一種早熟、豐產(chǎn)和多抗白菜型油菜高效選育方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種早熟、豐產(chǎn)和多抗白菜型油菜高效選育方法，屬于作物遺傳育種領域。本發(fā)明將四倍體的甘藍型油菜的抗性和豐產(chǎn)性狀通過雜交、自交、基因組的重組和重排，導入到早熟廣適的二倍體白菜型油菜中，經(jīng)過表型和細胞學觀察，選育將兩親本的早熟、抗逆性、品質(zhì)、豐產(chǎn)性等的優(yōu)良性狀聚合在一起的白菜型油菜品種。本發(fā)明運用該方法選育的早熟、豐產(chǎn)和多抗白菜型油菜品種具有早熟、抗病和抗倒伏強、豐產(chǎn)性好等特點，可以替代目前雙季稻區(qū)域地方早熟但抗倒伏性和抗病性較差，產(chǎn)量不高的地方性白菜型油菜品種，又可以突破目前甘藍型油菜在早熟選育上出現(xiàn)的早花但不早熟的瓶頸，有效地解決了目前油菜特早熟油菜選育的難題。
【專利說明】一種早熟、豐產(chǎn)和多抗白菜型油菜高效選育方法
[0001]
技術領域
[0002]早熟、抗性好、品質(zhì)優(yōu)、產(chǎn)量高的白菜型油菜選育方法，屬于作物遺傳育種領域。
【背景技術】
[0003]
油菜是我國重要的油料作物。我國栽培的油菜主要有甘藍型油菜(Brassica napus ,AACC, 4x=2n=38),白菜型油菜(Brassica rapa,AA, 2x=2n=20)和芥菜型油菜(Brassicajuncea , AABB，4x = 2n = 36)三種類型。其中甘藍型油菜是由白菜和甘藍(Brassicaoleracea，CC, 2x=2n=18)自然雜交和染色體加倍而形成的。中國是世界上最大的油菜生產(chǎn)國和消費國之一。油菜油占我國食用油的40%，是我國最主要的食用植物油。近年中國油菜種植面積常年在730萬hm2以上，菜籽總產(chǎn)量維持在1200萬噸以上。近幾年中國的油菜收獲面積和產(chǎn)量一直僅次于加拿大居于世界第二。但近年來，食用油的供給遠不能滿足市場需求。從全球范圍來看，植物油需求量以年均3.8%的速度持續(xù)增長，這就要求全球菜籽產(chǎn)量應保持每年2.5%的增長速度。但在過去四年里，全球菜籽產(chǎn)量年均增幅不足0.5%，國際食用油市場供求矛盾十分突出(傅廷棟，2008)。從國內(nèi)看，豆油和菜籽油是國內(nèi)需求量最大的食用油，國內(nèi)油菜籽年產(chǎn)量為1300(2010年)萬噸左右，自給率僅40% (糧食自給率95%，石油自給率55% )。每年均需從國外進口大量油菜籽以滿足國內(nèi)食用油需求。2009年油菜籽進口量已達到320萬噸。因此，擴大油菜種植面積，提高油菜產(chǎn)量是解決國內(nèi)食用油市場供求矛盾的重要途徑。
[0004]與此同時，據(jù)統(tǒng)計，我國冬閑田常年在2.2億畝左右，每年因冬閑田擱置造成相當大的經(jīng)濟損失。在江西、湖南和廣西等省的雙季稻區(qū)，冬閑田擱置的問題尤其突出。在中國中南地區(qū)(湖南南部、江西南部和廣西北部)有近6800萬畝的雙季稻區(qū)，土質(zhì)肥沃，適應早熟油菜的種植。其中，江西平均每年存有200.0余萬hm2的冬閑土地，占總耕地面積的80%以上，是現(xiàn)有油菜種植面積的近5倍。造成冬閑田的原因，當前種植的甘藍型油菜屬于半冬性油菜，生育期偏長，一般在第一年9月底到10月初播種，第二年5月上中旬收獲。而南方插秧早稻的時間在4月25日左右，與油菜生育期沖突，因而這些水稻田往往被擱置成為冬閑田。由于缺乏適合三熟種植模式(稻-稻-油菜)的早熟品種，不便于安排農(nóng)時，嚴重影響了農(nóng)民種植油菜的積極性，限制了油菜的種植面積的擴大及產(chǎn)量的提高。這些冬閑田冬季溫、光、水資源充足，土壤類型非常適合油菜生長。若將這些冬閑田種植油菜，可以在短期內(nèi)快速實現(xiàn)大幅提尚油采廣量的目標。
[0005]目前國內(nèi)早熟油菜品種的選育處于瓶頸時期。一個方面白菜由于其早熟性、低溫結(jié)實性好和適應能力廣，與早稻銜接較好，在江西、湖南等雙季稻區(qū)仍然有較大的栽培面積(在江西至少有100多萬畝以上)。這種白菜的早熟性的典型特點是開花早且集中，謝花早，灌漿快和成熟早，非常適合雙季稻區(qū)種植。但同時這種白菜具有“雙高”(高硫甙和高芥酸)特點，并且表現(xiàn)出產(chǎn)量低，品質(zhì)差，抗病能力弱等不良特性，若將這些不良性狀進行改良，社會和經(jīng)濟效益都很大。與此同時，我國還具備另外一個優(yōu)勢，中國是白菜型油菜起源中心之一，白菜型油菜資源極為豐富，原產(chǎn)中國的白菜型油菜資源占中國總資源的63.96%(劉后利，2002)。因此，充分利用這些資源，篩選和選育早熟的優(yōu)異白菜型油菜是解決雙季稻早熟油菜品種匱乏的一個重要方法。
[0006]另外一方面，相對白菜型油菜而言，甘藍型油菜也具有抗性和豐產(chǎn)性好等優(yōu)點，目前許多育種家也在積極選育早熟甘藍型油菜。然而，實踐證明，甘藍型油菜早熟的特點是開花早、花期不集中、謝花慢、灌漿慢和成熟晚。與白菜型油菜相比，早熟的甘藍型油菜的角果發(fā)育時灌漿期時間太長，而導致出現(xiàn)早花不早熟的現(xiàn)象，難與白菜的早熟性媲美。利用甘藍型與白菜型油菜雜交容易親和的特點，傳統(tǒng)的選育方法是將白菜與甘藍型油菜雜交，然后將白菜型油菜的早熟性等性狀導入到甘藍型油菜，選育新型人工合成早熟甘藍型油菜?？赡苡捎贑基因組開花基因?qū)υ缡煨缘挠绊懀c白菜型油菜早熟性一樣的早熟型(早花且早熟)甘藍型油菜的選育一直沒有突破性進展，即難以選育到與白菜型油菜一樣的早熟特性。從而導致目前能夠達到國家要求并且在雙季稻區(qū)油菜生產(chǎn)上具有較大潛力的優(yōu)異早熟品種寥寥無幾。
[0007]如何將白菜型的早熟性、耐低溫能力強和廣適性等優(yōu)點，與甘藍型油菜的抗逆性強，豐產(chǎn)性好的優(yōu)點結(jié)合起來，是解決適合雙季稻區(qū)特早熟品種選育的一個關鍵。與傳統(tǒng)方法不同的是，本發(fā)明創(chuàng)造性地將四倍體的甘藍型油菜與二倍體的白菜型油菜雜交，自交，將甘藍型油菜的抗性和豐產(chǎn)性等性狀導入到白菜型中，通過表型和細胞學觀察，選育得到集甘藍型油菜和白菜型油菜優(yōu)點為一體的早熟或極早熟的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)白菜型油菜品種。這些品種的選育對充分開發(fā)和利用雙季稻區(qū)的冬閑田，增加種植面積和增加產(chǎn)量均具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種選育特早熟、抗性好、品質(zhì)優(yōu)的白菜型油菜的方法，選育的品種特別適合在雙季稻區(qū)種植，對充分開發(fā)和利用雙季稻區(qū)的冬閑田，增加種植面積和增加產(chǎn)量均具有重要意義。
[0009]本發(fā)明的選育方法包括以下步驟:
I選擇目前在雙季稻區(qū)農(nóng)戶主要種植的地方白菜型油菜品種，具有早熟性、廣適性和耐低溫能力等特點。在農(nóng)戶收獲時，從較大種植面積地塊里，選擇早熟、抗病和抗倒伏性相對較好，和產(chǎn)量較高的單株，室內(nèi)測品質(zhì)后，選擇品質(zhì)相對較好的單株種子作為母本。選擇較早熟、品質(zhì)優(yōu)良、抗逆性較好、豐產(chǎn)性較好的主推甘藍型油菜品種作為父本。
[0010]2白菜型油菜親本晚播，甘藍型油菜親本早播，確保兩親本花期相遇。待兩親本開花時，采用人工去雄的方法將母本去雄，取父本花粉授粉到母本柱頭上。套袋、掛牌，7天后去掉雜交袋，得到Fl。
[0011]3下季將Fl隔離種植于田間。為了使三倍體的Fl結(jié)實得到較多的種子，利用80目以上網(wǎng)罩套住，隔離使其自由授粉，得到F2代。在此過程中，甘藍型油菜的AnCn基因組與白菜的f基因組發(fā)生劇烈的重組和重排，得到類型多樣的F2單株，其中大部分為非整倍體，且少數(shù)單株出現(xiàn)非親本的表型。
[0012]4將F2種植于田間，在現(xiàn)蕾時，選擇長勢較好，葉形、葉色和株型等像白菜型油菜一樣的單株取樣，進行細胞學觀察，或流式細胞儀觀察，選擇染色體為20的單株，剝蕾自交，同時部分枝條自由授粉。結(jié)實后，去掉袋子，檢查自由授粉和自交結(jié)實情況，自交結(jié)實比較正常，自由授粉正常的單株當選，得到可能為白菜型的油菜單株種子(F3)。
[0013]5將當選單株的F3種子按照系譜種植多行，每個單株種植40株以上，噴灑2-4%的食鹽水套袋自交，或選擇優(yōu)良單株剝蕾自交。收獲時，觀察抗倒伏和抗病性，剔除倒伏重、病害重、結(jié)實差的單株，選擇早熟性好、豐產(chǎn)性較好的單株，同時室內(nèi)進行品質(zhì)檢測，得到優(yōu)異單株種子(F4) ο
[0014]6將F4代種子按照系譜進行種植，同時以白菜型油菜親本為對照，噴灑2-4%的食鹽水套袋自交。比較每個株系與白菜親本之間的早熟性、低溫結(jié)實率、抗倒伏、抗病性、豐產(chǎn)性。選擇比白菜型油菜早熟相當?shù)幕蜻€早熟的、抗性強和豐產(chǎn)性好的株系和單株，收獲其種子(F5)。
[0015]7將選中的優(yōu)異單株的種子再按照系譜種植。與對照比，將早熟相當?shù)幕蜻€早熟的、抗性強和豐產(chǎn)性好的，且整齊一致的株系套網(wǎng)罩隔離，自由授粉，繁殖種子(F6)，然后進行示范、區(qū)試和推廣。
[0016]更進一步的技術如下:
I步驟I可以根據(jù)甘藍型油菜與白菜型油菜雜交結(jié)實情況和花期相遇情況，將甘藍型油菜作為母本，白菜型油菜作為父本。兩者雜交后，白菜Alr與甘藍型油菜的ATe充分重組，包括同源重組和非同源重組(會造成大量的重排)，為表型的變異提供遺傳物質(zhì)基礎。
[0017]2步驟3中Fl種植至少在30株以上。
[0018]3步驟4中F2種植至少在200株以上；
4步驟5中，由于種間雜交后代，基因組處于不穩(wěn)定狀態(tài)，將會出現(xiàn)大量分離，F(xiàn)3種植最佳單株數(shù)在100株以上。早熟性指同時具備早花和早熟的特點。
[0019]5步驟6中，每株F4種植最佳單株數(shù)在50株以上。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點:
I本發(fā)明選育的早熟的白菜型油菜品種，與目前雙季稻區(qū)百姓喜愛種植的白菜型油菜相比，具有早熟性相當或更早熟、抗逆性和豐產(chǎn)性提高，特別是抗倒伏性和抗病性有明顯提高，容易得到百姓認可，具有較大的推廣潛力。
[0021]2本發(fā)明選育的早熟的白菜型油菜品種，與目前選育的甘藍型油菜相比，具有明顯的早熟性、廣適性和耐低溫能力，更適合需要早熟品種區(qū)域種植。
具體實施例
[0022]一種早熟、豐產(chǎn)和多抗白菜型油菜高效選育方法，其特征在于:包括以下步驟:
(1)、選擇目前在雙季稻區(qū)種植的地方白菜型油菜品種，具有早熟性、廣適性和耐低溫能力，收獲時，從較大種植面積地塊里，選擇早熟、抗病和抗倒伏性相對較好，和產(chǎn)量較高的單株，室內(nèi)測品質(zhì)后，選擇品質(zhì)相對較好的單株種子作為母本，選擇較早熟、品質(zhì)優(yōu)良、抗逆性較好、豐產(chǎn)性較好的主推甘藍型油菜品種作為父本；
(2)、白菜型油菜親本晚播，甘藍型油菜親本早播，確保兩親本花期相遇，待兩親本開花時，采用人工去雄的方法將母本去雄，取父本花粉授粉到母本柱頭上，套袋、掛牌，7天后去掉雜交袋，得到Fl;
(3)、下季將Fl隔離種植于田間，為了使三倍體的Fl結(jié)實得到較多的種子，利用80目以上網(wǎng)罩套住，隔離使其自由授粉，得到F2代;在此過程中，甘藍型油菜的AnCn基因組與白菜的Ar基因組發(fā)生劇烈的重組和重排，得到類型多樣的F2單株，其中大部分為非整倍體，且少數(shù)單株出現(xiàn)非親本的表型；
(4)、將F2種植于田間，在現(xiàn)蕾時，選擇長勢較好，葉形、葉色和株型等像白菜型油菜一樣的單株取樣，進行細胞學觀察，或流式細胞儀觀察，選擇染色體為20的單株，剝蕾自交，同時部分枝條自由授粉;結(jié)實后，去掉袋子，檢查自由授粉和自交結(jié)實情況，自交結(jié)實比較正常，自由授粉正常的單株當選，得到可能為白菜型的油菜單株種子(F3);
(5)、將當選單株的F3種子按照系譜種植多行，每個單株種植40株以上，噴灑2-4%的食鹽水套袋自交，或選擇優(yōu)良單株剝蕾自交;收獲時，觀察抗倒伏和抗病性，剔除倒伏重、病害重、結(jié)實差的單株，選擇早熟性好、豐產(chǎn)性較好的單株，同時室內(nèi)進行品質(zhì)檢測，得到優(yōu)異單株種子(F4)；
(6)、將F4代種子按照系譜進行種植，同時以白菜型油菜親本為對照，噴灑2-4%的食鹽水套袋自交，比較每個株系與白菜親本之間的早熟性、低溫結(jié)實率、抗倒伏、抗病性、豐產(chǎn)性;選擇比白菜型油菜早熟相當?shù)幕蜻€早熟的、抗性強和豐產(chǎn)性好的株系和單株，收獲其種子(F5);
(7)、將選中的優(yōu)異單株的種子再按照系譜種植，與對照比，將早熟相當?shù)幕蜻€早熟的、抗性強和豐產(chǎn)性好的，且整齊一致的株系套網(wǎng)罩隔離，自由授粉，繁殖種子(F6)，然后進行示范、區(qū)試和推廣。
[0023]2012年4月從江西省德興市?？阪?zhèn)農(nóng)戶種植的地方常規(guī)白菜型品種德興花籽田塊中，選擇優(yōu)良單株15株。選取標準為:早熟(10月底播種，翌年4月15日成熟收獲)、落色好、抗倒伏性較好(主莖與地面成60度以上夾角)、病害較輕、無分段結(jié)實現(xiàn)象，產(chǎn)量中等偏上。將收獲的單株脫粒后進行近紅外品質(zhì)分析，選取5株品質(zhì)相對較優(yōu)(含油量在45%以上、芥酸在35%以下，硫甙在75微摩爾/克以下)的單株，作為母本進行后續(xù)雜交。從目前推廣的品種中，選擇了從甘藍型油菜主推品種陽光2009號中分離的早熟株系M091作為父本，表現(xiàn)為相對早熟(10月中旬播種，翌年4月30日前成熟收獲)、雙低(含油量在41%以上、硫甙在30微摩爾/克、芥酸在1%以下)，抗病和抗倒伏較好。
[0024]2012年10月上旬，將兩親本分期播種于江西農(nóng)業(yè)大學科技園內(nèi)。在10月3日，將母本陽光2009變異株系M091的5個單株按照單株播種，每個單株播種4行(廂寬2米，行距0.35米，株距0.2米)，每個小區(qū)40株左右。在10月15日，播種德興花籽5個單株，每個單株播種4行，每個小區(qū)40株左右。2013年2月15日開花時，選擇德興花籽最優(yōu)的一個小區(qū)人工去雄4株15個分枝，然后用76%的酒精消毒，取父本花粉授粉，套袋。7天后去掉雜交袋。成熟時，選擇病害較輕的3單株分單株收獲種子，得到Fl。
[0025]2013年5月中旬在甘肅張掖夏繁基地按照單株種植Fl，每個單株的種子種植4行。為了使三倍體的Fl結(jié)實得到較多的種子，利用80目網(wǎng)罩套住隔離，防止昆蟲傳人外源花粉，使其自由授粉。在Fl自交過程中，甘藍型油菜的AnCn基因組與白菜的f基因組發(fā)生重組和重排，得到類型多樣的386株F2單株。從理論上講，三倍體Fl減數(shù)分裂時，很少出現(xiàn)整倍體的配子，但眾多實踐證明，甘藍型和白菜型油菜雜交的Fl能得到25%的正常的配子，與理論值不符合，這種特殊現(xiàn)象機理目前并不清楚。
[0026]2013年10月上旬播種F2種子。通過對F2表型觀察得到，大部分為非整倍體，并且還有少數(shù)單株出現(xiàn)非親本的表型。在F2現(xiàn)蕾時，選擇長勢較好，葉形、葉色和株型等像白菜型油菜一樣的單株取樣，進行細胞學觀察，選擇了染色體為20的12個單株，剝蕾自交，同時部分枝條自由授粉。結(jié)實后，去掉袋子，檢查自由授粉和自交結(jié)實情況，每角果粒數(shù)在10粒以上，自由授粉每角果粒數(shù)在15粒以上的單株當選，最終獲得7株表型優(yōu)異的白菜型油菜單株種子(F3)。
[0027]2014年5月中旬，在甘肅省張掖市夏繁基地。將當選單株的7株F3種子按照系譜每個單株種植7行。在初花期時，噴灑3.5%的食鹽水套袋自交，每個自交30個優(yōu)良單株，同時每個株系選擇4個優(yōu)良單株剝蕾自交。收獲時，觀察抗倒伏和抗病情況，剔除倒伏重、病害重、結(jié)實差的單株，選擇早熟性好、豐產(chǎn)性較好的152個單株，同時在室內(nèi)利用近紅外分析儀器進行品質(zhì)檢測，得到25個優(yōu)良單株種子(F4)。
[0028]2014年10月上旬，將25個F4代種子按照系譜進行種植，每個單株種植4行，同時以親本白菜型油菜為對照，噴灑3.5%的食鹽水套袋自交。比較每個株系與白菜親本之間的早熟性、低溫結(jié)實率、抗倒伏、抗病性、豐產(chǎn)性。選擇了比白菜型油菜早熟相當?shù)幕蜻€早熟的、抗性強和豐產(chǎn)性好的4個株系及單株種子(F5)。
[0029]2015年5月中旬，在甘肅夏繁基地，將選中的優(yōu)異4個單株的種子一部分按照系譜種植，另外一部分進行比較試驗。與對照比，將早熟相當?shù)幕蜻€早熟的、抗性強和豐產(chǎn)性好的，且整齊一致的株系套網(wǎng)罩隔離，自由授粉，繁殖種子(F6)。得到了2個與白菜親本比在抗性和產(chǎn)量上有明顯提高的新組合，在2015年10月播種進行示范。下一年擬申報區(qū)試。
【主權(quán)項】
1.一種早熟、豐產(chǎn)和多抗白菜型油菜高效選育方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)、選擇目前在雙季稻區(qū)種植的地方白菜型油菜品種，具有早熟性、廣適性和耐低溫能力，收獲時，從較大種植面積地塊里，選擇早熟、抗病和抗倒伏性相對較好，和產(chǎn)量較高的單株，室內(nèi)測品質(zhì)后，選擇品質(zhì)相對較好的單株種子作為母本，選擇較早熟、品質(zhì)優(yōu)良、抗逆性較好、豐產(chǎn)性較好的主推甘藍型油菜品種作為父本； (2)、白菜型油菜親本晚播，甘藍型油菜親本早播，確保兩親本花期相遇，待兩親本開花時，采用人工去雄的方法將母本去雄，取父本花粉授粉到母本柱頭上，套袋、掛牌，7天后去掉雜交袋，得到Fl; (3)、下季將Fl隔離種植于田間，為了使三倍體的Fl結(jié)實得到較多的種子，利用80目以上網(wǎng)罩套住，隔離使其自由授粉，得到F2代;在此過程中，甘藍型油菜的AnCn基因組與白菜的Ar基因組發(fā)生劇烈的重組和重排，得到類型多樣的F2單株，其中大部分為非整倍體，且少數(shù)單株出現(xiàn)非親本的表型； (4)、將F2種植于田間，在現(xiàn)蕾時，選擇長勢較好，葉形、葉色和株型等像白菜型油菜一樣的單株取樣，進行細胞學觀察，或流式細胞儀觀察，選擇染色體為20的單株，剝蕾自交，同時部分枝條自由授粉;結(jié)實后，去掉袋子，檢查自由授粉和自交結(jié)實情況，自交結(jié)實比較正常，自由授粉正常的單株當選，得到可能為白菜型的油菜單株種子(F3); (5)、將當選單株的F3種子按照系譜種植多行，每個單株種植40株以上，噴灑2-4%的食鹽水套袋自交，或選擇優(yōu)良單株剝蕾自交;收獲時，觀察抗倒伏和抗病性，剔除倒伏重、病害重、結(jié)實差的單株，選擇早熟性好、豐產(chǎn)性較好的單株，同時室內(nèi)進行品質(zhì)檢測，得到優(yōu)異單株種子(F4)； (6)、將F4代種子按照系譜進行種植，同時以白菜型油菜親本為對照，噴灑2-4%的食鹽水套袋自交，比較每個株系與白菜親本之間的早熟性、低溫結(jié)實率、抗倒伏、抗病性、豐產(chǎn)性;選擇比白菜型油菜早熟相當?shù)幕蜻€早熟的、抗性強和豐產(chǎn)性好的株系和單株，收獲其種子(F5); (7)、將選中的優(yōu)異單株的種子再按照系譜種植，與對照比，將早熟相當?shù)幕蜻€早熟的、抗性強和豐產(chǎn)性好的，且整齊一致的株系套網(wǎng)罩隔離，自由授粉，繁殖種子(F6)，然后進行示范、區(qū)試和推廣。2.如權(quán)利要求1所述一種早熟、豐產(chǎn)和多抗白菜型油菜高效選育方法，其特征在于:所述步驟I將甘藍型油菜作為母本，白菜型油菜作為父本，兩者雜交后，白菜Alr與甘藍型油菜的#(^充分重組，包括同源重組和非同源重組，為表型的變異提供遺傳物質(zhì)基礎； 所述I步驟3中Fl種植至少在30株以上； 所述I步驟4中F2種植至少在200株以上； 所述I步驟5中，由于種間雜交后代，基因組處于不穩(wěn)定狀態(tài)，將會出現(xiàn)大量分離，F(xiàn)3種植最佳單株數(shù)在100株以上;早熟性指同時具備早花和早熟的特點； 所述I步驟6中，每株F4種植最佳單株數(shù)在50株以上。
【文檔編號】A01H1/02GK105981645SQ201510966208
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年12月22日
【發(fā)明人】付東輝, 肖美麗, 朱隆榮
【申請人】江西農(nóng)業(yè)大學