專利名稱：油菜復等位基因雄性不育系雜優利用三系自交選育法的制作方法
技術領域：
本發明涉及油菜雜種優勢利用方法，具體涉及一種油菜復等位基因控制的雄性不育系雜種優勢利用的親本三系自交選育方法。
背景技術：
當前作物的育種和生產實踐表明常規品種已經達到了相當高的水平，要實現產量的再次飛躍的可能性已經有限。相反以我國雜交水稻為代表的雜種優勢利用所引發的第二次綠色革命顯示出強勁的發展勢頭，目前全世界正在各種作物上大規模地展開雜優利用的研究，并已成為作物提高產量，抗性和品質以及促進作物品種商品化的重要途徑。在這一研究領域我國一直處于世界的領先地位。
雜種優勢利用的關鍵技術是花粉控制系統。只有通過可靠和高效的花粉控制系統才能促使親本間完全雜交，配制出高質量的雜交種子，從而利用雜種優勢達到增產增收的目的。甘藍型油菜是我國(同時也是世界上)主要的油料作物，僅我國的年播種面積達1億畝以上。80年代未我國在油菜的雜優利用研究上獲得了重大突破，90年代雜交油菜已大面積推廣，現占總播種面積的30％左右。由于油菜具有繁殖系數大和種子商品化程度高的特點，完全有可能基本實現種子的雜種化。
要實現油菜雜種化的戰略目標，必然就對目前花粉控制系統提出了更高的要求。不僅要求其育性穩定徹底；而且系統必須遺傳簡單，選育方便。同時還要盡可能避免不育胞質單一化所帶來的潛在危險。當今世界上絕大多數作物花粉控制系統的研究集中于二種類型一類是細胞質核互作型的雄性不育系統；另一類是細胞核雄性不育系統。
油菜的細胞質核互作類型的雄性系統是目前全世界雜優利用的重要方式。最主要的代表是華中農大發現的玻里馬雄性不育系統(傅廷棟1979)，其遺傳簡單，轉育方便，因而被認為最有實用價值的不育系統。但與此同時，所有的育種者都認識到玻里馬不育系統的育性受到環境條件尤其是溫度的影響，不育性狀會表現出一定的不穩定性。因此在我國長江以南，利用玻里馬不育系統制雜交種，經常表現出不穩定性，風險較大，受到了很大的限制。
甘藍型油菜的雜優利用首先是從細胞核雄性不育系統開始的，從盛家俊太郎(1940)始至現在，發現了多種類型的細胞核雄性不育系統。其中現仍有利用價值的有由一對和二對隱性基因控制的核不育系統(Chowclhurg 1966，Hegn1973，顧錫坤1980，侯國佐1990，和潘濤1990)，目前在四川等地有一定的播種面積，這類系統的主要缺陷是不育系由各占一半的可育株和不育株組成，制雜交種時必須將可育株全部去除，因而費工成本高，而且去雄效果難以保證，這大大限制了其運用范圍。本實驗室(李樹林1987)發現的二對顯性基因上位互作控制的核不育系統，首次在作物中獲得了100％的細胞核全不育系。大大提高了制種效果。隨后陳鳳祥(1993)獲得了二對隱性基因上位互作的核不育系統，這一系統育性由二對隱性基因控制，但同時通過另外一個上位壓制基因可獲得了全不育系。這二個系統的發現是當前雄性不育研究領域的重大進展，其不足之處是控制機理較為復雜，轉育難較大，不利于高效地選育強優勢組合。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供一種油菜復等位基因雄性不育系雜種優勢利用的三系自交選育方法，以克服現有技術中控制機理較為復雜，轉育難較大，不利于高效地選育強優勢組合的缺陷。
本發明的技術構思是這樣的絕大部分的研究支持這樣一種觀點細胞核雄性不育系統比細胞質核互作不育系統的育性來得穩定和可靠性強，但一般的核不育系統由于難以獲得全不育系造成制種成本很高，而上位互作類型的核不育系統遺傳較為復雜，選育難度大。玻里馬為代表的質核互作雄性不育系統的遺傳簡單，三系轉育方便，容易進行雜優利用。但是其育性對溫度的敏感性使得在氣候多變的南方地區的利用大受限制，而且美國40年代的玉米由于大量利用T型不育胞質制種造成小斑病大流行的慘痛教訓使得人們的對大量使用細胞質核互作雄性不育系統心存疑慮。因此發展一種既育性穩定；又遺傳簡單的經濟高效的花粉控制系統，無疑是油菜雜優利用的一種理想模式。
實現上述目標的路子有兩條其一是尋找和改良保持系，最大限度地降低玻里馬不育系統的溫敏感性，提高育性穩定性；其二是尋找一種遺傳簡單，轉育方便，可獲全不育的核不育系統。目前絕大多數的育種家選擇第一條路線，本公司研究的是第二條路線。并發現了一種新型細胞核雄性不育系統，即甘藍型油菜復等位雄性不育系統，它不僅育性穩定，可配制出全不育系；而且遺傳簡單轉育方便。
這一系統是由一個正常基因，一個不育基因和一個恢復基因組成的一組復等位基因所控制。利用這一系統配制雜交種，其育性穩定的特點保證了雜交種子的純度；可配制全不育系的特征大大提高了其制種的效率。根據上述遺傳學原理，發明出不育系、保持系和恢復系三系自交選育法。使得這一系統的三系選育十分簡單，從而能夠大大促進油菜雜種優勢的利用的研究效率，開拓一條安全可靠高效經濟的油菜雜優利用新途徑。
本油菜雄性不育系統受控于一個位點上，由三個基因組成的一組復等位基因，稱之為復等位基因的雄性不育系統(MGMS)。其中S為不育基因；N為保持基因；R為恢復基因。不育株有二種基因型SS和SN；可育株有四種基因型SR，RN，NN和RR，其中SR自交能夠分離出不育株，不育和可育之比為1∶3，NN為保持系基因型，RR為恢復系基因型。常規品種中95％為NN基因型可作為保持系；5％為RR基因型可作為恢復系。
本發明提供一種油菜雜種優勢利用方法，其特征在于，所述方法是選用復等位基因雄性不育系統(MGMS)，進行三系自交選育，具體的說包括如下步驟(1)選擇具有目標育種性狀的品系作為父本；(2)父本與MGMS的不育系雜交，選后代不育株與父本回交得到不育株回交一代；同時父本與MGMS的恢復系雜交，并用父本與雜交一代回交一次，獲得恢復株回交一代；(3)在上述不育株回交一代中，選不育株與父本回交得到可育株回交二代；(4)不育株回交二代與恢復株回交一代雜交，獲得F1代；(5)F1代后代選可育株自交，并這些自交系按株系分別種植于田間，觀察育性分離情況；(6)育性不分離的株系作為符合育種目標的保持系；(7)育性分離株系中選不育株與可育株雜交，后代育性分離1∶1的為符合育種目標的不育系；(8)育性分離株系中選可育株自交，后代育性不分離的為符合育種目標的恢復系。
本發明發現了新的油菜細胞核雄性不育系統，總結了新的遺傳規律。
本發明設計的三系選育技術路線，采用雜交、回交和自交的簡單方法，操作簡單，工作量小，容易選育成功雄性不育三系。避免了大量的姐妹交、測交等復雜的交配設計和統計分析。
本發明充分利用了細胞核雄性不育的育性穩定的特點，能夠保證雜交一代種子的質量，是油菜雜種優勢利用的新途徑。
圖1為復等位基因控制的雄性不育系統基因型之間的關系圖2為MGMS系統不育基因型與可育基因型之間的雜交后代基因型分布表圖3為MGMS系統三系回交自交選育路線圖具體實施方式
參見圖1和圖2，本油菜雄性不育系統受控于一個位點上，由三個基因組成的一組復等位基因，稱之為復等位基因的雄性不育系統(MGMS)。其中S為不育基因；N為保持基因；R為恢復基因。不育株有二種基因型SS和SN；可育株有四種基因型SR，RN，NN和RR，其中SR自交能夠分離出不育株，不育和可育之比為1∶3，NN為保持系基因型，RR為恢復系基因型。常規品種中95％為NN基因型可作為保持系；5％為RR基因型可作為恢復系。
實施例1參見圖3，本發明的三系選育技術細節如下具體步驟如下(1)首先選定優良油菜單株，基因型位NN，作為父本。
(2.1)不育株SS(不育系)獲得SF1代；(2.2)SF1代油菜，育性為全部不育，選擇不育株與父本回交獲得回交一代SBC1。
(3.1)同時，父本(NN)與恢復株RR(恢復系)雜交，獲得RF1代；
(3.2)RF1為全部可育，選擇單株與父本回交，獲得回交一代RBC1。
(4)SBC1群體的不育株與可育株的比例為1∶1，選擇不育株為母本與RBC1雜交，獲得F1一代。
(5)種植F1代，群體的不育株與可育株的比例為1∶3，選取可育株自交。
(6.1)自交后代育性不分離的群體，選取單株與本系統內任何不育株雜交，后代有不育株出現的，這個單株的自交后代為保持系；(6.2)自交后代育性分離，比例為1∶3。在群體內選取不育株與可育株雜交，后代育性分離出現1∶1分離，這個1∶1分離群體為育成的不育系；后代育性出現全部可育，這個可育株的自交后代為恢復系。
實施例2(1)選取優良甘藍型油菜品種匯油50作為父本；(2)匯油50與MGMS的不育株雜交，選后代不育株與匯油50回交，得到不育株SBC1；(3)匯油50與MGMS的恢復系雜交，選后代不育株與匯油50回交，得到可育株RBC1；(4)不育株SBC1與可育株RBC1雜交，獲得F1；(5)F1自交后代選可育株自交。
(6)育性不分離的株系可以作為匯油保持系。
(7)育性分離株系中選不育株與可育株雜交，后代育性分離1∶1的為匯油50不育系。
(8)育性分離株系中選可育株自交，后代育性不分離的為匯油50恢復系。
(9)匯油50的自交后代及其他NN基因型的株系皆可為保持系。
權利要求
1.一種油菜雜種優勢利用方法，其特征在于，所述方法是選用復等位基因雄性不育系統(MGMS)，進行三系自交選育。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的三系選育方法包括如下步驟(1)選擇具有目標育種性狀的品系作為父本；(2)父本與MGMS的不育系雜交，選后代不育株與父本回交得到不育株回交一代；同時父本與MGMS的恢復系雜交，并用父本與雜交一代回交一次，獲得恢復株回交一代；(3)在上述不育株回交一代中，選不育株與父本回交得到可育株回交二代；(4)不育株回交二代與恢復株回交一代雜交，獲得F1代；(5)F1代后代選可育株自交，并這些自交系按株系分別種植于田間，觀察育性分離情況；(6)育性不分離的株系作為符合育種目標的保持系；(7)育性分離株系中選不育株與可育株雜交，后代育性分離1∶1的為符合育種目標的不育系；(8)育性分離株系中選可育株自交，后代育性不分離的為符合育種目標的恢復系。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，F1代通過自交或種植后代選可育株自交。
全文摘要
本發明屬于油菜雜種優勢利用方法的改進。其特征在于利用油菜細胞核雄性不育系統，并采用新的三系選育技術路線，采用雜交、回交和自交的簡單方法，操作簡單，工作量小，容易選育成功雄性不育三系。避免了大量的姐妹交、測交等復雜的交配設計和統計分析。本發明充分利用了細胞核雄性不育的育性穩定的特點，能夠保證雜交一代種子的質量，是油菜雜種優勢利用的新途徑。
文檔編號A01H1/02GK1751564SQ20041006657
公開日2006年3月29日 申請日期2004年9月22日 優先權日2004年9月22日
發明者周志疆 申請人:上海農業科技種子有限公司, 周志疆