本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種提高三系雜交小麥繁制種效益的方法，先以粘、易、偏型小麥雄性不育系的保持系為母本，多子房小麥為父本，將攜有多子房性狀基因通過(guò)雜交和隨后以保持系為輪回親本的置換回交導(dǎo)入到保持系細(xì)胞核中，創(chuàng)制出同類型的多子房保持系。再以這種具有多子房性狀保持系為父本，與粘、易、偏型小麥雄性不育系進(jìn)行雜交、連續(xù)回交置換，最終選育出具有粘、易、偏型不育細(xì)胞質(zhì)的對(duì)應(yīng)多子房不育系。采用這種粘、易、偏型多子房不育系組配與篩選強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交組合，或再現(xiàn)原有的強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合，可在母本繁殖、雜交種生產(chǎn)制種中表現(xiàn)多子房性狀，明顯提高不育系繁殖系數(shù)和制種效益。雜交種在生產(chǎn)應(yīng)用中表現(xiàn)為單子房性狀，既不影響小麥品質(zhì)，又可保障高產(chǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用
，具體涉及一種提高三系雜交小麥繁制種效益的方法。
技術(shù)介紹
植物雜種優(yōu)勢(shì)的研究與利用是現(xiàn)代遺傳學(xué)研究的重要領(lǐng)域之一，目前，雜種優(yōu)勢(shì)利用已在實(shí)際生產(chǎn)上獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。許多研究亦表明，小麥也具有明顯的雜種優(yōu)勢(shì)，深人研究與開發(fā)利用是大幅度提高小麥產(chǎn)量的重要途徑。小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用的途徑主要有4種即CMS(核質(zhì)互作雄性不育)、CHA(殺雄劑誘導(dǎo)雄性不育)、GMS(核型雄性不育)和PCMS(光溫敏雄性不育)。其中，CMS途徑主要是通過(guò)小麥雄性不育系、保持系和恢復(fù)系來(lái)利用雜種優(yōu)勢(shì)，因此又稱為三系法，這一途徑是當(dāng)前我國(guó)小麥雜種優(yōu)勢(shì)研究與利用中，真正獲得初步成功，并已小面積種植或較大面積中試與生產(chǎn)示范的主要途徑之一。CMS小麥雄性不育系分為兩類，即提類和粘類。提類，是以提型小麥雄性不育系為代表的一類不育系的總稱，突出的特點(diǎn)是極易保持，不育性穩(wěn)定，但缺點(diǎn)是恢復(fù)源窄，收獲前穗易發(fā)芽，雜交種發(fā)芽率低等已成為生產(chǎn)障礙。粘類，即粘型(K型)、易型(V型)、偏型(Ven型)等一類不育系的總稱，其突出特點(diǎn)是既易保持又易恢復(fù)，且種子飽滿；保持系與恢復(fù)系資源都分布在普通小麥的推廣品種(系)內(nèi)，農(nóng)藝性狀優(yōu)良。從目前研究，粘類不育系又分為粘類1B/1R不育系和粘類非1B/1R不育系，粘類1B/1R不育系的缺點(diǎn)是由于異源細(xì)胞質(zhì)與特定核型互作產(chǎn)生一定的細(xì)胞質(zhì)負(fù)效應(yīng)，如不育系及F1均產(chǎn)生一定頻率的單倍體、恢復(fù)度變異較大、育性不穩(wěn)定及生長(zhǎng)勢(shì)弱等。雖然已培育出不少達(dá)標(biāo)強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合，但仍難以走向生產(chǎn)。值得一提的是，西北農(nóng)林科技大學(xué)通過(guò)多年篩選與選育，目前已培育出粘類非1B/1R小麥雄性不育系，較好地克服了粘類1B/1R小麥雄性不育系的上述不良細(xì)胞質(zhì)效應(yīng)。特別是這批不育系主效育性基因單一，而且易恢復(fù)性高，恢復(fù)度大多都在85-100％之間。在此基礎(chǔ)上已組配出部分超標(biāo)15-20％以上的強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合。盡快開發(fā)利用這些強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合，使雜交小麥大面積走向生產(chǎn)，進(jìn)一步提高雜交小麥制種效益已成為雜交小麥推廣的技術(shù)關(guān)鍵。事實(shí)上，大量實(shí)踐證明雜交小麥制種效益，或者制種中的繁殖系數(shù)能否提高已經(jīng)成為雜交小麥能否大面積推廣的瓶頸。小麥屬小株大群體作物，繁殖系數(shù)小，種子生產(chǎn)成本高，現(xiàn)制種產(chǎn)量，雖已由50kg-60kg/667m2提高到150kg-250kg/667m2(小面積實(shí)驗(yàn))，但與水稻、玉米的制種產(chǎn)量可達(dá)250-400kg/667m2相比仍較低，而且水稻、玉米667m2的用種量?jī)H為1-1.5kg/667m2和2.5kg/667m2，雜交小麥則要6-7kg/667m2。因而在雜交小麥的生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程，亟需考慮繁制種效益問(wèn)題，即要研制解決如何提高繁殖系數(shù)，降低種子生產(chǎn)成本的問(wèn)題。多子房小麥，一個(gè)小花內(nèi)具有2-3個(gè)雌蕊，三個(gè)雄蕊，結(jié)實(shí)正常，遺傳性穩(wěn)定，使正常每一小花內(nèi)的籽粒數(shù)量可增加到2-3粒，將其應(yīng)用到雜交小麥制種，從而可使雜交小麥繁殖系數(shù)大大提高，進(jìn)而帶來(lái)雜交小麥制種效益的大大提高。研究證明，粘類小麥不育系之不育細(xì)胞質(zhì)對(duì)雜合顯性多子房基因的性狀表達(dá)具有抑制作用，而不影響純合顯性多子房基因的正常表達(dá)，將其這一特性應(yīng)用于三系雜交小麥的繁制種中，這不僅在很大程度上解決了雜交小麥繁殖系數(shù)低，制種成本高的實(shí)際問(wèn)題，而且更加快了真正在生產(chǎn)上突破雜交小麥生產(chǎn)應(yīng)用關(guān)的步伐，可使雜交小麥更快地應(yīng)用于大面積生產(chǎn)，為我國(guó)乃至世界人民的糧食安全做出新貢獻(xiàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有的小麥三系雜種組合在母本繁殖和雜交制種中所存在的繁殖系數(shù)低、制種成本高的瓶頸，本專利技術(shù)的目的是提供一種提高三系雜交小麥繁制種效益的方法。研究證明利用粘類小麥不育系之不育細(xì)胞質(zhì)對(duì)雜合顯性多子房基因的性狀表達(dá)具有抑制作用，而又不影響純合顯性多子房基因的正常表達(dá)，將其這一特性應(yīng)用于三系雜交小麥的繁制種中，不僅可以將粘類小麥雄性不育系的現(xiàn)有強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交組合轉(zhuǎn)育成具有多子房性狀的新雄性不育系和保持系，并通過(guò)和原有恢復(fù)系雜交仍可保持原有雜種組合的雜種優(yōu)勢(shì)，而且也可以利用該方法選育新的小麥多子房雄性不育系，用以配制與篩選強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合。無(wú)論那一種方法，選育或轉(zhuǎn)育的三系雜種組合在母本繁殖、作為制種的母本用以雜交種生產(chǎn)均表現(xiàn)多子房性狀，可明顯提高三系雜交小麥的繁殖系數(shù)、降低繁制種成本。同時(shí)雜交種用以生產(chǎn)又能表現(xiàn)單子房性狀，既不影響小麥優(yōu)質(zhì)品質(zhì)，又可保障獲得高而穩(wěn)定的產(chǎn)量。上述專利技術(shù)的技術(shù)解決方案通過(guò)下列方法得以實(shí)現(xiàn)一種提高三系雜交小麥繁制種效益的方法，其特征在于，包括下列步驟1、粘、易、偏型小麥雄性不育系多子房保持系的選育或轉(zhuǎn)育；2、粘、易、偏型多子房小麥雄性不育系的轉(zhuǎn)育；3、粘、易、偏型多子房小麥雄性不育系繁殖與雜交種生產(chǎn)。1)粘、易、偏型小麥雄性不育系多子房保持系的選育或轉(zhuǎn)育，按下列步驟進(jìn)行①以粘、易、偏型小麥雄性不育系單子房保持系[用N(mm rfrf)]為母本，其中N表示保持系可育細(xì)胞質(zhì)，m表示保持系細(xì)胞核內(nèi)單子房基因，rf代表細(xì)胞核內(nèi)雄性不育隱性基因，與多子房小麥[用A(MM RfRf)]雜交，其中A表示普通小麥細(xì)胞質(zhì)，M表示普通小麥細(xì)胞核內(nèi)多子房基因，Rf代表細(xì)胞核內(nèi)雄性不育顯性可育基因，獲得F1[N(Mm Rfrf)]，表現(xiàn)多子房；②多子房F1[N(Mm Rfrf)]為母本，粘、易、偏型小麥雄性不育系單子房保持系[N(mm rfrf)]為父本進(jìn)行回交，獲得BC1，子房性狀發(fā)生分離，表現(xiàn)單子房的植株[N(mm Rfrf)+N(mm rfrf)]淘汰，表現(xiàn)多子房的植株[N(Mm Rfrf)+N(Mm rfrf)]保留，選擇與輪回親本(保持系)性狀相似的多子房單株以便繼續(xù)進(jìn)行測(cè)交與回交；③表現(xiàn)多子房的植株[N(Mm Rfrf)+N(Mm rfrf)]繼續(xù)作母本與輪回親本[保持系，N(mm rfrf)]定株回交，得到兩類BC2，一類是育性和子房性狀均發(fā)生分離[N(Mm Rfrf)+N(mm rfrf)](淘汰)，另一類是子房性狀分離、育性不分離[N(Mm rfrf)+N(mm rfrf)](保留)。④進(jìn)行③的同時(shí)，利用BC1中表現(xiàn)多子房的植株[N(Mm Rfrf)+N(Mmrfrf)]與粘、易、偏型小麥雄性不育系之一進(jìn)行測(cè)交，如粘型不育系[K(mm rfrf)]，亦得到兩類測(cè)交后代，一類表現(xiàn)為單子房全不育[K·(Mm rfrf)+K(mm rfrf)](保留測(cè)交父本后代)，另一類則表現(xiàn)為單子房育性分離[K(Mm Rfrf)+K(mm rfrf)](淘汰測(cè)交父本后代)。⑤根據(jù)③和④中的定株回交和測(cè)交結(jié)果，在測(cè)交后代表現(xiàn)單子房全不育的定株回交父本后代，即子房性狀分離、育性不分離后代[N(Mm rfrf)+N(mm rfrf)]中選留多子房單株[N(Mm rfrf)]繼續(xù)作為母本與輪回親本[保持系，N(mm rfrf)]定株回交。⑥重復(fù)③、④、⑤的工作，直到回交后代農(nóng)藝性狀與輪回親本(保持系)性狀相似，然后選用表現(xiàn)多子房的單株[N(Mm rfrf)]進(jìn)行自交分離純合基因型。⑦從⑥中選留的多子房單株[N(Mm rfrf)進(jìn)行自交純化，得到子房性狀分離的自交后代[純合多子房，N(MM rfrf)+雜和多子房，N(Mm rfrf)+純合單子房，N(mm rfrf)]。⑧對(duì)⑦中的多子房自交后代繼續(xù)定株自交，選留自交后代本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種提高三系雜交小麥繁制種效益的方法，其特征在于，包括下列步驟：１）粘、易、偏型小麥雄性不育系多子房保持系的選育或轉(zhuǎn)育①以粘、易、偏型小麥雄性不育系單子房保持系［Ｎ（ｍｍｒｆｒｆ）］為母本，其中Ｎ表示保持系可育細(xì)胞質(zhì)，ｍ 表示保持系細(xì)胞核內(nèi)單子房基因，ｒｆ代表細(xì)胞核內(nèi)雄性不育隱性基因，與多子房小麥［Ａ（ＭＭＲｆＲｆ）］雜交，其中Ａ表示普通小麥細(xì)胞質(zhì)，Ｍ表示普通小麥細(xì)胞核內(nèi)多子房基因，Ｒｆ代表細(xì)胞核內(nèi)雄性不育顯性可育基因，獲得表現(xiàn)多子房Ｆ↓［１］［Ｎ（Ｍｍ Ｒｆｒｆ）］；②多子房Ｆ↓［１］［Ｎ（ＭｍＲｆｒｆ）］為母本，粘、易、偏型小麥雄性不育系單子房保持系［Ｎ（ｍｍｒｆｒｆ）］為父本進(jìn)行回交，獲得ＢＣ↓［１］，子房性狀發(fā)生分離，將表現(xiàn)單子房的植株［Ｎ（ｍｍＲｆｒｆ）＋Ｎ （ｍｍｒｆｒｆ）］淘汰，將表現(xiàn)多子房的植株［Ｎ（ＭｍＲｆｒｆ）＋Ｎ（Ｍｍｒｆｒｆ）］保留，選擇與輪回親本即保持系性狀相似的多子房單株以進(jìn)行測(cè)交與回交；③表現(xiàn)多子房的植株［Ｎ（ＭｍＲｆｒｆ）＋Ｎ（Ｍｍｒｆｒｆ）］繼 續(xù)作母本與輪回親本［保持系，Ｎ（ｍｍｒｆｒｆ）］定株回交，得到兩類ＢＣ↓［２］，一類是育性和子房性狀均發(fā)生分離［Ｎ（ＭｍＲｆｒｆ）＋Ｎ（ｍｍｒｆｒｆ）］，淘汰；另一類是子房性狀分離、育性不分離［Ｎ（Ｍｍｒｆｒｆ）＋Ｎ（ｍｍ ｒｆｒｆ）］，保留；④進(jìn)行步驟③的同時(shí)，利用ＢＣ↓［１］中表現(xiàn)多子房的植株［Ｎ（ＭｍＲｆｒｆ）＋Ｎ（Ｍｍｒｆｒｆ）］與粘、易、偏型小麥雄性不育系之一粘型不育系［Ｋ（ｍｍｒｆｒｆ）］進(jìn)行測(cè)交，亦得到兩類測(cè)交后代，一類表現(xiàn) 為單子房全不育［Ｋ（Ｍｍｒｆｒｆ）＋Ｋ（ｍｍｒｆｒｆ）］，保留測(cè)交父本后代，另一類則表現(xiàn)為單子房育性分離［Ｋ（ＭｍＲｆｒｆ）＋Ｋ（ｍｍｒｆｒｆ）］，淘汰測(cè)交父本后代；⑤根據(jù)步驟③和步驟④中的定株回交和測(cè)交結(jié)果，在測(cè)交 后代表現(xiàn)單子房全不育的定株回交父本后代，即子房性狀分離、育性不分離后代［Ｎ（Ｍｍｒｆｒｆ）＋Ｎ（ｍｍｒｆｒｆ）］中選留多子房單株［Ｎ（Ｍｍｒｆｒｆ）］繼續(xù)作為母本與輪回親本即保持系［Ｎ（ｍｍｒｆｒｆ）］定株回交；⑥重 復(fù)步驟③、步驟④、步驟⑤，直到回交后代農(nóng)藝性狀與輪回親本（保持系）性狀相似，然后選用表現(xiàn)多子房的單株［Ｎ（Ｍｍｒｆｒｆ）］進(jìn)行...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種提高三系雜交小麥繁制種效益的方法，其特征在于，包括下列步驟1)粘、易、偏型小麥雄性不育系多子房保持系的選育或轉(zhuǎn)育①以粘、易、偏型小麥雄性不育系單子房保持系[N(mm rfrf)]為母本，其中N表示保持系可育細(xì)胞質(zhì)，m表示保持系細(xì)胞核內(nèi)單子房基因，rf代表細(xì)胞核內(nèi)雄性不育隱性基因，與多子房小麥[A(MM RfRf)]雜交，其中A表示普通小麥細(xì)胞質(zhì)，M表示普通小麥細(xì)胞核內(nèi)多子房基因，Rf代表細(xì)胞核內(nèi)雄性不育顯性可育基因，獲得表現(xiàn)多子房F1[N(Mm Rfrf)]；②多子房F1[N(Mm Rfrf)]為母本，粘、易、偏型小麥雄性不育系單子房保持系[N(mm rfrf)]為父本進(jìn)行回交，獲得BC1，子房性狀發(fā)生分離，將表現(xiàn)單子房的植株[N(mm Rfrf)+N(mm rfrf)]淘汰，將表現(xiàn)多子房的植株[N(Mm Rfrf)+N(Mm rfrf)]保留，選擇與輪回親本即保持系性狀相似的多子房單株以進(jìn)行測(cè)交與回交；③表現(xiàn)多子房的植株[N(Mm Rfrf)+N(Mm rfrf)]繼續(xù)作母本與輪回親本[保持系，N(mm rfrf)]定株回交，得到兩類BC2，一類是育性和子房性狀均發(fā)生分離[N(Mm Rfrf)+N(mm rfrf)]，淘汰；另一類是子房性狀分離、育性不分離[N(Mm rfrf)+N(mm rfrf)]，保留；④進(jìn)行步驟③的同時(shí)，利用BC1中表現(xiàn)多子房的植株[N(Mm Rfrf)+N(Mm rfrf)]與粘、易、偏型小麥雄性不育系之一粘型不育系[K(mm rfrf)]進(jìn)行測(cè)交，亦得到兩類測(cè)交后代，一類表現(xiàn)為單子房全不育[K(Mm rfrf)+K(mm rfrf)]，保留測(cè)交父本后代，另一類則表現(xiàn)為單子房育性分離[K(MmRfrf)+K(mm rfrf)]，淘汰測(cè)交父本后代；⑤根據(jù)步驟③和步驟④中的定株回交和測(cè)交結(jié)果，在測(cè)交后代表現(xiàn)單子房全不育的定株回交父本后代，即子房性狀分離、育性不分離后代[N(Mmrfrf)+N(mm rfrf)]中選留多子房單株[N(Mm rfrf)]繼續(xù)作為母本與輪回親本即保持系[N(mm rfrf)]定株回交；⑥重復(fù)步驟③、步驟④、步驟⑤，直到回交后代農(nóng)藝性狀與輪回親本(保持系)性狀相似，然后選用表現(xiàn)多子房的單株[N(Mm rfrf)]進(jìn)行自交分離純合基因型；⑦從步驟⑥中選留的多子房單株[N(Mm rfrf)]進(jìn)行自交純化，得到子房性狀分離的自交后代純合多子房[N(MM rfrf)+雜和多子房N(Mm rfrf)+純合單子房N(mm rfrf)]；⑧對(duì)步驟⑦中的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張改生，馬守才，牛娜，杜偉莉，趙惠燕，梅擁軍，郭艷萍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西北農(nóng)林科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：61[中國(guó)|陜西]
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