一种杂种优势高效利用的作物遗传育种方法技术

一种杂种优势高效利用的作物遗传育种方法。目前杂种优势利用主要用的是杂交亲本培育和广泛测交，相互轮回选择也在最近应用到作物特别是玉米的杂交种培育中。随着高通量标记技术的发展，全基因组选择快速应用到了作物杂种优势利用中，利用覆盖整个基因组的分子标记实现对复杂数量性状的有效预测，然而目前并未见基因组选择和相互轮回选择同时应用于作物遗传育种。本发明专利技术提出把基因组选择方法和相互轮回选择技术同时应用于作物杂种优势利用，以提供一种选择高效、易于实施、材料成本和人力使用成本低的杂种优势利用方法。此外，本发明专利技术开创性地利用基因组选择技术应用于相互轮回选择群体基础亲本的选择，同时利用化学杀雄技术提升育种效率，大大提高育种准确性和高效性。

【技术实现步骤摘要】
一种杂种优势高效利用的作物遗传育种方法
本专利技术涉及作物遗传育种领域，具体涉及一种杂种优势高效利用的作物遗传育种方法。
技术介绍
产量提升是保证作物总产稳定的有效途径，提高作物单产对增加种植收益至关重要。产量的提升依赖于高产品种的培育，杂种优势利用是作物高产育种最有效的手段。杂种优势是指杂种F1在生活力、生长势、繁殖力、产量、品质、抗逆性、适应性等方面优于其纯合双亲的现象。杂种优势自提出以来，已成为涉及粮、油、棉、果蔬等主要作物增产的主要手段，其中玉米的杂种优势利用是遗传学在农业中最重要的应用之一。杂种优势在作物上的成功利用为确保我国乃至世界粮食安全做出了重要的贡献。传统的杂种优势利用方法主要是亲本的选择和大规模的配合力测定，需要比较大的规模，同时盲目性较高。轮回选择是一种亲本改良的可持续的方法，相互轮回选择则可以同步改良杂交双亲和优化双亲群体间的配合力，使它们的优点能够相互补充，提高两个群体间的杂种优势，提高了杂交双亲选择效率。基因组选择(genomicselection，GS)就是在全基因组范围内利用与所有数量性状位点(QTL)处于连锁不平衡的分子标记评估育种材料的育种值，将对育种材料的选择建立在对个体基因组评估的水平上。基因组选择的优势在于能够在个体早期通过基因型估计育种值，降低表型鉴定的成本，提高遗传增益，更有效地平衡不同性状的遗传进展。目前基因组选择在作物育种的应用处于训练群体交叉验证和衍生后代的选择上，在群体选择中的应用未见报道。目前杂种优势利用主要用的是亲本的培育和广泛测交，相互轮回选择也在最近应用到作物特别是玉米的杂交种培育中。随着高通量标记技术的发展，全基因组选择快速应用到了作物杂种优势利用中，利用覆盖整个基因组的分子标记实现对复杂数量性状的有效预测，然而目前并未见基因组选择和相互轮回选择同时应用于作物遗传育种。
技术实现思路
本专利技术第一方面,提供一种作物遗传育种方法，包括相互轮回选择方法和全基因组选择方法。本专利技术第二方面,提供一种作物遗传育种方法，其特征在于，包括如下步骤：一、亲本选择从已知作物强优势杂交组合中选取3-5个保持系和3-5个恢复系，对育种亲本进行广泛测交，将保持系和恢复系分别配制测交组合800-1200个；通过产量试验分别选择种子产量排名前60-100测交组合对应的所述育种亲本，与保持系测交的所述育种亲本构成恢复系轮回选择群体基础材料，与恢复系测交的所述育种亲本构成保持系轮回选择群体基础材料；二、轮回选择基础群体的建立1、从所述60-100个保持系轮回选择群体基础材料中任意选取一半材料作为母本，与剩余一半保持系轮回选择群体基础材料随机配对，配置30-50个杂交组合；每个杂交组合各取等量种子混合构成保持系轮回选择基础群体，记为S0；2、从所述60-100个恢复系轮回选择群体基础材料中选取一半恢复系作为母本，与剩余材料随机配对，配置30-50个杂交组合；若恢复系不足总数一半，则以所有恢复系为母本，分别与若干个剩余材料杂交，直到剩余材料均与恢复系配制成杂交组合；每个杂交组合播种2-4行，选若干株未发病可育单株套袋自交一代，收获后每个杂交组合取等量种子混合播种5-7行，选若干株未发病可育单株套袋自交，分单株收获并保存自交二代，每个自交二代种子播种2-4行，开花期观察育性，选择全部单株可育对应的自交二代单株，每个杂交组合选择5-7个单株，每个单株各取等量种子混合构成恢复系轮回选择基础群体，记为R0；三、相互轮回选择1、从所述60-100个保持系轮回选择群体基础材料中任意选取一半材料作为母本，与剩余一半保持系轮回选择群体基础材料随机配对，配置30-50个杂交组合；每个杂交组合各取等量种子混合构成保持系轮回选择基础群体，记为S0；2、从所述60-100个恢复系轮回选择群体基础材料中选取一半恢复系作为母本，与剩余材料随机配对，配置30-50个杂交组合；若恢复系不足总数一半，则以所有恢复系为母本，分别与若干个剩余材料杂交，直到剩余材料均与恢复系配制成杂交组合；每个杂交组合播种2-4行，选若干株未发病可育单株套袋自交一代，收获后每个杂交组合取等量种子混合播种5-7行，选若干株未发病可育单株套袋自交，分单株收获并保存自交二代，每个自交二代种子播种2-4行，开花期观察育性，选择全部单株可育对应的自交二代单株，每个杂交组合选择5-7个单株，每个单株各取等量种子混合构成恢复系轮回选择基础群体，记为R0；3、轮选DH材料创制经过多轮相互轮回选择后，将入选的恢复系经小孢子培养得到恢复系DH纯系，将入选的保持系经小孢子培养得到保持系DH纯系；四、全基因组选择模型的建立1、训练群体种子产量数据的获得用步骤一中从强优势杂交组合中选取的3-5个保持系和3-5个恢复系为测交亲本分别与步骤一中筛选的60-100个恢复系或60-100保持系材料通过不完全双列杂交组合获得杂交一代，所获得的杂交一代与杂交双亲一起构成训练群体，对训练群体进行多点测试，以商业品种为对照，考察群体产量相关性状。2、亲本基因分型对上述步骤一的测交亲本和筛选的恢复系或保持系全基因组重测序并进行基因分型；3、利用rrBLUP4.4R程序包分析获得的种子产量数据和亲本基因分型结果，建立岭回归-最大线性无偏估计(RR-BLUP)的全基因组选择模型；五、轮回选择群体优化利用建立的全基因组选择模型和测交亲本分别对创制的DH系和所述的育种亲本进行测试，根据全基因组选择模型测试结果和测交测试结果对材料进行分类，分为恢复系和保持系；将得到的恢复系和保持系加入到第二步轮回选择基础群体的建立中分别作为保持系轮回选择群体基础材料和恢复系轮回选择群体基础材料；循环上述步骤二-步骤四；最终得到强优势新组合作物品种。进一步地，上述“母本出现花蕾大于2mm的单株时对母本喷施化学诱导剂”的方式为：每隔10天喷施一次，一共喷施三次。进一步地，上述作物育种方法还包括全基因组选择模型完善的步骤。进一步地，全基因组选择模型完善的具体方法为：1基因组选择对权利要求1中第三步骤中创制的DH系进行全基因组重测序，利用建立的全基因组选择模型进行杂种优势预测，选择产量潜力高的DH系。2预测结果验证选1中预测的产量潜力高的DH系与权利要求1中的第一步的亲本配置杂交组合并进行种子产量测试，选择优异组合进行后续试验。3模型完善根据1中DH系重测序结果和产量测试数据验证并优化全基因组选择模型。进一步地，所述作物为可利用杂种优势的作物进一步地，所述作物为油菜、水稻或玉米。进一步地，所述作物为油菜；和/或,已知强优势杂交组合3个保持系为中双11号、赣油18号或沪油21，恢复系为283B、华双128或R103。上述述的方法得到的育种材料也属于本专利技术的保护范围。进一步地，群体中的母本出现花蕾大于2mm的单株时对母本喷施化学诱导剂，以诱导获本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种作物遗传育种方法，其特征在于，包括相互轮回选择方法和全基因组选择方法。/n

【技术特征摘要】
1.一种作物遗传育种方法，其特征在于，包括相互轮回选择方法和全基因组选择方法。


2.根据权利要求1所述的一种作物遗传育种方法，其特征在于，包括如下步骤：
一、亲本选择
从已知作物强优势杂交组合中选取3-5个保持系和3-5个恢复系，对育种亲本进行广泛测交，将保持系和恢复系分别配制测交组合800-1200个；通过产量试验分别选择种子产量排名前60-100测交组合对应的所述育种亲本，与保持系测交的所述育种亲本构成恢复系轮回选择群体基础材料，与恢复系测交的所述育种亲本构成保持系轮回选择群体基础材料；
二、轮回选择基础群体的建立
1、从所述60-100个保持系轮回选择群体基础材料中任意选取一半材料作为母本，与剩余一半保持系轮回选择群体基础材料随机配对，配置30-50个杂交组合；每个杂交组合各取等量种子混合构成保持系轮回选择基础群体，记为S0；
2、从所述60-100个恢复系轮回选择群体基础材料中选取一半恢复系作为母本，与剩余材料随机配对，配置30-50个杂交组合；若恢复系不足总数一半，则以所有恢复系为母本，分别与若干个剩余材料杂交，直到剩余材料均与恢复系配制成杂交组合；每个杂交组合播种2-4行，选若干株未发病可育单株套袋自交一代，收获后每个杂交组合取等量种子混合播种5-7行，选若干株未发病可育单株套袋自交，分单株收获并保存自交二代，每个自交二代种子播种2-4行，开花期观察育性，选择全部单株可育对应的自交二代单株，每个杂交组合选择5-7个单株，每个单株各取等量种子混合构成恢复系轮回选择基础群体，记为R0；
三、相互轮回选择
1、群体内轮回选择
将S0和R0分别进行群体内轮回选择；从R0群体种子中随机选取若干种子，将其分成2份，其中一份作为母本，另外一份作为父本；于隔离条件下母本和父本按3:2行比播种，当所述R0群体中的母本出现花蕾大于2mm的单株时对母本喷施化学诱导剂，以诱导获得全部母本为不育系；待母本成熟后收获未发病的单株的种子，并将所述种子产量排名前3-5％的单株，总数≧200株，记为R0-1，进入群体间测交鉴定；
将得到的S0群体种子随机选取若干粒种子，将其分成2份，其中一份作为母本，另外一份作为父本；于隔离条件下按3:2行比播种母本和父本，当所述S0群体中的母本出现花蕾大于2mm的单株时对母本喷施化学诱导剂，以诱导获得全部母本为不育系；待母本成熟后收获未发病的单株的种子，并对所述种子的产量进行分析鉴定，筛选出产量排名前3-5％的单株，总数≧200，记为S0-1，进入群体间测交鉴定；
2、群体间测交鉴定
具体步骤为：
(1)隔离条件下按株行种植S0-1作为母本，取各R0-1单株等量种子混合作为父本，另一个隔离条件下按株行种植R0-1作为母本，取各S0-1单株等量种子混合作为父本；母本出现花蕾大于2mm的单株时对母本喷施化学诱导剂，以诱导获得全部母本为不育系；成熟期分株行收获母本的种子；
(2)组合观察鉴定，在相同条件下，对S0-1和R0-1配制的杂交组合进行产量试验，各选出产量...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伦林，李书宇，丁戈，熊洁，黄杨，宋来强，
申请(专利权)人：江西省农业科学院作物研究所，
类型：发明
国别省市：江西;36