一种选育适应中国黄淮麦区的小麦温敏不育系的方法

本发明涉及小麦优势利用领域，具体地说，涉及一种选育小麦 温度敏感雄性不育系的方法。

1978年日本学者常胁恒一郎育成小麦野生变种斯卑尔脱(T.spelta) 保持的K型小麦不育系，但野生变种保持的不育系难于用于杂交小麦生 产。何蓓如等1987年利用中国的1B/1R类型优良小麦品种育成1B/1R 类型K型不育系，并已用于小麦生产。但1B/1R类型小麦抗病性丧失、 品质不佳、易穗发芽，因而保持系资源越来越少，限制了K型不育系的 利用。

何蓓如1994年发明了一种将斯卑尔脱小麦1B染体短臂涉及T型 恢复基因Rf3和K型不育基因rfk1的片段转移到优良小麦基因组，选育 非1B/1R类型K型小麦不育系的方法(中国发明专利号 ZL94116537.x)。利用这一发明可将任意适于作为杂交小麦母本的优良 小麦改良成非1B/1R类型保持系，进而育成不育系，这种非1B/1R类型 的不育系不产生单倍体，恢复源更为广泛，易恢复性提高。是一种较为 实用的“三系”育种体系。

杂交小麦利用三系(不育系、保持系、恢复系)进行种子生产，需 要在严格隔离条件下，保持系与不育系相间种植，前者给后者授粉生产 不育系种子。因保持系与不育系除雄性育性不同外，性状极为相似，生 产过程容易产生混杂，而且小麦这样的小株大体作物去杂效果很差， 所以不育系繁种的保纯是杂交小麦大规模走向生产的技术难关之一。再 则，为保证不育系繁种时保持系与不育系花期相遇，一般将保持系晚播 7～15天，造成保持系株高降低，花期缩短，给母本授粉不良，不育系 异交结实率低，产种量少，不育系种子成本高，对于杂交小麦产业化极 为不利。

70年代以来，中国的农业科技工作者先后在水稻、高粱、玉米、小 麦等主要作物中发现了雄性育性的温度和光周期敏感现象。温、光敏感 的作物雄性不育系在生产上正季栽培表现雄性不育，反季栽培则有一定 的自交育性，实现不育系繁种不再需要保持系授粉；这种反季繁种，正 季制种的不育系，去掉保持系，不育系繁种可安全保纯，提高产量，降 低成本。

1992年中国湖南农大、重庆市作物所相继发现小麦的温、光敏不育 系并已用于杂交小麦的选育(Hybrid Wheat,China Agricultural University Press,1998，北京，40-53,316-320)。其在我国小麦主 产区黄淮冬麦区秋播试验不表现完全雄性不育；其原因是这两类不育系 是在中国长江流域选育的，育性转换温度分别为10～11℃、13～14℃， 不能在黄淮麦区孕穗期平均气温14～16℃条件下表达雄性不育。温、光 敏小麦不育系的雄性育性与温、光等生态条件紧密相关，因此，又称之 为生态雄性不育。黄淮麦区小麦面积约占我国的60～70％，选育适应这 一地区的温、光敏感小麦雄性不育系具有科学和经济上的重大意义。

本发明的目的是提供一种可将任意优良小麦品种(系)简便地转育 成适应黄淮麦区生态条件的温度敏感的小麦非1B/1R类型K型不育系的 方法，以简化杂交小麦生产程序。

选育适应黄淮冬麦区的温度敏感型小麦非1B/1R类型K型雄性不育 系地方法，包括利用发明人的前一项专利(ZL94116537.x)方法所选育 的非1B/1R类型K型小麦不育系，筛选适应黄淮冬麦区生态条件的基础 温敏不育材料ETS，利用基础温敏不育材料ETS与任意优良小麦品种杂 交，进而回交转育成该品种的温敏不育系。

发明人研究证实，斯卑尔脱小麦1B染体短臂上存在T型不育系 恢复基因Rf3和与它连锁的K型不育基因rfk1，一些个体还存在在K型 细胞质背景下，随温度变化调控雄性育性的温敏基因。温敏基因在基因 重组时可能存在于1B染体短臂，也可能丢失，将带有斯卑尔脱小麦 1B染体短臂的非1B/1R类型K型不育系，采用不同温度筛选在黄淮 冬麦区秋播完全雄性不育、春播时有一定自交育性的个体并繁殖，可得 到温敏不育材料ETS。ETS材料具有K型(粘果山羊草、Ae.kotschyi)细 胞质，核内有斯卑尔脱小麦1B染体短臂，该染体片段带有T型恢 复基因Rf3、K型不育基因rfk1和育性温敏基因。在黄淮冬麦区生态条 件下，以ETS材料为母本与优良小麦品种杂交、回交，其后代秋播，花 期选择完全不育个体，花后剪去全部穗子，再生穗选育有一定自交育性 的个体即为优良的非1B/1R类型温敏K型不育系。

本发明内容为选育适应黄淮冬麦区小麦温敏非1B/1R类型K型不育 系的方法，其特征在于利用带有斯卑尔脱小麦1B染体短臂的非1B/1R 类型K型不育系，在黄淮麦区生态条件下，选择秋播完全雄性不育、春 播自交结实的温敏不育基础材料，进而将任意优良品种(F.W.V.)转育成 温敏的非1B/1R类型K型不育系。

选育基础温敏不育材料ETS的方法包括如下步骤：

(1)将带有斯卑尔脱小麦1B染体短臂的非1B/1R类型K型小麦不 育系在黄淮冬麦区秋季播种，抽穗后每株套1-2穗自交，其余分蘗穗从 基部2～3节间剪去，适量施肥灌水，促进分蘖再生；

(2)再生分蘖抽穗后逐穗套袋自交，成熟前按株收获自交结实种 子；

(3)将秋播不育而再生穗可育单株种子在黄淮冬麦区逐株秋播和春 播，选留秋播完全不育、春播自交可结实的株系即为基础温敏非1B/1R 类型K型不育系(ETS)；

将任意优良小麦品种(F.W.V.)改良成温敏非1B/1R类型K型不育系 的方法，依该优良品种属1B/1R类型或非1B/1R类型而利用不同的方 法。

将非1B/1R类型优良小麦品种改良成温敏非1B/1R类型K型不育系 的方法包括如下步骤：

(1)秋播条件下，以基础温敏不育材料(ETS)作母本与非1B/1R 类型优良小麦品种(NON-1B/1R F.W.V.)杂交，得育性恢复的F1 代；

(2)F1代自交得F2代；

(3)F2代在黄淮冬麦区秋播，开花期拔除可育株，不育株逐株套袋 1～2个，并逐株与F.W.V.回交，其余分蘖穗从基部2～3节间剪去，适 当施肥灌水，促进分蘖再生，收获再生分蘖穗自交结实单株上的回交种 子B1F1代；

(4)B1F1代自交得B1F2代；

(5)B1F2代在黄淮冬麦区秋播，开花期拔除可育株，不育株逐株套袋 1～2个，并逐株与F.W.V.回交，其余分蘖穗从基部2～3节间剪去，适 当施肥灌水，促进分蘖再生，收获再生分蘖穗自交结实、且性状接近 F.W.V的单株上的回交种子B2F1代；

(6)B2F1代自交得B2F2代；

(7)B2F2代在黄淮冬麦区秋播，开花期拔除可育株，不育株逐株套袋 1～2个，并逐株与F.W.V.回交，其余分蘖穗从基部2～3节间剪去，适 当施肥灌水，促进分蘖再生，收获再生分蘖穗自交结实、且性状接近 F.W.V的单株上的回交种子B3F1代；

(8)B3F1代自交得B3F2代；

(9)将B3F2代秋播穗表现不育、再生穗可育且性状与F.W.V相似株 自交种子在黄淮冬麦区分株系秋播和春播，选留秋播完全不育、春播自 交可育的株系，即为优良品种F.W.V的温敏非1B/1R类型K型不育系。

将1B/1R类型优良小麦品种改良成为温敏非1B/1R类型K型不育系 的方法，分二种情况而采用不同方法。

(一)将未转育成K型不育系的1B/1R类型优良品种F.W.V改良成为 温敏非1B/1R类型K型不育系的方法：

(1)秋播条件下，以基础温敏材料ETS为母本，与1B/1R类型优良 品种F.W.V杂交得F1；

(2)F1在黄淮麦区秋播，每株各留一穗自交，以1～2穗为母本与 F.W.V回交，收获自交完全不育株上的回交种子得B1F1；

(3)B1F1在黄淮麦区秋播，花期从基部2～3节间剪去全部穗子，适 当灌水施肥，促进分蘖再生；

(4)将可育再生穗去雄与黄淮麦区春播的F.W.V回交得B2F1代；

(5)B2F1代黄淮麦区春播，选性状与F.W.V相似的可育株与F.W.V 回交得B3F1；

(6)B3F1单株在黄淮冬麦区秋播，选择性状与F.W.V相似的不育株 逐株套1穗自交；选留秋播完全不育、再生穗自交结实的单株；

(7)上代选留单株，逐株分秋播、春播2个处理，选留性状与F.W.V 相似，秋播完全雄性不育、春播可育株株系并与春播的任意T型不育系 测交；

(8)将上述中选株系分秋播、春播两个处理，同时秋播这些株系与 T型不育系测交F1，决选秋播完全雄性不育、春播自交可育、T型不育 系测交F1有40～50％结实率的株系，即为该1B/1R品种的非1B/1R类型 K型不育系。

(二)将1B/1R类型品种保持的K型不育系(K)F.W.V.A改良成 温敏非1B/1R类型K型不育系的方法，包括如下步骤：

(1)在黄淮麦区春播条件下，以该品种保持的K型不育系为母本与 温敏基础材料(ETS)杂交得F1；

(2)在春播条件下，以F1作父本与(K)F.W.V.A回交得B1F1；

(3)在春播条件下，以性状与F.W.V相近的B1F1可育株作父本与(K) F.W.V.A回交得B2F1；

(4)在春播条件下，选性状与F.W.V相似的B2F1可育株作父本与 (K)F.W.V.A回交得B3F1；

(5)B3F1春播，选留性状与F.W.V相似可育株自交得B3F2；

(6)B3F2中选单株在黄淮冬麦区分秋播、春播两个处理，选留秋播 完全雄性不育、春播可育且性状与F.W.V相似株系，在春播可育条件下 与任意T型不育系测交得测交F1；各株系自交得B3F3；

(7)中选B3F3株系，在黄淮冬麦区分秋播、春播2个处理，同时秋 播中选株与T型不育系测交F1，决选秋播完全雄性不育、春播自交可育、 与T型不育系测交F1有40～50％的育性的株系即为黄淮冬麦区温度敏感 的非1B/1R类型K型不育系。

上述方法中的春播过程也可在配子形成期日平均气温＞20℃的温 室或异地进行。

在黄淮麦区生态条件下，采用秋播剪穗再生和秋播、春播筛选，利 用ZL94116537.x专利技术选育的非1B/1R类型K型不育系中得到基础 温敏不育系ETS。ETS材料的遗传结构特点是：

具有粘果山羊草(Ae.kotschyi)细胞质(简称K型细胞质)，核内存 在斯卑尔脱小麦(T.spelta)1B染体短臂，该染体片段上存在T型 小麦不育系的主效恢复基因Rf3、K型不育基因rfk1和在K型细胞质下 的育性温度敏感基因。Rf3是1B染体的标记基因，在选育过程中用于 鉴别中选系是否属于非1B/1R类型。

ETS材料作母本与非1B/1R类型小麦杂交、回交后代均具有K型细 胞质，因而在秋播条件下完全雄性不育即表现带有K型不育基因rfk1， 春播和秋播剪穗再生穗自交可育表明带雄性育性温敏基因。

1B/1R类型小麦的1B/1R易位染体带有K型不育基因rfk1，以ETS 为母本与它杂交、回交后代只需在春播条件下淘汰不育株，选留性状与 该1B/1R品种相似的可育株系，再经与T型不育系测交，决选非1B/1R 类型即可完成。

将1B/1R类型K型不育系改良成非1B/1R类型温敏K型不育系的方 法的技术路线与上述方法相似，仅是减少杂交工作量。用该不育系在春 播条件下与ETS材料杂交、回交，选留性状接近选育目标可育株系，再 经与T型不育系测交，决选非1B/1R类型。

K型小麦不育系是指具有粘果山羊草(Ae.kotschyi)细胞质的小麦 雄性不育系。核基因类型有3种：

1．主效不育基因存在于小麦-黑麦易位1B/1R染体。

2．野生小麦斯卑尔脱保持的K型不育系，主效基因存在于斯卑尔脱 1B染体。

3．利用ZL94116537.x专利技术选育的具有优良小麦核基因组并带 斯卑尔脱1B染体涉及的T型恢复基因Rf3和K型主效不育基因rfk1 的片段。

第一种类型由于1R染体片段上其他基因的效应，往往产生频率不 等的单倍体，品质不佳、易穗发芽、易感病，给选育高产优质杂交小麦 带来困难。第二类虽不产生单倍体，但属野生类型，性状很差，难于用 于杂交小麦育种。第三类将斯卑尔脱小麦1B染体短臂转移到优良小 麦基因组，比前两类有更好的应用前景。

一般K型不育系，需要在隔离条件下，由保持系给不育系授粉生产 不育系种子，不育系与恢复系杂交生产杂交小麦一代种子。小麦是小株 大体作物，播种行距小，管理相对粗放。利用由不育系、保持系、恢 复系组成的“三系”体系生产杂交小麦种子，在保持系给不育系授粉繁 殖不育系生产过程中，由于这两者性状相似，极易产生混杂；且两个系 株高相近，异交授粉程度差，繁种过程中保纯困难、繁种产量低成为制 约杂交小麦大规模应用的关键因素。

温度敏感型小麦雄性不育系，正季播种完全雄性不育可用于制种， 在温度较高的生态条件下栽培有一定自交育性可以自交繁种。去掉了保 持系，克服了不育系繁种过程中的主要混杂来源，简化了杂交小麦种子 生产程序。运用相应高产栽培措施，可降低杂交小麦种子生产成本。中 国长江流域的湖南、重庆已研制成温敏小麦不育系。这两种温敏不育系 在冬季温暖条件下发育，在气温较低的2～3月份抽穗，因而育性转换 温度较低，经试验，这两种不育系在我国主产小麦的黄淮麦区秋播不能 表现完全雄性不育，因而没有在该区域大面积利用的价值。

本发明的方法中用于检测斯卑尔脱小麦1B染体短臂存在与否的T 型不育系，是指具有提莫菲维小麦(T.timopheevi)细胞质的普通小麦 不育系。检测依据的原理是：T型不育系的恢复基因Rf3仅存在于斯卑 尔脱小麦1B染体短臂。利用本发明将1B/1R类型小麦改良成的温敏K 型不育系，在春播条件下可育，给T型不育系授粉所得F1如育性恢复， 则表明斯卑尔脱1B染体片段存在，即为非1B/1R类型。

本发明的优点和积极效果：

1．简化杂交小麦种子生产程序，提高繁种效益。不育系K3314A的繁 种过程包括：不育系与保持系在同一隔离区相间种植，先播不育系，10～ 15天后播保持系，花期辅助授粉，收获时先收父本，再收母本，一般亩 产不育系种子50kg。利用本发明方法将K3314A改良为温敏非1B/1R类 型K型不育系KTS3314A，秋播完全雄性不育，用于制种，黄淮麦区2 月下旬至3月中旬春播，无需保持系，自交结实，6月底收获，亩产不 育系种子200kg。

2．不产生单倍体，育性易恢复。K3314A平均单倍体频率1～4％。利 用本发明方法，改良的温敏菲1B/1R类型K型不育系KTS3314A，单倍 体频率为0。与10个品种分别测交的F1代，比非温敏的1B/1R类不育 系K3314A恢复度高17.4％。

3．能将任意品种改良成温敏非1B/1R类型K型不育系。发明人已利 用本发明方法把1B/1R类型品种3314、427-3、1376等和非1B/1R类型 品种早优504、植763、86S1002等改良成温敏非1B/1R类型K型不育 系。

附图为本发明选育小麦温敏非1B/1R类型K型不育系的方法图。

实施例1：

(1)将带有斯卑尔脱小麦1B染体短臂的非1B/1R类型K型不育系 KTSP3314A在黄淮麦区秋播，次年抽穗期每株任选一穗套袋自交，从基 部2～3节间剪去其他穗茎，适量施肥灌水，促进分蘖再生；约5月下 旬，再生分蘖抽穗后逐穗套袋自交，留取秋播穗完全不育、再生穗自交 可育单株。

(2)将上述各株秋播完全不育、再生穗可育的自交种子一分为二， 一份秋播，另一份2月底至3月上旬春播，选择秋播完全雄性不育、春 播自交可育株系，即为基础温敏非1B/2RK型不育系ETS。ETS材料秋播 可与恢复系杂交生产杂交小麦种子，春播可自交繁殖不育系，具有非 1B/1R类型K型不育系的不产生单倍体、易恢复等优点。

KTSP3314A是何蓓如等利用染体转移方法将斯卑尔脱小麦1B染 体短臂转移到1B/1R类型K型不育系K3314A基因组而得到的非1B/1R 类型K型小麦不育系。该方法已获中国发明专利授权，专利号 ZL94116537.x。

实施例2：

(1)以ETS材料为母本，与非1B/1R类型小麦品种植763杂交碍F1； F1秋播或春播，育性恢复自交得到F2；将F2秋播，花期拔除可育株，不 育株任取1穗套袋自交，并选1～2穗去雄与植763回交，剪去其余穗 茎，促进分蘖再生，再生穗花前套袋自交，选留秋播完全不育、再生穗 可育单株上的回交种子B1F1。

(2)B1F1自交得到B1F2。B1F2秋播，花期拔除可育株，不育株1穗 套袋自交，剪去其余穗茎，促进分蘖再生，拔除再生穗不育单株，各再 生穗可育株去雄与植763回交得B2F1。B2F1自交得B2F2，B2F2秋播，花期 拔除可育株及性状与植763不相似单株，不育株1穗套袋自交，剪去其 余穗茎，促进分蘖再生，选留再生穗可育且性状与植763相似，单株自 交种子B2F3。

(3)B2F3各中选单株自交种子一分为二，一份秋播，另一份春播， 决选秋播完全不育、春播可育株系，即温敏非1B/1R类型K型植763不 育系。

植763是西北植物研究所利用小麦与长穗偃麦草杂交后代选育的小 麦优良品种，属非1B/1R类型，对K型不育系有较强恢复力。株高70cm 左右，为春性，极早熟，品质优、综合抗病性突出。

实施例3：

(1)以基础温敏不育系材料ETS为母本，与1B/1R类型小麦品种1376 杂交得F1，F1代秋播与1376回交得B1F1。

(2)B1F1春播(或在孕穗期日平均气温＞202℃其它生态条件下，下 同)，花期选择可育株作母本与1376回交得B2F1。

(3)B2F1春播，选择性状与1376相近的可育株作母本与1376回交 得B3F1。

(4)B3F1春播，选择性状与1 376相似可育株逐株与任意T型不育系 测交并自交得B3F2。

(5)B3F2代各中选株春播，并秋播其与T型不育系测交F1，决选性 状与1376相似、能恢复T型不育系育性、春播稳定自交可育株系即温 敏非1B/1R类型K型不育系，KTS1376。

1376是西北农业大学用杂交育种方法选育的小麦良种。半冬性，株 高80cm，早熟，抗病性较好，属1B/1R类型，可保持K型不育系不育 性。

实施例4：

(1)将1B/1R类型K型不育系K427-3A与基础温敏材料ETS春播， 以K427-3A为母本与ETS杂交得F1。

(2)春播条件下，以K427-3A为母本与F1回交得B1F1，春播条件下， 在B1F1代中选性状与427-3相近的可育株为父本与K427-3A回交得 B2F1,B2F1春播，选性状与427-3相似可育株作父本与K427-3A回交得 B3F1。

(3)B3F1春播，选性状与427-3相似可育株逐株自交，并与T型不 育系测交。

(4)B3F1中选单株及其与T型不育系测交F1在黄淮冬麦区秋播，各 株系的单株均在开花前取1穗套袋自交，剪去其余分蘖穗茎，促进分蘖 再生，再生穗花前套袋，决选秋播穗完全不育、再生穗可育、并能恢复 T型不育系育性的株系即为温敏非1B/1R类型K型427-3不育系。

K427-3A是西北农业大学选育的具有半显性致矮能力的1B/1R类型 K型不育系。冬性、株高55cm，中早熟、抗性较好。