高粱恢复系选育工作的几点体会

沈阳市农业科学院高粱育种课题自从1971年成立以来,经过全体人员的艰苦努力,先后选育出杂交高粱恢复系4003(晋辐一号×辽阳猪跷脚),0-30((分枝大红穗×晋粱五)×4003 ),5-26和5-27(4003×(IS2914×7511)),8075((5-26×分枝大红穗)×猪辐射 )×((晋粱四×外引)×晋粱五)、7036(5-26×矮八叶齐)等,并配制出沈杂3号、沈杂4号、沈杂5号、沈杂6号及622A×8075,622A×7036等一批杂交种,其中沈杂5号、沈杂6 号目前仍在生产中占有很大的推广面积,并成为许多高粱产区的主栽品种.恢复系4003、0 -30、5-27等又被省内外许多兄弟单位直接或间接利用,培育出新恢复系,配制出新杂交组合.回顾20年来的恢复系选育工作,有以下几点体会.     

高粱A2类型CMS A2V4败育过程的细胞学研究

以A2V4/B2V4为材料,对A2类型雄性不育系的减数分裂过程中染色体行为和花药发育过程中绒毡层的变化进行了细胞学观察研究。结果表明:高粱A2V4 CMS的染色体行为,在前期Ⅰ至中期Ⅰ无任何异常现象,从后期Ⅰ开始,染色体行为出现各种异常现象,同源染色体在走向两极时出现滞后或部分不分离、或在后期Ⅱ姐妹染色体不分离造成细胞内染色体多倍化,以致形成两极染色体数目不等、在一个细胞内有几个染色体团或核、三分体和“T”型、直线型排列的四分体;花药发育过程中也有大量异常现象,药室的绒毡层细胞不形成或提前解体,药室内的花粉母细胞不发育或小孢子液泡化,绒毡层细胞发育异常,出现巨型化而挤满整个药室或绒毡层细胞虽发育正常,但花粉母细胞发育异常,在造孢细胞时期即开始出现变形现象,随后发生粘连退化,绝大部分花粉母细胞不能完成正常的减数分裂过程而形成四分体,所有这些异常现象最终导致小孢子退化。     

优质籼型三系不育系宁籼2A的选育

宁籼2A是江苏省农业科学院粮食作物研究所用武香2B/金23B杂交F4代中优良单株与金23A测交并连续成对回交,采取边选择边回交转育的方法育成的野败型籼稻不育系,该不育系具有花粉败育彻底、株型好、异交习性优良、配合力好、米质较优等特点,于2014年9月通过江苏省农作物品种审定委员会鉴定,所配组合宁籼优8号(宁籼2A/R08)于2015年5月通过江苏省品种审定。     

大豆不同亲本组合对早世代群体油分含量的影响

设置高油×高油、中油×高油和中油×低油3种组合,对各组合F1、F2代单株油分含量进行分析测定,研究了大豆不同亲本组合对早世代群体油分含量的影响.结果表明:大豆杂交组合亲本油分含量对F1、F2代单株、群体油分含量和F2代群体油分含量数量特征及含量频率分布均有显著影响,亲本油分含量与F2代群体油分含量呈显著相关.不同油分含量的大豆杂交亲本组合类型对F2代单株及群体油分含量有显著的影响.     

高异交率优质籼型不育系健645A的选育

湖南金健种业有限责任公司与常德市农科所合作用[珍汕97B×(菲改B×V20B)F10]F4×[(菲改B×V20B)F10×金23B]F4的F7代与优质稻黑宝的无色变异株杂交,经3 a 6代的定向选择得到优质人工制保材料(代号645),再与金23A测交并连续回交转育成优质野败型迟熟籼稻不育系健645A。该不育系不育性稳定,不育株率100%,花粉不育度100%,自交结实率为0,开花习性好,花时早,自然条件下柱头外露率高达82.39%,异交结实率高,繁殖制种产量高;米质优良,12项米质指标均达部颁优质米2级以上标准;生育期较长,配合力好,所配组合产量优势强,且米质优良。健645A于2006年2月通过湖南省农作物品种审定。     

玉米种子休眠性数量遗传体系的判别

运用植物数量性状主基因 多基因混合遗传模型的方法对普通玉米自交系R08与A318杂交组合的P1、P2、F1和F2∶34个世代群体的种子休眠性进行了分析。结果表明:R08×A318组合种子休眠性的遗传符合一对加性-显性主基因 加性-显性-上位性多基因模型(D-0模型)。在F2∶3家系世代,主基因方差为0.9455,多基因方差为0.1196。主基因遗传率在F2∶3家系群体中为72.49%,多基因遗传率为9.17%。     

基于3个甘蓝型春油菜Pol CMS的优良恢复系选育

为选育出优良的恢复系父本,能够与春油菜区优良的春性甘蓝型油菜波里马细胞质雄性不育系（Pol CMS）配制出强优势杂交组合,先利用简化基因组测序技术（SLAF-seq）开发3个不育系和118个恢复系的SNP标记,对材料进行聚类分析,根据父母本花期相遇原则,从每一类选取数量不等的恢复系,共40个恢复系,分别与3个不育系采用NCⅡ设计配制120个杂交组合,分别进行配合力效应、杂种优势及双亲遗传距离与杂种表现的相关性分析。结果表明：遗传聚类将121份甘蓝型油菜资源分为5大类,大多数相同类型的品系被聚在了同一类,3份不育系均被聚在了第Ⅴ类;43份亲本的一般配合力（general combining ability,GCA）的变化范围为-20.78～30.42,恢复系R83、R107和R13的GCA较大,不育系GCA较大的为S3（105A）,特殊配合力较大的组合有S3×R13、S1×R48、S3×R11、S2×R89;组合S3×R13的产量超标优势和超亲优势最大,分别为37.12%和42.52%。遗传距离与单株产量呈极显著正相关,相关系数为0.390。与3个不育系组配的杂交组合中,产量排名前20位的亲本恢复系大部分来自和不育系遗传距离较大的Ⅰ类,并且在春油菜区大面积推广的品种,如青杂2号、青杂7号、青杂9号、青杂12号,均为被聚在Ⅰ类的恢复系与不育系S3（105A）组配的杂交种。因此认为,（S×Ⅰ类恢复系）组配模式可以获得强优势甘蓝型春油菜杂交组合。该研究不仅为后续甘蓝型油菜杂交种选育提供了亲本选择的分子依据,也将促进春油菜区的杂交育种进程。     

大豆质核互作雄性不育系NJCMS2A的育性恢复性遗传和育性恢复基因的SSR标记

利用组合NJCMS2A×中豆5号对大豆质核互作雄性不育系NJCMS2A的育性恢复性遗传进行研究,结果表明NJCMS2A的育性恢复性遗传在不同年份间表现稳定,F1全部为可育株,F12表现育性分离,可育株与不育株的分离比例经χ2测验符合151,F23中无育性分离的家系数分离比例符合(31)的家系数分离比例符合(151)的家系数经χ2测验符合744,说明在组合NJCMS2A×中豆5号中NJCMS2A的育性恢复性由两对显性重叠基因控制,验证了Bai和Gai的研究结果.随机选取组合NJCMS2A×中豆5号的一个F12株行群体作为分子标记定位群体,采用903对大豆SSR引物对NJCMS2A育性恢复基因进行分子标记和定位,结果找到一个SSR标记Saa135与NJC-MS2A育性恢复基因连锁,采用极大似然法计算重组率,利用Kosambi函数将重组率转化为遗传距离,得到Satt135与NJCMS2A育性恢复基因的遗传距离为11.47 cM,参照Song等整合的大豆分子遗传图谱,将NJCMS2A育性恢复基因定位于D2连锁群上.     

鲁麦22×扬麦9号早代LOX活性分布及遗传分析

为了解脂肪氧化酶(LOX)活性基因的遗传规律,利用单个分离世代群体遗传分析方法对"鲁麦22×扬麦9号"的F2群体及F2∶3家系群体的LOX活性分布、相关性及遗传组成进行了分析。结果表明,F2与F2∶3家系的LOX活性分布相似,并极显著相关(R2=0.714);该组合的LOX活性主要受两对主基因控制,且主基因显示为加性-显性-上位性效应。对于F2群体,两对主基因遗传率为78.2%,第一对主基因的加性效应、显性效应和显性度分别为4.09、-2.1和-0.51;第二对主基因分别为2.1、-0.77和-0.37;对于F2∶3家系群体,主基因遗传率为81.2%,第一对主基因加性效应、显性效应和显性度分别为3.11、-0.49和-0.159;第二对主基因分别为1.828、-0.1、-0.056。在F2及F2∶3家系中,两对主基因均表现为负向显性效应,其加性×加性上位(互作)效应、加性×显性(显性×加性)效应和显性×显性互作效应都不为0,说明二者存在明显互作效应。     

甘蓝型油菜主要农艺和产量性状的杂种优势及其分离世代的分析

利用1个细胞质雄性不育恢复系垦C1为父本,与2个不同来源的保持系配置杂交种F1,并构建了F2和F2∶3家系,对重要农艺和产量性状的杂种优势及其在分离世代的分离情况进行分析。对2个群体杂交种F1两年的杂种优势分析结果表明,单株产量、单株角果总数、一次分枝角果数等具有显著的正向杂种优势。在单株产量的3个构成因素中,单株角果总数杂种优势最强,而且不同群体、不同年份结果一致;每角粒数、千粒重的优势较小,而且不同群体、不同年份结果一致。对F2和F2∶3家系杂种优势的分析结果表明,重要农艺和产量性状如单株产量、小区产量、单株角果总数、一次分枝角果数等比杂种F1杂种优势显著降低,出现严重的分离现象。另一方面,各重要农艺性状的杂种优势同样存在丰富的变异,最大值与最小值间相差显著。在分离群体中还出现了超优亲现象,这为育种选择提供了丰富的遗传变异材料。     

高柱头外露率中粳不育系春江99A的选育和利用

春江99A是中国水稻研究所利用滇型粳稻不育系春江16A为母本,以粳稻保持系春江99B（春江19B×春江099）作父本杂交,经连续多代选择回交和育性鉴定,转育成的中粳不育系,2014年9月通过浙江省农作物品种审定委员会组织的不育系鉴定。春江99A育性稳定,柱头外露率高,花时较早,异交结实率高,株型好,叶色浅绿,配合力好。利用春江99A配制的籼粳亚种间杂交稻组合表现出杂种优势强,叶色较淡,抗倒性好,全生育期短,后期转色好等特点。     

节水抗旱雄性不育系沪旱11A的选育与应用

沪旱11A是以(武香B/内香B)F2×沪旱1B杂交选育而成的节水抗旱雄性不育系,于2009年9月通过上海市农委组织的专家鉴定。沪旱11A不育性稳定,抗旱性强,花时集中,柱头外露率高,配合力强。所配组合旱优113于2014年通过广西品种审定。     

优质长粒型粳稻不育系常410-2A的选育

常410-2A是常熟市农业科学研究所和江苏中江种业股份有限公司以BT型粳稻不育系武运粳7号A为母本,常农粳5号/常01-11B的F5代稳定品系为父本,经多代回交转育而成的长粒型粳稻三系不育系,2018年9月通过江苏省农作物品种审定委员会育性鉴定。常410-2A不育性稳定,具有优质、早花时、张颖角度较大、柱头部分外露、异交结实率高、较易制繁种等特点。所配组合常优粳7号(常410-2A/CR-928)为长粒型杂交粳稻,于2019年3月通过江苏省品种审定。     

中熟早籼三系不育系顺天A的选育与应用

顺天A是怀化市农业科学研究所以T98A作母本,(金23B/D68)F10/泸香B聚合杂交后代优良单株作父本测交,并经多代择优回交转育而成的具有软米特性的中熟早籼三系不育系。该不育系育性稳定,农艺性状优良,米质优,配合力较强,可恢复性好,2010年通过湖南省品种审定。     

籼型水稻不育系桂源A的选育

桂源A是广西农业科学院水稻研究所以龙特浦B/H14//H14的F3代优良单株与博A测交,并经过连续多代回交转育而成的籼型三系不育系,2010年9月通过广西区品种审定委员会技术鉴定.该不育系分蘖力强,穗大粒多,生育期较短,不育性稳定,柱头外露率高,异交结实率高,对“九二○”敏感,容易繁殖和制种.     

早显性水稻三系不育系乐3A的选育

乐3A是用IR超级稻与金23B杂交F3代的优良单株与矮败型不育系协青早A测交,并经多代回交转育而成的籼稻三系不育系。该不育系配合力强,异交习性好,且具有早熟不完全显性的特点。配制的杂交组合优质,早熟,抗倒性强。2012年8月,该不育系通过了四川省农作物品种审定委员会技术鉴定,所配组合乐3优727、乐3优2275于2019年9月通过了四川省品种审定。     

籼型三系不育系庆龙A的选育与应用

庆龙A是中国种子集团有限公司三亚分公司以(天丰B/Y华农B)F6//天丰A杂交育成的籼型三系不育系,具有综合性状好、育性稳定、异交结实率高、配合力强等特点。于2015年7月通过广东省种子总站组织的专家鉴定。     

优质籼稻不育系鑫A的选育及应用

鑫A是以岳4B/郴优早1号的F3代与岳4B回交制保后再与金23A测交并连续回交转育而成的水稻三系不育系。该不育系具有农艺性状优良、可恢性好、配合力强、繁殖制种产量高、米质优等特点。鑫A及其所配杂交晚稻组合鑫优9113均于2011年通过湖南省品种审定。     

水稻Pi9基因序列标记的开发及其抗瘟育种应用

利用广谱抗稻瘟病基因Pi9的3'UTR序列设计特异DNA标记pi9utr,通过分子标记辅助选择和连续回交育种实践,改良7份籼稻亲本(316B、金23B、R207、R228、R288、R389、明恢86)的稻瘟病抗性。结果表明:pi9utr是一个高效显性分子标记,除R207外,在其余6份受体亲本与Pi9供体亲本75-1-127间均存在明显而稳定的多态;在室内接种后的316B×75-1-127 BC4F1群体和R288×775-1-127 BC6F1群体中随机取样,进行稻瘟病抗性表型和基因型鉴定及Pi9基因表达分析,证明pi9utr对两个组合回交后代个体的抗病性辅助选择效率均为100%,且在所有抗病单株中均能检测到Pi9基因的高效表达,在所有感病单株中均没有检测到Pi9基因的表达。利用pi9utr在回交世代中的连续辅助选择,获得了3个组合的BC4F1及3个组合的BC6F2代群体,为选育抗稻瘟病新品种打下了基础。