专利名称：小麦化杀组合转为三系组合的方法
技术领域：
本发明涉及小麦杂种优势利用领域，涉及一种小麦化杀组合转为三系组合的方法。
背景技术：
杂种优势是生物界的普遍现象，利用杂种优势提高作物产量，是现代遗传学研究领域的重要成就之一。小麦的杂种优势利用，自1962年Wilson和Ross发现具有提莫菲维小麦(T.Timopheevi)细胞质的雄性不育(称为T型不育系)及其育性恢复系统，世界各国都积极地开展了利用T型雄性不育系进行小麦杂种优势利用的研究。但随着T型雄性不育系的实际应用，人们发现T型不育系的种子皱缩，恢复源窄等缺点已成为T型不育系进一步扩大和应用于生产的最大障碍，这一缺点不加克服，T型便难于应用。鉴此，继T型之后，许多研究者又对其它不育类型进行了广泛探索，发现具有粘果山羊草(Ae.kotschyi)、易变山羊草(Ae.variabilis)和偏凸山羊草(Ae.ventricosa)细胞质的粘类小麦雄性不育系有着良好的应用前景，较好地克服了T型的缺点。但经实际应用后亦发现，虽然粘类不育系的恢复源广，可恢复性变异范围较大，恢复度高的品种(系)在普通小麦并不很多，且粘类不育系目前还存在一个问题是，在粘类不育质源背景下大部分1B/1R不育核型，产生不育的同时还诱导一定频率的单倍体，极大地限制了其在生产上的实用价值。
一般而言，粘类小麦雄性不育系的保持系主要有两个来源一类是由异源染色体片段(1RS)取代原核型中带有可育基因的染色体片段(1BS)，并与其对应异质(粘类不育细胞质源)专一互作引起的次级不育，即粘类1B/1R不育系，其保持系是具有普通小麦细胞质，带有1B/1R染色体的品种(系)；另一类则是由正常核型不育基因(如rfv1)引起的初级不育，即非1B/1R不育系，其保持系来自于SP4或其它携有不育基因rfv1亲本材料的1B染色体。
小麦杂种优势利用的途径主要有核质互作雄性不育，即三系法和利用化学杂交剂诱导的雄性不育，即化杀法。但无论哪一种，都必须有强优势组合方可应用于生产。
利用小麦化学杂交剂(Chemical Hybridizing Agents，简称化杀法，缩写为CHA)诱导雄性不育，可直接利用小麦常规品种(系)作为杂交小麦亲本，任意大量地配制杂交组合，只要筛选出强优势组合，用适宜的杀雄剂喷施母本，即可达到生产杂交种的目的。正因如此，其选育方法简便快捷，特别是不受不育系和恢复系亲本的限制，亲本选配灵活、应用范围广，可大量的组配强优势组合，极大地提高了选育强优势组合和易选出强优势组合的几率。大量实践亦证明，化杀组合的优势一般要远远高出三系组合的优势。但化学杀雄诱导雄性不育也存在一些缺点，如化杀剂的来源，成本，必须高效无毒等问题亦会对小麦杂种优势利用形成障碍。因此，三系法仍越来越受到人们的重视。本发明正是将化杀的优点与三系的优点巧妙地融合，利用化杀很易选育出可供生产利用的达标强优势组合，又能利用本发明将其定向转育为同效能的三系强优势组合。这不仅极大地促进了三系法和化杀法两种途径在小麦杂种优势利用中的实际作用，而且更加快了真正在生产上突破杂交小麦生产应用关的步伐，可使杂交小麦更快地应用于大面积生产，为我国乃至世界人民的粮食安全做出新贡献。
发明内容
本发明的目的是提供一种将利用化杀法组配出的达标强优势组合直接定向转育成非1B/1R小麦雄性不育三系达标强优势组合，有效地将化学杀雄诱导雄性不育与三系法(Cytoplasm-nucleus Male Sterility，缩写为CMS)有机的结合，很好地解决了当前粘类雄性不育研究与生产上所存在的一些校难克服的问题，如不育系产生单倍体、恢复度不高，恢复度变异较大等问题，以选育出可直接用于生产的优良三系组合。
研究证明SP4小麦及筛选出的部分小麦材料的1B染色体短臂上存在有粘类不育系的不育基因rfv1，在粘类细胞质背景下表现不育，将此1B染色体转移到任意优良小麦品种中，即可转育成非1B/1R小麦雄性不育系的保持系。对于化杀组合来讲，仅仅原亲本的1B染色体被代换，而其它遗传背景通过本发明转育方法保持不变，以此所得到的新组合与原组合有同等效能的配合力和杂种优势。
上述发明的技术解决方案通过下列方法得以实现一种小麦化杀组合转为三系组合的方法，其特征在于，包括下列步骤1、将小麦中携有粘类不育系的不育基因rfv1的1B染色体定向转移替换小麦化杀组合强优势组合中母本的1B染色体；2、将携有粘类不育系的恢复基因Rfv1的1B染色体定向转移替换小麦化杀强优势组合中父本的1B染色体；3、通过染色体标记选择和定向连续置换回交，保持其被替换的父母本受体其它遗传背景基本不变，育成与小麦化杀组合同类组合父母本相同的不育系、保持系和恢复系，达到三系配套，最终通过组配选育出与小麦化杀同类组合的三系优势组合。
1)上述化杀组合的母本转育为保持系，进而选育不育系按下列步骤进行如果化杀组合的母本本身带有rfv1基因，则直接利用回交转育法选育不育系；如果化杀组合的母本不含有rfv1基因，则利用染色体转移方法将SP4或其它亲本中携有rfv1的1B染色体转移到化杀组合的母本中，进而选育出优良的粘类非1B/1R小麦雄性不育系和保持系；具体选育包括如下步骤①对化杀组合的母本(N)M，采用根尖压片法鉴定其体细胞染色体数和随体数，以初步确定(N)M为1B/1R还是非1B/1R；以化杀组合的母本(N)M为父本，粘类不育系(K)rfv1rfv1为母本进行测交，得到测交F1种子；②将测交F1种植，调查F1植株育性；③若测交F1不育，且(N)M根尖鉴定含有4个随体，继续用(N)M为父本连续回交4-5代，直到其农艺性状与(N)M的农艺性状相似，而且植株稳定不育，即得到粘类非1B/1R小麦雄性不育系及其对应保持系[即化杀组合的母本(N)M]；④若测交F1不育，且根尖(N)M鉴定含有2个随体，按下列步骤进行A.用(N)SP4为母本，(N)M为父本进行杂交，得到杂交F1，其核型为(N)20II+rfv1·1B/1R，其中M核遗传背景占50％；B.以F1为母本，其染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R，以(N)M为父本回交，得到回交BC1，根尖染色体随体鉴定，染色体构型包括(N)20II+rfv1·1B/1R和(N)20II+1B/1R·1B/1R两种；然后，淘汰染色体构型为(N)20II+1B/1R·1B/1R的个体，保留染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R个体，其中M核遗传背景占75％；C.选择BC1中含有(N)20II+rfv1·1B/1R染色体构型，收获其植株的种子作为母本继续种植，(N)M为父本继续回交，得到回交BC2，染色体构型包括(N)20II+rfv1·1B/1R和(N)20II+1B/1R·1B/1R；然后，仍淘汰染色体构型为(N)20II+1B/1R·1B/1R的个体，保留染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R个体，这时其保留个体中M核遗传背景占87.5％；D.步骤同B、C，得到回交BC3，继续保留染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R的个体，其中M占93.75％；E.步骤同B、C，得到回交BC4，继续保留染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R的个体，其中M占96.875％；F.选择BC4染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R的植株自交，后代将得到3类染色体构型的群体即(N)20II+rfv1·rfv1，(N)20II+rfv1·1B/1R和(N)20II+1B/1R·1B/1R，根尖细胞学鉴定随体数目分别为4，3，2；保留随体数目为4的植株，收获其种子，即获得了粘类非1B/1R小麦雄性不育保持系；G.用粘类非1B/1R小麦雄性不育系为母本，步骤F中染色体构型为(N)20II+rfv1 rfv1的植株为父本，连续回交3-4代，即可获得粘类非1B/1R小麦雄性不育系和对应配套保持系[其核背景与化杀母本(N)M基本相同]；⑤若测交F1代可育，且(N)M根尖鉴定含有4个随体，说明(N)M核基因型为(N)Rfv1Rfv1，按下列步骤进行A.用(N)M为母本，测交F1(K)Rfv1rfv1为父本进行杂交，得到杂交BC1，其染色体构型为(N)20II+Rfv1rfv1和(N)20II+Rfv1Rfv1，其中M核遗传背景占75％；B.对BC1定株与粘类不育系(K)rfv1rfv1测交，选择测交后代中育性有分离的BC1植株，即染色体构型为(N)20II+Rfv1rfv1的个体为母本，用(N)M为父本继续回交，得到BC2(其中M核遗传背景占87.5％)；C.继续定株与粘类不育系(K)rfv1rfv1测交，选择测交后代中育性有分离的BC2植株，即染色体构型为(N)20II+Rfv1rfv1的个体为母本，用(N)M为父本连续回交，得到BC3(其中M核遗传背景占93.75％)；D.重复步骤C 2-3次，直到回交后代中M的核遗传背景基本纯合，接近100％，这时选择染色体构型为(N)20II+Rfv1rfv1的个体自交，后代群体得到三种核型(N)20II+rfv1rfv1，(N)20II+Rfv1rfv1和(N)20II+Rfv1Rfv1，再次与不育系(K)rfv1rfv1测交，分别表现为全不育、1不育1可育、全可育。保留测交全不育的父本，即(N)20II+rfv1rfv1，便为粘类非1B/1R小麦雄性不育的保持系；E.用步骤D中的测交全不育株为母本，粘类非1B/1R小麦雄性不育保持系(N)20II+rfv1rfv1为父本，连续回交3-4代，即获得新的粘类非1B/1R小麦雄性不育系与对应保持系[其核背景与化杀母本(N)M基本相同]。
2)上述化杀组合的父本转育为恢复系。其关键是利用染色体转移技术，将生产上被证明是粘类小麦雄性不育系的优良恢复系上带有Rfv1的1B染色体转移到化杀组合的父本，选育出优良的恢复系，完成粘类非1B/1R小麦雄性不育-恢复系统。选育方法包括下述步骤(1)对化杀组合的父本(N)F进行细胞学鉴定采用根尖压片法鉴定体细胞染色体数和随体数，以初步确定(N)F为1B/1R还是非1B/1R；用化杀组合的父本(N)F为父本，以粘类不育系(K)rfv1rfv1为母本进行测交，得到测交F1种子；(2)将测交F1种植，调查F1植株育性；(3)若测交F1可育，而且恢复度达到80％以上，说明(N)F核基因型为(N)Rfv1Rfv1，(N)F可以作为粘类非1B/1R小麦雄性不育系的优良恢复系直接加以利用；(4)若测交F1不育，可能存在两种情况化杀组合父本(N)F核内育性基因组成有可能是(N)rfv1rfv1，或者是(N)1B/1R。
①(N)F核内育性基因组成若是(N)rfv1rfv1，按下列步骤进行A.粘类非1BL/1RS恢复系(N)Rfv1Rfv1作母本，(N)F[育性基因型为(N)rfv1rfv1]为父本先行杂交，获得杂交F1(N)Rfv1rfv1(其中(N)F核遗传背景占50％)；B.F1[(N)Rfv1rfv1]再与(N)F[(N)rfv1rfv1]回交，BC1得到两种育性核基因型，即(N)Rfv1Rfv1和(N)Rfv1rfv1；BC1定株与粘类不育系(K)rfv1rfv1测交，选择测交后代中育性有分离的BC1植株[(N)Rfv1rfv1]淘汰，育性无分离的BC1植株[(N)Rfv1Rfv1]保留(其中F核遗传背景占75％)；C.BC1中保留下来的育性基因型为(N)Rfv1Rfv1个体，再与(N)F[(N)rfv1rfv1]连续回交，获得BC2，仍然得到两种育性核基因型，即(N)Rfv1Rfv1和(N)Rfv1rfv1；BC2定株与粘类不育系(K)rfv1rfv1测交，选择测交后代中育性有分离的BC2植株[(N)Rfv1rfv1]淘汰，育性无分离的BC2植株[(N)Rfv1Rfv1]保留(其中F核遗传背景占87.5％)；D.重复步骤C 3-4次，直到回交后代中F的核遗传背景基本纯合，接近100％，这时选择育性核基因型为(N)Rfv1Rfv1的个体，先自交纯化1代，淘汰与(N)F亲本性状有差异的杂株，然后与粘类不育系(K)rfv1rfv1测交，F1表现全可育，育性核基因型为(N)Rfv1Rfv1的个体便为选育成功的与(N)F相同表型的同型恢复系。
②(N)F核内育性基因组成若是(N)1B/1R，按下列步骤进行A.粘类非1BL/1RS恢复系(N)1BRfv11BRfv1作母本，(N)F[(N)1B/1R]为父本先行杂交，获得杂交F1，其核型为(N)1BRfv1·1B/1R，内含F核遗传背景占50％；B.以F1为母本，以(N)F为父本进行回交，得到BC1，根尖染色体随体鉴定，染色体构型包括(N)20II+1BRfv1·1B/1R和(N)20II+1B/1R·1B/1R两种；然后，淘汰染色体构型为(N)20II+1B/1R·1B/1R的个体，保留染色体构型为(N)20II+1BRfv1·1B/1R个体，其中F核遗传背景占75％；C.选择BC1中含有(N)20II+1BRfv1·1B/1R染色体构型的植株，收获其种子为母本继续种植，(N)F为父本继续回交，得到回交BC2，染色体构型包括(N)20II+1BRfv1·1B/1R和(N)20II+1B/1R·1B/1R；然后，仍根尖染色体随体鉴定，淘汰染色体构型为(N)20II+1B/1R·1B/1R的个体，保留染色体构型为(N)20II+1BRfv1·1B/1R个体，这时其保留个体中F核遗传背景占87.5％；D.步骤同B、C，得到回交BC3，继续保留染色体构型为(N)20II+1BRfv1·1B/1R的个体，其中F占93.75％；E.步骤同B、C，得到回交BC4，继续保留染色体构型为(N)20II+1BRfv1·1B/1R的个体，其中F占96.875％；F.选择BC4染色体构型为(N)20II+1BRfv1·1B/1R植株自交，后代将得到3类染色体构型的群体即(N)1BRfv11BRfv1、(N)1BRfv1·1B/1R和(N)1B/1R·1B/1R。根尖细胞学鉴定随体数，分别为4，3，2；保留随体数目为4的植株，收获其种子，即获得了粘类非1B/1R小麦雄性不育恢复系；G.用粘类非1B/1R小麦雄性不育系为母本，步骤F中(N)20II+1BRfv11BRfv1的植株为父本进行杂交，F1全可育，即获得了粘类非1B/1R小麦雄性不育系对应化杀父本[(N)F]相同农艺性状的配套恢复系；本发明的方法带来的技术效果和进步在于1.将小麦杂种优势利用途径中的化杀技术与三系技术的优点可巧妙地融合，利用化杀很易选育出可供生产利用的达标强优势组合，本发明将使其定向转育为同效能的三系强优势组合。这不仅极大地促进了三系法和化杀法两种途径在小麦杂种优势利用中的实际作用，而且更加快了杂交小麦真正突破生产应用关的步伐，可使杂交小麦更快地应用于大面积生产，为我国乃至世界人民的粮食安全做出新贡献。
2.本发明转育出的不育系不产生单倍体。利用本发明所创制的不育系为粘类非1B/1R小麦雄性不育系，该类不育类型完全克服了粘类1B/1R小麦雄性不育系及其F1杂交种产生大量单倍体的缺点，解决了三系杂交小麦生产实际中的一大难题。
3.本发明转育出的恢复系恢复性能稳定，而且恢复度高。现有生产上的品种(系)对粘类不育系虽有不同程度的恢复性，但恢复度变异较大。利用本发明所创制的粘类不育系的恢复系配合力强、恢复性好、恢复度高。
4.利用本发明不仅可以使化杀组合定向转育成三系组合，进而达到三系配套，而且可以直接得到与化杀达标强优势组合同效能的优良三系组合应用于生产。
5.本发明完全有别于其它作物杂种优势利用方法，它完全将杂交小麦与常规育种有机结合，杂交小麦可建立在常规育种的最新成果之上，使杂交小麦育种在常规育种基础之上进而能达到“水涨船高”式的技术变革。
图1为将杂交小麦CHA组合的母本转育为同型粘类三系保持系和不育系育性基因示意图；图2为将杂交小麦CHA组合的父本转育为同型粘类三系恢复系育性基因示意图。
以下对照附图并结合发明人给出的实施例，对本发明作进一步的详细说明。
具体实施例方式
本发明采用严谨科学的染色体工程技术和细胞遗传分析技术，将小麦中携有粘类不育系的不育基因(rfv1)之1B染色体定向转移，来替换CHA强优势组合中母本之1B染色体(不携有rfv1基因情况下)；携有粘类不育系的恢复基因(Rfv1)之1B染色体定向专一的来替换CHA强优势组合中父本之1B染色体(不携有Rfv1基因情况下)。并通过染色体标记选择和定向连续置换回交，保持其被换父母本(CHA父母本)受体其它遗传背景基本不变，育成与CHA同类组合父母本相同的不育系、保持系、恢复系，从而达到三系配套，最终通过组配选育出与CHA同类组合的三系优势组合。
附图1、2给出了将化杀组合转育成三系组合的遗传图。其中图1包括(1)若CHA组合母本为含有4个随体染色体的非1B/1R品种(系)；(2)若CHA组合母本为含有2个随体染色体的1B/1R品种(系)的技术路线。图2包括(1)若CHA组合父本为含有恢复基因Rfv1的品种(系)；(2)若CHA组合父本为含有不育基因rfv1的品种(系)；以及(3)若CHA组合父本为含有2个随体染色体的1B/1R的品种(系)的技术路线。
下面发明人给出一个实施范例以下是发明人按照本发明的技术方案，以“西杂一号”的亲本组合为例，详细叙述本发明的步骤1.将“西杂一号”的母本(1376)转育为保持系，进而选育对应不育系。其关键是如果1376本身带有rfv1rfv1基因，直接利用回交转育可选育其对应不育系；如果1376不含有rfv1rfv1基因，则要利用染色体转移技术，将SP4、或者其它携有rfv1基因的小麦亲本材料之1B染色体转移到1376核型中，进而选育出与1376相同农艺性状的优良粘类非1B/1R小麦雄性不育保持系和不育系，选育方法包括如下步骤1)对“西杂一号”的母本(N)1376，采用根尖压片法鉴定其体细胞染色体数和随体数，以确定(N)1376为1B/1R还是非1B/1R核型。结果表明，1376含有2个随体，为1B/1R核型。
具体转育方法用“西杂一号”母本(N)1376为父本，以粘类不育系(K)90-110为母本进行测交，获得测交F1种子；2)种植测交F1，F1表现不育。
3)采用图1，将化杀组合转育成三系组合的遗传图1中的(2)，若CHA组合母本为含有2个随体染色体的1B/1R品种(系)的技术路线进行。
A.用(N)SP4为母本，(N)1376为父本进行杂交，得到杂交F1，其染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R，其中1376核遗传背景占50％；B.以F1为母本，以(N)1376为父本进行回交，得到回交BC1，根尖染色体随体鉴定，染色体构型包括(N)20II+rfv1·1B/1R和(N)20II+1B/1R·1B/1R两种；然后，淘汰染色体构型为(N)20II+1B/1R·1B/1R的个体，保留染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R个体，其中1376核遗传背景占75％；C.选择BC1中染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R的植株，收获其种子为母本继续种植，(N)1376为父本继续回交，得到回交BC2，染色体构型包括(N)20II+rfv1·1B/1R和(N)20II+1B/1R·1B/1R；然后，根尖染色体随体鉴定，仍淘汰染色体构型为(N)20II+1B/1R·1B/1R的个体，保留染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R个体，这时其保留个体中1376核遗传背景占87.5％；D.步骤同B、C，得到回交BC3，继续保留染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R的个体，其中1376核遗传背景占93.75％；E.步骤同B、C，得到回交BC4，继续保留染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R的个体，其中1376核遗传背景占96.875％；F.选择BC4染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R植株自交，后代将得到3类染色体构型的群体即(N)20II+rfv1rfv1，(N)20II+rfv1·1B/1R和(N)20II+1B/1R·1B/1R，根尖染色体随体数鉴定，分别为4，3，2；保留随体数目为4的植株，收获其种子，即获得了粘类非1B/1R小麦雄性不育保持系；G.用粘类非1B/1R小麦雄性不育系为母本，步骤F中的(N)20II+rfv1rfv1的植株为父本，连续回交3-4代，便获得替换1B染色体后的粘类非1B/1R小麦雄性不育系(K)1376[(K)rfv1rfv1]和对应配套保持系(N)1376[(N)rfv1rfv1]；2.将“西杂一号”的父本(186)转育为恢复系。其关键是利用染色体转移技术将生产上被证明是粘类小麦雄性不育系的优良恢复系(5253)上带有Rfv1的1B染色体转移到186核型，选育出优良的恢复系，完成粘类非1B/1R小麦雄性不育-恢复系统。选育方法如下1)对(N)186采用根尖压片法鉴定体细胞染色体数和随体数，以确定(N)186为1B/1R还是非1B/1R，结果表明，186为2个随体；用(N)186为父本，以粘类不育系(K)90-110为母本进行测交，得到测交F1；2)种植测交F1，F1表现不育；3)采用图2，将化杀组合转育成三系组合的遗传图2中的(3)，若CHA组合父本为含有2个随体染色体的1B/1R的品种(系)的技术路线进行。
A.粘类非1B/1R恢复系5253[(N)1BRfv11BRfv1]作母本，(N)186[(N)1B/1R·1B/1R]为父本先行杂交，获得杂交F1，其核型为(N)1BRfv1·1B/1R，内含186核遗传背景占50％；B.以F1为母本，以(N)186为父本进行回交，得到BC1，根尖染色体随体鉴定，染色体构型包括(N)20II+1BRfv1·1B/1R和(N)20II+1B/1R·1B/1R两种；然后，淘汰染色体构型为(N)20II+1B/1R·1B/1R的个体，保留染色体构型为(N)20II+1BRfv1·1B/1R个体，其中186核遗传背景占75％；C.选择BC1中含有(N)20II+1BRfv1·1B/1R染色体构型的植株，收获其种子为母本继续种植，(N)186为父本继续回交，得到回交BC2，染色体构型包括(N)20II+1BRfv1·1B/1R和(N)20II+1B/1R·1B/1R；然后，根尖染色体随体鉴定，仍淘汰染色体构型为(N)20II+1B/1R·1B/1R的个体，保留染色体构型为(N)20II+1BRfv1·1B/1R个体，这时其保留个体中186核遗传背景占87.5％；D.步骤同B、C，得到回交BC3，继续保留染色体构型为(N)20II+1BRfv1·1B/1R的个体，其中186核遗传背景占93.75％；E.步骤同B、C，得到回交BC4，继续保留染色体构型为(N)20II+1BRfv1·1B/1R的个体，其中186核遗传背景占96.875％；F.选择BC4染色体构型为(N)20II+1BRfv1·1B/1R植株自交，后代将得到3类染色体构型的群体即(N)1BRfv11BRfv1、(N)1BRfv1·1B/1R和(N)1B/1R·1B/1R。根尖染色体随体数鉴定，分别为4，3，2；保留随体数目为4的植株，收获其种子，即获得了粘类非1B/1R小麦雄性不育恢复系；G.用粘类非1B/1R小麦雄性不育系为母本，步骤F中(N)20II+1BRfv11BRfv1的植株为父本进行杂交，F1全可育，便获得替换1B染色体后的粘类非1B/1R小麦雄性不育系所对应化杀父本的配套恢复系186[(N)1BRfv11BRfv1]；经实践证明，本发明可将任一CHA强优势组合定向转育为同一CMS组合，能使经大量艰辛研究选育出的小麦达标强优势组合充分利用多途径在生产上加以广泛利用，不仅节本节时，而且能强有力推动我国乃至世界杂交小麦的研究水平和生产应用效能。
综上所述，本发明的小麦化杀组合转为三系组合的方法，是利用染色体转移技术将SP4、或者其它携有rfv1基因的小麦亲本材料之1B染色体转移到化杀组合的母本中，进而选育出对应化杀组合的优良粘类非1B/1R小麦雄性不育保持系和不育系，将生产上被证明是粘类小麦雄性不育系的优良恢复系上带有Rfv1的1B染色体转移到化杀组合的父本中，选育出对应化杀组合的优良恢复系，完成新的粘类非1B/1R小麦雄性不育-恢复系统。这在促进三系法和化杀法两种途径在小麦杂种优势利用中的实际作用、加快杂交小麦真正突破生产应用关的步伐，以及为我国乃至世界人民的粮食安全做出新贡献有着重要的科学价值和实践价值。
权利要求
1.一种小麦化杀组合转为三系组合的方法，其特征在于，包括下列步骤1)将小麦中携有粘类不育系的不育基因rfv1的1B染色体定向转移替换小麦化杀组合强优势组合中母本的1B染色体；2)将携有粘类不育系的恢复基因Rfv1的1B染色体定向转移替换小麦化杀强优势组合中父本的1B染色体；3)通过染色体标记选择和定向连续置换回交，保持其被替换的父母本受体其它遗传背景基本不变，育成与小麦化杀组合同类组合父母本相同的不育系、保持系和恢复系，达到三系配套，最终通过组配选育出与小麦化杀同类组合的三系优势组合。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化杀组合的母本转育为保持系，进而选育不育系包括下列步骤1)如果化杀组合的母本本身带有rfv1基因，则直接利用回交转育法选育不育系；2)如果化杀组合的母本不含有rfv1基因，则利用染色体转移方法将SP4或其它亲本中带有rfv1不育基因的1B染色体转移到化杀组合的母本中，进而选育出优良的粘类非1B/1R小麦雄性不育系和保持系；具体选育步骤如下①对化杀组合的母本(N)M，采用根尖压片法鉴定其体细胞染色体数和随体数，以初步确定(N)M为1B/1R还是非1B/1R；以化杀组合的母本(N)M为父本，粘类不育系(K)rfv1rfv1为母本进行测交，得到测交F1种子；②将测交F1种植，调查F1植株育性；③若测交F1不育，且(N)M根尖鉴定含有4个随体，继续用(N)M为父本连续回交4-5代，直到其农艺性状与(N)M的农艺性状相似，而且植株稳定不育，得到粘类非1B/1R小麦雄性不育系及其对应保持系，即化杀组合的母本(N)M；④若测交F1不育，且根尖(N)M鉴定含有2个随体，按下列步骤进行A.用(N)SP4为母本，(N)M为父本进行杂交，得到杂交F1，其核型为(N)20II+rfv1·1B/1R，其中M核遗传背景占50％；B.以F1为母本，其染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R，以(N)M为父本回交，得到回交BC1，根尖染色体随体鉴定，染色体构型包括(N)20II+rfv1·1B/1R和(N)20II+1B/1R·1B/1R两种；然后，淘汰染色体构型为(N)20II+1B/1R·1B/1R的个体，保留染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R个体，其中M核遗传背景占75％；C.选择BC1中含有(N)20II+rfv1·1B/1R染色体构型，收获其植株的种子作为母本继续种植，(N)M为父本继续回交，得到回交BC2，染色体构型包括(N)20II+rfv1·1B/1R和(N)20II+1B/1R·1B/1R；然后，仍淘汰染色体构型为(N)20II+1B/1R·1B/1R的个体，保留染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R个体，这时其保留个体中M核遗传背景占87.5％；D.步骤同B、C，得到回交BC3，继续保留染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R的个体，其中M占93.75％；E.步骤同B、C，得到回交BC4，继续保留染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R的个体，其中M占96.875％；F.选择BC4染色体构型为(N)20II+rfv1·1B/1R的植株自交，后代将得到3类染色体构型的群体即(N)20II+rfv1·rfv1，(N)20II+rfv1·1B/1R和(N)20II+1B/1R·1B/1R，根尖细胞学鉴定随体数目分别为4，3，2；保留随体数目为4的植株，收获其种子，即获得了粘类非1B/1R小麦雄性不育保持系；G.用粘类非1B/1R小麦雄性不育系为母本，步骤F中染色体构型为(N)20II+rfv1rfv1的植株为父本，连续回交3-4代，即可获得粘类非1B/1R小麦雄性不育系和对应配套保持系，其核背景与化杀母本(N)M基本相同；⑤若测交F1代可育，且(N)M根尖鉴定含有4个随体，说明(N)M核基因型为(N)Rfv1Rfv1，并按下列步骤进行A.用(N)M为母本，测交F1(K)Rfv1rfv1为父本进行杂交，得到杂交BC1，其染色体构型为(N)20II+Rfv1rfv1和(N)20II+Rfv1Rfv1，其中M核遗传背景占75％；B.对BC1定株与粘类不育系(K)rfv1rfv1测交，选择测交后代中育性有分离的BC1植株，即染色体构型为(N)20II+Rfv1rfv1的个体为母本，用(N)M为父本继续回交，得到BC2，其中M核遗传背景占87.5％；C.继续定株与粘类不育系(K)rfv1rfv1测交，选择测交后代中育性有分离的BC2植株，即染色体构型为(N)20II+Rfv1rfv1的个体为母本，用(N)M为父本连续回交，得到BC3，其中M核遗传背景占93.75％；D.重复步骤C 2-3次，直到回交后代中M的核遗传背景基本纯合，接近100％，这时选择染色体构型为(N)20II+Rfv1rfv1的个体自交，后代群体得到三种核型(N)20II+rfv1rfv1，(N)20II+Rfv1rfv1和(N)20II+Rfv1Rfv1，再次与不育系(K)rfv1rfv1测交，分别表现为全不育、1不育1可育、全可育，保留测交全不育的父本，即(N)20II+rfv1rfv1，便为粘类非1B/1R小麦雄性不育的保持系；E.用步骤D中的测交全不育株为母本，粘类非1B/1R小麦雄性不育保持系(N)20II+rfv1rfv1为父本，连续回交3-4代，即获得新的粘类非1B/1R小麦雄性不育系与对应保持系，其核背景与化杀母本(N)M基本相同。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的将化杀组合的父本转育为恢复系，完成粘类非1B/1R小麦雄性不育-恢复系统；具体包括下述选育步骤1)对化杀组合的父本(N)F进行细胞学鉴定采用根尖压片法鉴定体细胞染色体数和随体数，以初步确定(N)F为1B/1R还是非1B/1R；用化杀组合的父本(N)F为父本，以粘类不育系(K)rfv1rfv1为母本进行测交，得到测交F1种子；2)将测交F1种植，调查F1植株育性；3)若测交F1可育，而且恢复度达到80％以上，说明(N)F核基因型为(N)Rfv1Rfv1，(N)F可以作为粘类非1B/1R小麦雄性不育系的优良恢复系直接加以利用；4)若测交F1不育，可能存在两种情况化杀组合父本(N)F核内育性基因组成有可能是(N)rfv1rfv1，或者是(N)1B/1R。①(N)F核内育性基因组成若是(N)rfv1rfv1，按下列步骤进行A.粘类非1BL/1RS恢复系(N)Rfv1Rfv1作母本，(N)F[育性基因型为(N)rfv1rfv1]为父本先行杂交，获得杂交F1(N)Rfv1rfv1(其中(N)F核遗传背景占50％)；B.F1[(N)Rfv1rfv1]再与(N)F[(N)rfv1rfv1]回交，BC1得到两种育性核基因型，即(N)Rfv1Rfv1和(N)Rfv1rfv1；BC1定株与粘类不育系(K)rfv1rfv1测交，选择测交后代中育性有分离的BC1植株[(N)Rfv1rfv1]淘汰，育性无分离的BC1植株[(N)Rfv1Rfv1]保留，其中F核遗传背景占75％；C.BC1中保留下来的育性基因型为(N)Rfv1Rfv1个体，再与(N)F[(N)rfv1rfv1]连续回交，获得BC2，仍然得到两种育性核基因型，即(N)Rfv1Rfv1和(N)Rfv1rfv1；BC2定株与粘类不育系(K)rfv1rfv1测交，选择测交后代中育性有分离的BC2植株[(N)Rfv1rfv1]淘汰，育性无分离的BC2植株[(N)Rfv1Rfv1]保留，其中F核遗传背景占87.5％；D.重复步骤C 3-4次，直到回交后代中F的核遗传背景基本纯合，接近100％，这时选择育性核基因型为(N)Rfv1Rfv1的个体，先自交纯化1代，淘汰与(N)F亲本性状有差异的杂株，然后与粘类不育系(K)rfv1rfv1测交，F1表现全可育，育性核基因型为(N)Rfv1Rfv1的个体便为选育成功的与(N)F相同表型的同型恢复系；②(N)F核内育性基因组成若是(N)1B/1R，按下列步骤进行A.粘类非1BL/1RS恢复系(N)1BRfv11BRfv1作母本，(N)F[(N)1B/1R]为父本先行杂交，获得杂交F1，其核型为(N)1BRfv1·1B/1R，内含F核遗传背景占50％；B.以F1为母本，以(N)F为父本进行回交，得到BC1，根尖染色体随体鉴定，染色体构型包括(N)20II+1BRfv1·1B/1R和(N)20II+1B/1R·1B/1R两种；然后，淘汰染色体构型为(N)20II+1B/1R·1B/1R的个体，保留染色体构型为(N)20II+1BRfv1·1B/1R个体，其中F核遗传背景占75％；C.选择BC1中含有(N)20II+1BRfv1·1B/1R染色体构型的植株，收获其种子为母本继续种植，(N)F为父本继续回交，得到回交BC2，染色体构型包括(N)20II+1BRfv1·1B/1R和(N)20II+1B/1R·1B/1R；然后，仍根尖染色体随体鉴定，淘汰染色体构型为(N)20II+1B/1R·1B/1R的个体，保留染色体构型为(N)20II+1BRfv1·1B/1R个体，这时其保留个体中F核遗传背景占87.5％；D.步骤同B、C，得到回交BC3，继续保留染色体构型为(N)20II+1BRfv1·1B/1R的个体，其中F占93.75％；E.步骤同B、C，得到回交BC4，继续保留染色体构型为(N)20II+1BRfv1·1B/1R的个体，其中F占96.875％；F.选择BC4染色体构型为(N)20II+1BRfv1·1B/1R植株自交，后代将得到3类染色体构型的群体即(N)1BRfv11BRfv1、(N)1BRfv1·1B/1R和(N)1B/1R·1B/1R。根尖细胞学鉴定随体数，分别为4，3，2；保留随体数目为4的植株，收获其种子，即获得了粘类非1B/1R小麦雄性不育恢复系；G.用粘类非1B/1R小麦雄性不育系为母本，步骤F中(N)20II+1BRfv11BRfv1的植株为父本进行杂交，F1全可育，即获得了粘类非1B/1R小麦雄性不育系对应化杀父本[(N)F]相同农艺性状的配套恢复系。
全文摘要
本发明涉及小麦化杀组合转为三系组合的方法，利用染色体转移技术，将SP4或其它亲本材料核基因型中携有rfv1不育基因的1B染色体转移到化杀组合的母本，进而选育出优良的粘类非1B/1R小麦雄性不育保持系和不育系；将生产上被证明是粘类小麦雄性不育系的优良恢复系中带有Rfv1恢复基因的1B染色体转移到化杀组合的父本中，选育出优良的恢复系，完成粘类非1B/1R小麦雄性不育－恢复系统。本发明可简便易行地大量配制组合，提高强优势新组合选择的几率，然后将定型或通过审定的小麦强优势新组合直接定向转育成三系组合；节约杀雄剂成本，克服三系强优势组合几率小、选育难的缺点；还可使小麦由生理型不育向遗传型不育转化，使同一新组合通过多种利用途径，提高应用效益。
文档编号A01H1/02GK1650695SQ200510041660
公开日2005年8月10日 申请日期2005年1月27日 优先权日2005年1月27日
发明者张改生, 牛娜, 王军卫, 袁虎林, 杜伟莉, 邵景侠, 张慧成 申请人:西北农林科技大学