一种利用莫迦小麦选育小麦温度敏感不育系的方法.pdf

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明，以下结合发明人给出的实施例对本发明作进一
步的详细描述。

本发明的利用莫迦小麦选育小麦温度敏感雄性不育系的方法，包括借鉴发
明人的前一项专利(ZL94116537.x)的方法，将1B/1R类型K型小麦不育系中带
有非温敏雄性不育基因染色体片断用莫迦小麦带有温敏雄性不育基因的染色体
片断代换，筛选基础温敏不育系材料MTS、利用基础温敏材料MTS与任意优良
小麦品种杂交选育该品种类型的温敏不育系。

发明人研究证实，莫迦小麦基因组存在一个T型不育系恢复基因和与它连
锁的K型不育基因，一些个体还存在K型细胞质背景下随温度变化调控雄性育
性的温敏雄性不育基因。为保证温敏基因在基因重组时不致丢失，将带有莫迦
小麦染色体片断的K型不育系，采用不同温度条件综合选育，筛选在黄淮冬麦
区秋播完全雄性不育、春播时有一定自交育性的个体并繁殖，得到基础温敏不
育材料MTS。MTS材料具有K型(粘果山羊草、Ae.kotschyi)细胞质，核内有莫
迦小麦染色体片断，该染色体片段带有T型恢复基因、K型不育基因和温敏雄
性不育基因。在黄淮冬麦区生态条件下，以MTS材料为母本与优良小麦品种杂
交、回交、后代秋播，花期选择完全不育个体，剪除全部穗子，再生穗选育有
一定自交育性的个体即为优良的温敏不育系。

本发明选育适应中国大部分小麦产区的小麦温敏不育系的方法，利用莫迦
小麦基因组内T型恢复基因与K型雄性不育基因和温敏雄性不育基因连锁的遗
传结构特点，在提莫菲维小麦细胞质下，以莫迦小麦的恢复基因作为遗传标记，
将莫迦小麦带有温敏雄性不育基因的染色体片断导入普通小麦。用这种具有提
莫菲维小麦细胞质、细胞核内存在T型恢复基因和温敏雄性不育基因的特定遗
传结构的小麦材料(简称TM)，与K型小麦雄性不育系杂交回交，将带有温敏
雄性不育基因的莫迦小麦染色体片断导入小麦K型不育系。利用带有莫迦小麦
温敏雄性不育基因的染色体片断的K型不育系，在黄淮麦区生态条件下，选择
秋播完全雄性不育、春播自交结实的株系，即创建起温敏不育系基础材料MTS。
进而将任意优良品种(fine wheat varity简称F.W.V.下同)改造成各种有应用
价值的小麦温敏雄性不育系。

选育基础温敏不育系材料MTS的方法包括以下步骤：

(1)以T型小麦雄性不育系为母本与莫迦小麦杂交，其F₁将育性部分恢复。
F₁与T型不育系回交得B₁F₁，选其中可育并且性状与小麦相近单株与T型不育系
回交得B₂F₁，选B₂F₁中可育并且性状与小麦相似单株(TM)自交并与K型不育系杂
交，并回交1-2次，即以较大概率获得带有莫迦小麦的有关温敏雄性不育基因
染色体片断的K型小麦雄性不育系。

(2)将带有莫迦小麦染色体片断K型小麦不育系在黄淮冬麦区秋季播种，
次年抽穗后开花前每株套1-2穗自交，其余分蘖穗从基部2～3节间剪去。适量
施肥灌水，促进分蘖再生。

(3)再生分蘖抽穗后开花前逐穗套袋自交，成熟前按株收获自交结实种子。

(4)将秋播不育而再生穗可育单株种子在黄淮冬麦区逐株分秋播和春播两
个处理，选留秋播完全不育、春播自交可结实的株系即为基础温敏材料MTS。
将任意优良小麦品种(F.W.V.)改良成带有莫迦小麦温敏基因K型不育系的方
法，依该优良品种的染色体结构属非1B/1R类型或1B/1R类型而采用不同方法。

1.将非1B/1R类型优良小麦品种改良成带有莫迦小麦温敏基因K型不育系
的方法如下：

(1)将基础温敏材料(MTS)秋播，开花期作母本与非1B/1R类型品种
(NON-1B/1R F.W.V.)杂交得F₁。

(2)F₁自交得到F₂。

(3)F₂代在黄淮冬麦区秋播，花期拔去可育单株，不育株逐株套袋1～2个，
并逐株作母本与F.W.V.回交，其余分蘖穗从基部2～3节间剪去，适当施肥灌
水，促进分蘖再生。

(4)再生分蘖抽穗后开花前逐穗套袋。

(5)收获再生分蘖穗自交结实单株上的回交种子B₁F₁。

(6)B₁F₁代自交得B₁F₂。

(7)B₁F₂在黄淮冬麦区秋播，开花期拔除可育株，不育株花前套袋自交，
并作母本与F.W.V回交。

(8)收获再生分蘖穗自交结实、且性状接近F.W.V的单株上的回交种子
B₂F₁。

(9)B₂F₁自交得B₂F₂。

(10)B₂F₂在黄淮冬麦区秋播，花期拔除可育株，不育株套袋自交一穗，并
作母本与F.W.V回交。

(11)收获再生穗结实且性状与F.W.V相似单株的回交B₃F₁。

(12)B₃F₁自交得B₃F₂。

(13)B₃F₂在黄淮冬麦区秋播，花前拔除可育株及性状与F.W.V差异过大的
不育株，选择性状与F.W.V相似的不育株套袋自交1～2穗，从基部2～3节间
剪去其余分蘖，适量施肥灌水，促进分蘖再生。

(14)按株收获再生穗自交结实且性状与F.W.V非常相似的单株。

(15)将B₃F₂代秋播穗表现不育、再生穗可育且性状与F.W.V相似株自交种
子在黄淮冬麦区分株系进行秋播和春播两个处理，选留秋播完全不育、春播自
交可育的株系。即为优良品种F.W.V的带有莫迦小麦温敏雄性不育基因的具有
温敏特性的K型不育系。

2.将1B/1R类型优良小麦品种改良成为带有莫迦小麦温敏基因K型不育系
的方法，分二种情况而采用不同方法。

(一)将未转育成K型不育系的1B/1R类型优良品种F.W.V改良成为带有莫
迦小麦温敏基因K型不育系的方法：

(1)秋播条件下，以基础温敏材料MTS为母本，与1B/1R类型优良品种F.W.V
杂交得F₁。

(2)F₁在黄淮麦区秋播，花期各株留一穗自交，1～2穗为母本与F.W.V回
交，收获自交完全不育株上的回交种子得B₁F₁。

(3)B₁F₁在黄淮麦区秋播。花期从基部2～3节间剪去全部穗子，适当灌水
施肥，促进分蘖再生。

(4)再生穗花前套袋，选择再生穗可育株去雄与F.W.V回交得B₂F₁。

(5)B₂F₁代黄淮麦区春播，选性状与F.W.V相似的可育株与F.W.V回交得
B₃F₁。

(6)B₃F₁单株在黄淮冬麦区秋播，抽穗后花期选择性状与F.W.V相似的不
育株逐株套1个自交袋外剪去其余分蘖穗，适当施肥灌水，促进分蘖再生。

(7)再生穗花前套袋，选留秋播完全不育、再生穗自交结实的单株。

(8)上代选留单株，逐株分秋播、春播2个处理，选留性状与F.W.V相似、
秋播完全雄性不育、春播可育株系并与春播的任意T型不育系测交。

(9)将上述中选株系分秋播、春播两个处理，决选秋播完全雄性不育、春
播自交可育株系、与T型不育系测交F₁有40～50％结实率的株系，即为该1B/1R
品种的带有莫迦小麦温敏雄性不育基因染色体片断具有温敏特性的K型不育
系。

(二)将1B/1R类型品种保持的K型不育系(KF.W.V.A)改良成温敏K型不
育系的方法，包括如下步骤：

(1)在黄淮麦区春播条件下，该1B/1R品种保持的K型不育系作母本与温
敏基础材料MTS杂交得F₁。

(2)春播条件下，F₁作父本与KF.W.VA回交得B₁F₁。

(3)B₁F₁在春播条件下，以性状与FWA相近的可育株作父本与KFWVA回交
得B₂F₁。

(4)B₂F₁在春播条件下选性状与F.W.V相似可育株作父本与KFWVA回交得
B₃F₁。

(5)B₃F₁春播选留性状与F.W.V相似可育株自交得B₃F₂。

(6)B₃F₂中选单株在黄淮冬麦区分秋播、春播两个处理，选留秋播完全雄
性不育、春播可育且性状与F.W.V相似株系，并与任意T型不育系测交得测交
F₁。各株系自交得B₃F₃。

(7)中选B₃F₃株系，在黄淮冬麦区分秋播、春播2个处理，同时秋播中选
株株与T型不育系测交F₁。决选秋播完全雄性不育、春播自交可育、与T型不
育系测交F₁有40～50％结实的株系即为适应黄淮冬麦区温度敏感的K型不育系，
上述方法中的春播过程也可在配子形成期日平均气温＞20℃的温室或异地进
行。

基础温敏雄性不育系材料MTS的遗传结构特点是：

具有粘果山羊草(Ae.kotschyi)细胞质(简称K型细胞质)，核内存在莫迦
小麦有关温敏雄性不育基因的染色体片断，该染色体片段上存在T型小麦不育
系的主效恢复基因、K型不育基因和育性温度敏感基因。T型恢复基因是带有温
敏雄性不育基因染色体片断的标记基因，在选育过程中用于鉴别中选系是否带
有莫迦小麦有关温貌雄性不育基因片断。

MTS材料作母本与非1B/1R类型小麦杂交回交后代均具有K型细胞质。因
而秋播条件下完全雄性不育即表明带有K型不育基因，春播和秋播剪穗再生穗
自交可育表明带雄性育性温敏基因。

1B/1R类型小麦的1B/1R易位染色体带有非温敏的K型不育基因rfv₁，以
MTS为母本与它杂交回交后代只需在春播条件下淘汰不育株，选留性状与该
1B/1R品种相似的可育株系，再经与T型不育系测交，决选非1B/1R类型即可
完成。

将1B/1R类型K型不育系改良成带有莫迦小麦温敏基因的K型不育系的方
法的技术路线与上述方法相似，仅是减少杂交过程的人工去雄工作量。用该不
育系作母本与在春播条件下可育的MTS材料杂交回交，选留性状接近选育目标
可育株系，再经与T型不育系测交，决选非1B/1R类型。

K型小麦不育系是指具有粘果山羊草(Ae.kotschyi)细胞质的小麦雄性不
育系。

一般K型不育系，需要在隔离条件下，由保持系给不育系授粉生产不育系
种子，不育系与恢复系杂交生产杂交小麦一代种子。小麦是小株大群体作物，
播种行距小，管理相对粗放。利用由不育系、保持系、恢复系组成的“三系”
体系生产杂交小麦种子，在保持系给不育系授粉繁殖不育系生产过程中，由于
这两者性状相似，极易产生混杂；且两个系株高相近，异交授粉程度差，繁种
过程中保纯困难、繁种产量低成为制约杂交小麦大规模应用的关键因素。

温度敏感型小麦雄性不育系，正季播种完全雄性不育用于制种，在温度较
高的生态条件下栽培有较高自交育性，可以自交繁种。去掉了保持系，克服了
不育系繁种过程中的主要混杂来源。简化了杂交小麦种子生产程序。运用相应
高产栽培措施，可降低杂交小麦种子生产成本。中国长江流域的湖南、重庆已
研制成温敏小麦不育系。这两种温敏不育系在冬季温暖条件下发育，在气温较
低的2～3月份抽穗，因而育性转换温度较低。经试验，这两种不育系在我国主
产小麦的黄淮麦区秋播不能表现完全雄性不育，因而没有在该区域大面积利用
的价值。

本发明的方法中用于检测莫迦小麦有关温敏雄性不育基因染色体短臂存在
与否的T型不育系，是指具有提莫菲维小麦(T.timopheevi)细胞质的普通小麦
不育系。检测依据的原理是：莫迦小麦存在的温敏雄性不育基因连锁一个T型
不育系的恢复基因。利用本发明将1B/1R类型小麦改良成的温敏K型不育系，
在春播条件下可育，给T型不育系授粉所得F₁如育性恢复，则表明莫迦小麦有
关温敏雄性不育基因染色体片段存在。

本发明的优点和技术效果是：

1.简化杂交小麦种子生产程序，提高繁种效益。不育系K3314A的繁种过程
包括：不育系与保持系3314B在同一隔离区相间种植，先播不育系，10～15天
后播保持系，花期辅助授粉，收获时先收父本，再收母本，一般亩产不育系种
子50kg。利用本发明方法将K3314A改良为带有莫迦小麦温敏基因K型不育系
KTM3314A，秋播完全雄性不育，用于制种，黄淮麦区2月下旬至3月中旬春播，
无需保持系，自交结实，6月底收获，亩产不育系种子200kg左右。

2.不产生单倍体，育性易恢复。K3314A平均单倍体频率1～4％。利用本发
明方法，改良的温敏不育系KTM3314A，单倍体频率为0。KTM3314A与13个品
种分别测交的F₁代，比非温敏的1B/1R类不育系K3314A自交结实率高17.8％。

3.能将任意品种改良成温敏K型不育系。发明人已利用本发明方法把1B/1R类
型品种3314、427-3、1376等和非1B/1R类型品种早优504、植763、银星等改
良成温敏K型不育系。

以下是发明人给出的实施例。

实施例1：

(1)以T型小麦不育系T3314A(或其他T型不育系)为母本，莫迦小麦
为父本杂交，F₁部分可育，以F₁为父本与T3314A回交得B₁F₁，选其中可育株与
T3314A回交得B₂F₁，选其中可育株与T3314A回交得B₃F₁，选留性状与3314相似
的可育株自交得B₃F₂，其中将出现完全可育并与3314相似的一些个体(TM)，
以这些个体为父本与K型小麦不育系杂交，其中F₁完全雄性不育的父本，即带
有莫迦小麦有关育性染色体片断。以TM为父本与K型小麦不育系回交，便将莫
迦小麦有关育性染色体片断导入K型小麦雄性不育系。

(2)将带有莫迦小麦有关育性染色体片断的K型不育系KTM3314A在黄淮麦
区秋播。次年抽穗期，每株任选一穗套袋自交，从基部节间剪去其他穗茎，适
量施肥灌水，促进分蘖再生。再生分蘖抽穗后逐穗套袋自交。留取秋播穗完全
不育、再生穗自交可育单株。

(3)将上述各株再生可育穗自交种子一分为二，一份秋播，另一份2月底
至3月上旬春播。决选秋播完全雄性不育、春播自交可育株系，即为基础温敏
K型不育材料MTS。

实施例2：

(1)以MTS材料为母本，与非1B/1R类型小麦品种植763杂交得F₁。F₁秋
播或春播，育性恢复自交得到F₂。将F₂秋播，花期拔除可育株，不育株任取1
穗套袋自交，并选1～2穗与植763回交，剪去其余穗基，促进分蘖再生。再生
穗花前套袋自交。选留秋播完全不育、再生穗可育单株上的回交种子B₂F₁。

(2)B₂F₁自交得到B₂F₂。B₂F₂秋播，花期拔除可育株，不育株1穗套袋自交，
剪去其余穗茎促进分蘖再生。拔除再生穗不育单株，各再生穗可育株去雄与植
763回交得B₃F₁。B₃F₁自交得B₃F₂。B₃F₂秋播，花期拔除可育株及性状与植763
不相似单株，不育株套袋自交1穗，剪去其余穗茎，促进分蘖再生。选留再生
穗可育且性状与植763相似，单株自交种子(B₃F₃)。

(3)B₃F₃各中选单株自交种子一分为二，一份秋播，另一份春播。决选秋
播完全不育、春播可育株系，即带有莫迦小麦温敏基因的K型植763不育系。
植763是西北植物研究所利用小麦与长穗偃麦草杂交后代选育的小麦优良品
种，属非1B/1R类型，对K型不育系有较强恢复力。株高70cm左右，为春性，
极早熟，品质优、综合抗病性突出。

实施例3：

(1)以温敏不育系基础材料MTS为母本，与1B/1R类型小麦品种1376杂交
得F₁。F₁代秋播表现雄性不育，1376作父本回交得B₁F₁。

(2)B₁F₁春播(或在孕穗期日平均气温＞20℃其它生态条件下，下同)，花
期选择可育株作母本去雄与1376回交得B₂F₁。

(3)B₂F₁春播，选择性状与1376相近的可育株作母本与1376回交得B₃F₁。

(4)B₃F₁春播，选择性状与1376相似可育株逐株与任意T型不育系测交并
自交得B₃F₂。

(5)B₃F₂代各中选株春播，并秋播其与T型不育系测交F₁，决选性状与1376
相似、能恢复T型不育系育性、稳定自交可育株系即温敏K型不育系，KTM1376。
1376是西北农业大学用杂交育种方法选育的小麦良种。半冬性，株高80cm，早
熟，抗病性较好。属1B/1R类型，可保持K型不育系不育性。

实施例4：

(1)将1B/1R类型K型不育系K427-3A与基础温敏材料MTS春播，以K427-3A
为母本与MTS做父本杂交得F₁。

(2)春播条件下，以K427-3A为母本与F₁回交得B₁F₁。春播条件下在B₁F₁
代中选性状与427-3相近的可育株为父本与K427-3A回交得B₂F₁。B₂F₁春播，选
性状与427-3相似可育株与K427-3A回交得B₃F₁。

(3)B₃F₁春播，选性状与427-3相似可育株逐株自交，并与T型不育系测
交。

(4)B₃F₁中选单株及其与T型不育系测交F₁在黄淮冬麦区秋播。各株系的
单株均在花前取1穗套袋自交，剪去其余分蘖穗茎，促进分蘖再生。再生穗花
前套袋。决选秋播穗完全不育、再生穗可育、并能恢复T型不育系育性的株系
即为带有莫迦小麦温敏基因的K型427-3不育系。

K427-3A是西北农业大学选育的具有半显性致矮能力的1B/1R类型K型不
育系。冬性、株高55cm，中早熟、抗性较好。