[发明专利]一种甘蓝型油菜萝卜胞质恢复系的选育方法

说明书

本发明公开了一种甘蓝型油菜萝卜胞质恢复系的选育方法，以芥菜型油菜萝卜胞质恢复系RLM198为母本，甘蓝型油菜Yu7‑120为父本，通过不断回交将芥菜型油菜萝卜胞质的恢复基因导入到甘蓝型油菜基因组中，再经过自交获得纯合稳定的恢复系，采用遗传连锁和全基因组重测序的分析方法，证明获得的恢复系的萝卜区段较短，位于A10染色体的末端，所获得的新型恢复系花粉量充足，恢复率较好，结籽正常，无连锁累赘现象，可以直接应用于我国油菜杂交种生产。

技术领域

本发明属于油菜育种领域，具体涉及一种新型甘蓝型油菜萝卜胞质恢复系的选育方法。

背景技术

细胞质雄性不育是利用作物杂种优势的主要方式，在多种作物的杂交种生产中得到利用。在分子机理上，细胞质雄性不育是细胞核和细胞质共同作用的结果，具体表现为：线粒体基因组上某些特异的开放阅读框(Open reading frames,ORFs)大量表达，并在花粉发育时期通过反向调控途径致使花粉败育，而细胞核基因组上相应的恢复基因(Restoreof fertility,Rf)则正向的作用于该ORFs上，致使其发生降解或不能正常转录或翻译，从而使育性得到恢复(Chen and Liu,2014)。

油菜作为我国重要的油料作物之一，其杂种优势利用在我国油菜产业发展中发挥了重要作用。同时我国是世界上杂交油菜应用最成功的国家。这既得益于良好的授粉控制系统的发现，如傅廷栋在1972年发现了“国际上第一个具有实用价值的细胞质不育系”Polima细胞质雄性不育系(cytoplasmic male sterility,CMS)，又要归功于低芥酸和低硫苷的品质改良。目前国内主要利用的细胞质不育系依然是Polima CMS和陕2A CMS，两者恢保关系相同，并且具有恢复源广的优点。但该不育系胞质只在某些特定遗传背景中稳定败育，多数遗传背景中不育性受温度影响易产生微粉。而欧洲普遍使用的萝卜Ogura胞质不育系具有败育稳定，恢复源单一的优点。

Ogura CMS是芸苔属中败育最彻底的不育系，被广泛应用于十字花科的蔬菜和作物育种中。它是1968年日本科学家小仓在日本野生萝卜的一个未知品种中发现的不育系，并以小仓的名字命名Ogura CMS。尽管其发现于日本，但并未得到利用，因为在日本萝卜材料中并没有找到相应的恢复材料。直到将其胞质导入到欧洲萝卜中后，才发现少数能使其育性得到恢复的欧洲萝卜种质。欧洲科学家随后将该萝卜与甘蓝型油菜进行种间杂交并不断回交，在甘蓝型油菜中导入了Ogura不育胞质。虽然这种异源Ogura胞质的甘蓝型油菜表现败育，但由于萝卜Ogura胞质叶绿体与甘蓝型油菜的细胞核之间出现调控紊乱，这些不育系都表现出叶片缺绿，低温黄化的现象。为了克服这种花叶现象，欧洲科学家将这种不育系与正常甘蓝型油菜再一次进行叶肉细胞质体融合，得到了稳定败育、叶片发育正常的OguraCMS甘蓝型油菜(Yamagishi and Bhat,2014)。细胞学研究证实，Ogura CMS败育最早出现于四分体时期，并且在小孢子液泡化时期绒毡层就过早的发生了程序化死亡(Gonzalez-Melendi et al.,2008)。

为了生产利用Ogura CMS，欧洲科学家将能够恢复Ogura CMS的欧洲萝卜与甘蓝型油菜进行远缘杂交，以期将恢复基因所在的萝卜区段导入到甘蓝型油菜基因组中。在萝卜中Ogura CMS的育性受两对恢复基因控制，而转入到油菜基因组中发现Ogura CMS能够被单一显性的恢复基因Rfo恢复。同样日本萝卜kosena CMS也是受两对基因Rfk1和Rfk2控制。虽然育性能够得到恢复，但转入油菜基因组中的萝卜片段较长，导致出现结实率偏低和硫苷含量较高的连锁累赘现象。经过多年的传统改良，恢复系的结实率获得提升，但依然携带大片段的萝卜基因组区段。直到2005年法国农科院采用γ射线处理，才在众多后代中筛选到一株硫苷位点缺失的恢复系，命名R2000，并开发了一系列连锁标记(US007812217B2)(Primard-Brisset et al.,2005)。Feng等用细胞遗传学和遗传连锁标记的方法证实含有恢复基因的萝卜区段位于油菜C09染色体的末端(Feng et al.,2009)。