油菜育种_杂优利用

油菜杂种优势利用 油菜杂种优势表现 甘蓝型油菜和芥菜型油菜的杂种一代在种子产量上一般比亲本高 20% 30%， 高的增产一倍以上 ， 白菜型油菜增产 20%左右 ， 高的增产一倍以上 。 某些组合含油量也超过亲本 。 油菜杂种一代生活力强，长势旺盛，叶片数多，叶功能期长，叶面积大，叶肉组织厚，叶色浓绿，叶绿素含量高，光合能力和根系活力强，体内养分积累多，干物质重增多，这些生理功能增强最终在经济性状反映为单株角果数明显增加。 油菜杂种优势利用的特点 油菜花期长（约 30天），花龄长（ 3 5天），花器外露，有利于父、母本花期相遇和传粉结实，且油菜是无限花序，分枝性强，可通过分期播种或摘薹等措施，有效地调整父、母本花期，杂种制种技术容易掌握，制种产量高而稳定，一般制种地单产达 600 750 /hm2。 油菜用种量少，繁殖系数高，达 200 500，因而投入少，推广快。 油菜杂种优势利用的主要途径 1. 细胞质雄性不育三系 2. 细胞核雄性不育系 3. 自交不亲和系 4. 化学杀雄 甲烯蓝染色 鉴定油菜花粉活力 原理 具有活力的花粉有主动选择吸收或不吸收 “ 活性染料 ” 的能力，它能够不吸收甲烯蓝等溶液而不着色；而死花粉则失去了这种能力，甲烯蓝可以迅速渗入花粉而染色。根据花粉着色深度可以判断花粉生活力状况。 方法 测定花粉活力时，先将花粉撒在载玻片上，滴 1滴蒸馏水，用解剖针尖将花粉轻轻搅匀，再滴甲烯蓝溶液（浓度为 1:6000） 1滴，将花粉搅匀，静止 3-5min后，覆以盖玻片。染色后 6 30min内在显微镜下观察。有生活力的花粉不着色，死的花粉染成蓝绿色和蓝色。 人工授粉鉴定油菜花粉活力 去雄 于受体植株花蕾开放前 24小时去雄 。 去雄总蕾数依需要而定 ， 同时摘去已开放花朵 、 花药已变黄的大花蕾及顶部小蕾 。 去雄后套袋备用 。 如母本为雄性不育则不必去雄 ， 但如系微量花粉株 ， 仍以去雄为妥 。 取粉 于授粉当天选取供粉植株上正在开放花朵的花粉（ 或经储藏的花粉 ） ， 为了防止花粉污染 ， 供粉花序必须事先套袋 。 授粉 将由供粉植株取下的已开裂的花药直接涂抹于母本柱头上 ， 也可用蜂棒粘取花粉进行授粉 ， 然后套袋防止污染 。 授粉最好在室内或在有屏障的条件下进行 ，防止气流传粉 ， 造成误差 。 估算 统计母本授粉后的结角率与结实率 。 据此判断花粉生活力 。 油菜CMS细胞质的来源 油菜主要 CMS类型的特点 类型 /来源 败育时期 遗传方式 育 种 利 用 polCMS/自发突变 造孢细胞分化期 1对显性基因控制 已三系配套，不育性受温度影响，好的保持系难找，恢复基因频率低，陕 2A在遗传上属同一类型，但胞质有 1碱基差异 oguCMS/属间转育 四分体到单核小孢子晚期 1对来自萝卜的显性基因控制 不育彻底，在低温下心叶黄化，蜜腺不发达，这些问题经原生质体融合改良已经改良（ INRA-oguCMS），油菜中没有恢复基因，萝卜恢复基因可通过属间杂交转育，且该基因已克隆， kosCMS属于同一类 tourCMS/种间转育 造孢细胞分化期 1个或 2个显性基因控制 不育性稳定，雌蕊育性低，甘蓝型油菜品种 Yudal 和 Mangun中存在恢复基因，但恢复力不强 MSL (?)/自发突变 ？ ？ 对环境条件敏感，大多数推广品种都可作恢复系，但保持系难以找到，只存在于特定的细胞质遗传背景中。 第一个杂种油菜组合：秦油 2号 中油杂 2号 中油杂 2号选育 中双 2号 双低 100krad r射线处理 M2代选株自交 并与陕 2A测交 保持陕 2A不育的植株 继续自交并与陕 2A 连续测交、回交 育成 8908A和 B 陕 2C 恢复系 227 双低、配合力高 F1 F2选单株自交 并与陕 2A测交 单株种子分析品质 恢复陕 2A育性的植株自交并与陕2A连续测交到 F6 育成 R2恢复系 油菜双低同质恢复系 90-1579转育 不育系陕 2A （ S） rfrf 恢复系垦 C1 （ N/S） RfRf 杂种 F1秦油 2号 (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 选可育株再回交一代，再自交 2代，育成双低同质恢复系 90-1579 华油杂 6号 亲本组合： 8086A 7-5R 品种特点： o 产量高 o 品质优 o 抗倒伏性强 o 早熟 油菜 NMS类型 油菜 NMS 显性 NMS 隐性 NMS 显性单基因 NMS， 如 Janpol 显性上位互作 NMS， 如宜 3A 隐性单基因 NMS 双隐性重叠互作 NMS， 如 S45A 显性上位互作核不育杂交制种原理 纯合两型系杂交制种模式 制种 Ms_RfRf或 msmsRfRf 恢复系 Ms_Rfrf F1, 全可育 MsMsrfrf (不 育株 ) 系内兄妹交 MsMsRfrf (可 育株 ) MsMsRfrf (可 育株 50%) MsMsrfrf (不 育株 50%) 繁殖区 制种区 显性上位 NMS纯合型不育系、临保系和恢复系选育 RS1046AB X 优良品种（系） 1/2(MsMsrfrf)+1/2（ MsMsRfrf) (msmsrfrf) F1 X 优良品种（系） 1/2(Msmsrfrf) + 1/2(MsmsRfrf) (msmsrfrf) 1/4(msmsRfrf) +1/4(msmsrfrf) BC1 X 优良品种（系） +1/4(Msmsrfrf) +1/4(MsmsRfrf) (msmsrfrf) 1/4(MsmsRfrf) BC2 自交 BC2F2 恢复系 纯合型不育系 临保系 (MsMsRfRf)或（ msmsRfRf) (MsMsrfrf)+(MsMsRfrf) (msmsrfrf) 显性上位互作核不育杂交制种原理 杂合两型系杂交制种模式 制种 Ms_RfRf或 msmsRfRf 恢复系 Ms_Rfrf或 msmsRfrf F1, 全可育 Msmsrfrf (不 育株 ) 系内兄妹交 msmsrfrf (可 育株 ) msmsrfrf (可 育株 50%) Msmsrfrf (不 育株 50%) 繁殖区 制种区 基因工程显性核不育杂交制种 转基因雄性不育植株 转基因雄性不育三系 A系 雄性不育系 （ 转不育基因的湘油 15号 ，具有 S显性不育基因 ， 且与抗除草剂基因 H紧密连锁 ） A系 保持系 （ 未转不育基因的湘油 15号 ，且无抗除草剂基因 ， 表现可育 ） B系 恢复系 （ 具有显性基因 R+H， 雄性可育 ） 转基因杂交油菜繁殖、制种原理 A(SsHhrr) A(sshhrr) A(sshhrr) 雄性可育， 50% 不抗草胺膦，杀死 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 杂交制种 油菜自交不亲和性及其测定方法 自交不亲和性（ self incompatibility, SI） 是指具有相同基因型的植株的花粉和雌配子不能结合形成合子的现象。 SI判断方法 1.苯胺蓝荧光染色 在授粉 24小时后进行花粉管计数，每一花柱中花粉管 不到 5条 2.亲和指数 授粉 7 10天后或成熟时考察套袋自交亲和指数，自交亲和指数 小于 1(变幅在 0.5 2之间 ，与植物每一角果的种子数和要求的杂交种子纯度有关 ) 育种上以套袋自交 亲和指数 较为实用。 自交不亲和的遗传 自交不亲和反应的识别过程 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 自交不亲和系的选育 对自交不亲和系的要求 具备良好的经济性状和高的配合力 高度的系内花期株间交配和 SI性 稳定的花期 SI性 容易繁殖 自交不亲和系的选育 1.从群体中选大量单株进行两种自交处理 花期套袋自交 ， 以测定其自交亲和性 。 先在开花前选株套袋 ， 待主花序开花 10 20朵时 ， 取下纸袋 ， 进行人工辅助授粉自交 ， 套回纸袋 ， 并标记授粉日期及自交花朵数 。 蕾期剥蕾自交 ， 获得自交种子 ， 以供继续选育之用 。 套袋自交 10 15天后 ， 能大致鉴别自交结实情况时 ， 选自交结实差 （ 亲和指数低于 1， 早期世代可适当放宽到 2） 的单株 ， 取其下部分枝剥蕾自交 。 2.连续自交和选择 4 6代以上 ， 直至 SI系全部性状都趋于稳定为止 。 3. 在后期世代当选的 SI单株需相互授粉进行兄妹交 ，兄妹交的亲和指数也在 1以下 ， 即可认为已育成稳定的 SI系 。 自交不亲和系选育过程 一切阻碍识别物质合成、破坏识别物质存在和干扰识别过程的方法 剥蕾授粉 选开花前 3 6天的中等大小花蕾剥蕾授粉 。 剥蕾授粉费工费时 ， 成本较高 ， 技术要求也较严格 ， 因此一般在 SI系选育时才应用 。 喷施食盐水 在 SI系花期每隔 3 5天将 5% 10%的食盐水喷在花朵上 ， 即可使乳突细胞的细胞壁皱缩 ， 增加花粉在柱头表面的粘附和花粉萌发 ， 同时抑制胼胝质合成 ， 减少不亲和花粉管生长的障碍 ， 从而能有效地繁殖 SI系 。 CO2处理 将 SI系花期植株定期地置于含 3% 5%CO2的密闭室内或袋内处理一定时间 （ 2 6小时 ） ， 改变柱头和花粉的生理代谢 ， 促进花粉与柱头粘附 、 花粉萌发和花粉管生长 ， 抑制胼胝质形成 ， 克服 SI性表达 ， 实现 SI系繁殖的目的 。 SI保持系法 SI系与 SI系或 SC系杂交后 ， 杂种 F1仍然自交不亲和 ，因而可以用这种 SI系或 SC系作为 SI保持系 ， 使 SI系得到连续繁殖 。 自交不亲和系的繁殖方法 单交种 利用 SI系 SC配制杂种一代 ， 如 SC对 SI为显性 ， 则 F1植株全部自交亲和 。 三交种 (三种方式 ) a. （ 显性 SI系 SI系的近等 SC系 ） F1 SC系 （ 具有高配合力 ） 生产三交杂种 F1 （ 50%植株 SC， 50%植株 SI） 。 b. (隐性 SIA系 隐性 SIB系 ) F1 (SI) SC系 （ 具有高配合力 ） 生产三交杂种 F1 (全部植株 SC)。 c. (SI系 SI保持系 ) F1(SI) SI恢复系生产 SC三交杂种 。 SI保持系既可是 SI系 ， 也可是 SC系 。 SC系作保持系比 SI系作保持系三交杂种 F1结实率更高 。 自交不亲和系杂交制种 双交种 （ 两种方式 ） a. 利用 4个 SI系先两两杂交 ， 其 SI F1再相互杂交形成双交杂种 F1。 这要求每 2个 SI系为一对 ， 它们除了 S基因不同外 ，其余各方面相同 ， 其杂种 F1不会发生分离 ， 否则双交杂种F1显著分离影响杂种优势的发挥 。 b. 将 2个 SI系先分别与 SC系杂交 ， 其 SIF1相互杂交 ， 后代 4种基因型植株 （ S1S2、 S1Sc、 S2Sc和 ScSc） 中只有 ScSc植株SC， 75%的植株 SI。 在将 2个亲本品种分别导入不同的 S-基因后 ， 每一亲本品种与其 SI近等基因系杂交以及 2个 SI系相互杂交 ， 然后将上述 3个杂种 F1和 2亲本品种 （ 各占 50%） 按2:2:2:1:1比例组成群体 ， 这个群体 75%的植株 SC。 自交不亲和系杂交制种 自交不亲和杂交制种原理 自交不亲和杂交制种原理 油菜化学杀雄制种技术 杀雄剂 1号（甲基胂酸锌） ： 在甘蓝型油菜现