甘蓝显性核基因雄性不育系选育及其制种方法技术

本发明专利技术利用甘蓝显性核型雄性不育基因ＣＤＭｓ３９９－３在一定遗传环境条件下的敏感性，通过自交、回交、测交选育出纯合显性不育系，利用组织培养保存，繁殖纯合显性不育系，通过测交筛选临时保持系，用临时保持系与纯合显性不育系杂交获得不育株率１００％，不育度１００％或不低于９５％的不育系，不育系与配合力优良的自交系杂交配制一代杂种。该方法具有杂交制种时一代杂种种子杂交率能达到１００％，亲本原种不需人工授粉，从而降低制种成本等优点。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及甘蓝显性核基因雄性不育系选育及其制种技术，属于甘蓝杂种优势利用领域。杂种优势利用是白菜、甘蓝等十字花科作物的一种主要育种途径。长期以来，国内外都是利用自交不亲和系的方法配制甘蓝杂交种。日、美等国在50-60年代就利用自交不亲和系配制甘蓝杂交种，我国从70年代开始就利用自交不亲和系配制甘蓝杂交种。这种方法的不足是亲本必须用人工蕾期授粉方法繁殖，成本高；亲本多代自交易产生生活力退化；由于自交不亲和性是相对的，因此，配制出的杂交种种子的杂交率很难达到100％，而利用雄性不育系生产一代杂种可克服上述缺点。因此，研究和选育可利用的甘蓝雄性不育系一直是国内外甘蓝遗传育种工作者的一个研究热点。到目前为止，国内外研究的甘蓝雄性不育性主要分为三类第一类是隐性核不育，Dickson(1970)；Enge(1974)；Goshew(1974)等先后报道在甘蓝类作物中发现受隐性核基因控制的雄性不育，该类不育材料既无法找到100％不育的保持系，也很难找到联锁的标记基因，用组培方法繁殖不育材料又成本太高，因而很难利用。第二类是Perrason(1972)报道的黑芥胞质核质互作型甘蓝雄性不育，这类不育材料存在花瓣不完全开放，蜜腺不发达，不能吸引昆虫授粉等严重缺陷。第三类是来源于ogura的萝卜胞质不育，该不育材料的最大问题是低温苗期黄化，另外也存在花朵不能正常开放和蜜腺不发达等缺陷。近年来，国外一些学者利用细胞融合的方法消除Ougra萝卜异源胞质不良影响的研究方面已取得重要进展。目前已基本上解决了苗期低温黄化的问题。但从新引入国内的该不育材料来看，新的萝卜胞质甘蓝不育系上依然存在蜜腺小，不能吸引授粉昆虫，自然授粉结实性差等缺陷。基于以上种种原因，甘蓝雄性不育制种方法至今一直未能在实际制种中推广应用。本专利技术的目的是从甘蓝自然群体中选择显性核基因雄性不育系采用自交/测交/回交方法使该雄性不育系成为稳定纯合显性不育系，使该雄性不育系不育株率达到100％，不育度达到100％，与优良自交系配制杂交种，其杂种率达到95％以上。本专利技术是在长期的甘蓝遗传育种实践中，从甘蓝原始材料79-399的自然群体中发现雄性不育系植株79-399-3，通过研究证明其不育性的主效基因是一对显性核基因控制，在此基础上，利用该材料在一定基因背景与环境条件下的敏感特性，通过自交、回交、测交等方法，选育出纯合显性不育系。将纯合显性不育系与优良的临时保持系杂交，获得不育性及经济性状稳定的雄性不育系，再利用雄性不育系与配合力好的自交系杂交，配制出甘蓝杂交种。从而创立起利用雄性不育系配制甘蓝杂交种的制种新方法。一种甘蓝显性核基因雄性不育系的选育及其制种方法，包括显性核型雄性不育基因的选择，纯合，保存，繁殖不育系，配制杂交种，本专利技术是从甘蓝材料79-399繁殖田的自然群体中选择含有CDMs399-3基因的显性核不育系，用显性核不育系与筛选的保持系杂交繁殖不育系；用显性核不育系与自交系配制杂交种。用自交、回交、测交方法纯合显性核不育系。利用组织培养方法，保存纯合显性核不育系。本专利技术的实质是利用优良的显性不育系配制强优势的甘蓝杂交种，具有以下优点1.本专利技术选育的甘蓝显性不育系，优于到目前为止国内外已报道的各种类型甘蓝雄性不育材料①不育株率达100％，显著优于不育株率只有50％的隐性不育材料。②不育性受显性核基因控制，避免了现有的胞质不育存在的不育胞质带来的不良影响。③主要经济性状优良，无苗期低温黄化，显著优于存在低温苗期黄化的R1胞质甘蓝不育。开花结实正常，蜜腺发达，显著优于花瓣不完全开放，蜜腺小，不能很好地吸引昆虫授粉的黑芥胞质甘蓝不育系及近年新引进的经过改造的萝卜胞质甘蓝不育系。2.用于制种的不育系种子是由纯合显性不育无性系与临时保持系在隔离区内自由授粉配制而成的，生活力强，配制杂交种时种子产量高，并且不用人工授粉，比人工蕾期授粉繁殖自交不亲和系成本低得多。3.不育性稳定。杂交种种子的杂交率可达100％。附图说明图1为不育系和杂交种选育系谱2为不育系遗传模式图下面叙述具体实施例方式本
技术实现思路
包括甘蓝显性核基因CDMs399-3的发现；不育性的遗传机制；纯合显性不育系的筛选、繁殖技术；雄性不育系选育、繁殖技术；用雄性不育系配制一代杂种的杂交制种技术。一. 甘蓝显性核基因CDMs399-3的发现及其不育性的遗传机制1979年春从甘蓝原始材料79-399繁种田的自然群体中发现雄性不育株79-399-3。为研究其不育性的遗传机制，用该不育株作母本，用79-399-3材料的可育株作父本进行测交，1981、1982、1984、1991、1992、1993、1994年春季观察到79-399-3及其衍生后代中分离出的不育株与正常可育株测交，其后代育性呈1∶1分离，而正常可育株的自交后代完全可育。部分不育株在一定的遗传背景和环境条件下出现微量花粉，这种具有微量花粉的不育株自交后代育性呈3∶1分离(表1、表2)。表1. 不育株与正常可育株的测交后代育性表现年份 观察植株总数 雄性不育植株数 可育植株数 P(1∶1)1981 7 3 4 0.711982 209 110.651984 146 8 0.591991 209 110.651992 8444400.661993 1902 987 915 0.101994 1532 789 743 0.24总计 3558 1836 1720 0.25表2. 微量花粉敏感不育株自交后代育性表现年份 观察植株总数 雄性不育植株数 可育植株数 P(3∶1)199314710344 0.17199431422787 0.27总计4613301310.10以上结果表明该不育材料的不育性受一对显性主效核基因的控制，且微量花粉不育株的微量花粉中也携带有不育基因。现已将核显性核基因定名为CDMs399-3。其遗传模式如下该不育材料叶色绿或深绿，低温下不黄化，不育株现蕾后无死花蕾或死花蕾少，花朵正常开放，蜜腺发达，能正常吸引蜜蜂授粉。这些性状均显著优于黑芥和萝卜胞质不育材料。(表3)表3. 几份甘蓝雄性不育材料开花植株及其花器形态 </tables>研究结果表明，不育材料花药败育的主要特征出现在四分孢子形成后不久。可育材料在四分孢子形成后，其胼胝质分解，小孢子游离出来，而对应的不育材料胼胝质不分解，四分孢子继续被包裹在胼胝质壁中不能释放出来而逐渐败育。研究结果还表明，该不育材料的不同测交后代育性表现可分为稳定和环境敏感两种类型。稳定类型在不同环境条件下不育株率和不育度均可保持100％，而环境敏感类型在一定遗传背景和环境条件下，则可出现微量有生命力的花粉(表4)，这一情况说明，该材料不育性除受显性主效基因控制外，还存在修饰基因的影响。表4.几个不育材料在不同环境条件下的育性表现 </tables>注不育度＝(不育花总数÷调查总花数)×100温度是影响敏感类型育性表达的主要环境因子。温度(主要是平均温度和最低温度)对育性表达的影响达到极显著相关水平。温度敏感时段在开花前的1-3周，最敏感期在开花前16-21天，临界平均温度约为15-20℃。试验已证明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甘蓝显性核基因雄性不育系的选育及其制种方法，包括显性核型雄性不育基因的选择，纯合、保存，繁殖不育系，配制杂交种，其特征在于：从甘蓝材料７９－３９９繁殖田的自然群体中选择含有ＣＤＭｓ３９９－３基因的显性核不育系，用显性核不育系与筛选的保持系杂交繁殖不育系，用显性核不育系与自交系配制杂交种。

【技术特征摘要】
1.一种甘蓝显性核基因雄性不育系的选育及其制种方法，包括显性核型雄性不育基因的选择，纯合，保存，繁殖不育系，配制杂交种，其特征在于从甘蓝材料79-399繁殖田的自然群体中选择含有CDMs399-3基因的显性核不育系，用显性核...

【专利技术属性】
技术研发人员：方智远，孙培田，刘玉梅，杨丽梅，王晓武，庄木，侯安福，卞春松，
申请(专利权)人：中国农业科学院蔬菜花卉研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]