專利名稱：甘藍型黃籽雜交油菜選育技術的制作方法
技術領域：
本發明屬于甘藍型黃籽油菜雜種優勢利用技術領域。
雜交油菜“秦油二號”自八十年代后期在我國大面積推廣以來，在生產上取得了顯著的經濟效益，一般比常規油菜品種增產30％左右，在國內外引起了強烈反響。低芥三系雜種“華雜2號”、核不育兩系雜種“蜀雜一號”、化殺雜種“涪優一號”以及低芥中硫三系雜種“雜油59”等的選育成功和大面積推廣，使油菜雜種優勢利用開始進入優質雜交品種選育和利用階段。
油菜種皮色澤從淺到深有鮮黃、淺黃、土黃、綠色、紅色、棕色、褐色和黑色等，因黃色種皮薄、纖維素含量低，含油量高、蛋白質含量也高，油品清澈透亮，油餅又是低纖維高蛋白優質飼料一直為油菜育種家的主攻目標之一。從油菜類型看種皮色澤，白菜型和芥菜型油菜都有不少黃籽品種，且黃色較穩定，唯甘藍型油菜黃色種皮基因資源貧乏，到1990年前國內外尚無一個黃籽品種問世。其主要原因是未找到理想的種質基因和采取有效的育種方法，所以此項研究進展不大。盡管如此，我國的研究在世界上仍處于領先地位，主要表現在發表了不少有學術價值的論文，研究的廣度、深度和效果都是其他國家所不能及的。在我國從事這一工作并取得較大進展的是華中農業大學劉后利教授和他領導的課題組，他們從1975年開始，經過15年的潛心研究，到1990年選育出我國也是世界上第一個甘藍型黃籽常規油菜品種“華黃1號(原代號955)”，其種皮顏色為土黃色，含油量高達46%以上，但由于這個品種產量和抗性還不夠理想，所以至今推廣面積不大。在研究中，劉后利認為甘藍型油菜黃籽的不穩定性無法用孟德爾遺傳模式來解釋，可能是由于轉座因子的調控作用；通過常規育種手段，無法選育出遺傳上穩定的純黃籽甘藍型油菜品種；并隨黃籽自交易出現嚴重的退化現象；他認為黃色種皮可能受2-3對隱性基因控制，黑色種皮與黃色種皮雜交黑對黃是顯性，F1代不會出現黃色種皮性狀等。由于甘藍型黃籽油菜選育的諸多困難，在甘藍型黃籽油菜雜種優勢利用方面，更無人問津，至今國內外還是空白。
本發明的目的在于采用細胞質雄性不育三系、核不育兩型系、核不育三系、自交不親和系以及化學殺雄等途徑，將篩選和選育的具有黃色種皮顯性互補基因Y1_和Y2_之種質基因導入雜交親本，再通過雜交使其在雜種中得以互補或部分互補，則F1商品菜籽就能呈現黃籽或部分黃籽，從而在產量基本不減少的情況下，能夠大大的提高油菜含油量。
本發明的特征在于一種甘藍型黃籽雜交油菜選育方法，選育具有兩對純合顯性互補基因的甘藍型油菜黃籽種質如“Y58”和具有一對純合顯性基因的黑籽種質如“4314”和“陜3A”；甘藍型油菜黃籽種質資源的篩選和轉育；用黃籽×黃籽、黃籽×黑籽、黑籽×黑籽選育黃籽油菜雜交種，利用雜種優勢利用提高油菜產量和含油量。
選育的甘藍型黃籽種質“Y58”具有兩對純合顯性互補基因“Y1Y1Y2Y2”，選育的黑籽種質“4314”和“陜3A”各具有一對純合顯性基因“y1y1Y2Y2和“Y1Y1y2y2”，前者與任何黑籽品種雜交F1代種子表現全黃籽，后二者之間雜交表現全黃籽，其中“4314”和黑籽雜交其F1代種子也容易出現部分黃籽。
甘藍型油菜黃籽種質資源的篩選，是指用已有的黃籽或已知的具有一對純合的顯性基因的黑籽種質資源與黑籽或黃籽雜交，通過后代種皮色澤的分離來確定基因類型；另一方面則是把純合或雜合的顯性基因通過雜交導入黑籽優良品種中以獲得黃籽資源。
用黃籽×黃籽、黃籽×黑籽、黑籽×黑籽的3種方法在F1代中可得到全黃籽與黃籽和黑籽分離比為3∶1、9∶7、1∶1、3∶5和1∶3的種子；利用這一方法可將細胞質雄性不育三系、核不育兩型系、核不育三系、或相應恢復系以及化殺親本，改造成兩對純合顯性或雜合顯性互補的全黃或部分黃籽的F1代種子，從而全面實現黃籽油菜的雜種勢利用。
本發明并經試驗證實，甘藍型油菜黃色種皮性狀是受兩對獨立遺傳的顯性互補基因Y1_和Y2_控制的，所以只要兩對顯性互補基因分別處于純合顯性(Y1Y1Y2Y2)和雜合顯性(Y1Y1Y2y2、Y1y1Y2Y2、Y1y1Y2y2)狀態時則表現黃色種皮，當只有一對基因是顯性(Y1Y1y2y2、y1y1Y2Y2、Y1y1y2y2、y1y1Y2y2)，或兩對基因都是隱性(y1y1y2y2)時則表現黑色種皮。造成黃色種皮顏色深淺不一致和難于穩定的原因是由于諸多數量性狀的微效基因所致，它只影響黃色種皮顏色的深淺而不影響黃色種皮性狀的表現。基于這一發現和認識，我們可以利用雄性不育三系法、細胞核雄性不育兩型系、核不育三系、自交不親和系、化學殺雄等途徑進行黃籽雜交油菜品種選育和雜交優勢的利用。其方法可用黃籽×黃籽、黃籽×黑籽、黑籽×黑籽而配制全黃籽的F1代；用黃籽×黃籽、黃籽×黑籽而配制黃籽與黑籽分離比率為3∶1的F1代；用黃籽×黃籽、黃籽×黑籽、黑籽×黑籽而配制黃籽與黑籽分離比率為9∶7、1∶1和1∶3的F1代；用黃籽×黑籽而配制黃籽與黑籽分離比率為3∶5的F1代；經進一步研究，用黃籽自交，其后代為黃籽、或黃籽與黑籽分離為3∶1或9∶7的比率，用黑籽自交其后代不發生種皮顏色的分離。
將上述黃籽雜交油菜品種選育及其利用技術，從基因型間的雜交與分離歸納為如下模式
模式表1 用黃籽×黃籽、黃籽×黑籽、黑籽×黑籽配制全黃籽的F1代
模式表2 用黃籽×黃籽、黃籽×黑籽配制黃籽與黑籽分離比率為3∶1的F1代
模式表3 用黃籽×黃籽、黃籽×黑籽、黑籽×黑籽配制黃籽與黑籽分離比率為9∶7、1∶1和1∶3的F1代
模式表5 用黃籽自交其后代為黃籽或黃籽與黑籽的分離比率為3∶1與9∶7；用黑籽自交其后代不發生種皮顏色的分離 本發明的優點和積極效果如下在長期的試驗研究中，本發明選育出具有黃色種皮色澤的兩對純合顯性互補基因“Y1Y1Y2Y2”的單低種質如“Y58”，該種質與黑籽不育系雜交，能夠得到全黃籽的F1代油菜籽；本發明還選育出具有一對純合顯性基因“y1y1Y2Y2”的恢復系種質如“4314”和具有另一對純合顯性基因“Y1Y1y2y2”的雄性不育系種質“陜3A”，且兩者配制成雜交種能獲得全黃色F1代油菜籽。這三個種質基因的育成對轉育新的優良的種質基因提供了寶貴的資源。
關于兩對純合或雜合顯性互補基因和一對顯性基因資源的篩選，其方法是采用已獲得的黃籽種質資源與黑籽雜交、對測再看F1代油菜籽是全黃籽還是黃、黑分離為一定數量的比率，然后按模式表1-4來分析和確定黃籽顯性基因屬純合還是雜合型；另一方面則是把已知的純合或雜合的黃色顯性基因“Y1Y1Y2Y2”、“Y1Y1”和“Y2Y2”通過雜交、自交、測交、篩選等育種方法導入黑籽油菜中，以獲得呈現黃色種皮的兩對顯性互補基因的純合或雜合的種質，或呈黑色種皮的一對純合顯性基因種質。為了配制雜交種，往往把這種基因導入恢復系、保持系或化殺的親本中。
通過幾年來大量的田間試驗研究和室內化驗分析，得到上面1-4的基因遺傳模式，并從中得出雜交黃籽油菜的黃籽外顯率為25-100%，其種子含油量(包括全黃和部分黃籽)可比同類型黑籽雜交油菜或常規油菜一般提高1.5-5個百分點。
近年，利用黑籽雄性不育系“陜2A”和雜合基因型的黃籽恢復系“L45”配制成黃籽雜交油菜“雜黃1號”，F1代種子黃籽外顯率為50％，雜種在產量上比黑籽雜交油菜“秦油二號”增產6％左右，在抗性和主要農藝性狀上與“秦油二號”相當，但含油量卻比“秦油二號”提高1.5個百分點。
下面敘述甘藍型黃籽雜交油菜選育技術的實施例㈠、應用雄性不育三系法選育黃籽雜交油菜該技術的關鍵是將具有兩對純合顯性互補的黃籽油菜種質基因Y1Y1Y2Y2導入雄性不育系的恢復系中，使恢復系獲得純合顯性互補基因；如無純合顯性互補基因種質資源，則雜合的顯性互補基因Y1Y1Y2y2、Y1y1Y2Y2或Y1y1Y2Y2亦可，但需通過與恢復系雜交、自交、測交篩選，獲得具有純合顯性互補基因RRY1Y1Y2Y2的恢復系。如以黑籽恢復系墾C8(隱性純合基因RRy1y1y2y2)和黃籽恢復系L45(顯性雜合基因RRY1Y1Y2y2)雜交為例，選育新的黃籽恢復系(顯性純合基因RRY1Y1Y2Y2)的程序。
(RRy1y1y2y2)×S(RRY1Y1Y2Y2)墾C8(黑籽) ↓ L45(黃籽)F1 (RRY1y1Y2y2) (RRY1y1y2y2)↓(黃籽) ↓(黑籽)↓ ↓ F2↓ ↓ 將黑籽淘汰，選黃籽再自交1、 (RRY1Y1Y2Y2)↓ (黃籽)F3 (RRY1Y1Y2Y2)(黃籽純合顯性互補基因)2、 (RRY1Y1Y2y2)↓ (黃籽)F31 (RRY1Y1Y2Y2) 1 (RRY1Y1y2y2)(黃籽純合顯性互補基因) (黑籽)2 (RRY1Y1Y2y2)(黃籽雜合顯性互補基因)
3、 (RRY1y1Y2Y2)↓ (黃籽)F31 (RRY1Y1Y2Y2) 1 (RRy1y1Y2Y2)(黃籽純合顯性互補基因) (黑籽)2 (RRY1y1Y2Y2)(黃籽雜合顯性互補基因)4、 (RRY1y1Y2y2)↓ (黃籽)F31 (RRY1Y1Y2Y2) 2 (RRY1y1y2y2)(黃籽純合顯性互補基因) 2 (RRy1y1Y2y2)2 (RRY1Y1Y2y2) 1 (RRy1y1Y2Y2)2 (RRY1y1Y2Y2) 1 (RRY1Y1y2y2)4 (RRY1y1Y2y2) 1 (RRy1y1y2y2)(黃籽雜合顯性互補基因) (黑籽)從以上程序中可見，在F2代中已出現了純合的顯性互補基因，但由于它的機率很低，所以再將其自交一代，在F3代中選純合的顯性互補基因就容易的多了。
可將F3代的黃籽播種，第二年花期套單株自交留種，并與雙隱性黑籽的雄性不育系(y1y1y2y2)對測，如能在F1代獲得全黃種籽，即證明已將控制種皮顏色的兩對純合顯性互補基因(Y1Y1Y2Y2)導入恢復系墾C8中。可以用這個恢復系與任一不育系雜交而獲得全黃籽的F1代商品菜籽。其基因遺傳模式如下S(rry1y1y2y2)× (RRY1Y1Y2Y2)(黑籽不育系) ↓ (黃籽純合顯性互補基因恢復系)F1 (RrY1y1Y2y2)
(黃籽雜交油菜)上面僅列舉了將S(RRY1Y1Y2y2)黃籽基因型導入恢復系的選育程序；如將？(RRY1Y1Y2Y2)、？(RRY1y1Y2Y2)或？(RRY1y1Y2y2)黃籽基因型導入，其方法大體類同。但如選育的雄性不育系即為穩定的黃籽型，它的基因型為S(rrY1Y1Y2Y2)，則不論恢復系的種皮色澤屬黃還是黑，與不育系所配的雜種F1代均為全黃籽，其利用方法就十分簡單，只需直接配制即可。
㈡、應用化學殺雄法選育黃籽雜交油菜在模式表1中，雖然甘藍型油菜四種基因型Y1Y1Y2y2和Y1y1Y2Y2、Y1Y1Y2y2和y1y1Y2Y2、Y1y1Y2Y2和Y1Y1y2y2、Y1Y1y2y2和y1y1Y2Y2雜交均能獲得全黃的雜交F1代種子，但這些種質材料除Y1Y1y2y2和y1y1Y2Y2外都是不穩定的黃籽材料，故是不可取的。只有當使黃籽顯性互補基因得以純合，即獲得Y1Y1Y2Y2顯性純合互補基因型，不但黃籽性狀穩定，而且這一種質材料與任何黃籽或黑籽雜交，其F1代都將表現全黃籽，所以化學殺雄選育黃籽雜交油菜的關鍵技術也是如何使親本之一獲得具有兩對純合顯性互補基因，也就是對化殺親本的改造。化殺親本的改造是將黃籽顯性互補基因Y1和Y2導入任何一個優良的化殺制種親本中，在F2代油菜花期套袋自交，收獲時將黑籽植株淘汰，選黃籽植株播種，在第二年花期套袋再自交，在F3代中選擇具有Y1Y1Y2Y2的純合顯性互補基因的單株類型，再在這些單株中選原品種性狀基本保留的優良單株作親本與化殺的另一親本雜交配制化殺雜種。其方法如下1、如化殺親本之一(父本)為黑籽，基因型為y1y1y2y2，而黃籽基因型為純合顯性互補基因即Y1Y1Y2Y2，可將Y1Y1Y2Y2導入y1y1y2y2中而使該親本獲得純合的顯性互補基因Y1Y1Y2Y2。其程序如下
y1y1y2y2×Y1Y1Y2Y2(黑籽) ↓ (黃籽)F1Y1y1Y2y2↓ (黃籽)F21 Y1Y1Y2Y22 Y1y1y2y2(黃籽純合顯性互補基因)2 Y1Y1Y2y22 y1y1Y2y22 Y1y1Y2Y21 y1y1Y2Y24 Y1y1Y2y21 Y1Y1y2y21 y1y1y2y2(黃籽雜合顯性互補基因) (黑籽)雖然從上面程序中已能看出，在F2代中已獲得了雙顯性互補基因Y1Y1Y2Y2的類型，但機率很低，如在F2代油菜花期套袋自交，收獲時將黑籽植株淘汰，選黃籽植株播種，在第二年花期套袋再自交，在F3代中就能很容易的選到具有Y1Y1Y2Y2的純合顯性互補基因的單株類型了，再在這些單株中選原品種性狀基本保留的優良單株作親本與化殺的另一親本雜交配制化殺雜種。當然要選出具有黃籽純合顯性互補基因的單株，必須將F3植株套袋與化殺的另一親本成對測交、篩選，看能否獲得全黃的F1代油菜籽。如測交后代系全黃的F1代油菜籽且雜種優勢較強，則對應套袋選留的種子即為具有純合顯性互補基因Y1Y1Y2Y2的優良黃籽親本，留下繁殖備用。
2、如化殺親本之一(父本)為黑籽，基因型為y1y1y2y2，而黃籽基因型為雜合顯性互補基因即為Y1Y1Y2y2,則將Y1Y1Y2y2導入y1y1y2y2中而使該親本獲得純合顯性互補基因Y1Y1Y2Y2。其程序如下
y1y1y2y2×Y1Y1Y2y2(黑籽) ↓ (黃籽)F1Y1y1Y2y2Y1y1y2y2↓(黃籽) ↓(黑籽)F2↓ ↓ 1 Y1Y1Y2Y22 Y1y1y2y21 Y1Y1y2y2(黃籽純合顯性互補基因) 2 Y1y1y2y22 Y1y1Y2Y21 y1y1Y2Y21 y1y1y2y22 Y1Y1Y2y22 y1y1Y2y24 Y1y1Y2y21 Y1Y1y2y21 y1y1y2y2(黃籽雜合顯性互補基因) (黑籽) (黑籽)雖然在F2的基因分離模式中同樣看到出現了Y1Y1Y2Y2的類型，但機率只是黃籽的1/9，較難獲得。所以，在F2代油菜花期仍要套袋自交，收獲時將黑籽植株淘汰，選黃籽植株播種。在F3代中再尋找Y1Y1Y2Y2基因型植株就容易得多了。當然尋找時仍然需要在花期套袋自交留種，并與化殺的另一親本對測、篩選，看能否獲得全黃的F1代油菜籽以及進行親本性狀選擇，種子擴繁等。
將通過上述1和2兩種途徑獲得的具有Y1Y1Y2Y2基因型的親本，與另一黑籽基因型的親本y1y1y2y2按化殺親本田間行比要求配制于制種田，花期可對母本殺雄，則配制的種子即可獲得全黃的油菜籽。其基因模式如下♀y1y1y2y2×♂Y1Y1Y2Y2(黑籽殺雄) ↓ 黃籽F1Y1y1Y2y2(黃籽)
以上只是列舉了雄性不育三系法和化學殺雄法選育和配制全黃籽雜交油菜的技術程序和方法，只要掌握了這一技術程序和方法，也就能很容易的解決核不育兩型系、核不育三系以及自交不親和系等全黃籽雜交油菜品種的選育和利用技術，這里就不再贅述了。
權利要求
1.一種甘藍型黃籽雜交油菜選育方法，其特征在于選育具有兩對純合顯性互補基因的甘藍型油菜黃籽種質如“Y58”和具有一對純合顯性基因的黑籽種質如“4314”和“陜3A”；甘藍型油菜黃籽種質資源的篩選和轉育；用黃籽×黃籽、黃籽×黑籽、黑籽×黑籽選育黃籽油菜雜交種，利用雜種優勢利用提高油菜產量和含油量。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于選育的甘藍型黃籽種質“Y58”具有兩對純合顯性互補基因“Y1Y1Y2Y2”，選育的黑籽種質“4314”和“陜3A”各具有一對純合顯性基因“y1y1Y2Y2”和“Y1Y1y2y2”，前者與任何黑籽品種雜交F1代種子表現全黃籽，后二者之間雜交表現全黃籽，其中“4314”和黑籽雜交其F1代種子也容易出現部分黃籽。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于甘藍型油菜黃籽種質資源的篩選，是指用已有的黃籽或已知的具有一對純合的顯性基因的黑籽種質資源與黑籽或黃籽雜交，通過后代種皮色澤的分離來確定基因類型；另一方面則是把純合或雜合的顯性基因通過雜交導入黑籽優良品種中以獲得黃籽資源。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于用黃籽×黃籽、黃籽×黑籽、黑籽×黑籽的3種方法在F1代中可得到全黃籽與黃籽和黑籽分離比為3∶1、9∶7、1∶1、3∶5和1∶3的種子；利用這一方法可將細胞質雄性不育三系、核不育兩型系、核不育三系、或相應恢復系以及化殺親本，改造成兩對純合顯性或雜合顯性互補的全黃或部分黃籽的F1代種子，從而全面實現黃籽油菜的雜種勢利用。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于雄性不育三系的改造是將具有兩對純合顯性互補的黃籽油菜種質基因Y1Y1Y2Y2導入雄性不育系的恢復系中，使恢復系獲得純合顯性互補基因；如無純合顯性互補基因種質資源，則雜合的顯性互補基因Y1Y1Y2y2、Y1y1Y2Y2或Y1y1Y2Y2亦可，但需通過與恢復系雜交、自交、測交篩選，獲得具有純合顯性互補基因RRY1Y1Y2Y2的恢復系。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于化殺親本的改造是將黃籽顯性互補基因Y1和Y2導入任何一個優良的化殺制種親本中，在F2代油菜花期套袋自交，收獲時將黑籽植株淘汰，選黃籽植株播種，在第二年花期套袋再自交，在F3代中選擇具有Y1Y1Y2Y2的純合顯性互補基因的單株類型，再在這些單株中選原品種性狀基本保留的優良單株作親本與化殺的另一親本雜交配制化殺雜種。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于利用黑籽雄性不育系陜2A和雜合顯性基因型的黃籽恢復系L45配制成黃籽雜交油菜“雜黃1號”，F1代種子黃籽外顯率達50%，在產量上比黑籽雜交油菜“秦油二號”增產6%，在抗性和主要農藝性狀上與“秦油二號”相當，但含油量卻比“秦油二號”提高了1.5個百分點。
全文摘要
一種甘藍型黃籽雜交油菜選育技術，用具有黃色種皮的兩對純合顯性互補基因(Y
文檔編號A01G1/00GK1108874SQ9411911
公開日1995年9月27日 申請日期1994年12月28日 優先權日1994年12月28日
發明者李殿榮 申請人:陜西省農墾科研中心