一种选育玉米高配合力优良种质的方法技术

本发明专利技术属于育种技术领域，具体涉及一种选育玉米高配合力优良种质的方法，首先搜集优良自交系构建初始群体，并进行基因型鉴定和杂种优势群划分，选择特定杂交种作为测验种评估初始群体中各个材料的配合力表现，并建立全基因组选择模型；而后在所述杂种优势群内，根据配合力评估结果，逐步选育得到优良单株并进一步获得纯合自交系；最后对获得的纯合自交系进行基因型鉴定，并根据所述全基因组选择模型对其配合力进行预测，保留具有高配合力估算值的纯合自交系，即得高配合力优良种质。本发明专利技术的方法育种效率高，育种周期短，可以加快优良种质的选育过程。

【技术实现步骤摘要】
一种选育玉米高配合力优良种质的方法
本专利技术属于育种
，具体涉及一种选育玉米高配合力优良种质的方法。
技术介绍
玉米作为世界上第一大粮饲作物，其在食品、饲料和生物能源方面具有重要的应用价值和地位，而选育优良的商业玉米杂交种对提高产量至关重要。传统常用的自交系选育方法有轮回选择、系谱选择和回交选育等方法，而这些方法往往存在如下问题：1、选育周期长：自交系配合力表现是根据其杂种后代表现进行估算，再加之选系材料需要多代自交形成纯系后方能用于组配杂交种，所以往往需要较长的选育周期；2、育种后期成本高：在自交系选育过程中，后期需要对大量的自交系进行配合力测定，而测配的成本会随着测验种和鉴定地点数量的增加而大幅度提高，并且耗时耗力；3、传统群体改良通常未结合分子鉴定技术和现代生物统计学对育种群体进行群体结构分析和控制，而且往往未系统性地对群体特异性分子标记进行筛选。此外，全基因组选择(GS)策略是利用覆盖整个基因组的分子标记针对复杂数量性状进行有效预测的一种新兴方法。随着高通量低成本的基因型鉴定技术的发展，GS技术可以显著地降低育种后期表型鉴定成本，从而具有广阔的应用前景。然而现有育种流程中未将全基因组选择策略应用于自交系配合力表现的预测，而且历史育种数据不能得到高效利用。CN109536629A中提到了利用全基因组选择模型和配合力检测进行育种群体快速改良的方法，但其针对训练群体选择优株后只进行1次混合授粉获得新群体，并未对新群体进行表型选择或者高密度种植筛选，而直接用于诱导加倍产生DH系。此外，通过GS选择的DH系需要进行配合力测定后筛选出优良单株用于组配杂交种。因此，在提升育种效率和控制育种成本方面还存在一定缺陷。鉴于此，目前亟需应用多种现代育种技术提高育种效率。
技术实现思路
针对现有技术中的选育技术所存在的周期长、育种后期测配成本高、效率低、遗传增益低等问题，本专利技术提供了一种快速高效的选育玉米高配合力优良种质的方法。为了实现上述目的，本专利技术技术方案如下：一种选育玉米高配合力优良种质的方法，包括以下步骤：A)搜集优良自交系构建初始群体，并进行基因型鉴定和杂种优势群划分；选择与初始群体材料无关的四个自交系组配两个杂交种，将所述杂交种作为测验种，对所述初始群体进行配合力评估，结合基因型数据、配合力鉴定结果以及杂种优势群特异性配合力相关位点建立全基因组选择模型；B)在所述杂种优势群内，根据配合力评估结果挑选表现优良的自交系，通过自交系选育方法获得表现优良的单株，挑取种子进行步骤C)；C)将步骤B)中的获得的种子进行高密度种植，挑选表现优良的单株，并进一步获得纯合自交系；D)对获得的纯合自交系进行基因型鉴定，并根据所述全基因组选择模型对其配合力进行预测，保留具有高配合力估算值的纯合自交系，即得高配合力优良种质。本专利技术发现，通过上述方法，可以较大程度地提高育种效率，缩短育种周期，提高遗传增益。本专利技术步骤A)中所述的优良自交系可以为推广面积超千万亩单交种的亲本材料、解密自交系以及育种家挑选的自交系等。作为优选，步骤A)中，利用高密度SNP芯片进行所述基因型鉴定；优选所述高密度SNP芯片的SNP标记个数在10,000个以上。在本专利技术的步骤A)中，所述配合力可以为一般配合力(GCA)和/或特殊配合力。由于杂种表现主要是由GCA效应决定，并且GCA效应值是评价自交系优良特性的重要指标。因此，在本专利技术中，更优选所述配合力为一般配合力。优选地，在所述全基因组选择模型建好后，交叉验证以检验模型的可靠性和准确性。优选地，将初始群体划分为两个杂种优势群，分别为SS亚群和NSS亚群。在本专利技术的步骤B)中，所述自交系选育方法可以为轮回选择、系谱选择或回交选育中的一种。优选所述自交系选育方法为轮回选择，其在本专利技术环境中和多种分子标记辅助手段结合，可以高效快速地聚合有利等位基因，目的明确地筛选出配合力表现优良的育种材料。优选地，在步骤B)中，当所述自交系选育方法为轮回选择时，将所述表现优良的自交系进行混合授粉，挑选表现优良的单株进行下一轮混合授粉，重复进行多次(至少两次)后，获得表现优良的单株，挑取种子进行步骤C)。优选地，当所述自交系选育方法为轮回选择时，在任意一轮中加入新的优良种质资源，并整合初始群体和新种质的基因型和配合力结果，重新建立全基因组选择模型，以扩展育种群体的遗传基础。优选地，步骤B)中，所述表现优良的单株指花期早、抗性好和产量高的单株。作为优选，步骤C)中，通过双单倍体技术获得所述纯合自交系(此时也称DH系)。双单倍体(DH)技术是现代育种技术发展的典型代表，使得纯系的产生不必通过传统的自交授粉方法，而是经过2个世代即可获得纯合的自交系。该方法与传统自交选育需要6-8代相比，具有明显的加快育种进程的技术优势。目前DH技术已经成为种业公司创制自交系的重要技术手段。DH技术和GS策略的整合能够有效地解决自交系快速创制和大规模表型鉴定筛选的问题，进而可以进一步加快育种进程，更大幅度地提高遗传增益。优选地，步骤C)中，所述表现优良的单株指耐密、抗性好、花期协调的优良单株。在一些实施方案中，步骤C)中所获得的纯合自交系数量在1000个以上。此外，本专利技术中“优良的单株”一般指前5-10％的单株，“高配合力估算值的纯合自交系”一般指GCA估算值排名前10-15％的的纯合自交系，本领域人员可根据需求对其进行调整。本领域人员可对上述优选方案进行组合，得到本专利技术较佳实施例。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的方法直接针对单一杂种优势群进行分子鉴定和配合力分析并建立全基因组选择模型，可以更进一步地打破不利连锁，聚合有利等位基因，提高群体有利等位基因频率，从而使杂优群方向可控，优良DH系的产出率得到提高。而且育种后期DH系不需要测配，可有效地降低育种成本和工作量，提高育种效率。尤其在根据全基因组选择策略针对GCA效应对DH系进行评估和筛选时，与传统育种流程相比可以至少缩短育种周期和降低后期测配成本一半以上。另外，结合轮回选择方法可以快速高效地聚合与GCA相关的有利等位基因，加快优良种质的选育过程。同时，在该方法中，可进行多次自交系选育，并可在选育期间加入新的种质资源，以拓宽初始群体的遗传基础，加大优良基因的聚合力度和效果，可以作为育种项目长期开展群体改良和自交系选育。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。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。实施例1本实施例以玉米为例，提供一种快速高效选育玉米高配合力优良种质的方法，包括以下步骤：1、搜集优良玉米自交系材料，包括大面积推广品种亲本、美国解密自交系以及育种家选育的自交系，并根据系谱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种选育玉米高配合力优良种质的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nA)搜集优良自交系构建初始群体，并进行基因型鉴定和杂种优势群划分；选择与初始群体材料无关的四个自交系组配两个杂交种，将所述杂交种作为测验种，对所述初始群体进行配合力评估，结合基因型数据、配合力鉴定结果以及杂种优势群特异性配合力相关位点建立全基因组选择模型；/nB)在所述杂种优势群内，根据配合力评估结果挑选表现优良的自交系，通过自交系选育方法获得表现优良的单株，挑取种子进行步骤C)；/nC)将步骤B)中的获得的种子进行高密度种植，挑选表现优良的单株，并进一步获得纯合自交系；/nD)对获得的纯合自交系进行基因型鉴定，并根据所述全基因组选择模型对其配合力进行预测，保留具有高配合力估算值的纯合自交系，即得高配合力优良种质。/n

【技术特征摘要】
1.一种选育玉米高配合力优良种质的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)搜集优良自交系构建初始群体，并进行基因型鉴定和杂种优势群划分；选择与初始群体材料无关的四个自交系组配两个杂交种，将所述杂交种作为测验种，对所述初始群体进行配合力评估，结合基因型数据、配合力鉴定结果以及杂种优势群特异性配合力相关位点建立全基因组选择模型；
B)在所述杂种优势群内，根据配合力评估结果挑选表现优良的自交系，通过自交系选育方法获得表现优良的单株，挑取种子进行步骤C)；
C)将步骤B)中的获得的种子进行高密度种植，挑选表现优良的单株，并进一步获得纯合自交系；
D)对获得的纯合自交系进行基因型鉴定，并根据所述全基因组选择模型对其配合力进行预测，保留具有高配合力估算值的纯合自交系，即得高配合力优良种质。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A)中，利用高密度SNP芯片进行所述基因型鉴定；优选所述高密度SNP芯片的SNP标记个数在10,000个以上。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤A)中，所述配合力为一般配合力。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小刚，王红武，胡小娇，李坤，黄长玲，
申请(专利权)人：中国农业科学院作物科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11