(《植物细胞工程与分子育种技术研究》陆维忠、郑企成主编，68页)。上述方法培养和诱导出的植株均为单倍体。诱导频率低，多在0.3-5％，而且均要借助昂贵的药品和实验仪器设备，对诱导的幼胚进行拯救(幼胚培养)，成苗后还要染色体加倍，一般育种单位很难进行，所以上述方法在小麦育种中尚无法广泛应用。
因此，研究应用一般常规方法高频率诱导杂种后代产生纯合二倍体植株，无须幼胚培养和幼苗染色体加倍是缩短育种年限，加快育种进程的最为理想的方法。
发明内容：
本发明提供了一种可诱导小麦杂种产生纯合二倍体植株的育种材料—六倍体小黑麦诱导材料。用此诱导材料的花粉给小麦杂种后代授粉，可以诱导母本单性发育成纯合二倍体植株。
通过不同种属杂交，选择一个理想的能够诱导母本产生纯合二倍体植株，而不是诱导产生单倍体植株的理想授粉材料，这个材料一是要有良好的雄性能育性；二是F1代种苗期即能鉴别出的标记性状，且是纯合的；三是在后代中有高频率诱导产生纯合二倍体的能力。母本经过授粉者花粉地刺激，诱发品种间杂种F1植株单性生殖及卵细胞染色体自然加倍而产生纯合二倍体植株，则只需要从中选择出符合育种目标的F2个体加以繁殖，鉴定即可获得不分离的株系，因此，只需对F2植株进行一次选择即可完成选种主要过程。这种方法完全省去人工幼胚培养和染色体加倍的过程。
本发明提供的可诱导小麦杂种产生纯合二倍体植株的育种材料是六倍体小黑麦诱导材料定名为“兰诱一号”。
发明人从1984年起，根据选择目标，采用六倍体小黑麦MZA-Lenonad BUTR为母本、宝丰7228为父本杂交，经过10年的连续选择，培育成此六倍体小黑麦诱导材料，“兰诱一号”。
育种材料“兰诱一号”的特征特性：
株高85厘米。弱春性，抗寒能力中等，早熟，幼苗半直立，叶色深绿，叶片宽短，分蘖力中等，蘖短而粗壮，成穗率中等。成株期株型紧凑，直立挺拔，长相清秀，茎秆粗壮，穗下节占株高的五分之三，下部1-3节较短，茎壁厚，韧性好，茎秆和叶鞘着生蜡质。旗叶宽、短、厚、色深上举，主脉突起，倒二、三、四片角度逐渐加大，整株叶型呈宝塔状，功能期长，受光态势好。穗型纺锤形，穗长15-18厘米，小穗35-40个，小穗排列适中，结实性好，花药黄色，长大，外露好，花粉量大，穗有芒，颖壳白色，籽粒长圆，白色角质，种皮皱褶，不饱满，千粒重50克左右。根系发达，下部第一节间有次生根发生。活力强，耐旱，耐渍，高抗倒伏，高抗条锈病、叶锈病、秆锈病、白粉病、根腐病。
采用“兰诱一号”诱导小麦杂种产生纯合二倍体植株的方法同常规小麦作复合杂交方法完全相同，只是必须以“兰诱一号”材料作父本，为了花期相遇，根据选配组合所用亲本生育期长短调节播种期，以保证花期相遇。根据育种目标，在F1或后代中选择表现优异的组合或单株，采用“剪颖稔穗杂交法”整穗20个，每穗保留30-40个小花，每个组合留600-800个小花，待母本柱头发育成熟时，采摘“兰诱一号”材料中部小穗开花的穗子作为父本，剪去1/3颖和芒，待花药开始散粉时，采用稔穗授粉法给母本授粉，一般一个父本穗授两穗或一对一即可，有条件可重复授粉，以提高诱导频率。
本发明提供的育种材料的优点是：
1、用该育种材料给母本植株授粉，可以高频率地(10.20-81.56％)诱导产生纯合二倍体植株，不产生单倍体；
2、固定加性变异，使加性变异得到最大限度的表达，使识别更容易，从而提高选择效率；
3、缩短育种时间5-6年，加快了育种进程；
4、育种可采用一般常规方法，不需借助任何昂贵药品和实验仪器设备；
5、克服小麦远缘杂交，疯狂分离现象，可以加速遗传研究，品质改良和种质资源创新；
6、由于诱导产生出的植株是纯合的，自交后即产生纯系，其遗传结构直接反映配子中基因的分离和重组，在较短的时间内就能够建立一个理想的遗传作图群体，因而有效地进行小麦遗传图谱的构建，QTL的定位以及多基因聚合育种等研究；
7、可以高频率诱导选择小麦异代换系。
本发明还提供了一种诱导小麦杂种产生纯合二倍体植株的育种方法。
该方法是应用常规育种方法，采用小麦外源材料(即前述六倍体小黑麦“兰诱一号”)给小麦杂种或后代(包括远缘杂交材料)授粉，诱导母本F1代单性发育成纯合的二倍体植株，使杂种后代不再分离的育种方法。诱导频率可达10.20-81.56％。
采用“兰诱一号”材料诱导小麦杂种产生纯合二倍体植株育种程序如下：
第一年 ♀根据育目标选择杂种F1或
后代单株作组合，每个组合整
× ♂兰诱一号
20穗留600-800个小花
根据育种目标在诱导F1群体中选择符合育种目标的纯合二倍体植株(淘汰
第二年
带有小麦与黑麦杂合体标记的植株)，将中选单株秋季播成株系鉴定圃
在株系鉴定圃内再次选择符合育种目标的株系，中选株系秋季参加各
第三年
类试验和分析并加速繁殖推广
本方法的优点是：
1、杂种F1代即可获得纯合二倍体植株，后代不再分离。
2、固定小麦杂种优势。
3、采用一般常规育种技术，不需借助任何昂贵药品和实验室，仪器设备，小麦育种技术人员均会应用。
4、诱导出的全是纯合二倍体植株，无需进行染色体加倍。
5、缩短育种时间5-6年，加快了育种进程，提高了选择效率。
6、提供了选择小麦代换系的新方法。
7、有效地进行小麦遗传图谱的构建，QTL的定位以及多基因聚合育种等研究。
由于诱导产生的植株是纯合的，自交后即产生纯系，其遗传结构能直接反映F1配子中基因的分离和重组，在较短的时间内就能够建立一个理想的遗传作图群体。
8、克服小麦远缘杂交，疯狂分离现象，可以加速遗传研究品质改良和种质资源创新。
具体实施方式：
以下为1999-2003年四个年度期间，六十五个组合的诱导和后代品系分离情况一览表。
结果表明，利用“兰诱一号”授粉可以高频率的诱导小麦杂种产生纯合二倍体植株，大大缩短育种年限，从田间试验观察到，2000、2001、2002、2003年四年所送单株株系均不现分离。加速育种进程。
表1 1999-2000年 序 号 母本名称 父本名称 作小花数 授粉 次数 结实数 结实率 (％) 1 偃展一号 兰 诱 一 号 488 1 189 38.73 2 内乡188 456 1 211 46.27 3 新麦9号 450 1 83 18.44 4 KS115 482 1 167 34.65 5 百农3217 464 1 112 24.14 6 宝丰7228 482 1 98 20.33 7 郑引一号 386 1 169 43.78 8 矮早781 362 1 143 39.50 9 周麦9号 346 1 48 13.87 10 西安8号 368 1 81 22.01
结实率范围：13.87％-46.27％
平均结实率：30.17％
表2 2000-2001年 序 号 母本名称 父本名 称 作小花数 授粉次数 结实数 结实率 (％) 1 周麦9号 兰 诱 一 号 362 1 198 54.70 2 内乡182 418 1 235 56.22 3 农展1号 384 1 241 62.76 4 偃展888 420 1 262 62.38 5 86(79)121 415 1 186 44.82 6 百泉3039 386 1 172 44.56 7 百农64 364 1 198 54.40 8 陕农7859 320 1 261 81.56 9 小偃22 386 1 302 78.24 10 郑农7号 474 1 291 61.39 11 新麦9号 623 1 286 45.91 12 郑州9023 616 1 203 32.96
结实率范围：32.96％-81.56％
平均结实率：56.66％
表3 2001-2002年 序 号 母本名称 父本 名称 作小花 数 授粉次 数 结实 数 结实率 (％) 1 906选矮早1-1×墨97-1/F1 兰 诱 一 号 274 2 47 17.15 2 西安85217×906早2/F1 682 2 202 29.62 3 冀96-6185×906选矮早/F1 498 2 172 35.54 4 偃展41-15×94(78)5-3-4/F1 214 1 103 48.13 5 906矮早1-1春×徐州9638 选矮/F1 490 2 108 22.04 6 偃展41-15×花培52-24/F1 218 2 78 35.78 7 南选11×冀96-6185/F1 294 2 30 10.20 8 墨引5号×兰考3号无蜡/F1 171 2 52 30.41 9 偃展41-15×94(3)5-4-3-1/F1 272 2 64 23.53 10 蒿城8901矮5×906矮特早 /F1 218 1 53 24.31 11 偃展41-15×H2无蜡/F1 160 2 41 25.63 12 906矮特早1-1春×温麦6号 /F1 258 2 63 24.42 13 偃展41-63×906选矮早/F1 246 2 36 14.63 14 偃展41-63×兰考1号白免/F1 372 2 78 20.97 15 偃展41-63×94(19)/F1 323 2 189 58.51 16 偃展41-63×90(6)21-20-2/F1 265 2 55 20.75 17 偃展41-63×90(6)21-20-5/F1 267 2 52 19.48 18 花培52-24×咸阳117/F1 190 1 70 36.84 19 偃展41-63×90(6)21-7/F1 116 2 44 37.93 20 偃展41-63×H2有蜡/F1 210 2 78 37.14 21 906矮早1-1春×98法引优质 /F1 187 1 75 40.10 22 偃展41-63×2000(22)/F1 352 2 50 14.21 23 墨97-1×906矮特早/F1 352 2 92 26.14
结实率范围：10.20％-58.51％
平均结实率：27.35％
表4 2002-2003年 序 号 母本名称 父本 名称 作小花 数 授粉次 数 结实 数 结实率 (％) 1 兰考761×濮优/F1 兰 诱 一 号 427 1 97 22.72 2 偃展4110×兰考矮早八/F1 412 1 269 65.29 3 偃展4110×52-24/F1 428 1 106 24.77 4 92C11-1-13-3×兰考吨麦/F1 221 1 60 27.15 5 偃展4110×94(78)2-6/F1 424 1 90 21.23 6 偃展1号×94(3)5-4-1/F1 461 1 165 35.79 7 92C21×徐州38/F1 466 1 205 43.99 8 内乡188×97(68)1-12/F1 488 1 152 31.15 9 偃展4110×97(121)1/F1 486 1 205 42.18 10 95(41)1×周麦12/F1 420 1 201 47.86 11 兰考906×意大利3号/F1 402 1 115 28.61 12 偃展4110×有蜡4号/F1 462 1 200 43.29 13 偃展781×兰考6号/F1 380 1 109 28.68 14 内乡96C21×90(6)21-11/F1 386 1 230 47.33 15 周麦13号×97(121)1/F1 243 1 86 35.39 16 内乡188号×兰考1-1/F1 212 1 66 31.13 17 偃展9820×百农64/F1 238 1 110 46.23 18 豫麦21×豫麦66/F1 210 1 98 46.67 19 新麦9号×百农64/F1 235 1 134 57.02 20 小偃54×90(6)52-1/F1 288 1 134 46.53
结实率范围：21.23％-65.29％
平均结实率：38.25％