專利名稱：轉(zhuǎn)育辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)方法，特別是一種將辣椒自交系轉(zhuǎn)育成核質(zhì)互作雄性不 育系、同型保持系和同型恢復(fù)系的方法。
背景技術(shù)：
辣椒是中國人特別喜愛的一種茄科蔬菜，隨著辣椒雜交種的推廣和農(nóng)戶種植效益 的提高，栽培面積越來越大。一直以來，絕大多數(shù)辣椒雜交種都是通過人工雜交授粉來進行 種子生產(chǎn)，而用普通人工雜交授粉方法來進行種子生產(chǎn)，授粉之前不僅要清花清果、授粉過 程中要作授粉標記、授粉完成后還需清花清果避免養(yǎng)分的損失，收種時還要辨認授粉標記， 費時費力，而且憑人力總是難以避免假雜種的出現(xiàn)，這將影響種子生產(chǎn)企業(yè)的信譽，也會給 種植基地農(nóng)戶造成一定程度的損失。隨著人力資源成本的日漸提高，制種成本也將制約辣 椒產(chǎn)業(yè)化的進一步發(fā)展。采用辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、保持系和恢復(fù)系(簡稱三系)生產(chǎn) 辣椒雜交種，在較好的隔離條件下，只需直接給開放的花授粉即可。由于三系法制種簡化了 繁雜的授粉程序，節(jié)省制種授粉人工費用，降低種子生產(chǎn)成本，大大提高雜種一代純度而受 到國內(nèi)外育種家的青睞。選育辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、保持系和恢復(fù)系，通常是將已有的辣椒骨干自交 系轉(zhuǎn)育成雄性不育系和同型保持系后，再利用不育系篩選恢復(fù)系。辣椒骨干自交系(作父 本)與核質(zhì)互作雄性不育系雜交，同時父本株自交，雜交后代群體育性通常會出現(xiàn)3種情況 后代全可育、后代全不育或育性分離。前人的專著和公開發(fā)表的論文主要介紹了雜交后代 全不育或者全可育的處理方法，對雜交后代出現(xiàn)育性分離時選育雄性不育系和保持系卻沒 有行之有效的辦法。本發(fā)明人在相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，雜交后代出現(xiàn)育性分離的幾率達83. 33% 或更高，在這種情況下，找到一種操作性強的方法選育雄性不育系和保持系就具有較大的 實際意義。前人的研究成果認為一個品種若有保持能力或恢復(fù)能力，其同一品種或其品系 單株間保持能力和恢復(fù)能力無明顯差異。因此，本發(fā)明人按照常規(guī)方法進行處理選對應(yīng) 父本的1-2個單株后代與雜交后代的不育株成對回交，結(jié)果所有的回交后代育性繼續(xù)分離 (經(jīng)調(diào)查不育株率或升高、降低或徘徊不定)，多次回交的后代依然如此，回交后代育性全不 育的情況很難出現(xiàn)，甚至還多次使回交后代育性全恢復(fù)，致使利用辣椒骨干自交系轉(zhuǎn)育雄 性不育系和同型保持系的研究工作進入了死角。這對優(yōu)良骨干自交系材料轉(zhuǎn)育雄性不育系 和同型保持系來說是一個災(zāi)難，會導(dǎo)致很多優(yōu)良骨干自交系不能選育出雄性不育系和同型 保持系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種轉(zhuǎn)育辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保 持系和同型恢復(fù)系的方法，它在辣椒自交系和核質(zhì)互作雄性不育系的雜交后代育性分離時 即可同時選育出辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系，以克服現(xiàn)有技術(shù)的
3不足。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的辣椒自交系作父本與辣椒核質(zhì)互作雄性不育系作母本進行 雜交，同時父本株自交，在雜交后代育性分離時，選4 50個父本子代單株作父本與辣椒雜 交后代中的不育株或其花序成對測交，各父本單株自交，根據(jù)測交后代群體育性將出現(xiàn)的 三種情況作分別處理
(1)測交后代全不育，則對應(yīng)父本為保持系單株，選該父本自交子代1 2個單株與之 成對連續(xù)多代飽和回交，同時該父本單株自交，最終轉(zhuǎn)育出該辣椒自交系的核質(zhì)互作雄性 不育系和同型保持系；
(2)測交后代全可育，則對應(yīng)父本為同型恢復(fù)系單株，父本自交留種即為同型恢復(fù)系；
(3)測交后代育性分離，繼續(xù)回交篩選或淘汰。本發(fā)明的技術(shù)設(shè)計為
將要轉(zhuǎn)育的辣椒自交系作父本與辣椒核質(zhì)互作雄性不育系(作母本)雜交，同時父本株 自交(父本自交后代出現(xiàn)育性分離的，淘汰該組合及其父本)，根據(jù)雜交后代群體育性可能 出現(xiàn)的三種情況作分別處理(后代育性鑒定采用蕾期花粉鏡檢X 160倍，鏡檢采用碘-碘化 鉀染色法)
1雜交后代群體全不育，則對應(yīng)的父本為保持系單株，選該父本自交后代典型單株與 之成對連續(xù)多代飽和回交，同時該父本單株自交，最終選育出該辣椒自交系的核質(zhì)互作雄 性不育系和同型保持系。2雜交后代群體全可育，則對應(yīng)父本為恢復(fù)系單株，父本自交留種即為恢復(fù)系。3雜交后代群體育性分離(這是不育系選育過程中最常見的情況，用以下方法可 同時選育出辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系)，將雜交后代中的不育株 或其花序與對應(yīng)父本自交后代4-50個單株(作父本)成對測交，各父本單株自交，根據(jù)測交 后代群體育性將出現(xiàn)的三種情況作分別處理
⑴測交后代全不育，則對應(yīng)父本為保持系單株，選該父本自交后代典型單株與之成對 連續(xù)多代飽和回交，同時該父本單株自交，最終選育出該辣椒自交系的核質(zhì)互作雄性不育 系和同型保持系。⑵測交后代全可育，則對應(yīng)父本為同型恢復(fù)系單株，父本自交留種即為同型恢復(fù)系。⑶測交后代育性分離，繼續(xù)回交篩選或淘汰。為了進一步驗證本發(fā)明，因此進行了以下試驗 一、材料和方法
引進的辣椒雄性不育系2007A為微辣型牛角椒，生長勢強，寬葉，果實縱徑10 12 cm、 橫徑2. 0 cm,果皮光滑，果色深綠，開放的不育系花冠寬大，柱頭較粗并稍長于花藥，花藥寬 癟，敗育徹底，蕾期鏡檢無花粉粒，屬典型的無花粉完全不育類型。用48個各種類型的自交 系和引進的品種(M8 M55，包含羊角椒、牛角椒、甜椒和朝天椒，均經(jīng)過四代以上單株選擇 純化)為父本，與不育株雜交，根據(jù)雜交后代群體的育性表現(xiàn)來篩選保持系單株和恢復(fù)系單 株。需要指出的是，每個雜交組合至少種植30株，以便進行組合群體育性觀察鑒定，再決定 是否需要進一步回交。雜交后代100 %不育的，選對應(yīng)父本自交后代單株與之成對回交，回 交組合盡可能大量種植(50株以上)，以提高群體不育株率調(diào)查的準確性，以便對新不育系
4的育成展開進一步驗證。育性觀察鑒定均采用先目測后蕾期鏡檢(花蕾已變白)，鏡檢采用 碘-碘化鉀染色法。二、選育過程
項目研究在貴陽和三亞穿梭進行，以加速育種進程。2007年冬季配制的48個雜交組 合(M8A M55A)，在2008年春夏進行育性鑒定，其中MllA全不育，另外6個表現(xiàn)為100% 育性恢復(fù)，其余均表現(xiàn)為育性分離。育性全恢復(fù)的6個組合，其父本則是該不育系的恢復(fù)系 單株，選其后代典型單株自交留種即為恢復(fù)系，以便新的不育系育成后進行優(yōu)良恢復(fù)系的 篩選；對全不育和育性分離的組合，選其中的2個不育株，與對應(yīng)父本自交后代兩個優(yōu)良單 株進行成對回(測)交，以期篩選和轉(zhuǎn)育不同類型的不育系。2008年冬季在海南播種回(測) 交一代組合四個，僅Mll的兩個回交組合表現(xiàn)為100%不育，經(jīng)4代飽和回交2009年冬季 得到Mll的不育系和同型保持系，定名為Y92A和Y92B，該不育系(保持系)為羊角椒，微 辣，株型高大、生長勢強，田間綜合抗病性好，Y92A不育株率及不育度均達100%，Y92B花粉 量大，自交結(jié)實性好。2009年春夏對新選育的不育系Y92A進行配合力測定(與選留的6個 恢復(fù)系配制恢復(fù)組合)，2009年冬在三亞篩選出Y92A的2個優(yōu)良的恢復(fù)系SY09-3、X-I和 相應(yīng)的恢復(fù)組合SY09-3A和X-1A。由于多次回交的組合小果型朝天椒PBC521A和單身理想A始終表現(xiàn)為育性分離， 2009年春夏，用改進的轉(zhuǎn)育方法繼續(xù)進行成對回交，同年冬在三亞轉(zhuǎn)育出朝天小羊角椒 PBC521的雄性不育系PBC521A、同型保持系PBC521B、同型恢復(fù)系PBC521C和朝天錐形椒單 身理想的雄性不育系單身理想A、同型保持系單身理想B、同型恢復(fù)系單身理想C。2009年冬季在三亞，用新選育的同型恢復(fù)系PBC521C與新育成的雄性不育系單身 理想A、單身理想C與PBC521A交叉雜交，2010年春夏觀察鑒定，兩個組合均表現(xiàn)為育性全 恢復(fù)。三、選育的雄性不育系和同型保持系形態(tài)特征和花粉?；钚员容^
以Y92A和Y92B為例，在生育前期，選育的雄性不育系與同型保持系植株，除育性差別 外，其他農(nóng)藝性狀均無差異；進入生育后期，不育系植株比同型保持系高，后期高度相差可 達一倍以上，并有單性結(jié)實現(xiàn)象。分析認為，進入結(jié)果期以后，與保持系相比，不育系生殖生 長弱，營養(yǎng)生長較強，才造成生育后期不育系株高、開展度、分枝數(shù)上明顯超過保持系。另 外，據(jù)2009年冬季和2010年春夏兩代觀察發(fā)現(xiàn)，Y92A抗病毒病能力較Y92B弱，這與前人 的研究結(jié)果一致。選育的雄性不育系花器與保持系相比，花藥收縮，變瘦變干癟，柱頭變細伸長，花 藥開裂目測無花粉，這種形態(tài)結(jié)構(gòu)均不利于自交結(jié)實，但雌蕊育性正常，授粉能結(jié)實；保持 系的花藥短粗肥厚，花藥開裂目測花粉量大。碘化反應(yīng)表明保持系花粉粒圓形，內(nèi)含物充 實，碘化反應(yīng)呈深藍色，自交結(jié)實性好，而雄性不育系不能形成花粉粒，內(nèi)含物稀薄，碘化反 應(yīng)不著色，屬于無花粉完全不育類型。四、選育的不育系Y92A的遺傳機制
選育的不育系與其保持系雜交，后代保持100%不育，根據(jù)kars遺傳學(xué)理論，證明不 育系與保持系的核基因具有完全相同的隱性不育基因；保持系自交后代100%可育，證明 保持系的細胞質(zhì)具有可育基因，綜上分析，證明選育的不育系為核質(zhì)互作不育類型。2008年 冬在三亞對全可育組合的F2代群體進行育性分離統(tǒng)計，經(jīng)卡方測驗，可育株與不育株符合3 1的分離規(guī)律。說明引進的不育系是受一對隱性基因控制的核質(zhì)互作雄性不育系(CMS)。五、選育的不育系Y92A的穩(wěn)定性
不育系Y92A在貴陽及三亞的穿梭轉(zhuǎn)育過程中，經(jīng)田間觀察及花期混合鏡檢，隔離種植 田間不育率及不育度均達100% ；在三亞的生育后期有單性結(jié)實現(xiàn)象，但大多無種子或種子 無發(fā)芽率。2008年冬在三亞，不育系開花期遭遇連續(xù)低溫(14 20°C)的情況下，鏡檢均 能達到100%不育，說明引進的不育系不育性穩(wěn)定性良好。六、選育的同型保持系及同型恢復(fù)系的農(nóng)藝性狀對比 農(nóng)藝性狀高度一致，自交結(jié)實性均好。利用辣椒自交系與辣椒核質(zhì)互作雄性不育系雜交轉(zhuǎn)育不同類型的不育系，在雜交 后代育性分離時，利用本發(fā)明可選育出該辣椒自交系的雄性不育系、同型保持系和同型恢 復(fù)系。利用雜種優(yōu)勢進行雜交育種時，一個優(yōu)異的自交系，往往可同時作為父本和母本利用 育成不同的雜交組合。如果該自交系只能轉(zhuǎn)育成不育系和同型保持系，在三系雜交品種選 育時就只能作為母本利用，那么它作為父本的利用價值就喪失了。在雜交后代育性分離的 前提下，本發(fā)明不僅可將優(yōu)異的辣椒自交系轉(zhuǎn)育成雄性不育系和同型保持系，還可將之轉(zhuǎn) 育成同型恢復(fù)系，這樣該辣椒自交系還可作為恢復(fù)父本繼續(xù)發(fā)揮作用，擴大其他同源不育 系恢復(fù)父本的選擇空間，可育成更多優(yōu)良的三系雜交品種。采用雄性不育三系技術(shù)生產(chǎn)辣 椒雜交種，在較好的隔離條件下，只需直接給開放的花授粉即可，簡化了所有繁雜的授粉程 序。利用該法制種，雜種一代純度可達到100%，節(jié)省授粉人工費用80. 77%，整個種子生產(chǎn)成 本降低33. 07%，經(jīng)濟效益十分顯著，具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。實現(xiàn)三系配套后，由于僅需要 不育系(作母本)和恢復(fù)系(作父本)進行生產(chǎn)制種，育種者親本(保持系)將得到妥善保護， 育種單位可有效地保護自己的知識產(chǎn)權(quán)，也可進一步推動辣椒制種商業(yè)化。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例1 轉(zhuǎn)育辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系的 方法，2007年冬季在三亞，朝天小羊角椒PBC521作父本與引進的辣椒核質(zhì)互作雄性不育系 雜交，父本株自交，分別收種；2008年春夏在貴陽觀察雜交后代群體育性分離，選父本子代 2個單株與雜交后代中的不育株進行成對回交，父本株自交，分別收種；2008年冬季兩個回 交后代再次表現(xiàn)為群體育性分離；2009年春夏，選20個父本子代單株與回交后代中的不育 株進行成對回交，父本株自交，分別收種；2009年冬季觀察得到的回交后代的育性狀況3 個回交后代全不育即為雄性不育系PBC521A，則對應(yīng)父本為同型保持系PBC521B ；5個測交 后代全可育，則對應(yīng)父本為同型恢復(fù)系；12個測交后代育性分離，淘汰。本發(fā)明的實施例2 轉(zhuǎn)育辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系的 方法，2007年冬季在三亞，朝天椒單身理想作父本與引進的辣椒核質(zhì)互作雄性不育系雜交， 父本株自交，分別收種；2008年春夏在貴陽觀察雜交后代群體為育性分離，選父本子代2個 單株與雜交后代中的不育株進行成對回交，父本株自交，分別收種；2008年冬季兩個回交 后代再次表現(xiàn)為群體育性分離；2009年春夏，選4個父本子代單株與回交后代中的不育株 進行成對回交，父本株自交，分別收種；2009年冬季觀察得到的回交后代的育性狀況1個 回交后代全不育即為雄性不育系單身理想A，則對應(yīng)父本為同型保持系單身理想B ；2個測 交后代全可育，則對應(yīng)父本為同型恢復(fù)系；1個測交后代育性分離，淘汰。
本發(fā)明的實施例3 轉(zhuǎn)育辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系的 方法，2009年春夏，將線椒自交系X-I作父本與不育系Y92A雜交，父本株自交，分別收種； 2009年冬季觀察雜交后代群體為育性分離，選父本子代50個單株與雜交后代不育株的花 序進行成對回交，父本株自交，分別收種；2010年春夏觀察得到的回交后代的育性狀況5 個回交后代全不育，則對應(yīng)父本為保持系單株，選其中1株與之成對連續(xù)多代飽和回交，同 時父本單株自交，最終可選育出X-I的雄性不育系X-IA和同型保持系X-IB ；39個測交后代 全可育，則對應(yīng)父本為恢復(fù)系單株，選其中1株自交留種即為同型恢復(fù)系；6個測交后代育 性分離，淘汰。
權(quán)利要求
1.轉(zhuǎn)育辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系的方法，其特征在于辣 椒自交系作父本與辣椒核質(zhì)互作雄性不育系作母本進行雜交，同時父本株自交，在雜交后 代育性分離時，選4 50個父本子代單株作父本與辣椒雜交后代中的不育株或其花序成對 測交，各父本單株自交，根據(jù)測交后代群體育性將出現(xiàn)的三種情況作分別處理(1)測交后代全不育，則對應(yīng)父本為保持系單株，選該父本自交子代1 2個單株與之 成對連續(xù)多代飽和回交，同時該父本單株自交，最終轉(zhuǎn)育出該辣椒自交系的核質(zhì)互作雄性 不育系和同型保持系；(2)測交后代全可育，則對應(yīng)父本為同型恢復(fù)系單株，父本自交留種即為同型恢復(fù)系；(3)測交后代育性分離，繼續(xù)回交篩選或淘汰。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)育辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系的方法，辣椒自交系作父本與辣椒核質(zhì)互作雄性不育系作母本雜交，同時父本株自交，在雜交后代育性分離時，選4～50個對應(yīng)父本子代單株與辣椒雜交后代中的不育株或其花序成對測交，各父本單株自交，根據(jù)測交后代群體育性表現(xiàn)分別處理來選出雄性不育系、同型保持系和同型恢復(fù)系。本發(fā)明在雜交后代群體育性分離時不僅可以將辣椒自交系轉(zhuǎn)育出辣椒核質(zhì)互作雄性不育系、同型保持系，還可選育出同型恢復(fù)系，擴展了其它同源不育系恢復(fù)父本的選擇空間，可篩選出更多的優(yōu)良三系組合品種。而采用雄性不育三系技術(shù)生產(chǎn)辣椒雜交種，簡化了所有繁雜的授粉程序，經(jīng)濟效益十分顯著。
文檔編號A01H1/02GK102090325SQ20101056867
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者胡明文, 袁遠國 申請人:貴州省園藝研究所