一種多系雜交育種方法及其應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種多系雜交育種方法，屬于農(nóng)業(yè)育種技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)多系雜交育種法是將具有不同優(yōu)勢性狀的不同親本的接穗同時(shí)嫁接于同一植株的不同砧木上，創(chuàng)造一個(gè)具有1-N個(gè)優(yōu)勢性狀的多親本的內(nèi)源環(huán)境，然后再利用所述內(nèi)源環(huán)境中產(chǎn)生的優(yōu)質(zhì)配子開展有性雜交育種。本發(fā)明專利技術(shù)可創(chuàng)造更優(yōu)、具2至多個(gè)綜合優(yōu)良性狀的后代的新育種方法，創(chuàng)立一種新育種法；解決常規(guī)雜育種一次雜交只能引入兩個(gè)親本基因的缺陷，又同時(shí)克服引入多個(gè)親本基因如復(fù)合雜交的育種年限過長的問題，可一次導(dǎo)入多個(gè)親本基因，縮短導(dǎo)入多個(gè)親本基因的育種年限；獲得更多的性狀分，提高育種效率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)公開一種多系雜交育種方法及其應(yīng)用，屬于農(nóng)業(yè)育種

技術(shù)介紹
中國以世界上7％的耕地承擔(dān)著養(yǎng)活世界上22％的人口的重任，人多地少的國情使得糧食安全問題一直困擾著中華民族。培育具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、適應(yīng)性廣的良種是中國糧食安全的出路。一直以來，我國非常重視良種的培育，從傳統(tǒng)的常規(guī)雜交系統(tǒng)選育到新興的分子標(biāo)記輔助選擇的轉(zhuǎn)基因育種，育種技術(shù)遂漸進(jìn)入了現(xiàn)代多樣化階段。但由于轉(zhuǎn)基因育種還處于起步階段，安全性能未知、技術(shù)尚未成熟，現(xiàn)階段依然是以雜交育種為主，其它育種為輔的局面。雜交育種分為無性雜交育種和有性雜交育種(常規(guī)雜交育種)。有性雜交育種又稱組合育種，它是通過人工雜交的手段，把分散在不同親本上的優(yōu)良性狀組合到雜種中，對(duì)其后代進(jìn)行多代培育選擇，比較鑒定，以獲得遺傳性相對(duì)穩(wěn)定、有栽培利用價(jià)值的定型新品種的育種途徑(曹家樹和申書興，2001)。有性雜交的方法有近緣的種內(nèi)雜交和遠(yuǎn)緣的種間、屬間雜交，近緣雜交比較容易，遠(yuǎn)緣雜交困難非常大，容易造成雜交不孕。因此，目前的絕大多數(shù)作物良種都是通過近緣雜交獲得，它們之間的遺傳差異越來越小，很難再獲得突破性的進(jìn)步。無性雜交實(shí)際上就是嫁接，它不受親緣關(guān)系限制，選擇雜交親本的范圍比有性雜交更廣泛，遺傳基礎(chǔ)更復(fù)雜。遠(yuǎn)緣有性雜交的結(jié)實(shí)率較低，獲得良種的可能性很小；遠(yuǎn)緣嫁接又不能直接得到具有穩(wěn)定遺傳的后代。現(xiàn)有技術(shù)中比較常見的傳統(tǒng)雜交育種為常規(guī)雜交育種，所謂常規(guī)雜交育種就是將不同種群、不同基雜因型個(gè)體間進(jìn)行雜交，并在其雜種后代中選育出所需品種(系)的方法。雜交育種內(nèi)容包括：種內(nèi)雜交、遠(yuǎn)緣雜交、回交與雜種優(yōu)勢的利用。從其雜交方式，可分為：成對(duì)雜、復(fù)合雜交、回交、多親本混合授粉、自由授粉。成對(duì)雜交指只有兩個(gè)親本參與的雜交。復(fù)合雜交是指兩個(gè)以上的親本的雜交，但通常要通過兩次或兩次以上的雜交才能完成，從生長周期上，要完成兩個(gè)以上的生長周期，才能成完成復(fù)合雜交。例如三交(A×B)×C，先完成A×B雜交，再種植F1代種子，再由F1個(gè)體與C雜交(F1×C)，以此累推得到不同的四雜(〔(A×B)×C〕×D)、雙交(A×B)×(C×D)……，其特點(diǎn)是經(jīng)多輪的多交，育種周期更長。多親本混混合授粉指以一個(gè)以上的父本品種花粉混合給一個(gè)母本品種的方式，其特點(diǎn)是：其后代是多個(gè)雜種的混合群體，個(gè)體間是單雜個(gè)體。常規(guī)雜交的的特點(diǎn)是，每個(gè)一種子的生長周期內(nèi)均為單雜，只含有兩個(gè)雙親的基因。該育種方法是專統(tǒng)的、常規(guī)的木薯雜交育種方法，其特點(diǎn)是每一個(gè)物候生長周期內(nèi)只能完成一次雜交，其后代均為單交個(gè)體。復(fù)合雜交雖可使其后代具多個(gè)雙親的基因，但其每一次雜過程依然是一次單雜，且育種年限大大延長。現(xiàn)有技術(shù)中還常使用嫁接雜交來育種。嫁接雜交：是指通過嫁接技術(shù)來誘發(fā)幼齡植物產(chǎn)生遺傳性變異，進(jìn)而培育新品種的一種方法。最常用的是蒙導(dǎo)法，具體是指，將接穗嫁接于帶生長枝稍的鉆木上，成活后，不讓嫁穗長葉或摘除大部分葉片，打頂?shù)龋T導(dǎo)接穗長腋芽，以腑芽為繁植對(duì)象，進(jìn)行選育種。一般不被認(rèn)為是有性雜交。嫁接雜交的缺點(diǎn)：以腋芽為選育種對(duì)象，后代過個(gè)體較少，另一方面其后代退化明顯，多顯示野生性狀，其后代雜種優(yōu)勢不明顯。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)上述另領(lǐng)域的需求與不足，本專利技術(shù)公開一種多系雜交育種方法，本專利技術(shù)方法解決常規(guī)雜交育種一代只有2個(gè)父、母本，本專利技術(shù)可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)父母本共存干擾的有性雜交育種，利用其內(nèi)源激素的互相影響和內(nèi)源物質(zhì)及遺傳信息的交換，產(chǎn)生更復(fù)雜的配子產(chǎn)生環(huán)境，為有性雜交后代具更多不同基因型的個(gè)體，可有效提高雜交育種效率，利用多系雜交育種法，開創(chuàng)一種新雜交育種途徑方法，為作物育種提供一種新方法。本專利技術(shù)適用于所有植物育種，尤其對(duì)基因高度雜合的作物，如木薯、馬鈴薯、甘蔗等，具有更好的育種效率，使雜合體之間更易獲得優(yōu)良后代。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：多系雜交育種法，其特征在于，所述方法將具有不同優(yōu)勢性狀的不同親本的接穗同時(shí)嫁接于同一植株的不同砧木上，創(chuàng)造一個(gè)具有1-N個(gè)優(yōu)勢性狀的多親本的內(nèi)源環(huán)境，然后再利用所述內(nèi)源環(huán)境中產(chǎn)生的優(yōu)質(zhì)配子開展有性雜交育種。所述有性雜交育種為橋式株間雜交和/或橋式株內(nèi)雜交。所述嫁接包括根、莖、葉和/或細(xì)胞質(zhì)接入的嫁接。所述多系雜交育種法可以是2系、3系、4系、5系或多系(N系)雜交育種法。所述多系雜交育種法可以是2苗2系、3苗2系、4苗2系.....N苗2系；3苗3系、4苗3系.....依此類推至N苗N系的雜交育種法。所述多系可分環(huán)境系和目標(biāo)雜交系，所述環(huán)境系負(fù)責(zé)創(chuàng)造某一環(huán)境的物質(zhì)基礎(chǔ)，可間接參與所述目標(biāo)雜交系配子的雜交育種；所述目標(biāo)雜交系是在所述環(huán)境系創(chuàng)造的環(huán)境下產(chǎn)生的配子作為雜交對(duì)象，直接參與雜交；所述環(huán)境系也可直接參與雜交，也可間接參與所述目標(biāo)雜交系雜交。在所述環(huán)境系中，同砧木一致性的接穗為保持系，所述環(huán)境系采用2-N枝嫁接入，所述目標(biāo)雜交系采用單枝嫁接接入。所述有性雜交采用非首個(gè)生育期或先嫁接后種植，成活后的生育期，進(jìn)行雜交育種。上述的多系雜交育種法，其特征在于，按順序包括如下步驟：選地整地、種植管理以獲得符合嫁接要求的植株、雜交父母本的嫁接以形成優(yōu)勢性狀的內(nèi)源環(huán)境、采用橋式株內(nèi)雜交和/或橋式株間雜交育種。上所述多系雜交育種法的應(yīng)用。本專利技術(shù)多系雜交育種法(簡稱多系育種法)是以多個(gè)不同親本為接穗，同時(shí)嫁接于同一植株的不同砧木上，創(chuàng)造一個(gè)多親本內(nèi)源物質(zhì)交流的復(fù)雜環(huán)境或創(chuàng)造1-N個(gè)優(yōu)勢性狀的內(nèi)源環(huán)境，利用該環(huán)境中產(chǎn)生的優(yōu)質(zhì)配子，開展有性雜交育種的一種育種新方法。本專利技術(shù)多系育種法既可以在株內(nèi)和株間進(jìn)行雜交，又可以用多系育種法中的配子同非多系育種法的配子進(jìn)行雜交。本專利技術(shù)多系育種法的核心是利用1-N個(gè)優(yōu)良性狀的集中優(yōu)勢環(huán)境，產(chǎn)生該內(nèi)源環(huán)境的優(yōu)勢配子進(jìn)行雜交，選育后代具多個(gè)親本性，因而稱為多系雜交育種法或多系育種法，又由于其利用內(nèi)源環(huán)境對(duì)配子的影響進(jìn)行雜交育種，也稱多系內(nèi)源環(huán)境雜交育種法或簡稱環(huán)境育種法)。本專利技術(shù)的嫁接是指廣義嫁接，包括根、莖、葉等器官及細(xì)胞質(zhì)等接入的嫁接，本專利技術(shù)實(shí)施例中僅以常規(guī)的陜義嫁接為例予以說明，但其理相同。本專利技術(shù)多系育種法根據(jù)接穗的品種不同，可分為2系(圖1、圖8、圖9)、3系(圖2、圖5、圖6)、4系(圖3、圖4、圖10、圖11)、5系(圖7、圖12)和多系(N系)雜交法；根據(jù)接穗的數(shù)量與品種的不同，可分為2苗2系(圖1)、3苗2系(圖8、圖9)、4苗2系.....N苗2系；3苗3系(圖3)、4苗3系(圖5、圖6)......N苗3系，依此類推至N苗N系的雜交育種法。根據(jù)接入品種的作用不同，可分環(huán)境系和目標(biāo)雜交系，環(huán)境系負(fù)責(zé)創(chuàng)造某一環(huán)境的物質(zhì)基礎(chǔ)，多間接參與目標(biāo)系配子的雜交育種。在環(huán)境雜交系中，同砧木一致性的接穗，定義為保持系(圖1-圖9中的A)，保持系在多系育種中是不可少的。目標(biāo)雜交系則是在該環(huán)境下產(chǎn)生的配子作為雜交對(duì)象，是多系育種法的直接參與者，而環(huán)境系既可直接參與雜交，也可間接參與目標(biāo)系的雜交。本專利技術(shù)方法既包括了細(xì)胞間的遺傳信息的置換及不同品種內(nèi)源物質(zhì)的交流，使遺傳物質(zhì)的環(huán)境產(chǎn)生很大的變化，使活力優(yōu)勢花粉因環(huán)境的變化，而產(chǎn)生不同優(yōu)勢花粉，又包含了常規(guī)的雜交育技術(shù)。本專利技術(shù)既是常規(guī)雜交育種與嫁接雜交的融合的一種新育種方法，又是對(duì)二技術(shù)創(chuàng)新、發(fā)展，典型代本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
多系雜交育種法，其特征在于，所述方法將具有不同優(yōu)勢性狀的不同親本的接穗同時(shí)嫁接于同一植株的不同砧木上，創(chuàng)造一個(gè)具有1?N個(gè)優(yōu)勢性狀的多親本的內(nèi)源環(huán)境，然后再利用所述內(nèi)源環(huán)境中產(chǎn)生的優(yōu)質(zhì)配子開展有性雜交育種。

【技術(shù)特征摘要】
2015.07.13 CN 2015104078090;2015.08.31 CN 201510541.多系雜交育種法，其特征在于，所述方法將具有不同優(yōu)勢性狀的不同親本的接穗同時(shí)嫁接于同一植株的不同砧木上，創(chuàng)造一個(gè)具有1-N個(gè)優(yōu)勢性狀的多親本的內(nèi)源環(huán)境，然后再利用所述內(nèi)源環(huán)境中產(chǎn)生的優(yōu)質(zhì)配子開展有性雜交育種。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多系雜交育種法，其特征在于，所述有性雜交育種為橋式株間雜交和/或橋式株內(nèi)雜交。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多系雜交育種法，其特征在于，所述嫁接包括根、莖、葉和/或細(xì)胞質(zhì)接入的嫁接。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多系雜交育種法，其特征在于，所述多系雜交育種法可以是2系、3系、4系、5系或多系(N系)雜交育種法。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多系雜交育種法，其特征在于，所述多系雜交育種法可以是2苗2系、3苗2系、4苗2系.....N苗2系；3苗3系、4苗3系.....

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：俞奔馳，李軍，韋麗君，馬崇熙，鄭華，黃建祺，雷開文，文峰，黃強(qiáng)，田益農(nóng)，盤歡，陳顯雙，
申請(專利權(quán))人：廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：廣西;45