专利名称：：一种预测植物杂交种花药培养后代比率的方法及应用的制作方法
技术领域：
：本发明属于植物新品种的的自交系的选育方法，具体涉及一种采用花药培养技术获得辣椒杂交种的花培后代品系，同时根据育种需要预测花培后代各品系的类型比例的育种方法。
背景技术：
：甜辣椒花药单倍体育种技术是北京市海淀区植物组织培养技术实验室20多年精心研究而形成的一套广泛应用于甜辣椒育种研究中的生物技术，该技术的主要要点是将杂交种的花药离体培养(花培)，诱导花粉分化为单倍体植株，经染色体人工加倍后形成二倍体植株进而获得其株系，即DH株系，育种中称为“花培品系”，其基因型是纯合的、且可以稳定传递其遗传信息，因此我们在花培品系选育研究中制定了当代果选、二代株系选的选育原则从而减少了在常规选育中代代需果选和株系选的繁杂工作，而一般常规育种技术，甜椒和辣椒品系的主要经济性状要在第五代才能稳定。所以这一新的技术比原有育种技术明显缩短了育种时间。这一生物技术应用于育种研究中的整个技术“甜辣椒花药单倍体育种技术研究及其应用”曾于2001年获得国家科技进步二等奖。我们在花培选育工作中，所确定的接种材料通常是综合性状优良，尤其是其果实性状优良的杂交种或双交种，符合我们在一定时期内的育种目标，因此，需要通过接种材料经花药培养主要获得类似杂交种类型或其亲本类型的花培品系，多年的育种实践表明，获得的花培品系中，各花培品系的果实性状的分离十分明显，有类似于原杂交种的，也有类似于原杂交种亲本类型的，同时也有一定量的不同于原杂交种及其双亲的花培品系，还会产生部分毫无利用价值的花培品系，有时在确定一个接种材料时，往往由于种种原因选育不出符合育种目标的花培品系，导致一定的浪费，因而表明在选育研究中存在一定盲目性。多年的花培育种研究工作中，我们发现，从原杂交种经花培获得的花培品系中，果实性状存在很大的分离，但存在一定的联系，即能够产生一定比率的类似原杂交种的花培品系，也能够产生一定比率的类似原杂交种双亲的花培品系。为了克服选育盲目性，同时为了找到类似原杂交种及其双亲的比率关系，为此，我们进行了该发明方法的研究。
发明内容本发明公开了一种根据植物杂交种的主要性状来预测植物杂交种花药培养后代比率的方法。通过多年的花药培养育种工作，肯定了后代花培品系能够稳定遗传，其主要经济性状的描述中，果形指数可以通过数值来进行量化，同时在花培品系的各世代均能保证稳定在一定的数值范围之内。本发明所公开的方法包括以下步骤1、播种已知双亲的辣椒杂交种(即接种原材料)的种子，在植株现蕾期开始取蕾做花药培养；通过花药培养获得单倍体植株，经染色体加倍后获得花培品系，本发明中采用的是甜辣椒花药单倍体育种技术，选择适期花蕾的花药，配制适合花药培养的SPD固体培养基，SPD固体培养基的组分和配比以及配制方式在CN1418537A的专利中进行了公开，花药培养时在接种的最初3-10天内温度维持在35℃高温，之后可维持28℃～30℃的恒温状态；花药培养时的光照条件可安排为1500勒克斯条件下每天光照10小时。当在培养基上生长的甜椒单倍体幼苗长至4-7片叶并且根、茎、叶和生长点均正常的时候，取下幼苗冲洗干净后，移植到经消毒的土壤上，待移栽后的幼苗再长出2-3片新叶时，将其移植到园田土上。当幼苗从培养基移植到净土后长到8至10片叶且生长正常健壮时，即可进行染色体加倍。染色体加倍的方法是使用0.1％～0.2％浓度的秋水仙碱和2.0％二甲基亚砜的混合加倍液，用脱脂棉球压在幼苗的生长点部位，向棉球滴加混合加倍液连续24～48小时，然后将棉球取下用蒸馏水冲洗生长点，获得了双单倍体品系植株；2、取得原杂交种及其双亲的果形指数值的取值区间，同时获得原杂交种的后代各花培品系的果形指数值。其中所述的果形指数是指花培品系的果实长度与果实横径的比值，原杂交种及其双亲的果形指数取值区间是通过测定原杂交种及其双亲的5-10个果实的果形指数，通过利用统计软件，如SAS软件公司出的SAS统计软件进行统计分析来确定各相关的取值区间；3、根据原杂交种及其双亲的果形指数取值区间分别对所获得的花培品系的果形指数处于各对应区间的比例，通过对后代花培品系的果形指数值，利用作图软件如EXCEL，作各花培品系的散点分布图，再根据散点分布图及其上述的取值区间来确定各个区间的取值点，再求所得的取值点数与总花培品系数的比值。对另一已知双亲的杂交种重复步骤1、步骤2、步骤3，同样取得所获得的花培品系的果形指数处于各对应区间的比例。根据对两个已知亲本的杂交种的后代花培品系的研究结果，确定了所获得的花培品系中，产生类似原杂交种果形的比率比较高，维持在10％-20％这一区间，获得类似父母本果形的比例维持在5％左右的水平，其中所确定的比例是通过对两个已知亲本的杂交种的后代花培品系利用统计软件进行分析来确定的。对一未知亲本的杂交种的后代花培品系分别测定其果形指数及原杂交种的果形指数进行验证，其结果表明，类似原杂交种的花培品系所占比例位于10％～20％这一区间，同时根据类似双亲的比例及所获得的花培品系的果形指数分布肯定了该杂交种的双亲的果形指数取值区间，通过肯定未知亲本的果形指数取值区间，从而通过增加获得的花培苗数目，来筛选出类似原杂交种的亲本的花培品系，经过各项育种研究，配置出类似于原杂交种的杂交组合。所确定的花培品系能够遗传到各世代是北京市海淀区植物组织培养技术实验室通过多年育种实践和各项对比试验中总结出来的。图1杂交种“98-106”的后代花培品系果形指数数据分布图；图2杂交种“zn-85”的后代花培品系果形指数数据分布图。图中的标号1、果形指数类似父本的花培品系，2、果形指数类似原杂交种的花培品系，3、果形指数类似母本的花培品系。具体实施例方式下面以具体实施例的方式对本发明进行说明，其中其中花药培养的内容在CN1418537A的专利文件中公开了。下述实施例内容不是对本发明的限制。一、确定了果形指数能够在各世代能保持稳定，并能根据花培品系的果形指数进行研究获得的花培品系能够稳定遗传，因此我们在花培品系选育研究中制定了当代果选、二代株系选的选育原则从而减少了在常规选育中代代需果选和株系选的繁杂工作。F1花培获得的品系从当代进行严格的自交后，二代至多代则能稳定地保持果实性状，即进行稳定的遗传。通过对许多花培品系逐代观察认识到花培当代表现的主要经济性状可以稳定地遗传到其后各代，从第二代起，系内株间十分整齐一致。甜椒花培品系“H81-11”，“H81-6”，“H81-18”不同世代的果实调查表明在花培当代观察到的果实经济性状稳定地遗传到其后各代，从表1中可以看出，在不同世代各花培品系的果形指数的变化很小，因此可以在当代进行果实经济性状选择，从二代起进行株系选择。针对果形指数这一指标进行了多年的分析，结果表明果形指数是作为育种研究中考核果实性状的一个重要的考核指标，从表1中花培品系的不同世代的果形指数值可以看出，当花培品系稳定遗传时，果形指数不会受到栽培技术水平、气候等因素的影响，因此，我们在花培选育研究中提出了花培当代果选、二代至多代株选的选育方法，这说明果形指数是考核一个品系的果实特性的重要指标。表1花培品系不同世代的果实调查在本发明中，我们确定了原杂交种的果实类型是由“羊角椒×方灯笼甜椒”配制而得的牛角椒类型，选取以下三个牛角椒杂交种的花培接种，并获得了一定量的花培品系，对本发明所公开的方法进行了具体的说明。二、对牛角椒杂交种98-106(羊角×方灯笼)的花培后代的果形指数分析牛角椒杂交种98-106是北京市海淀区植物组织培养技术实验室自配的一个杂交种，其母本是由花药离体培养(花培)而得的一个羊角椒花培品系，父本是北京市海淀区植物组织培养技术实验室的花培品种“海花3号”。对杂交种98-106的花培进行接种，获得花培植株，1年后种植花培单株，对各单株进行严格的单果自交，并初步观察各花培单株的果实性状。2年后进行花培二代的果实性状观察。从花培二代的观测中，根据上年各花培当代留种情况和从花培当代观察中获得的可行性数据分析结果，重点对原接种材料98-106的104份花培后代品系进行了继续观察和整理，对该104份材料获得了单果重、果长、果宽、果色、果味、果形指数等13个数据指标。同时也对原杂交种及其双亲进行了上述数据指标的详细观察。根据原杂交种和双亲的数据进行统计分析，确定各单一指标类似的区间，对果形指数进行对比分析。1、原接种材料及其亲本的果形指数及其区间值分析果形指数是育种研究中重要的一个观测指标，其测定方法是取各植株的对门斗果实即辣椒植株第二层座果五个，分别用游标卡尺测定各样品果实横径(cm)、用直尺测定果实长度(cm)，然后根据如下公式计算出果形指数，再求果形指数的平均值，利用SAS统计软件计算出其取值区间，结果如表2所示。果形指数＝果实长度(cm)/果实横径(cm)表2杂交种“98-106”及其亲本的果形指数值的取值区间<tablesid="table2"num="002"><tablewidth="746">样本数平均值标准误取值区间原杂交种53.3760.2093.16～3.58父本51.390.1411.24～1.52母本54.580.2434.34～4.82</table></tables>2、花培品系果形指数分析根据各花培品系的二代观察，分别对每个花培品系随机选取具有代表性的5个对门斗果实测定其果实的长度(cm)和果实横径(cm)，计算出各个品系的果形指数的平均值(果形指数＝果长/果实横径)，共获得103个观察值，再根据各品系的果形指数值作平面坐标的散点分布图如图1，从所作的散点分布图可以看出，果形指数值位于2.5～3.5区间的比率最大，占总数的47.6％，根据原杂交种的果形指数值分析，原杂交种的的果形指数为3.38，果形指数位于2.5～3.5区间的花培品系处于较类似于或类似于原杂交种的范围之内，因此根据此结果可以看出，从原杂交种经接种获得的花培品系依照果形指数这一单项指标类似于或较类似于原杂交种的比率是很大的。根据原杂交种的果形指数的取值范围3.16～3.58，可以确定在此取值范围下，获得的花培品系依照果形指数值是类似于原杂交种的，从数据分布图可以看出，有14个花培品系是极类似于原杂交种，约占总花培品系的13.6％。根据原杂交种的父本的果形指数的取值范围1.24～1.52，在此取值范围下，根据果形指数数据分布图，获得的花培品系类似于原杂交种父本是较小的，仅有5个花培品系的果形指数处于此范围下，因此，根据此数值，获得的花培品系类似于原杂交种的父本的花培品系占总花培品系的4.8％，同时根据母本的果形指数的取值范围4.34～4.82，有4个花培品系的果形指数处于此观测值范围下，因此，类似于原杂交种母本的花培品系占总花培品系的3.8％。从上面的分析可以看出，接种原杂交种获得的花培后代，从果形指数这一指标分析，从原杂交种接种获得的花培品系处于类似于原杂交种或较为类似于原杂交种的花培品系的比率较大，因此可以得出结论，从接种材料获得中间型的花培品系的比率很大。根据原杂交种及其父母本的果形指数的取值范围分析，获得类似原杂交种的花培品系的比率是较大的，而获得类似于原杂交种的父母本的花培品系的比率较小，同时获得类似于原杂交种的父本的比率和获得类似于原杂交种的母本的比率基本相同。从对果形指数的分析结果可以看出，获得的花培品系类似于原杂交种的比率为13.6％，类似于原杂交种的父母本比率分别是4.8％和3.8％。在2003年的比较试验中，根据果形指数的分析将类似于原杂交种及其亲本的花培品系进行了田间鉴定。对类似原杂交种的花培品系的果形指数进行统计，在获得的8个有效观测值中，处于杂交种果形指数区间3.16-3.58的花培品系有7个，另外一个的果形指数为3.05。在4个类似于原杂交种父本的花培品系中，果形指数值全部处于原父本果形指数区间1.24-1.52。在5个类似原杂交种母本的花培品系中，果形指数值处于原母本果形指数区间4.34-4.82的有4个。三、牛角椒杂交种“zn-85”的花培品系的果形指数的分析“zn-85”是一个自配的牛角椒杂交种，母本为长羊角，果实长度在18厘米左右，果实宽度为3.6厘米左右，父本为大果型方灯笼甜椒。1、根据原杂交种和双亲的数据进行统计分析，确定各单一指标类似的区间，对果形指数进行对比分析。杂交种“Zn-85”及其亲本的果形指数值的取值区间如表4所示。表4杂交种“Zn-85”及其亲本的果形指数值的取值区间<tablesid="table3"num="003"><tablewidth="769">样本数平均值标准误取值区间原杂交种53.370.3133.06-3.68父本51.990.1732.16-1.82母本55.340.2735.07-5.61</table></tables>2、各花培品系的果形指数的分析在2003年的研究中，共获得了23个花培品系，分别对各花培品系进行果实的果形指数的测定，并作平面坐标散点分布图，图2表示了各花培品系果形指数的散点分布，依照上述的处理方法，从散点分布图可以看出，类似于原杂交种的花培品系即其果形指数处于3.06-3.68区间的花培品系有5个，占总花培品系的21.7％。类似于原杂交种母本的花培有2个，占总花培品系的8.7％，类似于原杂交种的父本的花培品系仅1个，占总花培品系的4.3％。权利要求1.一种预测植物杂交种花药培养后代比率的方法，它包括以下步骤步骤1播种已知双亲的辣椒杂交种的种子，在植株现蕾期开始取蕾做花药培养获得单倍体植株，经染色体加倍后获得原辣椒杂交种的双单倍体品系；步骤2取得原杂交种及其双亲的果形指数值的取值区间，同时获得原杂交种的后代各花培品系的果形指数值；步骤3根据原杂交种及其双亲的果形指数取值区间分别对所获得的花培品系的果形指数处于各对应区间的比例；步骤4按照试验需要的果形指数的植株数与步骤3中各果形指数对应的比例的比值来确定所需要培养的花培数。2.权利要求1所述的预测植物杂交种花药培养后代比率的方法，其特征在于所述的辣椒杂交种是指甜辣椒杂交种。3.权利要求1所述的预测植物杂交种花药培养后代比率的方法，其特征在于步骤2中的原杂交种及其双亲的果形指数值的取值区间是通过测定原杂交种及其双亲的5-10各果实的果形指数，通过利用统计软件进行统计分析来确定各相关的取值区间。4.权利要求1所述的预测植物杂交种花药培养后代比率的方法，其特征在于步骤3中果形指数处于各对应区间的比例是通过对后代花培品系的果形指数，利用作图软件作各花培品系的散点分布图，再根据散点分布图及其上述的取值区间，来确定各个区间的取值点，再求所得的取值点数与总花培品系数的比值。5.权利要求1所述的方法在育种中的应用，其特征在于根据试验需要的果形指数的植株数与权利要求1中步骤3的各果形指数对应的比例的比值来确定所需要培养的花药培养数目。全文摘要本发明属于植物新品种的选育方法，涉及一种采用花药培养技术获得辣椒杂交种的花培后代品系，同时根据育种需要预测花培后代各品系的类型比例的育种方法。本发明根据植物花药培养后代果形指数性状稳定的特点，对辣椒杂交种进行花药培养，获得单倍体植株，经染色体加倍获得双单倍体品系，对各品系的果形进行分析，获得原杂交种及双亲的果形指数取值区间和它们的果形指数值，根据两者的比值确定果形指数处于各对应区间的比例。即产生类似原杂交种的果形指数比率维持在10％－20％这一区间，获得类似父母本果形指数的比例一般维持在5％左右的水平。从而对于未知亲本的杂交种根据试验需要及各果形指数对应的比例的比值获得符合育种目标的总体花培品系植株数。文档编号A01H1/04GK1820580SQ20061000347公开日2006年8月23日申请日期2006年2月10日优先权日2006年2月10日发明者张树根,邢永萍,蒋钟仁,李春玲申请人:北京市海淀区植物组织培养技术实验室