一种快速玉米育种群体改良的方法技术

本发明专利技术提供一种快速玉米育种群体改良的方法，包括以下步骤：利用高密度SNP分子标记对基础群体进行基因型鉴定，结合田间表型鉴定，选择优良单株群体，利用双单倍体技术使优良单株群体快速生产数量众多的DH系；对DH群体进行多点田间表型鉴定及配合力测定，选择表现优良的单株进行分子标记鉴定，分析、挖掘目标性状关联标记位点；建立全基因组选择模型；以建立的全基因组选择模型筛选最优秀的若干DH系，混合授粉，形成新一轮基础群体；再次利用双单倍体技术使基础群体快速生产数量众多的DH系，利用全基因组选择模型进行表型预测筛选，对筛选出的优株进行多点田间表型鉴定，筛选优良自交系；循环上述步骤改良基础群体，选育更多优良自交系。

【技术实现步骤摘要】
一种快速玉米育种群体改良的方法
本专利技术涉及育种技术，具体是一种快速玉米育种群体改良的方法。
技术介绍
玉米育种是农业研究的重要方向之一，杂交育种是玉米育种的重要方式。在玉米杂交育种中，优良育种基础材料的创制是育种成败的关键。常用的群体创制方法有群体改良、系谱选择、回交选育等方法，但这些方法选育时间长，往往需要6-8个世代(3-5年)，遗传增益小，选育效率低。存在的具体问题如下：1、低世代群体材料(如S1-S3)是杂合状态，由于存在显隐性和基因互作，表型鉴定不准确，不能完全代表最终纯合自交系的表型结果，现有技术往往是对高代材料进行鉴定筛选。2、改良周期长，由于是对低世代杂合家系或单株进行鉴定改良，选择的单株和家系不能直接用于选育杂交种，需要进行多代自交，形成纯系后进行杂交配组。3、现有技术没有将分子鉴定方法和现代生物统计学技术有效结合，对群体家系或单株分子遗传背景鉴定和遗传多样性控制不够精准，对目标性状筛选鉴定效率较低，育种数据不能被高效利用。介于此，目前迫切需要应用现代生物技术提高育种效率。双单倍体(DH)技术是现代生物育种技术的典型代表，通过孤雌生殖方式，经过2个世代即可获得100％纯合的自交系，目前利用DH技术创制玉米自交系已经是种业公司重要的技术手段。全基因组选择(GS)技术是2000年以后新发展起来的一种分子育种选择技术，是在现代统计学和高通量分子标记快速发展基础上发展的一种育种预测方法，具有根据个体基因型预测表型的能力，如DH表型和杂交种后代表型预测的能力，进而能够快速进行表型鉴定。可见DH技术解决了玉米自交系快速创制的问题，GS解决了自交系大规模筛选和表型鉴定的问题。整合DH+GS技术，建立基于DH+GS的育种技术体系，可以快速创制育种材料，快速进行育种研发。分子标记辅助该技术能更加精准地鉴定、挖掘目标性状位点，确保所选株系的目标性状表现优良。
技术实现思路
针对现有群体改良技术存在的如下问题：1)周期长，往往要经过5-8个世代；2)表型鉴定困难，现有技术往往是对杂合群体进行鉴定，由于存在显隐性作用，性状鉴定不准确；3)遗传增益低，由于是对杂合群体进行选择鉴定，获得的遗传进度低；4)难以直接进行杂交种选育，由于是对杂合群体进行改良，改良后代难以直接组配杂交种。本专利技术所述一种快速玉米育种群体改良的方法，结合双单倍体技术、分子标记辅助技术和全基因组选择技术进行育种群体快速改良。本专利技术所述一种快速玉米育种群体改良的方法，包括以下步骤：A)首先利用高密度SNP分子标记对基础群体Pn进行鉴定，结合田间表型鉴定，选择优良单株群体，利用双单倍体技术使优良单株群体快速生产数量众多的DH系得到Dn群体；对Dn群体进行多点田间表型鉴定及配合力鉴定，选择多个表现优良的单株以高密度SNP分子标记进行鉴定；分析Dn群体的表型鉴定结果和分子标记鉴定结果，以挖掘目标性状关联标记位点；结合表型鉴定结果、配合力鉴定结果、目标性状关联标记位点以及分子标记鉴定结果，建立全基因组选择模型；B)以建立的全基因组选择模型在Dn群体中筛选目标性状最优秀的那部分DH系，混合授粉，形成新一轮基础群体Pn+1；C)利用双单倍体技术使基础群体Pn+1快速生产数量众多的DH系得到Dn+1群体；以高密度SNP分子标记鉴定Dn+1群体，利用全基因组选择模型针对目标性状进行表型预测筛选，对筛选出的M个优株进行多点田间表型鉴定，表型鉴定后确定最终选育的优良DH系即为育成的自交系，该系可直接用于组配杂交种；D)循环重复步骤B-C，进一步改良基础群体，选育更多优良自交系；n、M均为自然数。其中，所述基础群体Pn为按照现有技术方法得到的基础群体或按照本专利技术的方法获得的基础群体。所述按照现有技术方法得到的基础群体为已知玉米群体，或者按照预期育种目标选择自交系、杂交种等通过自交、杂交、回交或其组合获得的玉米群体。其中，所述高密度SNP分子标记，所用SNP分子标记个数在10000个以上，优选55000个。其中，所述数量众多，优选150个及以上，更优选500个及以上。其中，所述目标性状为株高、穗位高、产量、籽粒大小、籽粒重量、配合力等现有技术中常见的育种目标性状。其中，所述最优秀的那部分，为排名前5-10％的部分。本专利技术还提供所述一种快速玉米育种群体改良的方法在玉米品种育种中的应用。本专利技术的有益效果是：首先利用分子标记对基础群体进行鉴定，结合田间表型鉴定，选择优良单株群体，利用双单倍体技术使优良单株群体快速生产100％纯合自交系(2代即可得到DH系)，对纯合自交系进行表型鉴定(包括配合力测试)和分子标记鉴定，将表型数据和分子数据结合建立全基因组选择模型，之后将鉴定优良自交系杂交形成新一轮基础群体并诱导新的DH系，对DH系直接进行基因型鉴定，种植优良DH系进行表型验证并组配杂交种。该方法直接对纯合自交系进行表型和分子鉴定，表型准确，遗传多样性可控；鉴定的优良自交系一方面可以组建新一轮群体，另一方面可以直接组配杂交种，进行商业化开发，提高育种效率。同时利用该方法建立的全基因组选择模型可以进行前期(苗期)鉴定筛选，显著节约时间，提高效率。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例所涉品种中单909为市购公知公用品种。实施例11、根据育种目标、选育背景、杂种优势群类型构建基础综合群体，可利用2-5个玉米亲本自交系混合授粉组建，也可直接使用杂交种自交分离组建，本实施例采用后者，具体为以杂交种中单909的F2代分离群体构建基础群体(P0)。2、利用55K高密度(10000以上为佳，本实使用55K)SNP分子标记对亲本材料进行标记分析，所用标记来源于55K玉米芯片(XuC.,RenY.,JianY.,GuoZ.,ZhangY.,XieC.,FuJ.,WangH.,WangG.,XuY.,LiP.,ZouC.Developmentofamaize55KSNParraywithimprovedgenomecoverageformolecularbreeding.MolecularBreeding,2017,37:20)。3、对基础群体P0进行单倍体诱导，加倍产生150个DH系(D0群体)。4、对D0群体进行多点田间表型鉴定及配合力鉴定。5、筛选D0田间表现优良单株提取NDA，利用55K高密度(同上)SNP分子标记对材料进行标记分析。6、结合D0群体表型和分子标记数据，进行连锁分析，挖掘目标性状关联标记位点。本实施例挖掘控制株高标记位点80个，具体见表1，标记来源于玉米55K芯片(XuC.,RenY.,JianY.,GuoZ.,ZhangY.,XieC.,FuJ.,WangH.,WangG.,XuY.,LiP.，ZouC.Developmentofamaize55KSNParraywithimprovedgenomecoverageformolecularbreeding.MolecularBreeding，2017,37:20)。表1控制株高标记位点7、结合表型鉴定数据、性状连锁位点信息以及高密度分子检测数据，建立全基因组选择模型，用于对后代群体的表型预测。本实施例对来源于中单909后代150个DH系群体株高表现进行预测，预测准确度达到70.81本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速玉米育种群体改良的方法，其特征在于，包括以下步骤：A)首先利用高密度SNP分子标记对基础群体Pn进行鉴定，结合田间表型鉴定，选择优良单株群体，利用双单倍体技术使优良单株群体快速生产数量众多的DH系得到Dn群体；对Dn群体进行多点田间表型鉴定及配合力鉴定，选择多个表现优良的单株以高密度SNP分子标记进行鉴定；分析Dn群体的表型鉴定结果和分子标记鉴定结果，以挖掘目标性状关联标记位点；结合表型鉴定结果、配合力鉴定结果、目标性状关联标记位点以及分子标记鉴定结果，建立全基因组选择模型；B)以建立的全基因组选择模型在Dn群体中筛选目标性状最优秀的那部分DH系，混合授粉，形成新一轮基础群体Pn+1；C)利用双单倍体技术使基础群体Pn+1快速生产数量众多的DH系得到Dn+1群体；以高密度SNP分子标记鉴定Dn+1群体，利用全基因组选择模型针对目标性状进行表型预测筛选，对筛选出的M个优株进行多点田间表型鉴定，表型鉴定后确定最终选育的优良DH系即为育成的自交系，该系可直接用于组配杂交种；D)循环重复步骤B‑C，进一步改良基础群体，选育更多优良自交系；n、M均为自然数。

【技术特征摘要】
1.一种快速玉米育种群体改良的方法，其特征在于，包括以下步骤：A)首先利用高密度SNP分子标记对基础群体Pn进行鉴定，结合田间表型鉴定，选择优良单株群体，利用双单倍体技术使优良单株群体快速生产数量众多的DH系得到Dn群体；对Dn群体进行多点田间表型鉴定及配合力鉴定，选择多个表现优良的单株以高密度SNP分子标记进行鉴定；分析Dn群体的表型鉴定结果和分子标记鉴定结果，以挖掘目标性状关联标记位点；结合表型鉴定结果、配合力鉴定结果、目标性状关联标记位点以及分子标记鉴定结果，建立全基因组选择模型；B)以建立的全基因组选择模型在Dn群体中筛选目标性状最优秀的那部分DH系，混合授粉，形成新一轮基础群体Pn+1；C)利用双单倍体技术使基础群体Pn+1快速生产数量众多的DH系得到Dn+1群体；以高密度SNP分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红武，刘小刚，胡小娇，李坤，徐云碧，黄长玲，
申请(专利权)人：中国农业科学院作物科学研究所，中玉科企联合北京种业技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11