油菜育種_雜優(yōu)利用

油菜雜種優(yōu)勢(shì)利用 油菜雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn) 甘藍(lán)型油菜和芥菜型油菜的雜種一代在種子產(chǎn)量上一般比親本高 20% 30%， 高的增產(chǎn)一倍以上 ， 白菜型油菜增產(chǎn) 20%左右 ， 高的增產(chǎn)一倍以上 。 某些組合含油量也超過(guò)親本 。 油菜雜種一代生活力強(qiáng)，長(zhǎng)勢(shì)旺盛，葉片數(shù)多，葉功能期長(zhǎng)，葉面積大，葉肉組織厚，葉色濃綠，葉綠素含量高，光合能力和根系活力強(qiáng)，體內(nèi)養(yǎng)分積累多，干物質(zhì)重增多，這些生理功能增強(qiáng)最終在經(jīng)濟(jì)性狀反映為單株角果數(shù)明顯增加。 油菜雜種優(yōu)勢(shì)利用的特點(diǎn) 油菜花期長(zhǎng)（約 30天），花齡長(zhǎng)（ 3 5天），花器外露，有利于父、母本花期相遇和傳粉結(jié)實(shí)，且油菜是無(wú)限花序，分枝性強(qiáng)，可通過(guò)分期播種或摘薹等措施，有效地調(diào)整父、母本花期，雜種制種技術(shù)容易掌握，制種產(chǎn)量高而穩(wěn)定，一般制種地單產(chǎn)達(dá) 600 750 /hm2。 油菜用種量少，繁殖系數(shù)高，達(dá) 200 500，因而投入少，推廣快。 油菜雜種優(yōu)勢(shì)利用的主要途徑 1. 細(xì)胞質(zhì)雄性不育三系 2. 細(xì)胞核雄性不育系 3. 自交不親和系 4. 化學(xué)殺雄 甲烯藍(lán)染色 鑒定油菜花粉活力 原理 具有活力的花粉有主動(dòng)選擇吸收或不吸收 “ 活性染料 ” 的能力，它能夠不吸收甲烯藍(lán)等溶液而不著色；而死花粉則失去了這種能力，甲烯藍(lán)可以迅速滲入花粉而染色。根據(jù)花粉著色深度可以判斷花粉生活力狀況。 方法 測(cè)定花粉活力時(shí)，先將花粉撒在載玻片上，滴 1滴蒸餾水，用解剖針尖將花粉輕輕攪勻，再滴甲烯藍(lán)溶液（濃度為 1:6000） 1滴，將花粉攪勻，靜止 3-5min后，覆以蓋玻片。染色后 6 30min內(nèi)在顯微鏡下觀察。有生活力的花粉不著色，死的花粉染成藍(lán)綠色和藍(lán)色。 人工授粉鑒定油菜花粉活力 去雄 于受體植株花蕾開(kāi)放前 24小時(shí)去雄 。 去雄總蕾數(shù)依需要而定 ， 同時(shí)摘去已開(kāi)放花朵 、 花藥已變黃的大花蕾及頂部小蕾 。 去雄后套袋備用 。 如母本為雄性不育則不必去雄 ， 但如系微量花粉株 ， 仍以去雄為妥 。 取粉 于授粉當(dāng)天選取供粉植株上正在開(kāi)放花朵的花粉（ 或經(jīng)儲(chǔ)藏的花粉 ） ， 為了防止花粉污染 ， 供粉花序必須事先套袋 。 授粉 將由供粉植株取下的已開(kāi)裂的花藥直接涂抹于母本柱頭上 ， 也可用蜂棒粘取花粉進(jìn)行授粉 ， 然后套袋防止污染 。 授粉最好在室內(nèi)或在有屏障的條件下進(jìn)行 ，防止氣流傳粉 ， 造成誤差 。 估算 統(tǒng)計(jì)母本授粉后的結(jié)角率與結(jié)實(shí)率 。 據(jù)此判斷花粉生活力 。 油菜CMS細(xì)胞質(zhì)的來(lái)源 油菜主要 CMS類(lèi)型的特點(diǎn) 類(lèi)型 /來(lái)源 敗育時(shí)期 遺傳方式 育 種 利 用 polCMS/自發(fā)突變 造孢細(xì)胞分化期 1對(duì)顯性基因控制 已三系配套，不育性受溫度影響，好的保持系難找，恢復(fù)基因頻率低，陜 2A在遺傳上屬同一類(lèi)型，但胞質(zhì)有 1堿基差異 oguCMS/屬間轉(zhuǎn)育 四分體到單核小孢子晚期 1對(duì)來(lái)自蘿卜的顯性基因控制 不育徹底，在低溫下心葉黃化，蜜腺不發(fā)達(dá)，這些問(wèn)題經(jīng)原生質(zhì)體融合改良已經(jīng)改良（ INRA-oguCMS），油菜中沒(méi)有恢復(fù)基因，蘿卜恢復(fù)基因可通過(guò)屬間雜交轉(zhuǎn)育，且該基因已克隆， kosCMS屬于同一類(lèi) tourCMS/種間轉(zhuǎn)育 造孢細(xì)胞分化期 1個(gè)或 2個(gè)顯性基因控制 不育性穩(wěn)定，雌蕊育性低，甘藍(lán)型油菜品種 Yudal 和 Mangun中存在恢復(fù)基因，但恢復(fù)力不強(qiáng) MSL (?)/自發(fā)突變 ？ ？ 對(duì)環(huán)境條件敏感，大多數(shù)推廣品種都可作恢復(fù)系，但保持系難以找到，只存在于特定的細(xì)胞質(zhì)遺傳背景中。 第一個(gè)雜種油菜組合：秦油 2號(hào) 中油雜 2號(hào) 中油雜 2號(hào)選育 中雙 2號(hào) 雙低 100krad r射線處理 M2代選株自交 并與陜 2A測(cè)交 保持陜 2A不育的植株 繼續(xù)自交并與陜 2A 連續(xù)測(cè)交、回交 育成 8908A和 B 陜 2C 恢復(fù)系 227 雙低、配合力高 F1 F2選單株自交 并與陜 2A測(cè)交 單株種子分析品質(zhì) 恢復(fù)陜 2A育性的植株自交并與陜2A連續(xù)測(cè)交到 F6 育成 R2恢復(fù)系 油菜雙低同質(zhì)恢復(fù)系 90-1579轉(zhuǎn)育 不育系陜 2A （ S） rfrf 恢復(fù)系墾 C1 （ N/S） RfRf 雜種 F1秦油 2號(hào) (S)Rfrf 保持系 Tob-12 (N)rfrf 不育株 (S)rfrf 淘汰 可育株 （ S） Rfrf Tob-12 (N)rfrf 選可育株再回交一代，再自交 2代，育成雙低同質(zhì)恢復(fù)系 90-1579 華油雜 6號(hào) 親本組合： 8086A 7-5R 品種特點(diǎn)： o 產(chǎn)量高 o 品質(zhì)優(yōu) o 抗倒伏性強(qiáng) o 早熟 油菜 NMS類(lèi)型 油菜 NMS 顯性 NMS 隱性 NMS 顯性單基因 NMS， 如 Janpol 顯性上位互作 NMS， 如宜 3A 隱性單基因 NMS 雙隱性重疊互作 NMS， 如 S45A 顯性上位互作核不育雜交制種原理 純合兩型系雜交制種模式 制種 Ms_RfRf或 msmsRfRf 恢復(fù)系 Ms_Rfrf F1, 全可育 MsMsrfrf (不 育株 ) 系內(nèi)兄妹交 MsMsRfrf (可 育株 ) MsMsRfrf (可 育株 50%) MsMsrfrf (不 育株 50%) 繁殖區(qū) 制種區(qū) 顯性上位 NMS純合型不育系、臨保系和恢復(fù)系選育 RS1046AB X 優(yōu)良品種（系） 1/2(MsMsrfrf)+1/2（ MsMsRfrf) (msmsrfrf) F1 X 優(yōu)良品種（系） 1/2(Msmsrfrf) + 1/2(MsmsRfrf) (msmsrfrf) 1/4(msmsRfrf) +1/4(msmsrfrf) BC1 X 優(yōu)良品種（系） +1/4(Msmsrfrf) +1/4(MsmsRfrf) (msmsrfrf) 1/4(MsmsRfrf) BC2 自交 BC2F2 恢復(fù)系 純合型不育系 臨保系 (MsMsRfRf)或（ msmsRfRf) (MsMsrfrf)+(MsMsRfrf) (msmsrfrf) 顯性上位互作核不育雜交制種原理 雜合兩型系雜交制種模式 制種 Ms_RfRf或 msmsRfRf 恢復(fù)系 Ms_Rfrf或 msmsRfrf F1, 全可育 Msmsrfrf (不 育株 ) 系內(nèi)兄妹交 msmsrfrf (可 育株 ) msmsrfrf (可 育株 50%) Msmsrfrf (不 育株 50%) 繁殖區(qū) 制種區(qū) 基因工程顯性核不育雜交制種 轉(zhuǎn)基因雄性不育植株 轉(zhuǎn)基因雄性不育三系 A系 雄性不育系 （ 轉(zhuǎn)不育基因的湘油 15號(hào) ，具有 S顯性不育基因 ， 且與抗除草劑基因 H緊密連鎖 ） A系 保持系 （ 未轉(zhuǎn)不育基因的湘油 15號(hào) ，且無(wú)抗除草劑基因 ， 表現(xiàn)可育 ） B系 恢復(fù)系 （ 具有顯性基因 R+H， 雄性可育 ） 轉(zhuǎn)基因雜交油菜繁殖、制種原理 A(SsHhrr) A(sshhrr) A(sshhrr) 雄性可育， 50% 不抗草胺膦，殺死 A(SsHhrr) 雄性不育， 50% 抗草胺膦 B(RRHHss) 雄性可育， 100% 抗草胺膦 F1(ssHhRr, SsHHRr) 100%雄性可育，抗草胺膦 不育系繁殖 雜交制種 油菜自交不親和性及其測(cè)定方法 自交不親和性（ self incompatibility, SI） 是指具有相同基因型的植株的花粉和雌配子不能結(jié)合形成合子的現(xiàn)象。 SI判斷方法 1.苯胺藍(lán)熒光染色 在授粉 24小時(shí)后進(jìn)行花粉管計(jì)數(shù)，每一花柱中花粉管 不到 5條 2.親和指數(shù) 授粉 7 10天后或成熟時(shí)考察套袋自交親和指數(shù)，自交親和指數(shù) 小于 1(變幅在 0.5 2之間 ，與植物每一角果的種子數(shù)和要求的雜交種子純度有關(guān) ) 育種上以套袋自交 親和指數(shù) 較為實(shí)用。 自交不親和的遺傳 自交不親和反應(yīng)的識(shí)別過(guò)程 Recognition of self pollen in Brassica Dixit and Nasrallah (2001) Plant Physiol. 125:105 Allele specific interaction between the SCR gene product in pollen coat Activation of signalling pathway Block in pollen hydration and germination 自交不親和系的選育 對(duì)自交不親和系的要求 具備良好的經(jīng)濟(jì)性狀和高的配合力 高度的系內(nèi)花期株間交配和 SI性 穩(wěn)定的花期 SI性 容易繁殖 自交不親和系的選育 1.從群體中選大量單株進(jìn)行兩種自交處理 花期套袋自交 ， 以測(cè)定其自交親和性 。 先在開(kāi)花前選株套袋 ， 待主花序開(kāi)花 10 20朵時(shí) ， 取下紙袋 ， 進(jìn)行人工輔助授粉自交 ， 套回紙袋 ， 并標(biāo)記授粉日期及自交花朵數(shù) 。 蕾期剝蕾自交 ， 獲得自交種子 ， 以供繼續(xù)選育之用 。 套袋自交 10 15天后 ， 能大致鑒別自交結(jié)實(shí)情況時(shí) ， 選自交結(jié)實(shí)差 （ 親和指數(shù)低于 1， 早期世代可適當(dāng)放寬到 2） 的單株 ， 取其下部分枝剝蕾自交 。 2.連續(xù)自交和選擇 4 6代以上 ， 直至 SI系全部性狀都趨于穩(wěn)定為止 。 3. 在后期世代當(dāng)選的 SI單株需相互授粉進(jìn)行兄妹交 ，兄妹交的親和指數(shù)也在 1以下 ， 即可認(rèn)為已育成穩(wěn)定的 SI系 。 自交不親和系選育過(guò)程 一切阻礙識(shí)別物質(zhì)合成、破壞識(shí)別物質(zhì)存在和干擾識(shí)別過(guò)程的方法 剝蕾授粉 選開(kāi)花前 3 6天的中等大小花蕾剝蕾授粉 。 剝蕾授粉費(fèi)工費(fèi)時(shí) ， 成本較高 ， 技術(shù)要求也較嚴(yán)格 ， 因此一般在 SI系選育時(shí)才應(yīng)用 。 噴施食鹽水 在 SI系花期每隔 3 5天將 5% 10%的食鹽水噴在花朵上 ， 即可使乳突細(xì)胞的細(xì)胞壁皺縮 ， 增加花粉在柱頭表面的粘附和花粉萌發(fā) ， 同時(shí)抑制胼胝質(zhì)合成 ， 減少不親和花粉管生長(zhǎng)的障礙 ， 從而能有效地繁殖 SI系 。 CO2處理 將 SI系花期植株定期地置于含 3% 5%CO2的密閉室內(nèi)或袋內(nèi)處理一定時(shí)間 （ 2 6小時(shí) ） ， 改變柱頭和花粉的生理代謝 ， 促進(jìn)花粉與柱頭粘附 、 花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng) ， 抑制胼胝質(zhì)形成 ， 克服 SI性表達(dá) ， 實(shí)現(xiàn) SI系繁殖的目的 。 SI保持系法 SI系與 SI系或 SC系雜交后 ， 雜種 F1仍然自交不親和 ，因而可以用這種 SI系或 SC系作為 SI保持系 ， 使 SI系得到連續(xù)繁殖 。 自交不親和系的繁殖方法 單交種 利用 SI系 SC配制雜種一代 ， 如 SC對(duì) SI為顯性 ， 則 F1植株全部自交親和 。 三交種 (三種方式 ) a. （ 顯性 SI系 SI系的近等 SC系 ） F1 SC系 （ 具有高配合力 ） 生產(chǎn)三交雜種 F1 （ 50%植株 SC， 50%植株 SI） 。 b. (隱性 SIA系 隱性 SIB系 ) F1 (SI) SC系 （ 具有高配合力 ） 生產(chǎn)三交雜種 F1 (全部植株 SC)。 c. (SI系 SI保持系 ) F1(SI) SI恢復(fù)系生產(chǎn) SC三交雜種 。 SI保持系既可是 SI系 ， 也可是 SC系 。 SC系作保持系比 SI系作保持系三交雜種 F1結(jié)實(shí)率更高 。 自交不親和系雜交制種 雙交種 （ 兩種方式 ） a. 利用 4個(gè) SI系先兩兩雜交 ， 其 SI F1再相互雜交形成雙交雜種 F1。 這要求每 2個(gè) SI系為一對(duì) ， 它們除了 S基因不同外 ，其余各方面相同 ， 其雜種 F1不會(huì)發(fā)生分離 ， 否則雙交雜種F1顯著分離影響雜種優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮 。 b. 將 2個(gè) SI系先分別與 SC系雜交 ， 其 SIF1相互雜交 ， 后代 4種基因型植株 （ S1S2、 S1Sc、 S2Sc和 ScSc） 中只有 ScSc植株SC， 75%的植株 SI。 在將 2個(gè)親本品種分別導(dǎo)入不同的 S-基因后 ， 每一親本品種與其 SI近等基因系雜交以及 2個(gè) SI系相互雜交 ， 然后將上述 3個(gè)雜種 F1和 2親本品種 （ 各占 50%） 按2:2:2:1:1比例組成群體 ， 這個(gè)群體 75%的植株 SC。 自交不親和系雜交制種 自交不親和雜交制種原理 自交不親和雜交制種原理 油菜化學(xué)殺雄制種技術(shù) 殺雄劑 1號(hào)（甲基胂酸鋅） ： 在甘藍(lán)型油菜現(xiàn)