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一种可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法.pdf

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一种 实现 恢复 基因 累加 杂交 小麦 选育 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910083203

申请日:

20190129

公开号:

CN109644865A

公开日:

20190419

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 公开
IPC分类号: A01H1/02;A01H1/04 主分类号: A01H1/02;A01H1/04
申请人: 山西省农业科学院小麦研究所
发明人: 史晓芳;逯腊虎;杨斌;张婷;张伟;袁凯;郑军;赵佳佳;乔玲;高炜;宋立红;郭亮虎;王震;贺健元;仇松英
地址: 041000 山西省临汾市尧都区幽并街33号
优先权:
专利代理机构: 11435 代理人: 申绍中
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910083203

授权公告号:

法律状态公告日:

20190419

法律状态类型:

公开

摘要

一种可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法,将农艺性状优良、恢复度较高(50%以上),且来源不同的材料进行杂交,聚合杂交,从狭窄的恢复源中实现恢复基因累加,将恢复度提高到90%以上;再通过三系法杂交小麦为母本,?#26434;?#33391;恢复基因累加材料为?#21482;?#29238;本杂交和多次回交,育成性状似?#21482;?#29238;本、雄性可育的株系即为新恢复系;育成的新恢复系?#29287;?#20102;杂交小麦细胞质,综合了常规小麦高产稳产、优?#30465;?#22810;抗和广?#24066;?#31561;优点,进一步挖掘和提升杂交小麦的育种潜力;恢复系与不育系进行杂?#24674;?#31181;,杂交种鉴定,品比试验,区域试验;创造出杂种超标优势15%以上的杂交组合。

权利要求书

1.一种可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法,其特征是: 1.1 将农艺性状优良、恢复度在50%以上、且来源不同的材料,通过聚合杂交,从狭窄的恢复源中实现恢复基因累加,将恢复度提高到90%以上; 1.2 用杂交小麦作母本,优良恢复基因累加材料作?#21482;?#26434;交父本,进行杂交; 1.3 从杂交后代选择农艺性状相似于父本、雄性可育的单株作母本,再与?#21482;?#29238;本回交二次到多次;由此获得农艺性状与?#21482;?#29238;本相似、雄性可育的BCnF1材料; 1.4 将性状似?#21482;?#29238;本、雄性可育的BCnF1材料自交,收获自交种种成BCnF2群体,扬花期选花药外露度高,花粉量大,散粉特性较好的株系挂牌,成熟时在挂牌株系选择农艺性状似父本、雄性可育的单株单收; 1.5 将前述材料种植的回交多次的杂种第三代到第六代BCnF3~BCnF6株系,成熟时选择农艺性状相似?#21482;?#29238;本、群体整齐、雄性可育的株系,即为定向选育成的优秀恢复系;该恢复系农艺性状与?#21482;?#20146;本相似,又可以恢复雄性不育系的花粉育性和小穗育性;恢复系选育中,稳定恢复系?#29366;?#33258;花授粉结实?#30465;?0%。 2.根据权利要求1所述的可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法,其特征是所用的杂交小麦是临型细胞?#30465;?3.根据权利要求1所述的可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法,其特征是所用的杂交小麦是T型细胞?#30465;?4.根据权利要求1所述的可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法,其特征是所用的杂交小麦是V型细胞?#30465;?5.根据权利要求1所述的可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法,其特征是所用的杂交小麦是K型细胞?#30465;?6.根据权利要求1或2所述的可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法,其特征是在恢复系累加选育F2代,采用Xgwm95和Barc61基因辅助选择技术对目标性状进行选择。

说明书


一种可实现恢复基因累加的杂交小麦选育方法
技术领域


本发明属于农作物新品种选育中杂种优势利用技术领域,具体涉及一种可实现恢
复基因累加的杂交小麦选育方法。


背景技术


国内外在小麦杂种优势利用方面的研究最多的以及在生产上利用的小麦雄性不
育系是Wilson和Ross(1962)所发现的具有T timopheevi细胞?#23454;腡型不育系。经几十年的
研究,已取得了重要进展,但杂种小麦还未能在生产上广?#21644;?#24320;,其中重要原因之一,是T型
不育系的恢复源少,要培育大量农艺性状优良、配合力好的恢复系比较困?#36873;?#30446;前,通过小
麦与其近亲种属间的杂交和置换回交,所得到的各种类型的小麦雄性不育系至少有70种以
上。在异源细胞?#24066;?#24615;不育类型中,绝大多数?#21152;?#19981;良细胞?#24066;?#24212;,很难在杂种小麦上应
用。临型不育系的来源,是结合小麦远缘杂交育种,选用许多普通小麦与异种、属及地理上
远缘的、生态类型差异大的品种进行杂交。在阿彭13/75-1297F1中出现部分不育株,表现穗
形蓬松,花药瘦长而尖,呈勾镰状不开裂,其它性状无异常,命名为临型不育系。恢复系的选
育通过测交筛选、杂交选育、?#21482;?#36873;择等方法进?#23567;?#35201;把诸多的指标性状综合到一个品种
中,难度相当大,一是不育系的恢复源狭窄;二是育性恢复遗传背景复杂。恢复力表现有较
强的数量性状,在恢复系选育过程中,恢复力不易稳定,同一世代不同个体间恢复力差异很
大,变幅表现从0~100%,这就要求育种群体大,?#26377;?#19990;代长,测交鉴定恢复力的工作量大,
所需时间长。


发明内容


本发明的目的是克服上述已有技术的不足,提供一种可实现恢复基因累加的杂交
小麦选育方法,该方法可通过聚合杂交,从狭窄的恢复源中实现恢复基因累加,将恢复度提
高到90%以上,再通过三系法小麦直接选择,聚合目标性状和恢复基因的配子,从而简化恢
复基因分离重组和系统选育过程,缩短育种世代,?#26723;?#27979;交鉴定恢复力的工作量。


本发明方法是将农艺性状优良、恢复度较高(50%以上),且来源不同的材料组建成
集性状、恢复于一体的小麦恢复系,选育恢复力高而稳定、制种性状优良的恢复系,组配出
可供生产应用、杂种优势超过15%的杂交组合;将三系法杂交小麦中的恢复基因,转移和整
合到优良常规小麦遗传背景中,定向育成具有常规小麦遗传背景的具有较高恢复度的杂交
小麦恢复系。


本发明具体?#34903;?#26159;:


(1)将农艺性状优良、恢复度在50%以上、且来源不同的材料,通过聚合杂交,从狭窄的
恢复源中实现恢复基因累加,将恢复度提高到90%以上;在恢复系累加选育F2代,采用
Xgwm95和Barc61基因辅助选择技术对目标性状进行选择;


(2)用杂交小麦作母本,优良恢复基因累加材料作?#21482;?#26434;交父本,进行杂交;


(3)从杂交后代选择农艺性状相似于父本、雄性可育的单株作母本,再与?#21482;?#29238;本回交
二次到多次;由此获得农艺性状与?#21482;?#29238;本相似、雄性可育的BCnF1(回交多次的杂种一代)
材料;


(4)将性状似?#21482;?#29238;本、雄性可育的BCnF1材料自交,收获自交种种成BCnF2群体,扬花
期选花药外露度高,花粉量大,散粉特性较好的株系挂牌,成熟时在挂牌株系选择农艺性状
似父本、雄性可育的单株单收。小麦育性恢复由两对主效基因控制,分别定位于2A染色体和
1B染色体上,并分别与SSR分子标记Xgwm95和Barc61连锁。收获每个单株种子取20粒,使用
培养箱培养种子,取一叶一心期幼苗提取DNA,采用SSR分子标记进行辅助选择,选择具有小
麦主效恢复基因Xgwm95和Barc61的单株。


(5)将前述材料种植BCnF3~BCnF6(回交多次的杂种第三代到第六代)株系,成熟
时选择农艺性状相似?#21482;?#29238;本、群体整齐、雄性可育的株系,即为定向选育成的优秀恢复
系;该恢复系农艺性状与?#21482;?#20146;本相似,又可以恢复雄性不育系的花粉育性和小穗育性;恢
复系选育中,稳定恢复系?#29366;?#33258;花授粉结实?#30465;?0%。


所述的杂交小麦是临型细胞?#30465;?#25110;T型细胞?#30465;型细胞?#30465;型细胞?#30465;?#22312;广泛的测
?#24674;?选育出一批理想的保持系,这些品种籽粒饱满,保持力强,矮秆,高抗三锈,抗白粉病,
综合性状好,成为生产上的骨干品种。


本发明的特点是以具有一定恢复力的常规小麦品种(系)、T型R系、远缘杂种进行
单交、复合杂交,实现恢复基因累加。采用雄性不育细胞?#23454;?#26434;交小麦作杂交母本,可以高
效?#23454;?#30417;测恢复基因的遗传和指导具有恢复基因个体的选择,以确定入选的材料携带有效
的恢复基因。采用定向回交和选择方法,把恢复基因高效、准确地转移和整合到优良常规小
麦遗传背景中育成新恢复系,并使其基本上保留常规小麦的主要优良性状。从而避免遗传
工程转移恢复基因所需的繁杂程序和昂贵费用,同?#24065;?#21487;避免传统育种杂交、自交后代分
离和重组产生基因型的多样性和不确定性。可在预先设计的目标和时间内完成恢复基因转
移到常规小麦品种中,育成新恢复系。


本发明扩大了杂交小麦对小麦种资源利用范围,育成新恢复系?#29287;?#20102;杂交小麦细
胞质,综合了常规小麦高产稳产、优?#30465;?#22810;抗和广?#24066;?#31561;优点,进一步挖掘和提升杂交小麦
的育种潜力。其优点是快速、高效、目标明确、很强预见性地育成新优秀恢复系,能最大程度
保留?#21482;?#20146;本的综合优良性状。新恢复系可以选配成更加优异的杂交小麦,实?#24066;?#22320;提高
杂交小麦育种水平和应用价值。培育的新恢复系与不育系杂交,进行恢复力和配合力鉴定
选出杂交种。杂交种鉴定,品比试验,区域试验。创造出杂种超标15%以上的杂交组合。应用
该技术培育的杂交小麦每亩可增产60公斤以上。


附图说明


图1是本发明杂种小麦选育过程示意图;


图2是本发明杂优1号选育过程图;


图3是本发明杂优65号选育过程图;


图中:A?#28508;?#31034;不育系;R?#28508;?#31034;恢复系;♀?#28508;?#31034;母本;♂?#28508;?#31034;父本;F1?#28508;?#31034;杂种第
一代;Fn?#28508;?#31034;杂种第n代。


具体实施方式


下面结合具体实施例对本发明作进一?#36739;?#32454;描述,但不作为对本发明的限定。


实施例1:采用本发明方法选育杂优1号的具体?#34903;?#26159;:


(1)以具有一定恢复力两个品系临远91507/临远92605杂交选育出临远R4685。临远
R4685与不同的杂交小麦杂交恢复力稳定在90%以上。


(2)以K4316A为母本,临远R4685作?#21482;?#29238;本,杂交。


(3)从杂交F1选择农艺性状相似于父本、雄性可育的单株作母本,再与临远R4685
回交三次,由此获得农艺性状与临远R4685相似、雄性可育的回交3次F1材料;


(4)将性状似临远R4685、雄性可育的BC3F1材料自交,收获自交种种成BC3F2群体,扬花
期选花药外露度高,花粉量大,散粉特性较好的株系挂牌,成熟时在挂牌的株系中选择农艺
性状似临远R4685、雄性可育的单株单收。


(5)F3按株系种植,扬花期选花药外露度高,花粉量大,散粉特性较好的株系挂牌,
成熟时在挂牌的株系中选择农艺性状似临远R4685、雄性可育的单株单收。F4~F6按株系种
植,扬花期选花药外露度高,花粉量大,散粉特性较好的株系挂牌,成熟时在挂牌的株系中
选择农艺性状似临远R4685、雄性可育的单株单收。F6代育成农艺性状似临远R4685、携带K
型恢复基因的恢复系K恢R4685。用K5003A与临恢R4685杂交育成杂优1号。


杂优1号半冬性,苗期生长势强,抗寒耐?#24120;?#20998;?#20142;?#36739;强,成穗率高。株高80cm左右,
株型紧凑,茎秆弹?#38498;茫?#36739;抗倒伏。抽穗后叶片灰绿,蜡质较厚,纺锤形穗,长芒、白壳、白粒,
子粒饱满、大小均匀,商品?#38498;謾?#21518;期叶片功能期长,抗干热风,?#22266;?#38152;病、叶锈病、白粉病,
落黄好。一般每?#31471;?#25968;45万穗左右,穗粒数38粒左右,千粒重48克左右,熟期比烟农19早熟1
~2d。适合大面积中等或中等以上的肥水土壤栽培。 经过我们多年制种,栽培试验表明:在
中等肥水条件下亩产450公斤~550公斤,在高肥水条件下亩产550公斤以上,比父本临恢
R4685增产25%以上,比对照烟农19增产15%以上。


杂优1号在山西南部麦区多年多点的试验中先后经受了低温、?#21246;?#23506;、干热风等不
利气候的影响,均表现出较好的抗逆性和广泛的适应性,说明杂优1号具有很好的光温?#20174;?br>及?#20849; ?#25239;逆性强,适应气候变化能力强,年度之间产量比较稳定,对栽培管理要求?#22336;?#31561;
优点,符合现代农业“少?#24230;搿?#39640;产出,节肥环保”供给侧结构性?#27597;?#30340;要求,是一个极具推
广潜力的小麦杂种。


实施例2:采用本发明方法选育杂优65号,具体?#34903;?#26159;:


(1)以具有一定恢复力两个小麦品系临远84-51010/临远84-6218杂交选育出晋麦65。
晋麦65与不同的杂交小麦杂交恢复力稳定在90%以上。在恢复?#21040;?#40614;65选育过程中,采用
SSR分子标记进行辅助选择,表明晋麦65具有小麦主效恢复基因Xgwm95和Barc61。


(2)以临型0162A为母本,晋麦65作?#21482;?#29238;本,杂交。


(3)从杂交F1选择农艺性状相似于父本、雄性可育的单株作母本,再与晋麦65回交
三次,由此获得农艺性状与晋麦65相似、雄性可育的BC3F1材料。


(4)将性状似晋麦65、雄性可育的BC3F1材料自交,收获自交种种成BC3F2群体,扬
花期选花药外露度高,花粉量大,散粉特性较好的株系挂牌,成熟时在挂牌的株系中选择农
艺性状似晋麦65、雄性可育的单株单收。收获每个单株种子取20粒,使用培养箱培养种子,
取一叶一心期幼苗提取DNA,采用SSR分子标记进行辅助选择,选择具有小麦主效恢复基因
Xgwm95和Barc61的单株。


(5)F3选择具有小麦主效恢复基因株系,按单株种植,扬花期选花药外露度高,花
粉量大,散粉特性较好的株系挂牌,成熟时在挂牌的株系中选择农艺性状似晋麦65、雄性可
育的单株单收。F4~F6按株系种植,扬花期选花药外露度高,花粉量大,散粉特性较好的株
系挂牌,成熟时在挂牌的株系中选择农艺性状似父本、雄性可育的单株单收。F7代育成农艺
性状似晋麦65、携带临型恢复基因的恢复系临恢R65。用临型4561A与临恢R65杂交育成杂优
65。


杂优65冬性,抗冬?#24120;?#32784;春寒,中期耐旱长势强,后期耐热落黄好,叶片功能期长,
抗高温干热风。幼苗匍匐,根系发达,分?#20142;?#24378;,成穗率高。株高75cm至80cm左右,株型紧凑,
茎秆弹?#38498;茫?#36739;抗倒伏。中期长势强?#20445;?#21457;育稳重求快,抗虫?#20849;⌒院謾?#38271;芒、白壳、白粒,子
粒饱满、大小均匀,商品?#38498;謾?#19968;般每?#31471;?#25968;40万至45万穗,穗粒数38至45粒,千粒重42至48
克。经过我们多年制种,栽培试验表明:在肥沃旱地亩产350公斤至450公斤,在扩浇地条件
下亩产450公斤至550公斤,在高水肥条件下亩产达600公斤以上,比父本临恢R65增产20%
以上,比对照烟农19增产15%以上。


杂优65在抗虫?#20849;。?#39640;产稳产,节本增效方面有较大突破,?#36816;史从?#19981;敏感,是
水旱两用杂交小麦新品种。该杂交种经过?#25913;?#30340;品比试验和区域试验,表明适应?#38498;茫?#31283;产
高产,抗麦红吸浆虫,中抗麦长管?#31890;?#36866;宜在山西南部,临汾、运城、晋城等地的高水?#30465;?#20013;水
?#30465;?#25193;浇地、肥旱地,尤其是吸浆虫高发地块种植。


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