一種洋蔥瓣化型雄性不育系的選育方法

2023-11-03 21:41:37 1

專利名稱：一種洋蔥瓣化型雄性不育系的選育方法
技術領域：
本發明屬于洋蔥雜種優勢利用技術領域，涉及一種洋蔥瓣化型雄性不育系的選育方法。
背景技術：
植物細胞質雄性不育(cytoplasmic male sterility, CMS)存在兩種區別明顯的類型，褐藥型(brown anther type)和瓣化型(petaloid-stamen type)。褐藥型的花葯呈褐色、萎縮變形，不能形成有功能的花粉或不能釋放功能花粉。該類型普遍存在於已經發現的CMS植物中，在雜種一代生產中應用廣泛。瓣化型為同源異型突變體，其花葯被類似花瓣結構的器官所取代、無小孢子發生組織，自然也就不能產生任何花粉。該類型已在胡蘿蔔、擬南芥、油菜、芥菜等幾種植物中發現，但僅成功用於配製胡蘿蔔一代雜種。 利用褐藥型CMS系配製一代雜種，生產上常常遇到的問題是雄性不育系的育性穩定性問題。不育性狀往往隨環境條件而改變，例如洋蔥，在春夏之交季節，當氣溫突然升高，不育系中的可育株率也隨之升高，嚴重影響了一代雜種的純度。瓣化型CMS則是較穩定的性狀，一般表現為100%不育，因此在一代雜種生產上具有更高的應用價值。洋蔥屬於花器結構小、密集、人工去雄作業難的作物，須利用CMS材料配製F1種子。洋蔥是人類首次利用CMS培育F1的作物，其CMS三系雜交制種體系及其遺傳模式早已得到了完善。關於前者，理想的洋蔥CMS三系雜交制種的過程至少需要雄性不育A、B對配製及C系的選擇、F1生產力測定過程。關于洋蔥CMS的遺傳模式，現已發現主要存在2種胞質類型，即CMS-(S)和CMS-(T)。CMS-(S)的育性恢復僅涉及I個顯性核基因(Ms)，洋蔥F1種子生產以該類型為主；CMS-(T)育性恢復與3個獨立的核基因有關，在歐洲用此類型生產F1種子。在選育新的洋蔥不育系方面，美國、荷蘭和日本的洋蔥育種家是以褐藥型洋蔥保持係為輪迴親本來改造現有的不育系，因此育成的不育系的細胞質仍然與原不育系相同，這不僅對豐富種質資源的遺傳背景作用不大，還由於細胞質的單一性、同質性在生產上存在病害特異流行生理小種侵襲的潛在危險。迄今為止，發現的洋蔥CMS均為褐藥型，尚未見有關洋蔥瓣化型CMS的報導。

發明內容
本發明的目的是提供一種洋蔥瓣化型雄性不育系的選育方法。本發明提供了一種獲得洋蔥雄性不育系的方法，包括如下步驟(I)將紫皮洋蔥RUPI中的可育單株分別與突變體psf 雜交，獲得各組Fl代種子；所述紫皮洋蔥RUPI中的可育單株作為父本；所述突變體psf作為母本；(2)分別鑑定各組Fl代種子的育性，篩選出發生育性分離的Fl代種子組；(3)將篩選得到的Fl代種子組中的不育株與Fl代種子組的父本的自交子代(子一代)進行回交，獲得洋蔥雄性不育系。
所述方法還可包括如下步驟將所述步驟(3)得到的洋蔥雄性不育系與所述洋蔥雄性不育系的父本的自交子代(子二代)進行回交，獲得洋蔥雄性不育系。本發明從日本北海道引進的紫皮洋蔥RUPI中，發現了一株雄蕊瓣狀化的突變體psf (petaloid-stamen flower)。該突變體psf與紫皮洋蔥RUPI中多個可育株成對雜交，經多代連續回交，可以獲得不育程度不等的多個不育系，其中不育系psf-A的不育性狀可被100%保持(與保持系psf-B 雜交)，不育性狀較穩定，一般不受環境條件的影響。不育系Psf-A的育成，極大地豐富了洋蔥雄性不育細胞質的遺傳資源。
具體實施例方式以下的實施例便於更好地理解本發明，但並不限定本發明。下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的試驗材料，如無特殊說明，均為自常規生化試劑商店購買得到的。以下實施例中的定量試驗，均設置三次重複實驗，結果取平均值。紫皮洋蔥RUPI :是從日本北海道引進的，公眾可以從北京市農林科學院獲得；參考文獻馬有會，王火旭，崔成日，梁毅.(2011)洋蔥瓣化型細胞質雄性不育系psf-A的遺傳分析.北方園藝6 :23-25。紫皮洋蔥RUPI的突變體psf (突變體psf):該突變體是2003年在紫皮洋蔥RUPI的採種田裡發現的；該突變體花器官的典型特徵是小花的6枚雄蕊部分或全部瓣狀化，表現為少或無雄蕊、3輪花冠結構；該突變體表現高度不育，且不育性狀穩定，但是雌蕊育性正常；作為種子親本收穫了大量種子，也沒有觀察到突變體的其它性狀有任何改變；公眾可以從北京市農林科學院獲得；參考文獻馬有會，王火旭，崔成日，梁毅.(2011)洋蔥瓣化型細胞質雄性不育系psf-A的遺傳分析.北方園藝6 :23-25。如果洋蔥觀察無雄性生殖器官、無花粉，即表明洋蔥雄性不育。實施例、獲得洋蔥雄性不育系一、不育系和保持系的獲得1,2003年，隨機選紫皮洋蔥RUPI中的12個可育單株(R01、R02、R03、R04、R05、R06、R07、R08、R09、R10、R11和R12)。將12個可育單株(父本)分別與突變體psf (母本)成對雜交，分別收穫成對雜交的Fl代種子。psf XROl的Fl代種子命名為Fl(psfXROl)。psf XR02的Fl代種子命名為Fl(psfXR02)。psf X R03 的 Fl 代種子命名為 Fl (psf X R03)。psf X R04 的 Fl 代種子命名為 Fl(psfXR04)。psfXR05 的 Fl 代種子命名為 Fl(psfXR05)。psf X R06 的 Fl 代種子命名為 Fl(psfXR06)。psfXR07 的 Fl 代種子命名為 Fl(psfXR07)。psf X R08 的 Fl 代種子命名為 Fl (psf X R08)。psf X R09 的 Fl 代種子命名為 Fl (psf X R09)。psf X RlO 的 Fl 代種子命名為 Fl(PSfXRlO)。psf XRll 的 Fl 代種子命名為 Fl (psf XR11)。psfXR12 的 Fl 代種子命名為Fl(psfXR12)。將12個可育單株分別自交，分別收穫自交的種子。ROl自交的子代種子命名為SI (ROl)。R02自交的子代種子命名為SI (R02)。R03自交的子代種子命名為SI (R03)。R04自交的子代種子命名為SI (R04)。R05自交的子代種子命名為S1(R05)。R06自交的子代種子命名為SI (R06)。R07自交的子代種子命名為SI (R07)。R08自交的子代種子命名為SI (R08)。R09自交的子代種子命名為SI (R09)。RlO自交的子代種子命名為SI (RlO)。Rll自交的子代種子命名為SI (Rll)。R12自交的子代種子命名為S1(R12)。2、2004年，分別春播步驟I得到的各組種子，秋收蔥頭(種球)貯藏。3,2005年，鑑定步驟2的各組種球的育性，發現Fl (psf XR03)的種球發生育性分離。將Fl (psf XR03)中的不育株分別與12個SI (R03)的單株[SI (R03-1)、SI(R03-2)、 SI(R03-3)、 SI(R03-4)、 SI(R03-5)、 SI(R03-6)、 SI(R03-7)、 SI(R03-8)、SI (R03-9)、SI (R03-10)、SI (R03-11)、SI (R03-12)]回交，收穫回交的種子。 Fl(psfXR03)與 SI (R03-1)回交得到的種子命名為 BCl ((psf XR03) XR03-1)、Fl(psfXR03)與 Sl(R03-2)回交得到的種子命名為 BCl ((psf X R03) X R03-2)、Fl(psfXR03)與 Sl(R03-3)回交得到的種子命名為 BCl ((psf X R03) X R03-3)、Fl(psfXR03)與 Sl(R03-4)回交得到的種子命名為 BCl ((psf X R03) X R03-4)、Fl(psfXR03)與 Sl(R03-5)回交得到的種子命名為 BCl ((psf X R03) X R03-5)、Fl(psfXR03)與 Sl(R03-6)回交得到的種子命名為 BCl ((psf X R03) X R03-6)、Fl(psfXR03)與 Sl(R03-7)回交得到的種子命名為 BCl ((psf X R03) X R03-7)、Fl(psfXR03)與 Sl(R03-8)回交得到的種子命名為 BCl ((psf X R03) X R03-8)、Fl(psfXR03)與 Sl(R03-9)回交得到的種子命名為 BCl ((psf X R03) X R03-9)、Fl(psfXR03)與 S1(R03-10)回交得到的種子命名為 BCl ((psf X R03) XR03-10)、Fl(psfXR03)與 S1(R03-11)回交得到的種子命名為 BCl ((psf XR03) XR03-11)、Fl(psfXR03)與 S1(R03-12)回交得到的種子命名為 BCl ((psf XR03) XR03-12)。將12 個 SI (R03)的單株(SI (R03-1)、SI (R03-2)、SI (R03-3)、SI (R03-4)、SI(R03-5)、 SI(R03-6)、 SI(R03-7)、 SI(R03-8)、 SI(R03-9)、 SI(R03-10)、 SI(R03-11)、S1(R03-12))分別自交，收穫自交的種子。S1(R03-1)自交得到的種子命名為S2(R03-1)、S1(R03_2)自交得到的種子命名為S2(R03-2)、Sl(R03-3)自交得到的種子命名為S2 (R03-3)、S1 (R03-4)自交得到的種子命名為S2 (R03-4)、SI (R03-5)自交得到的種子命名為S2 (R03-5)、SI (R03-6)自交得到的種子命名為S2(R03-6)、SI (R03-7)自交得到的種子命名為S2 (R03-7)、SI (R03-8)自交得到的種子命名為S2(R03-8)、Sl(R03-9)自交得到的種子命名為S2 (R03-9)、SI (R03-10)自交得到的種子命名為S2(R03-10)、S1(R03-11)自交得到的種子命名為S2 (R03-11)、S1 (R03-12)自交得到的種子命名為S2(R03-12)。4、2006年，分別春播步驟3得到的各組種子，秋收蔥頭(種球)貯藏。5、2007年，鑑定步驟4的各組種球的育性，發現BCl ((psf X R03) X R03-10)和 BCl((psfXR03) XR03-12)為全不育。BCl ((psf X R03) XR03-1)的育性為 100 %、BCl((psfXR03) XR03-2)的育性為 62. 50%, BCl ((psf XR03) XR03-3)的育性為 55. 1%,BCl((psfXR03) XR03-4)的育性為 100 %, BCl ((psf XR03) XR03-5)的育性為 38.0 %、BCl((psfXR03) XR03-6)的育性為 59. 4%, BCl ((psf XR03) XR03-7)的育性為 49. 5%,BCl((psfXR03) XR03-8)的育性為 100 %, BCl ((psf XR03) XR03-9)的育性為 53. 5 %、BCl((psfXR03) XR03-11)的育性為 41. 6%0
將BCl((psfXR03) XR03-10)與 S2(R03_10)回交，收穫的種子命名為BC2((psfXR03) XR03-10)。將 BCl ((psfX R03) X R03-12)與 S2(R03_12)回交，收穫的種子命名為 BC2((psfXR03) XR03-12)。6、2008年，分別春播步驟5得到的各組種子，秋收蔥頭(種球)貯藏。7、2009年，鑑定步驟6的各組種球的育性，發現BC2((psfXR03) XR03-10)為全不育，將其命名為不育系psf-A，將R03-10命名為保持系psf-B。BC2((psfXR03) XR03-12)的育性為40. 3%。二、不育系的鑑定I、不育系psf-A的性狀保持將不育系psf-A與保持系psf-B進行雜交,子代全部為不育株，即不育系psf-A的 不育性狀可被100%保持，說明不育系psf-A的不育性狀與細胞質基因組有關。2、不育系psf-A的性狀分離將不育系psf-A與SI (R03)的單株SI (R03-1)進行雜交，將子一代進行自交得到子二代，鑑定子二代的育性，結果表明可育不育為3 I的分離比例。3、不育系psf-A的表型不育系psf-A 為瓣化型 CMS (petaloid cytoplasmic male sterility),典型特徵是小花的6枚雄蕊部分或全部瓣狀化，表現為少或無雄蕊，3輪花冠結構，不育性狀穩定，雌蕊育性正常，作為種子未本可收穫大量種子。4、不育系psf-A的性狀穩定設置三種栽培環境，分別為溫室、塑料大棚和露地，考察不育系psf-A的不育性狀在不同栽培環境是否穩定。三種栽培條件下均表現100%不育。表明不育系psf-A的不育性狀較穩定，一般不受環境條件的影響。5、不育系psf-A的商品性狀不育系psf-A洋蔥的顏色(紫紅色)、形狀(近球形)、大小(單球平均重為216克)和耐貯性(可貯至翌春3月份)等商品性狀優良。綜合上述特點，不育系psf-A的不育性狀由不育胞質基因和I對隱性核基因控制，是一種區別於S型和T型的洋蔥CMS新類型。不育系psf-A是進行洋蔥CMS細胞質遺傳改良的理想材料，在一代雜種生產上具有較高的應用價值。
權利要求
1.一種獲得洋蔥雄性不育系的方法，包括如下步驟 (1)將紫皮洋蔥RUPI中的可育單株分別與突變體psf 雜交，獲得各組Fl代種子；所述紫皮洋蔥RUPI中的可育單株作為父本；所述突變體psf作為母本； (2)分別鑑定各組Fl代種子的育性，篩選出發生育性分離的Fl代種子組； (3)將篩選得到的Fl代種子組中的不育株與Fl代種子組的父本的自交子代進行回交，獲得洋蔥雄性不育系。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於所述方法還包括如下步驟將所述步驟(3)得到的洋蔥雄性不育系與所述洋蔥雄性不育系的父本的自交子代進行回交，獲得洋蔥雄性不育系。
全文摘要
本發明公開了一種洋蔥瓣化型雄性不育系的選育方法。本發明提供的方法，包括如下步驟(1)將紫皮洋蔥RUPI中的可育單株分別與突變體psf雜交，獲得各組F1代種子；所述紫皮洋蔥RUPI中的可育單株作為父本；所述突變體psf作為母本；(2)分別鑑定各組F1代種子的育性，篩選出發生育性分離的F1代種子組；(3)將篩選得到的F1代種子組中的不育株與F1代種子組的父本的自交子代進行回交，獲得洋蔥雄性不育系。不育系的不育性狀可被100％保持，不育性狀較穩定，一般不受環境條件的影響。不育系的育成，極大地豐富了洋蔥雄性不育細胞質的遺傳資源。
文檔編號A01H1/04GK102726284SQ20111008751
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月8日 優先權日2011年4月8日
發明者吳雄, 梁毅, 陳運起, 馬有會 申請人:北京市農林科學院, 山東省農業科學院蔬菜研究所