商业化种群育种方法
【专利摘要】本发明提供了一种商业化种群育种方法，包括如下步骤：1）培育自交亲和系X1、X2…Xn和/或自交不亲和系Z1、Z2…Zn；2）以自交亲和系X1、X2…Xn培育隐形杂种一代V；3）以自交不亲和系Z1、Z2…Zn培育自交不亲和系四系杂种一代群体W；4）以自交亲和系X1、X2…Xn，自交不亲和系Z1、Z2…Zn，隐形杂种一代V，自交不亲和系四系杂种一代群体W组配商业化种群U。本发明的方法综合运用了杂种一代品种、群体品种和自交不亲和系的优势，具有商业化育种过程中既能有效保护育种者和品种权人的权益，又能满足低成本、低风险和高效益的要求的优点，同时该方法还能为多种作物所通用。
【专利说明】商业化种群育种方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及育种技术，具体是商业化种群育种方法。
【背景技术】
[0002] 目前全世界的农作物品种大致分为三种类型：
[0003] 第一种是常规纯系品种，可以由生产者自行留种，对自花授粉作物和常异花授粉 作物都具有成本低，风险低的优势，种子可以自留自繁，但在管理法规不健全的情况下，很 难控制种子流失现象，难以保证育种者和品种权人的知识产权，因此不能成为商业化技术 模式。
[0004] 第二种是杂种一代品种，对具有明显杂种优势的异花授粉作物具有很大的产量和 品质优势，而且因为种子会出现&代性状分离，不能重复使用，可以有效的控制种子权，在 商业化过程中能有效的保护育种者和品种权人利益，能完全市场化，这是目前较普遍的一 种品种商业化模式。杂种一代品种的优势也就促进了育种者对自花授粉和常异花授粉作物 也纷纷进行杂种一代育种，最成功的就是杂交稻的推广和应用。但在自花授粉作物中利用 杂种优势必须创造特殊的不育系、恢复系和保持系，或者光温敏不育系或者其他雄性不育 系，才能在利用杂种优势的同时控制种子纯度，达到商业化育种的目的。而生产自花授粉作 物杂种一代种子过程中对不育系的依赖，增加了育种研发的成本，同时也存在不育系资源 稀缺、不育系育性控制困难、杂种不实、纯度不达标、对气候因素敏感等各种不育系固有的 局限性。以水稻为例，目前绝大部分育种家都在做杂交种的选育，目前生产上利用的审定品 种85%以上是杂交种，但全部杂交种利用的不育系却仅100多个，导致取得产量提高的同时 带来了遗传多样性的严重衰竭，育种和种子生产成本节节攀升，风险日益加剧，作为商业化 技术模式，存在成本高风险大的固有局限性。
[0005] 第三种是群体品种，群体品种内具有遗传多样性，因此具有抗逆、稳产，促进可持 续生产等诸多优势，但由于群体内产品性状存在差异的缺陷，不能有效的精准化和商业化， 全球统计利用面积不到万分之三。
[0006] 以上三种类型的农作物品种在育种过程中存在各自的不足，且不同的授粉方式对 其育种方法的选择有一定的限制，都不能通用于大部分的农作物。
[0007] 综上，如何研发一种全新的商业化种群育种方法，使得在商业化育种过程中，既能 有效保护育种者和品种权人的权益，又能满足育种者对低成本、低风险和高效益的追求，同 时还具有一定共性，可为一类或多类作物所通用，是全世界育种界面临的难题。
【发明内容】
[0008] 针对目前缺乏既能有效保护育种者和品种权人的权益，又能满足育种者对低成 本、低风险和高效益的追求，同时还具有一定共性，可为一类或多类作物所通用的育种方法 的现状，本发明提供一种商业化种群育种方法。
[0009] -种商业化种群育种方法，包括如下步骤：
[0010] 1)培育自交亲和系Χρ V·· xn和/或自交不亲和系Zp z2?zn
[0011] 以杂种一代品种I和杂种一代品种II为亲本杂交，得到Fi ;以杂种一代品种III 和杂种一代品种IV为亲本杂交，得到F/;以Fi和F/为亲本杂交，后代连续自交，以可育为 选择标准，获得多个自交系；所述多个自交系中的自交亲和系为&、X 2... Xn，所述多个自交 系中若有自交不亲和系，则为自交不亲和系4、Z2... Zn ;
[0012] 2)以自交亲和系Xi、XfXn培育隐形杂种一代V
[0013] 针对自交亲和系Xi、X2?Xn，挑选性状对环境条件表现为敏感的隐性材料和对环境 条件表现为钝感的显性材料，分别编号为敏感隐性材料XHp XHf XHn和钝感显性材料XDp XD2-XDn ；
[0014] 以不育系A为母本，以ΧΗρΧΗ^ΧΗη中的任一敏感隐性材料XHa为父本杂交；从F 2 代开始选不育株为母本，以XHa为父本连续回交，回交选育同时以钝感显性材料XDp XD2··· XDn测隐，回交选育得到性状表型像XHa的隐性不育系XHaA ;以隐性不育系XHaA为母本，以 任一品种B为父本杂交，得到性状表型像B的隐形杂种一代V (即隐性不育系XHaA的表型 特性完全被父本B的表型特性所掩盖，具有类似隐形的效果，因此称以隐性不育系XH aA与 任一品种B杂交得到的杂交一代为隐形杂种一代）；
[0015] 3)以自交不亲和系21、2^211培育自交不亲和系四系杂种一代群体1
[0016] 从自交不亲和系Ζρ Ζ^··Ζη中挑选两组性状表型各自相近的自交不亲和系为母本 待选系ΖΜρ ZM2- ZMn和父本待选系ZFp ZF2. · · ZFn ;
[0017] 从步骤1)所述多个自交系中挑选性状对环境条件表现为敏感的隐性材料HpiV·· Hn和钝感显性材料Di、D2···Dn，以敏感隐性材料Hb为花粉供体对ZMi、ZM 2?ZMn进行连续系内 杂交得到性状表型相近且性状遗传稳定的隐性自交不亲和系母本群体ZM/、ZM 2'…ZMn' ；
[0018] 利用敏感隐性材料Η。以与选育ZM/、ZM2'…ZMn'相同的方法从ZFp 2&"2?"选 育获得性状表型相近且性状遗传稳定的隐性自交不亲和系父本群体ZF/、ZF2'…ZF n' ；
[0019] 以自交不亲和系母本群体ZM/、ZM2'…ZMn'与自交不亲和系父本群体ZF/、ZF 2'… ZFn'进行杂交，获得自交不亲和系四系杂种一代群体W;
[0020] 4)以自交亲和系乂1、1^"，自交不亲和系21、2 2?211，隐形杂种一代￥，自交不亲和 系四系杂种一代群体W组配商业化种群U
[0021] 以质量百分比0?100%的自交亲和系\、质量百分比0?100%的自交亲和系x2··· 质量百分比0?100%的自交亲和系χη，质量百分比0?100%的自交不亲和系Zi、质量百 分比0?100%的自交不亲和系Z 2…质量百分比0?100%的自交不亲和系zn，质量百分比 0?100%的隐形杂种一代V，和质量百分比0?100%的自交不亲和系四系杂种一代群体W 组成商业化种群U ;
[0022] n、a、b 均为自然数，n>l，l<a<n，li^bi^n，li^ci^n。
[0023] 其中，步骤2)所述自交亲和系Xi、XfXn还可为通过步骤1)之外的方法得到的任 何自交亲和系，步骤3)所述自交不亲和系还可为通过步骤1)之外的方法得到的 任何自交不亲和系。
[0024] 其中，步骤2)、步骤3)所述性状为生育期、株高、株型、千粒重、抗旱性、抗倒伏性、 抗病性、产量、品质、商品特性等植物生物性状中的一种或几种，优选生育期和株高。
[0025] 其中，步骤2)、步骤3)所述环境条件为光照、温度、水分、植物生长调节剂中的一 种或几种。
[0026] 其中，步骤2)、步骤3)所述的挑选性状对环境条件表现为敏感的隐性材料，具体 为先挑选性状对环境条件表现为敏感的材料和对环境条件表现为钝感的材料(敏感材料一 般由隐性基因控制，钝感材料一般由显性基因控制)，以所选敏感材料和钝感材料杂交，观 察杂交后代性状分离特点，如验证其后代性状分离特点符合孟德尔遗传规律，则所述敏感 材料为对环境条件表现为敏感的隐性材料，相应钝感材料为对环境条件表现为钝感的显性 材料。
[0027] 其中，步骤2)所述连续回交的代数根据育种作物不同而不同，以获得性状稳定遗 传的不育系为准，水稻一般需2 (含)代以上，小麦一般需3 (含)代以上，花生一般需2 (含） 代以上，荞麦一般需2 (含）代以上。
[0028] 其中，步骤3)所述连续系内杂交的代数根据育种作物不同而不同，以获得性状稳 定遗传的株系为准，棉花一般需3 (含）代以上、油菜一般需3 (含）代以上。
[0029] 其中，步骤4)所述U优选为以质量百分比100%的隐形杂种一代V组成。
[0030] 其中，步骤4)所述U优选为以质量百分比100%的自交不亲和系四系杂种一代群 体W组成。
[0031] 本发明还提供所述商业化种群育种方法在作物育种中的应用。
[0032] 其中，所述作物为自花授粉植物(如水稻、小麦、花生、苦荞等）或常异花授粉植物 (如棉花、油菜等)。
[0033] 本发明商业化种群育种方法的有益效果是：
[0034] (1)以自交亲和系父1、\?父11，自交不亲和系21、22?2 11，隐形杂种一代￥，自交不亲 和系四系杂种一代群体W按一定比例组成的商业化种群U，在保留传统群体品种抗逆、稳 产、可持续生产等诸多优势的同时，由于其各组分均为遗传稳定株系或精确制种的杂种一 代，且按固定比例组合，因此能克服传统群体品种不能有效的精准化的缺陷，得到的商业化 种群U为群体性状控制精准的群体品种；由于U由不同株系组成，因此对U直接留种会造成 后代性状不能准确控制的问题，可以此充分保障育种者和品种权人的权益，适合商业化；且 可以不同的比例组合各组份，低成本、低风险、高效益地得到不同的商业化种群U。
[0035] (2)以质量百分比100%的隐形杂种一代V组成的商业化种群U，具有传统杂种一 代品种杂种优势明显和商业化过程中能有效保护育种者和品种权人利益的优点；同时，用 针对任一品种，如用选育传统杂种一代的方法，则需分别选育的不育系 以保证组配的杂交种子的纯度，而采用隐形杂种一代V的选育方法，不需分别选育&、Bf B n的不育系，仅需选育一个的隐性不育系XHaA，以XHaA为母本分别与氏、B 2?Bn杂交，就可 得到表型像&、Β^··Βη的一系列杂种一代品种，大大节省了育种的成本与风险，显著提高了 育种效益。
[0036] (3)以质量百分比100%的自交不亲和系四系杂种一代群体W组成的商业化种 群U，不仅具有传统杂种一代品种杂种优势明显和商业化过程中能有效保护育种者和品种 权人利益的优点，同时具有群体品种抗逆、稳产，可持续生产等诸多优势；且由于母本群体 ΖΜΓ、ΖΜ2'…ZMn'和父本群体ZF/、ZF2' "·ΖΡη'的杂交组配方式和各杂种比例可精准控 制，可以不同的组配方式和各杂种比例低成本、低风险、高效益地得到不同的商业化种群U。
[0037] (4)本发明商业化种群育种方法具有很强的通用性，适用于所有授粉方式的植物 (具体分自花授粉植物、常异花授粉植物、异花授粉植物)。
【专利附图】
【附图说明】
[0038] 图1为本发明实施例2水稻隐性不育系Η的选育系谱图。
[0039] 图2为本发明实施例6棉花隐性不育系Η2的选育系谱图。
【具体实施方式】
[0040] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0041] 由于油菜、棉花是常异花授粉作物，异花授粉率均在5%_20%，为了不影响实验的结 果，以下实施例中所有油菜、棉花的杂交、回交和自交，都需要在人工套袋情况下进行，株系 间适当隔离，避免串粉。
[0042] 实施例1自花授粉植物水稻以本发明的方法选育商业化种群（自交亲和系XpXf xn组配的商业化种群U)
[0043] 1、用作亲本的杂交种选择
[0044] 选择4个杂种一代品种（即本发明的杂种一代品种I、杂种一代品种II、杂种一代 品种III和杂种一代品种IV)做亲本，分别是：
[0045] 甬优1512 :宁波市农科院选育，2012年进入浙江省品种区试种、考察和示范阶段， 购于宁波种子公司。甬优1512是籼粳偏籼型晚稻杂交一代品种，代表了目前籼粳交育种的 水平，具有广泛的遗传变异基础。
[0046] 国稻1号(又名中9优6号):审定编号为国审稻2004032,购于湖北富悦种业公司。 国稻1号为以中9A为母本，以中恢8006 (又名R8006)为父本，杂交组配的三系杂交一代品 种，其中恢8006是一个适应性广泛、推广面积大的恢复系。
[0047] 深优9516 :审定编号粤审稻2010042,购于广东现代耕耘公司。深优9516是深95A 与R7116杂交育成的杂交一代品种，在华南稻区具有很好的抗病性和丰产性。
[0048] 川优6203 :审定编号川审稻2011002,购于四川国豪种子公司。川优6203是优质 不育系川106A与抗病恢复系成恢3203配组育成的优质高产香型杂交一代品种。
[0049] 2、聚合杂交
[0050] (1)第一次杂交
[0051] 组合1 :以国稻1号为母本，以深优9516为父本，杂交5个单株，每个单株获得约 30粒杂交种子，共获得150粒杂交种子（即本发明的步骤1的匕）。
[0052] 组合2 :以川优6203为母本，以甬优1512为父本，杂交5个单株，每个单株获得约 30粒杂交种子，共获得150粒杂交种子（即本发明的步骤1的F/ )。
[0053] (2)第二次杂交
[0054] 将组合1和组合2的种子分别种成150个家系。
[0055] 以组合1为母本群，并对母本群每个单株编号，记为Ml、M2…M150 ;以组合2为父 本群，记为F1、F2…F150,将组合2后代中，每个可育株的花粉1-1对应，向母本群的每个单 株授粉。即M1XFUM2XF2…M150XF150。如果有的父本完全没有花粉，可以用其他F株 的花粉授粉。最后收取所有母本群150个单株上的杂交种子，每单株约收10粒。（注：也可 以用两组或者更多父本群，同时与母本群每个或部分单株杂交，获得同母本群多父本的姐 妹群。）
[0056] 3、聚合杂交后代多个自交系的创建
[0057] 将上述150个单株所收的杂交一代种子全部单株种植，形成150个家系，每个家系 约10株。当季分株收获全部自交授粉的种子（因为不育株的出现，有些单株没有种子)。
[0058] 每株取种子5粒用于实施例2的商业化种群培育，其余种子用于本实施例的商业 化种群培育。
[0059] 将每株取走5粒种子后的剩余种子全部单株种植，进入常规育种选择，即开始连 续自交，每代按育种目标选择优良单株，选种过程必须注意淘汰高度雄性不育株，同时对好 的相似单株全部入选。连续自交多代，直到最后选出综合性状优良且性状稳定遗传株系，水 稻一般自交2-15代，本实施例一共连续自交了 8代，得到多个自交系。由于水稻为自花授 粉植物，不会出现自交不亲和系，因此得到的多个自交系全部为自交亲和系（即本发明的自 父未和系Xi、Xf Xn)。
[0060] 4、组配商业化种群
[0061] 对上述步骤得到的多个自交亲和系的自交系（即本发明的自交亲和系 进行生育期、株高和综合农艺性状(始穗期、籽粒长、籽粒宽、抗病性、成熟期、叶形）的观测， 获得观测数据。
[0062] 将生育期相同的自交系相邻种植，进行比较观察。从生育期为105-107天的相邻 自交系中，发现5个自交系十分相似，从而获得一组相似性很大的自交系材料，各自交系的 具体性状表现见表1。
[0063] 表1水稻各自交系性状表现(广州早季观测）
[0064]
【权利要求】
1. 一种商业化种群育种方法，包括如下步骤： 1) 培育自交亲和系Xi、x2?xn和/或自交不亲和系Zp z2?zn 以杂种一代品种I和杂种一代品种π为亲本杂交，得到Fi ;以杂种一代品种III和杂 种一代品种IV为亲本杂交，得到F/;以Fi和F/为亲本杂交，后代连续自交，以可育为选择 标准，获得多个自交系；所述多个自交系中的自交亲和系为W·%，所述多个自交系中若 有自交不亲和系，则为自交不亲和系 2) 以自交亲和系培育隐形杂种一代V 针对自交亲和系XpXf Xn，挑选性状对环境条件表现为敏感的隐性材料和对环境条件 表现为钝感的显性材料，分别编号为敏感隐性材料XH^XH^Xl和钝感显性材料XD^XDf XDn; 以不育系A为母本，以ΧΗρ ΧΗ2···ΧΗη中的任一敏感隐性材料XHa为父本杂交；从F 2代 开始选不育株为母本，以XHa为父本连续回交，回交选育同时以钝感显性材料XDp XD2?"XDn 测隐，回交选育得到性状表型像XHa的隐性不育系XHaA ;以隐性不育系XHaA为母本，以任一 品种B为父本杂交，得到性状表型像B的隐形杂种一代V ; 3) 以自交不亲和系Ζρ Z2··· Zn培育自交不亲和系四系杂种一代群体W 从自交不亲和系Zp Zf Zn中挑选两组性状表型各自相近的自交不亲和系为母本待选 系 ZMp ZMf ZMn 和父本待选系 ZFp ZF2... ZFn ; 从步骤1)所述多个自交系中挑选性状对环境条件表现为敏感的隐性材料HpiV·· Hn和 钝感显性材料Dp仏…Dn，以敏感隐性材料Hb为花粉供体对ZMp ZMf ZMn进行连续系内杂 交得到性状表型相近且性状遗传稳定的隐性自交不亲和系母本群体ZM/、ZM2'…ZM n' ； 利用敏感隐性材料Η。以与选育ZM/、ZM2'…ZMn'相同的方法从ZFi、ZF^ZF n选育获 得性状表型相近且性状遗传稳定的隐性自交不亲和系父本群体ZF/、ZF2' "·ΖΡη' ； 以自交不亲和系母本群体ΖΜ/、ΖΜ2'…ΖΜη'与自交不亲和系父本群体ZF/、ZF 2'… ZFn'进行双列杂交，获得自交不亲和系四系杂种一代群体W ; 4) 以自交亲和系乂1、\?乂11，自交不亲和系21、22?2 11，隐形杂种一代￥，自交不亲和系四 系杂种一代群体W组配商业化种群U 以质量百分比〇?100%的自交亲和系Xi、质量百分比〇?100%的自交亲和系χ2…质 量百分比0?100%的自交亲和系xn，质量百分比0?100%的自交不亲和系Zi、质量百分比 0?100%的自交不亲和系Z 2…质量百分比0?100%的自交不亲和系Zn，质量百分比0? 100%的隐形杂种一代V，和质量百分比0?100%的自交不亲和系四系杂种一代群体W组成 商业化种群U ; n、a、b 均为自然数，l，l<a<n，l<b<n，li^ci^n。
2. 如权利要求1所述的商业化种群育种方法，其特征在于，步骤2)所述自交亲和系Χρ Xf Xn还可为通过步骤1)之外的方法得到的任何自交亲和系，步骤3)所述自交不亲和系 21、2^2"还可为通过步骤1)之外的方法得到的任何自交不亲和系。
3. 如权利要求1所述的商业化种群育种方法，其特征在于，所述性状为生育期、株高、 株型、千粒重、抗旱性、抗倒伏性、抗病性、产量等植物生物性状中的一种或几种，优选生育 期和株高。
4. 如权利要求1所述的商业化种群育种方法，其特征在于，所述环境条件为光照、温 度、水分、植物生长调节剂中的一种或几种。
5. 如权利要求1所述的商业化种群育种方法，其特征在于，所述的挑选性状对环境条 件表现为敏感的隐性材料，具体为先挑选性状对环境条件表现为敏感的材料和对环境条件 表现为钝感的材料，以所选敏感材料和钝感材料杂交，观察杂交后代性状分离特点，如验证 其后代性状分离特点符合孟德尔遗传规律，则所述敏感材料为对环境条件表现为敏感的隐 性材料，相应钝感材料为对环境条件表现为钝感的显性材料。
6. 如权利要求1所述的商业化种群育种方法，其特征在于，步骤2)所述连续回交的代 数根据育种作物不同而不同，以获得性状稳定遗传的不育系为准。
7. 如权利要求1所述的商业化种群育种方法，其特征在于，步骤3)所述连续系内杂交 的代数根据育种作物不同而不同，以获得性状稳定遗传的株系为准。
8. 如权利要求1所述的商业化种群育种方法，其特征在于，步骤4)所述U优选为以质 量百分比100%的隐形杂种一代V组成。
9. 如权利要求1所述的商业化种群育种方法，其特征在于，步骤4)所述U优选为以质 量百分比100%的自交不亲和系四系杂种一代群体W组成。
10. 权利要求1-10任一项所述的商业化种群育种方法在作物育种中的应用。
【文档编号】A01H1/02GK104137762SQ201310172893
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年5月10日 优先权日:2013年5月10日
【发明者】李晓方 申请人:李晓方