[發明專利]一種甘藍型油菜蘿卜胞質恢復系的選育方法

有效

• 申請號: 202110316779.8
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113016606B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 涂金星;吳增祥
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: A01H1/02
• 分類號: A01H1/02;A01H1/04
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 江麗麗

本發明公開了一種甘藍型油菜蘿卜胞質恢復系的選育方法，以芥菜型油菜蘿卜胞質恢復系RLM198為母本，甘藍型油菜Yu7?120為父本，通過不斷回交將芥菜型油菜蘿卜胞質的恢復基因導入到甘藍型油菜基因組中，再經過自交獲得純合穩定的恢復系，采用遺傳連鎖和全基因組重測序的分析方法，證明獲得的恢復系的蘿卜區段較短，位于A10染色體的末端，所獲得的新型恢復系花粉量充足，恢復率較好，結籽正常，無連鎖累贅現象，可以直接應用于我國油菜雜交種生產。

技術領域

本發明屬于油菜育種領域，具體涉及一種新型甘藍型油菜蘿卜胞質恢復系的選育方法。

背景技術

細胞質雄性不育是利用作物雜種優勢的主要方式，在多種作物的雜交種生產中得到利用。在分子機理上，細胞質雄性不育是細胞核和細胞質共同作用的結果，具體表現為：線粒體基因組上某些特異的開放閱讀框(Open reading frames,ORFs)大量表達，并在花粉發育時期通過反向調控途徑致使花粉敗育，而細胞核基因組上相應的恢復基因(Restoreof fertility,Rf)則正向的作用于該ORFs上，致使其發生降解或不能正常轉錄或翻譯，從而使育性得到恢復(Chen and Liu,2014)。

油菜作為我國重要的油料作物之一，其雜種優勢利用在我國油菜產業發展中發揮了重要作用。同時我國是世界上雜交油菜應用最成功的國家。這既得益于良好的授粉控制系統的發現，如傅廷棟在1972年發現了“國際上第一個具有實用價值的細胞質不育系”Polima細胞質雄性不育系(cytoplasmic male sterility,CMS)，又要歸功于低芥酸和低硫苷的品質改良。目前國內主要利用的細胞質不育系依然是Polima CMS和陜2A CMS，兩者恢保關系相同，并且具有恢復源廣的優點。但該不育系胞質只在某些特定遺傳背景中穩定敗育，多數遺傳背景中不育性受溫度影響易產生微粉。而歐洲普遍使用的蘿卜Ogura胞質不育系具有敗育穩定，恢復源單一的優點。

Ogura CMS是蕓苔屬中敗育最徹底的不育系，被廣泛應用于十字花科的蔬菜和作物育種中。它是1968年日本科學家小倉在日本野生蘿卜的一個未知品種中發現的不育系，并以小倉的名字命名Ogura CMS。盡管其發現于日本，但并未得到利用，因為在日本蘿卜材料中并沒有找到相應的恢復材料。直到將其胞質導入到歐洲蘿卜中后，才發現少數能使其育性得到恢復的歐洲蘿卜種質。歐洲科學家隨后將該蘿卜與甘藍型油菜進行種間雜交并不斷回交，在甘藍型油菜中導入了Ogura不育胞質。雖然這種異源Ogura胞質的甘藍型油菜表現敗育，但由于蘿卜Ogura胞質葉綠體與甘藍型油菜的細胞核之間出現調控紊亂，這些不育系都表現出葉片缺綠，低溫黃化的現象。為了克服這種花葉現象，歐洲科學家將這種不育系與正常甘藍型油菜再一次進行葉肉細胞質體融合，得到了穩定敗育、葉片發育正常的OguraCMS甘藍型油菜(Yamagishi and Bhat,2014)。細胞學研究證實，Ogura CMS敗育最早出現于四分體時期，并且在小孢子液泡化時期絨氈層就過早的發生了程序化死亡(Gonzalez-Melendi et al.,2008)。

為了生產利用Ogura CMS，歐洲科學家將能夠恢復Ogura CMS的歐洲蘿卜與甘藍型油菜進行遠緣雜交，以期將恢復基因所在的蘿卜區段導入到甘藍型油菜基因組中。在蘿卜中Ogura CMS的育性受兩對恢復基因控制，而轉入到油菜基因組中發現Ogura CMS能夠被單一顯性的恢復基因Rfo恢復。同樣日本蘿卜kosena CMS也是受兩對基因Rfk1和Rfk2控制。雖然育性能夠得到恢復，但轉入油菜基因組中的蘿卜片段較長，導致出現結實率偏低和硫苷含量較高的連鎖累贅現象。經過多年的傳統改良，恢復系的結實率獲得提升，但依然攜帶大片段的蘿卜基因組區段。直到2005年法國農科院采用γ射線處理，才在眾多后代中篩選到一株硫苷位點缺失的恢復系，命名R2000，并開發了一系列連鎖標記(US007812217B2)(Primard-Brisset et al.,2005)。Feng等用細胞遺傳學和遺傳連鎖標記的方法證實含有恢復基因的蘿卜區段位于油菜C09染色體的末端(Feng et al.,2009)。