一种利用远缘杂交的育种方法及基因库构建的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用远缘杂交的育种方法及基因库构建的方法，该方法包含：(1)进行远缘杂交：通过陆地棉、海岛棉、野生棉、中棉进行种间远缘杂交，获得远缘杂交后代；(2)远缘杂交后代快速纯化：以半配合材料作母本，远缘杂交后代作父本，对F1代中单倍体植株进行染色体加倍以纯合；(3)确定核心亲本；(4)抗虫基因导入、表达与筛选：将核心亲本与抗虫品种杂交，获得F2、BC1代，种植，采用田间虫情调查和卡那霉素检测相结合以筛选；(5)不同类型棉花选育：根据抗虫性、抗病性、丰产性、早熟性、纤维品质综合评判，分类。本发明专利技术的方法能够加快目标性状的稳定，获得具有目标性状的品种，并构建目标性状各异的育种基因库，为选育创造条件。

A Method of Breeding by Distant Hybridization and Construction of Gene Bank

The invention discloses a breeding method of distant hybridization and a method for constructing gene bank. The method includes: (1) distant hybridization: distant hybridization is carried out between upland cotton, island cotton, wild cotton and Chinese cotton to obtain distant hybridization offspring; (2) rapid purification of distant hybridization offspring: half-mating material as female parent, distant hybridization offspring as male parent, and medium haploid in F1 generation. Plants were homozygous by chromosome doubling; (3) core parents were identified; (4) insect-resistant gene introduction, expression and screening: core parents were crossed with insect-resistant varieties to obtain F2 and BC1 generations, planted, and screened by field investigation of insect situation and kanamycin detection; (5) selection and breeding of different types of cotton: comprehensive evaluation based on insect resistance, disease resistance, high yield, early maturity and fiber quality. Classification. The method of the invention can accelerate the stability of target traits, obtain varieties with target traits, and construct breeding gene pools with different target traits to create conditions for breeding.

【技术实现步骤摘要】
一种利用远缘杂交的育种方法及基因库构建的方法
本专利技术涉及一种育种方法，具体涉及一种利用远缘杂交的育种方法及基因库构建的方法。
技术介绍
黄河流域棉区棉花一般只有180d的生长期，适宜种植成熟较早的陆地棉品种，是中国最大的棉产区，也是重要的商品棉基地。该区域热量充足，无霜期适宜，日照好于长江流域棉区，但是，初夏多旱，伏雨较集中，且降水变率大，易导致花铃脱落，此问题在生产上不易解决。此外，黄河流域棉区气象要素的时空分布不均，降水的稳定性差，旱、涝、风、冻、雹等自然灾害频繁发生，这些因素均会对棉花的产量和品质产生不利影响。依据黄河流域棉花生产存在的主要问题，需要制定以抗病虫、高产为前提，优质、早熟、广适为主攻方向的育种目标。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用远缘杂交的育种方法及基因库构建的方法，该方法解决了现有种质品质较差的问题，能够加快目标性状的稳定，获得抗病、优质、早熟、高产、广适的品种，并构建了抗病、优质、早熟、丰产、广适等主要目标性状各异的育种基因库，为多类型品种的选育创造条件。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种利用远缘杂交的育种方法，该方法包含：(1)进行远缘杂交：通过陆地棉、海岛棉、野生棉、中棉进行种间远缘杂交，获得远缘杂交后代；(2)远缘杂交后代快速纯化：以半配合材料作母本，所述远缘杂交后代作父本，在F1代中检测单倍体植株，进行染色体加倍，获得纯合的远缘杂交后代；(3)确定核心亲本：确定种质资源间的亲缘关系，并根据亲本组配和目标性状，以确定核心亲本；(4)抗虫基因导入、表达与抗虫性筛选：将所述核心亲本与抗虫品种杂交，得到的F1代再与核心亲本杂交，后代再自交、回交以分别获得F2、BC1代，将F2、BC1代种植，采用田间虫情调查和卡那霉素检测相结合，进行基因表达与抗虫性筛选，获得抗性植株，并对抗性植株在不同生育期、不同器官进行表达量测定，选出前30％的强阳性植株，测定抗虫基因；该强阳性植株为表达Bt杀虫蛋白的植株；(5)不同类型棉花选育：根据抗虫性、抗病性、丰产性、早熟性、纤维品质进行综合评判，按抗病类、优质类、丰产类、早熟类进行分类。其中，所述抗病性鉴定：以枯萎病指＜10，黄萎病指＜35为指标。其中，所述纤维品质检测：从F4代开始，进行纤维检测，以纤维上半部平均长度＞30mm、比强度＞30cN/tex、3.7＜马克隆值＜4.9为指标。F1～3代和BC1代纤维品质检测任务多，费用高，且还存在遗传分离，而F4代遗传分离减少，遗传物质相对稳定，纤维品质后代可遗传，故选择从F4代开始进行纤维检测。其中，所述丰产性鉴定：以皮棉增产率＞15％为指标。其中，所述早熟性鉴定：以形态特征、生物学特性评判早熟。其中，所述抗虫性鉴定植株的抗棉铃虫情况。优选地，在步骤(2)中，采用秋水仙碱以使所述染色体加倍。优选地，所述秋水仙碱的浓度为0.1％～0.3％。优选地，在步骤(3)中，通过AFLP-PCR指纹图谱检测技术以评价、鉴定创新的种质资源，确定种质资源间的亲缘关系。根据AFLP-PCR指纹图谱中相对遗传距离判定亲缘关系，距离大判定亲缘关系远，距离小判定亲缘关系近。优选地，在步骤(4)中，在幼苗期时，采用浓度阈值为1500ppm的卡那霉素处理，去除不抗虫植株，幼苗长大时，采用浓度阈值为2500ppm的卡那霉素处理，选出20％的抗性植株；采用ELISA法和酶学法对所述抗性植株在不同生育期、不同器官进行表达量测定，选出前30％的强阳性植株；测定抗虫基因采用PCR和分子杂交技术。优选地，在步骤(5)中，所述抗病性鉴定：将亲本及F1、F2、BC1代全部在病圃种植，连续单株定向选择，生育期跟踪调查，进行枯黄萎病鉴定，结合后期生产鉴定结果，筛选抗病性品种。优选地，在步骤(5)中，所述纤维品质检测还通过对鉴定品种的纤维品质相关的QTL位点来源的SSR分子标记追踪；所述SSR标记位点包含：第7号染色体的NAU1085和HAU1172区段和第13号染色体的BNL1421位点。优选地，在步骤(5)中，所述早熟性鉴定：以生育期≤125天，霜前花率≥90％为指标。优选地，在步骤(5)中，将棉花品种分为：高产类品系：皮棉增产率＞15％，纤维长度28～30mm，比强度≥28cN/tex，马克隆值＜5.1，枯萎病指＜10，黄萎病指＜35，抗棉铃虫；高抗病类品系：枯萎病指＜5，黄萎病指＜20，皮棉增产率＞5％，纤维长度28～30mm，比强度≥28cN/tex，3.7＜马克隆值＜5.1，抗棉铃虫；优质类品系：纤维长度≥30mm，比强度≥30cN/tex，马克隆值3.7～4.9，皮棉增产率＞5％，枯萎病指＜10，黄萎病指＜35，生育期≤130天，抗棉铃虫；早熟类品系：生育期≤125天，霜前花率≥85％，纤维长度28～30mm，比强度≥28cN/tex，3.7＜马克隆值＜5.1，枯萎病指＜10，黄萎病指＜35，抗棉铃虫。本专利技术还提供了一种利用远缘杂交进行不同品系育种基因库构建的方法，该方法包含：(1)进行远缘杂交：通过陆地棉、海岛棉、野生棉、中棉进行种间远缘杂交，获得远缘杂交后代；(2)远缘杂交后代快速纯化：以半配合材料作母本，所述远缘杂交后代作父本，在F1代中检测单倍体植株，进行染色体加倍，获得纯合的远缘杂交后代；(3)确定核心亲本：确定种质资源间的亲缘关系，并根据亲本组配和目标性状，以确定核心亲本；(4)构建目标性状各异的育种基因库：针对育种目标，选择具有目标性状的材料与核心亲本进行杂交，F2～3代依据目标性状选取单株互交，混合群体繁殖，构建具有不同目标性状的育种基因库。其中，所述目标性状包括：抗病性、优质性、早熟性、丰产性和抗逆性中任意一种或两种以上。所述抗病性状：以枯萎病指＜5，黄萎病指＜20为指标。所述优质性状：以纤维长度≥30mm、比强度≥30cN/tex、马克隆值3.7～4.9为指标。所述早熟性状：以生育期≤125天，霜前花率≥85％为指标。所述高产性状：以铃重≥6g，衣分40％，单株铃数≥20为指标。所述抗逆性状：以土壤盐分含量0.3％可正常生长为指标。本专利技术的利用远缘杂交的育种方法及基因库构建的方法，解决了现有种质品质较差的问题，具有以下优点：(1)本专利技术的方法针对育种目标，依据优势互补的原则，选择抗病、优质、早熟、丰产、广适等综合性状优良或某一性状优异的材料与核心亲本进行杂交，构建了抗病、优质、早熟、丰产、广适等主要目标性状各异的育种基因库，每库目标性状突出，遗传基础丰富，为多类型品种的选育创造条件；(2)本专利技术的方法采用全程逆境胁迫筛选，即田间病圃种植，全程不防治棉铃虫胁迫筛选，把脱落率、结铃性、铃重和衣分作为衡量产量潜力的重要指标，按目标分类型多性状连续强化选择，打破产量、抗性、品质、早熟的负相关，促进有益基因快速聚合，实现优质、高产、抗病、早熟等主要性状的同步改良；(3)本专利技术的方法采用远缘杂交和快速纯合，通过杂交、回交与半配合材料Vsg-1快速纯化技术相结合，克服了远缘杂交后代的“疯狂”分离，加快了主要目标性状的稳定，获得了特异种质，其具有海、陆、野血统，遗传基础丰富、配合力高，且优质、丰产、抗病等特性突出，取得种质创新突破；(4)本专利技术的方法建立了相应的高效育种技术体系，可以育成了适应不同区域特点的优良品种，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用远缘杂交的育种方法，其特征在于，该方法包含：(1)进行远缘杂交：通过陆地棉、海岛棉、野生棉、中棉进行种间远缘杂交，获得远缘杂交后代；(2)远缘杂交后代快速纯化：以半配合材料作母本，所述远缘杂交后代作父本，在F1代中检测单倍体植株，进行染色体加倍，获得纯合的远缘杂交后代；(3)确定核心亲本：确定种质资源间的亲缘关系，并根据亲本组配和目标性状，以确定核心亲本；(4)抗虫基因导入、表达与抗虫性筛选：将所述核心亲本与抗虫品种杂交，得到的F1代再与核心亲本杂交，后代再自交、回交以分别获得F2、BC1代，将F2、BC1代种植，采用田间虫情调查和卡那霉素检测相结合，进行基因表达与抗虫性筛选，获得抗性植株，并对抗性植株在不同生育期、不同器官进行表达量测定，选出前30％的强阳性植株，测定抗虫基因；该强阳性植株为表达Bt杀虫蛋白的植株；(5)不同类型棉花选育：根据抗虫性、抗病性、丰产性、早熟性、纤维品质进行综合评判，按抗病类、优质类、丰产类、早熟类进行分类；其中，所述抗病性鉴定：以枯萎病指＜10，黄萎病指＜35为指标；其中，所述纤维品质检测：从F4代开始，进行纤维检测，以纤维上半部平均长度＞30mm、比强度＞30cN/tex、3.7＜马克隆值＜4.9为指标；其中，所述丰产性鉴定：以皮棉增产率＞15％为指标；其中，所述早熟性鉴定：以形态特征、生物学特性评判早熟；其中，所述抗虫性鉴定植株的抗棉铃虫情况。...

【技术特征摘要】
1.一种利用远缘杂交的育种方法，其特征在于，该方法包含：(1)进行远缘杂交：通过陆地棉、海岛棉、野生棉、中棉进行种间远缘杂交，获得远缘杂交后代；(2)远缘杂交后代快速纯化：以半配合材料作母本，所述远缘杂交后代作父本，在F1代中检测单倍体植株，进行染色体加倍，获得纯合的远缘杂交后代；(3)确定核心亲本：确定种质资源间的亲缘关系，并根据亲本组配和目标性状，以确定核心亲本；(4)抗虫基因导入、表达与抗虫性筛选：将所述核心亲本与抗虫品种杂交，得到的F1代再与核心亲本杂交，后代再自交、回交以分别获得F2、BC1代，将F2、BC1代种植，采用田间虫情调查和卡那霉素检测相结合，进行基因表达与抗虫性筛选，获得抗性植株，并对抗性植株在不同生育期、不同器官进行表达量测定，选出前30％的强阳性植株，测定抗虫基因；该强阳性植株为表达Bt杀虫蛋白的植株；(5)不同类型棉花选育：根据抗虫性、抗病性、丰产性、早熟性、纤维品质进行综合评判，按抗病类、优质类、丰产类、早熟类进行分类；其中，所述抗病性鉴定：以枯萎病指＜10，黄萎病指＜35为指标；其中，所述纤维品质检测：从F4代开始，进行纤维检测，以纤维上半部平均长度＞30mm、比强度＞30cN/tex、3.7＜马克隆值＜4.9为指标；其中，所述丰产性鉴定：以皮棉增产率＞15％为指标；其中，所述早熟性鉴定：以形态特征、生物学特性评判早熟；其中，所述抗虫性鉴定植株的抗棉铃虫情况。2.根据权利要求1所述的利用远缘杂交的育种方法，其特征在于，在步骤(2)中，采用秋水仙碱以使所述染色体加倍。3.根据权利要求2所述的利用远缘杂交的育种方法，其特征在于，所述秋水仙碱的浓度为0.1％～0.3％。4.根据权利要求1所述的利用远缘杂交的育种方法，其特征在于，在步骤(3)中，通过AFLP-PCR指纹图谱检测技术以评价、鉴定创新的种质资源，确定种质资源间的亲缘关系。5.根据权利要求1所述的利用远缘杂交的育种方法，其特征在于，在步骤(4)中，在幼苗期时，采用浓度阈值为1500ppm的卡那霉素处理，去除不抗虫植株，幼苗长大时，采用浓度阈值为2500ppm的卡那霉素处理，选出20％的抗性植株；采用ELISA法和酶学法对所述抗性植株在不同生育期、不同器官进行表达量测定，选出前30％的强阳性植株；测定抗虫基因采用PCR和分子杂交技术。6.根据权利要求1所述的利用远缘杂交的育种方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述抗病性鉴定：将所有亲本及F1、F2、BC1代全部在病圃种植，连续单株定向选择，生育期跟踪调查，进行枯黄萎病鉴定...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建宏，江振兴，张素君，唐丽媛，李兴河，王海涛，刘存敬，张香云，
申请(专利权)人：河北省农林科学院棉花研究所河北省农林科学院特种经济作物研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13