一種核質互作雄性不育系的育種方法技術

一種核質互作雄性不育系的育種方法，主要包括以下步驟：通過雜交、回交、復交、花培手段，獲得細胞質雄性不育株；再與具有恢復基因的品系雜交、多代回交或多代姊妹交，制備出目標不育系和目標保持系；用目標保持系作為輪回親本，與具有可育細胞質的品系雜交和回交，將目標保持系的不育細胞質置換成可育細胞質；將換質完成后的目標保持系植株自交后，與目標不育系進行測交，鑒定保持系植株不育保持能力和繁殖不育系。本發明專利技術可以有效排除微效恢復基因，提高不育系異交能力，提高雄性不育系育種效率，獲得優異的不育系；且可從難以敗育徹底的不育細胞質源中，選育出完全保持系，拓寬核質互作雄性不育資源的利用范圍，擴大雄性不育系恢復譜。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種雜交作物的育種方法，尤其涉及一種核質互作雄性不育系系統以不育細胞質為選擇背景的雜交作物雄性不育系的育種方法。
技術介紹
人們早已發現雜種的自花授粉植物具有包括許多優良性狀的雜種優勢。雄性不育系由于可免除人工去雄、節約人力、降低種子成本、保證種子純度，從而在育種領域得到廣泛的重視。降低雜交種子制種成本，提高配組自由度，提高雜種優勢水平，選育出生產上要求的各類型優良雜交組合是農作物雜種優勢利用的發展趨勢。以細胞核質互作雄性不育系為基礎的三系法是利用雜種優勢的有效途徑。三系法雜種優勢的缺點是可利用的親本有限。以水稻(Oryza sativa L.)為例，常規秈稻品種中，·野敗保持系頻率低于O. 1%。目前可利用的優良的水稻核質互作型雄性不育系有限，不育系間遺傳差異小，類型相似。難以將存在于各種水稻核質互作型雄性不育系中的優良性狀綜合在一起，導致現有優良雜交水稻組合的產量，適應性、抗病蟲性、稻米品質等不能滿足各地對水稻生產的不同要求。高產優質的雜交粳稻組合和適合長江流域作雙季早稻的早中熟組合較缺乏。在自然界中核質互作雄性不育類型非常豐富，植物進化過程中由于生殖隔離等原因，種間，亞種間，甚至品種間雜交等都能產生細胞核質互作雄性不育。細胞質的提供親本和細胞核的提供親本遺傳距離大的不育細胞質，易找到完全不育保持系，但一般難以恢復，配組欠自由。細胞質的提供親本和細胞核的提供親本遺傳距離小的不育細胞質，它們的不育系大多敗育不徹底，難找到保持系。一般來說，一個水稻優良核質互作型雄性不育系要求不育性穩定，敗育徹底，受環境條件影響小，花粉不育度> 99. 5%；性狀指標上體現在開花習性良好，柱頭大而外露，張穎角度大、時間長，花時集中；一般配合力強；株葉型好，抗性和米質好。實踐中一些不育細胞質源在現有作物品種中難以測到完全保持系，因此沒能得到利用，主要原因并不是細胞質不育基因敗育不徹底，而是細胞核基因中的微效可育基因難以排除。如普通小麥種內胞質互作產生的一些不育系，如普里美比不育細胞質，它們一般更易恢復，配組更自由，但敗育很難徹底。生產中，由于波利馬不育系敗育不徹底，導致雜交油菜的純度較低，影響雜交油菜的產量。目前還沒有比較有效的育種方法來排除親本中的微效可育基因。細胞質雄性不育系選育的常規技術是將保持系細胞核置換到不育細胞質中，先育成保持系后再由其轉育不育系。在雜交選育雄性不育系的保持系時，一般是利用某保持系與另一親本雜交，在雜種后代中選擇單株與不育系測交，如果它們的測交F1不育，則選留該單株作為今后保持系的測試株系。這種做法在實踐中的結果是不準確的。由于雜交后代單株及其與不育系的測交后代群體是分離的，微效可育基因也是分離的。由此判斷一個雜交后代單株是否為保持株系不會準確。理論上，只有當一個穩定的品系的細胞核完全被代換到不育細胞質中，才能準確了解這個品系是否為保持系以及開花習性是否優良。因此，在育種實踐中鑒定雜交后代單株的不育保持能力和開花習性事先沒有預見性，容易造成最后獲得的不育系其敗育欠徹底或開花習性不良。當微效可育基因較多時，選育的效率很低。只有穩定的品系在完全代換原母本細胞核后，才能準確知道通過多年雜交育成的品系是否具有完全不育的保持能力。所以不育系選育的周期相當長、難度大、預見性差。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是，提供，利用本專利技術方法，可以有效排除微效恢復基因，提高不育系異交能力，提高雄性不育系育種效率；并且可以從難以敗育徹底的不育細胞質源中，選育出完全保持系，拓寬核質互作雄性不育資源的利用范圍，擴大雄性不育系恢復譜。本專利技術解決其技術問題采用的技術方案是，，包括以下步驟 (1)通過雜交、回交、復交、花培等，獲得農藝性狀優良，異交習性好的符合選育目標的細胞質雄性不育株； (2)利用所述步驟(I)所得細胞質雄性不育株，與具有恢復基因的品系進行雜交，獲得雜交種子； (3)以不育株為母本，與步驟(2)獲得的雜交種子種植后產生的可育株為父本雜交；在后代中，繼續以不育株為母本，各代中的可育株為父本，進行多代雜交或回交，將群體中除一對主效恢復基因外的其他恢復基因排除，直到獲得后代不育株與可育株的分離比為I: I的植株群體.其中50%的植株不育即是目標不育系，與常用恢復系配組，篩選符合生產要求的優良組合；另外50%植株為不育基因與可育基因雜合的可育株，用它們作為父本與目標不育系雜交，保留所有雜交種子，雜交種子種植后產生的可育株作為目標保持系； (4)利用具有可育細胞質的品系為母本，與步驟(3)獲得的目標保持系進行雜交，獲得雜交F1種子； (5)將步驟(3)獲得的包含目標保持系的雜交種子全部保留，分批作為各世代父本及輪回親本，與步驟(4)獲得的雜交F1為母本進行回交；以回交后代為母本，輪回親本為父本，連續回交多代，直到獲得與可育株性狀相似的回交后代群體，完成把不育細胞質換為可育細胞質，細胞核仍保持為目標保持系細胞核的過程； (6)將步驟(5)獲得的，與可育株性狀相似的回交后代群體進行自交，產生回交后代自交F2群體，使其不育基因與恢復基因分離重組； (7)將步驟(6)中獲得的回交后代自交F2群體，分單株與目標不育系植株進行測交，獲得測交群體，檢驗測交群體育性。當測交群體表現完全不育時，該測交群體的父本即為目標不育系的保持系，用獲得的保持系與該不育群體雜交，即繁殖出不育系。進一步，步驟(I)中，所述細胞質雄性不育株可以是通過花培等獲得的穩定的不育系，或為育種中間材料的遺傳上未穩定的不育株。進一步，步驟(2)中，所述具有恢復基因的品系可以是恢復系或半恢復系，或者是只具有一對恢復基因的育種材料。進一步，通過花培獲得的穩定的不育系和育種中間材料的遺傳上未穩定的不育株可以通過再生保留，供以后世代使用。進一步，步驟(3)中，所述不育株可以是通過花培等獲得的穩定的不育系，所述不育株是通過花培等途徑獲得的穩定不育系，或者是作為固定輪回親本的農藝性狀優良的目標不育株。或者是不育系與具有恢復基因的品系雜交，分離出來的各世代不育株； 進一步，步驟(4)中，所述母本可以是任何具有可育細胞質的育種材料。進一步，所述具有可育細胞質的育種材料可為常規保持系或顯性核不育系。進一步，步驟(5)中，所述回交后代群體是置換成可育細胞質并完全保留目標保持系細胞核的農藝性狀整齊，與可育株性狀相似的群體，或者是不含有恢復基因的分離材料，在后代中通過選擇，再使其穩定。本專利技術者研究發現，如果能夠通過雜交育種以不育細胞質為選擇背景，在田間事先鑒定出優異的完全不育株，純合成優良高配合力不育系，測配到優異的目標組合，再利用某些方法通過不育系再來獲得其同型保持系，就會具有很強的目標性和預見性，有利于提高細胞質雄性不育系的配合力和培育不同類型優異的不育系。 本專利技術提供了一種與常規選育思路相反的一種方法，以不育細胞質為選擇背景，將不育系細胞核轉換到可育細胞質中，以此方式排除微效恢復基因，先選育不育系后再由其轉育保持系，預見性強。實踐表明，利用本專利技術，的確可以有效排除微效恢復基因，提高不育系異交能力，提高雄性不育系育種效率；并且可以從難以敗育徹底的不育細胞質源中，選育出完全保持系，能夠將所謂難以保持的不育細胞質源得以利用，拓寬核質互作雄本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種核質互作雄性不育系的育種方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）通過雜交、回交、復交、單倍體育種手段，獲得核質互作雄性不育株；（2）利用步驟（1）所得雄性不育株，與具有恢復基因的品系進行雜交，獲得雜交種子；（3）以不育株為母本，與步驟（2）獲得的雜交種子種植后產生的可育株為父本雜交；在后代中，繼續以不育株為母本，各代中的可育株為父本，進行多代雜交或回交，將群體中除一對主效恢復基因外的其他恢復基因排除，直到獲得后代不育株與可育株的分離比為1:1的植株群體.？其中50%的植株不育即是目標不育系植株，與常用恢復系配組，篩選符合生產要求的優良組合；另外50%植株為不育基因與可育基因雜合的可育株，用它們作為父本與所述目標不育系雜交，保留所有雜交種子，雜交種子種植后產生的可育株作為目標保持系植株；（4）利用具有可育細胞質的品系為母本，與步驟（3）獲得的目標保持系植株進行雜交，獲得雜交種子；（5）將步驟（3）獲得的包含目標保持系的雜交種子全部保留，分批作為各世代父本及輪回親本，與步驟（4）獲得的雜交種子為母本進行回交；以回交后代為母本，輪回親本為父本，連續回交多代，直到獲得與可育株性狀相似的回交后代群體，完成把不育細胞質換為可育細胞質，細胞核仍保持為目標保持系植株的細胞核的過程；（6）將步驟（5）獲得的，與可育株性狀相似的回交后代群體進行自交，產生回交后代自交F2群體，使其不育基因與恢復基因分離重組；（7）將步驟（6）中獲得的回交后代自交F2群體，分單株與目標不育系植株進行測交，獲得測交群體，檢驗測交群體育性；當測交群體表現完全不育時，該測交群體的父本即為目標不育系的保持系，用獲得的保持系與該不育群體雜交，即繁殖出不育系。...

【技術特征摘要】
1.一種核質互作雄性不育系的育種方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)通過雜交、回交、復交、單倍體育種手段，獲得核質互作雄性不育株； (2)利用步驟(I)所得雄性不育株，與具有恢復基因的品系進行雜交，獲得雜交種子； (3)以不育株為母本，與步驟(2)獲得的雜交種子種植后產生的可育株為父本雜交；在后代中，繼續以不育株為母本，各代中的可育株為父本，進行多代雜交或回交，將群體中除一對主效恢復基因外的其他恢復基因排除，直到獲得后代不育株與可育株的分離比為1:1的植株群體.其中50%的植株不育即是目標不育系植株，與常用恢復系配組，篩選符合生產要求的優良組合；另外50%植株為不育基因與可育基因雜合的可育株，用它們作為父本與所述目標不育系雜交，保留所有雜交種子，雜交種子種植后產生的可育株作為目標保持系植株； (4)利用具有可育細胞質的品系為母本，與步驟(3)獲得的目標保持系植株進行雜交，獲得雜交種子； (5)將步驟(3)獲得的包含目標保持系的雜交種子全部保留，分批作為各世代父本及輪回親本，與步驟(4)獲得的雜交種子為母本進行回交；以回交后代為母本，輪回親本為父本，連續回交多代，直到獲得與可育株性狀相似的回交后代群體，完成把不育細胞質換為可育細胞質，細胞核仍保持為目標保持系植株的細胞核的過程； (6)將步驟(5)獲得的，與可育株性狀相似的回交后代群體進行自交，產生回交后代自交F2群體，使其不育基因與恢復基因分離重組； (7)將步驟(6)中獲得的回交后代自交F2群體，分單株與目標不育系植株進行測交，獲得測交群體，檢驗測交群體...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李新奇，黃群策，鄺翡婷，張時萍，
申請(專利權)人：湖南雜交水稻研究中心，合肥三豐種子有限公司，
類型：發明
國別省市：