油菜学(育种部分)
国内油菜研究主要专家(1)傅廷栋院士 油菜Polima 不育系的发现者,油菜科学界最高荣誉奖GCIRC"杰出科学家奖"
国内油菜研究主要专家(2)官春云院士 油菜杂种优势利用,育种,栽培,分子生物学
国内油菜主要研究专家(3)李殿荣研究员世界第一个大面积推广的杂交油菜“秦油2号”选育者 国家级有突出贡献的专家
第四章 中国油菜的育种目标
主要内容:一、制定育种目标的依据二、油菜育种的总目标三、油菜育种的具体目标
一、制定育种目标的依据
时间;地点(地区);用途;油:食用、工业用、生物柴油;饼(蛋白质):饲料、人造蛋白
二、油菜育种的总目标:选育优质、高产、多抗、熟期适当和适应性强的优良新品种。
高产:高产籽量:每亩株数×单株果数×每果粒数×千粒重
高产油量: 产籽量×含油量
优质:种子:含油量、产油量(黄籽油菜);油:脂肪酸组成;饼:蛋白质、硫苷(硫甙)、抗营养成分
黄籽油菜的特征特性
1.籽粒黄色2.产量高3.含油量高4.饼粕饲用价值高5.菜油和菜饼的商品性好6.对缺硼敏感
油菜籽饼中主要抗营养成分:纤维素,植酸,单宁,芥子碱
多抗
抗(耐)病:菌核病、病毒病、霜霉病、黑胫病、白锈病、根肿病;抗虫:菜青虫、蚜虫、潜叶蝇;抗寒性(越冬、花期)和耐冷性;抗旱性和耐湿性;耐瘠性和耐盐碱性;抗倒伏性和抗裂角性
生育期:适合当地栽培制度要求的不同熟期的品种。双季稻区;一季中稻区;重庆地区(4月底5月初温度高,高温逼熟);春油菜区
适应性(适宜范围、稳产性)
一般适应性:通常概念的适应性,即适应一定的地区和年份。
广谱适应性:能在较为宽广的地区和气候多变的年份种植,表现高产稳产。
特殊适应性:抗逆性能,在逆境下表现较为正常的生长发育和较为稳定的产量
三、油菜育种的具体目标 以重庆市2006年11月14日网上发布的标准为例。
1 品质
双低杂交油菜:种子芥酸含量≤2%,商品菜籽饼粕硫苷含量≤40µmol/g饼;
双低常规油菜:种子芥酸含量≤1%,商品菜籽饼粕硫苷含量≤30µmol/g饼。
含油量:连续2年测定中至少有1年的测定值≥38%。
2 产量和其他性状品种在区试中产量表现要求增产点次必须>60%。
2.1 双低杂交品种:两年区试平均产量(或产油量);比非双低常规对照增产10%以上,最低年份增产≥5%,其它性状与对照相当;或与非双低杂交对照相当,最低年份减产≤5%,其它性状与对照相当。生产试验产量较非双低常规对照增产,较非双低杂交对照减产≤ 5%。
2.2 双低常规品种:两年区试平均产量(或产油量)与非双低常规对照产量相当,最低年份减产≤5%,其它性状与对照相当;或与非双低杂交对照减产≤10%,其它性状与对照相;生产试验产量与非双低常规对照相当,较非双低杂交对照减产≤5%。
2.3 非双低杂交品种:两年区试平均产量(或产油量)比非双低常规对照增产15%以上,最低年份增产≥10%,其它性状与对照相当;或比非双低杂交对照增产10%以上,最低年份增产≥5%,其它性状与对照相当。生产试验产量较对照增产5%以上。
2.4 高芥酸品种:芥酸含量须>50%;产量、含油量、熟期等主要性状与非双低常规对照相当,或两年区试平均产量(或产油量)与非双低杂交对照减产≤5%;具有与企业合作生产的订单合同
2.5 其他品种;甘蓝型黄籽、高蛋白质、高油酸、低亚麻酸等其它性状品种
863计划现代农业技术领域“植物分子与细胞高效育种技术与品种创制”重点项目
课题6. 优质高产多抗油菜和花生分子与细胞品种创制
创制“双低”优质油菜新品种4-5个,产量比相应对照品种增产5%以上,种子芥酸含量小于1%,菜籽硫苷含量小于20µmol/g饼,菜籽含油量43%以上,抗当地两种以上主要病害;
高产多抗油菜新品种4-5个,产量比对照品种增产5-10%,种子芥酸含量小于1%,菜籽硫苷含量小于30µmol/g饼,菜籽含油量40%以上,抗当地两种以上主要病害。
“十一五”国家科技支撑计划项目“农林动植物育种工程”
课题4:优质高产专用大豆等油料作物育种技术研究及新品种选育
4、“双低”优质油菜育种技术研究及新品种选育:
创制优良育种新材料40份以上,目标性状突出,综合性状优良,并可用于新品种选育研究。
培育“双低”优质油菜新品种10-15个,产量比对照品种增产5%以上,种子芥酸含量小于1%,菜籽硫苷含量小于20µmol/g,菜籽含油量高于43%,抗当地三种以上主要病害。
第五章 油菜的性状遗传:第一节 油菜形态性状的遗传第二节 油菜产量性状的遗传
第三节 油菜主要品质性状的遗传
第二节 油菜产量性状的遗传
一、油菜产量的构成因素:亩产量=单株产量×每亩株数;单株产量=单株果数×每果粒数÷1000×千粒重;单株果数=单株花序数(分枝数+1)×每序果数;分枝数=一次分枝数+二次分枝数+…;每序果数=结果密度×花序长度
二、油菜产量构成因素的遗传
广义遗传力:株高>每果粒数>总角果数>单株产量,且遗传力大的性状多由加性效应基因控制(赵元林,1982)。
遗传力估计值:果长>开花期>千粒重>主花序长度>主花序结果密度>每果粒数>着粒密度>分枝部位>株高>单株产量>总角果数(刘定富,1984)。
第三节 油菜主要品质性状的遗传
一、含油量
属于数量性状,表现连续变异,呈正态分布。种子含油量受核基因控制,决定于母本基因型,受胚基因型影响很小。广义遗传率为81.16%,狭义遗传率为30.90%(甘蓝型)。遗传行为符合加性-显性模式(甘蓝型) 。
二、脂肪酸
芥酸;胚基因型中2对加性基因控制,每个基因合成芥酸9%-10%,母体基因型无影响(甘蓝型);2对无显性的加性基因控制,每个基因合成芥酸12%-14% (甘蓝型);5个基因控制(l,Ea,Eb,Ec,Ed),分别控制芥酸<1,10,15,30和35% (甘蓝型);胚基因型控制,受具有加性效应的单基因体系支配(白菜型)
廿碳烯酸;2对显性基因控制,但同一体系的2对基因对芥酸则表现为加性效应(甘蓝型;2对超显性基因控制(甘蓝型);2对显性基因控制(芥菜型);1对加性基因控制(芥菜型)
其他脂肪酸
油酸:胚基因型和母本基因型影响,2对加性基因控制(甘蓝型)
油酸:2对部分显性基因控制(甘蓝型)
亚油酸:胚基因型和母本基因型影响,最低有效基因数3-5个(甘蓝型)
亚麻酸:胚基因型和母本基因型影响,最低有效基因数0-4个(甘蓝型)
三、蛋白质
种子蛋白质含量受核基因控制,决定于母本基因型,不受母本细胞质的影响(甘蓝型) 。
种子含油量、蛋白质含量和二者总量受加性基因控制,显性作用不显著,且无上位性效应(甘蓝型)
种子含油量、蛋白质含量和二者总量的平均广义遗传率分别为24.5%、26.0%和33.2%(甘蓝型)。
四、硫苷
3种主要成分均为隐性性状,受母本基因型控制,不受胚基因型影响(甘蓝型)。受3对主基因控制,但可能表现数量遗传的次级效应。有11个隐性基因位点控制3-丁烯基-4-戊烯基和2-羟丁烯基硫苷的低含量。3-丁烯基硫苷和烷-2-羟基-3-丁烯基硫苷的高含量对低含量为部分显性。种子中丙烯基硫苷受3对显性基因控制,硫苷总量与其呈独立遗传。
总量受2对显性基因控制,其中第二个基因表现超显性。总量的遗传符合加性-显性模型,加性效应比显性效应重要得多。总量的遗传为部分显性,细胞质无影响,为2-3对基因。
总量的遗传率为95%。
第六章 油菜的种质资源:第一节 芸薹属植物种间亲缘关系第二节
油菜的种质资源
第一节 芸薹属植物种间亲缘关系
日本学者Morinaga(盛永俊太郎)和Nagahara U(禹长春)等对芸薹属植物各个物种的细胞遗传学进行了研详细究,特别是通过大量种间杂交试验,提出了与油菜关系密切的3个基本种(染色体组):芸薹(AA),Brassica campestris黑芥(BB),Brassica nigra甘蓝(CC),与油菜关系密切的3个复合种(双二倍体种)甘蓝型油菜(AACC),Brassica napus芥菜型油菜(BBCC),Brassica juncea埃塞俄比亚芥(AABB),Brassica
carinata
第二节 油菜的种质资源
芸薹(瓢儿白) 小白菜(青菜) 雪里蕻 榨菜 芥菜疙瘩
花椰菜(菜花、花菜) 卷心菜(圆白菜、包菜) 羽衣甘蓝 球茎甘蓝(擘蓝)
芸薹属以外的油菜种质资源:播娘蒿 诸葛菜 芝麻菜 荠菜 菘蓝 萝卜
白芥 臭荠 蓝花籽 拟南芥 播娘蒿 诸葛菜 芝麻菜 世界芸薹簇(Brassiceae)油料作物的种质资源
第七章 油菜的杂种优势育种 :第一节 油菜杂种优势利用概述 第二节 油菜GMS杂种
第三节 油菜CMS杂种 第四节 化学杀雄杂种
第一节 油菜杂种优势利用概述
一、油菜利用杂种优势的优点:(1)杂种优势强,增产效果显著。优良的杂交组合一般可增产20%~30%。杂种优势表现在:营养生长、生理特性、抗逆性、生育期、产量及其相关性状、品质性状等。(2)制种技术易于掌握,制种产量高而稳定 花期长(30天左右)、 花龄长(3-5天)、花器外露。 一般制种产量600-750kg/hm2,高的可达975kg/hm2。
(3)繁殖系数高,种子成本低。制种面积:1hm2(15亩)制种产量:750kg/hm2(50kg/亩) 杂种种子:750kg 移栽用种量:1.5kg/hm2(0.1kg/亩) 移栽面积:500hm2(7500亩)
直播用种量:3.75kg/hm2 (0.25kg/亩)直播面积:200hm2(3000亩)
二、油菜杂种优势利用的研究和应用,我国处于世界领先水平
(1)世界上第一个有实用价值的CMS不育系(pol CMS)最先在我国发现(傅廷栋,1972),最先在我国实现pol CMS三系配套(湖南省农科院,1976)。
(2)世界上第一个通过审定的CMS杂交种秦油2号最先在我国育成和大面积推广应用。
(3)我国对GMS杂种、自交不亲和系杂种、化学杀雄杂种、天然杂交种等各种利用途径进行了全方位研究。
(4)在应用基础研究上,我国:发现了两对显性基因互作控制核不育及其三系化繁殖、制种的遗传模式;发现了两对隐性重叠基因控制核不育的遗传模式;发现了隐性上位互作基因控制核不育及其三系化繁殖、制种的遗传模式
育成了甘蓝型油菜自交不亲和系的保持系、恢复系,并提出三系化繁殖、制种的原理和方法
研究了盐水克服油菜自交不亲和性的方法;提出了油菜起源进化与雄性不育三系选育关系的假说;提出了应用不育细胞质的恢复系制种,可大大降低F1代不育株出现频率的观点
孤雌生殖纯化自交系的研究;化学杀雄药剂筛选和最佳喷药时期的研究
我国在杂交油菜方面的这些研究成果,对国际油菜杂种优势的研究与应用作出了重要贡献,产生了深远影响。
三、国际油菜杂种优势利用研究的三个阶段
(1)探索阶段(1940~1970):主要进行杂种优势的测定、可能利用途径的探讨。
(2)准备阶段(1970~1985):主要进行雄性不育系和自交不亲和系及其杂种、化学杀雄杂种的选育,并开始杂种生产示范。
(3)实用阶段(1985~):秦油2号等CMS杂种、油研3号等自交不亲和系杂种、蜀杂1号等GMS杂种、蜀杂2号等化学杀雄杂种通过审定、登记,并在生产上推广应用。
四、杂交油菜的五代产品(1)第一代:双高杂种。(2)第二代:单低杂种。(3)第三代:双低杂种。(4)第四代:正在研究和探索。 5)第五代:正在构思。
五、油菜杂种优势的利用途径
1)GMS杂种。(2)CMS杂种。(3)化学杀雄杂种。(4)自交不亲和系杂种。(5)天然杂交种。(6)综合杂交种。
雄性不育的分类
第二节 油菜GMS杂种
GMS:1对基因;2对基因;3对基因
隐性核不育;显性核不育
GMS:1对基因;2对基因;3对基因
隐性核不育;显性核不育
1对基因
m:不育基因 M:可育基因 MM:可育(株 Mm:可育(株) mm:不育(株)
不育系、保持系:mm + Mm,两型系 恢复系:MM
两系化制种:
不育系、保持系繁殖:mm × Mm → mm + Mm