一种基于作物基因组大小快速预测杂种优势的方法
阅读：722发布：2020-05-12
专利汇可以提供一种基于作物基因组大小快速预测杂种优势的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于基因组大小快速预测 杂种优势 的方法，属于 农作物 育种技术领域，包括以下步骤：S1.根据作物间的基因组大小相对差值百分比和Nei遗传距离， 选定 杂交组合亲本；S2.将选定的杂交组合亲本去雄杂交得到F1代；S3.对F1代目标性状进行杂种优势分析；S4.分析F1代目标性状的杂种优势与亲本间Nei遗传距离的相关性；S5.分析F1代目标性状的杂种优势与亲本间基因组大小差的绝对值的相关性；S6.结合上述分析结果，选配强优势杂交组合，同时预测F1代杂种优势。本发明的育种方法有利于提高育种效率、降低育种成本，具有适用性广泛的优点。，下面是一种基于作物基因组大小快速预测杂种优势的方法专利的具体信息内容。
1.一种基于作物基因组大小快速预测杂种优势的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.准备多个带有目标性状且遗传稳定的亲本作物，测定并计算亲本作物的基因组大小和亲本作物间的Nei遗传距离；判断亲本作物是否符合以下条件：a.两个亲本作物的基因组大小相对差值百分比在2～20％；b.两个亲本作物间的Nei遗传距离大于等于0.35；同时符合条件a和b的，选定为杂交组合；不符合条件a或b的，更换亲本作物并重复上述步骤；所述亲本作物为相同倍性的同一亚种作物；
S2.将步骤S1选定的杂交组合亲本去雄杂交得到F1代，对F1代、杂交亲本自交系以及当地主推杂交品种进行种植，淘汰混杂株系；
S3.所述步骤S2中种植的淘汰混杂株系后的作物成熟后，分别对F1代、杂交亲本自交系以及当地主推杂交品种进行目标性状调查，计算F1代、杂交亲本自交系以及当地主推杂交品种各自目标性状的均值，并分析F1代目标性状的杂种优势；
S4.将杂交亲本间的Nei遗传距离与F1代目标性状的杂种优势进行相关性分析，判断F1代目标性状的杂种优势与杂交亲本之间的Nei遗传距离是否呈线性的显著或极显著关系，所述的显著关系为P值≤0.05，所述的极显著关系为P值≤0.01；
S5.将杂交亲本间的基因组大小差的绝对值与F1代目标性状的杂种优势进行相关性分析，判断F1代目标性状的杂种优势与杂交亲本之间的基因组大小差的绝对值是否呈线性的显著或极显著关系；
S6.结合步骤S4和S5的判断结果，F1代目标性状的杂种优势与杂交亲本间的Nei遗传距离和基因组大小差的绝对值呈线性的显著或极显著关系时，预测F1代杂种优势。
2.根据权利要求1所述的一种基于作物基因组大小快速预测杂种优势的方法，其特征在于：所述的杂交亲本中，基因组较大的作为母本，基因组较小的作为父本。
3.根据权利要求2所述的一种基于作物基因组大小快速预测杂种优势的方法，其特征在于：所述步骤S1中，采用流式细胞技术测定亲本作物的基因组大小，
所述参照作物为已
知基因组大小的同种或同属植物。
4.根据权利要求1所述的一种基于作物基因组大小快速预测杂种优势的方法，其特征在于：所述的步骤S1中，是将SNP芯片对作物进行基因分型后的结果，计算得到的Nei遗传距离。
5.根据权利要求1所述的一种基于作物基因组大小快速预测杂种优势的方法，其特征在于：所述的步骤S2中，F1代、杂交亲本自交系以及当地主推杂交品种各种植3～10行，每行
5～6株，株距18～25cm。
6.根据权利要求1所述的一种基于作物基因组大小快速预测杂种优势的方法，其特征在于：所述的步骤S2中，淘汰混杂株系为通过形态学和分子标记鉴定杂交亲本自交系和F1代的株系纯度，筛除形态不一致的株系和混杂株系。
7.根据权利要求1所述的一种基于作物基因组大小快速预测杂种优势的方法，其特征在于：所述的步骤S3中，目标性状调查为在F1代、杂交亲本自交系以及当地主推杂交品种材料中各随机选取5～10株进行调查。
8.根据权利要求1所述的一种基于作物基因组大小快速预测杂种优势的方法，其特征在于：所述的步骤S3中，杂种优势包括中亲优势、超亲优势和超标优势。
9.根据权利要求1所述的一种基于作物基因组大小快速预测杂种优势的方法，其特征在于：所述的亲本作物为利用杂种优势育种的农作物材料中，相同倍性的同一亚种的质不育或核不育的稳定不育系、对应不育类型的稳定恢复系和常规可育材料。
10.根据权利要求9所述的一种基于作物基因组大小快速预测杂种优势的方法，其特征在于：所述的农作物材料包括水稻、油菜、小麦、玉米、高粱和大豆。
一种基于作物基因组大小快速预测杂种优势的方法
技术领域
背景技术
[0002] 杂种优势是指两个性状(或遗传组成)不同的亲本杂交后产生的杂种，在活力、长势、抗性和丰产性等性状方面超过其双亲的现象，是一种常见的生物学规律。目前，利用杂种优势进行杂交育种，是提高农作物的产量、抗性和品质的主要途径之一。但经过亲本(父本、母本)的杂交后产生的杂交F1代的遗传性状具有不确定性，不是所有的杂交后代均具有杂交优势，不同亲本组合所产生后代的杂种优势大小也千差万别，有的杂种优势明显，有的不明显，甚至出现退化。
[0003] 在作物杂种优势育种实际应用中，往往是通过配制大量的组合后进行田间表型筛选，从而选育出与对照相比更具杂种优势的组合品种，其存在周期长、工作量大、盲目性强、效率低等缺点，这也导致了育种结果的诸多不确定性。杂交育种的核心是利用杂种优势，而亲本的选择和选配是获得杂种优势的关键环节。一直以来，怎样能够快速、简洁地获得具有符合生产要求的新性状或优异性状的杂交种，怎样在育种早期世代或杂交种亲本的创新初期来预测组合亲本潜在的杂种优势，是杂交育种中最为关注的问题。
[0004] 目前生产中普遍采用的作物杂种优势预测方法在本质上分为两种，第一种是根据杂交亲本的遗传差异预测杂种后代表现，以遗传距离法为代表；第二种是根据杂交亲本的互作效应预测杂种后代表现，以配合力法代表。第一种方法仅从亲本个体间的遗传差异着手，并没有考虑到亲本基因间的互作效应(加性效应、非加性效应)；第二种方法在一般情况下所测得的配合力由基因的加性效应决定，仅在特定组合中才能由双亲基因的非加性效应(等位或非等位基因间互作)而表现出来，而且田间配制组合工作量巨大，处在目前条件下很难全面地测定亲本间的互作效应。可见，二者均不能准确对作物杂种优势有一个完整且合理的解释。
[0005] 另外，通过分子标记、转基因、分子设计等育种手段将表型组学、基因组学、代谢组学、转录组学等多学科交叉联用，从而筛选到的目标性状的调控基因、构建分子调控网络，在解释杂种优势形成的分子机理方面起了较为关键的作用。但大多数优势目标性状均由微效多基因的数量性状所控制且遗传背景复杂，同时这些基因受到数量巨大的转录因子的调控，在挖掘优良性状关联基因和研究转录因子调控表达过程中依然面临巨大挑战。目前仅在水稻和拟南芥中推广和应用了相关的转录因子文库，在其它作物中还处在未开发或正在开发状态，同时这些分子生物学育种手段和多组学联用需要专用实验室、相关人才、成熟的实验技术体系和大量实验耗材，投入成本高，这也极大地限制了其在生产实践中的应用。
[0006] 现有技术中，公布号为CN105900698A的专利申请公开了一种采用嫁接预测杂种优势的方法，其具体步骤包括：选择试验场地；设计小区数和重复数；将两种或两种以上的植物进行嫁接；嫁接后按照嫁接各作物的要求进行管理；收获时测定嫁接类型的目标产量及相关生理指标；采用杂种优势预测方法对嫁接组合进行预测。该技术方案通过对两个品种进行父母本值类、亲和性值类及交互值类的嫁接，并计算不同嫁接类型的目标产量及相关生理指标，实现对不同品种的杂种优势预测，有利于提高杂交育种效率，但该方法需要对亲本进行多种类型的嫁接和培养管理，且不适用于无法通过嫁接繁殖的作物。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于作物基因组大小快速预测杂种优势的方法。
[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0009] 一种基于作物基因组大小快速预测杂种优势的方法，包括以下步骤：
[0010] S1.准备多个带有目标性状且遗传稳定的亲本作物，测定并计算亲本作物的基因组大小和亲本作物间的Nei遗传距离；判断亲本作物是否符合以下条件：a.两个亲本作物的基因组大小相对差值百分比在2～20％；b.两个亲本作物间的Nei遗传距离大于等于0.35。同时符合条件a和b的，选定为杂交组合；不符合条件a或b的，更换亲本作物并重复上述步骤。其中，条件a中两个亲本作物的基因组大小相对差值百分比在2～20％，是指两个亲本作物中，根据(1-较小的基因组大小与较大的基因组大小的比值)×100％后得到的数值，在2～20％范围内。所述亲本作物为相同倍性的同一亚种作物。所述的杂交组合中，基因组较大的作物为母本，基因组较小的为父本。
[0011] S2.将步骤S1选定的杂交组合亲本去雄杂交得到F1代，对F1代、杂交亲本自交系以及当地主推杂交品种进行种植，淘汰混杂株系。这里的当地主推杂交品种是指适于当地的、生产上现正应用的最优品种。
[0012] S3.所述步骤S2中种植的淘汰混杂株系后的作物成熟后，分别对F1代、杂交亲本自交系以及当地主推杂交品种进行目标性状调查，计算F1代、杂交亲本自交系以及当地主推杂交品种各自目标性状的均值，并分析F1代目标性状的杂种优势。杂种优势包括中亲优势、超亲优势和超标优势。
[0013] S4.将杂交亲本间的Nei遗传距离与F1代目标性状的杂种优势进行相关性分析，判断F1代目标性状的杂种优势与杂交亲本之间的Nei遗传距离是否呈线性的显著或极显著关系，所述的显著关系为P值≤0.05，所述的极显著关系为P值≤0.01。
[0014] S5.将杂交亲本间的基因组大小差的绝对值与F1代目标性状的杂种优势进行相关性分析，判断F1代目标性状的杂种优势与杂交亲本之间的基因组大小差的绝对值是否呈线性的显著或极显著关系。这里的杂交亲本间的基因组大小差的绝对值是指所测得的两个杂交亲本的基因组大小的差值。
[0015] S6.结合步骤S4和S5的判断结果，F1代目标性状的杂种优势与杂交亲本之间的Nei遗传距离和基因组大小差的绝对值呈线性的显著或极显著关系时，预测F1代杂种优势。
[0016] 在上述选育方法中，要先对作为亲本作物进行判断和选择，再配置组合。基因组大小是植物最基本和最重要的生物多样性参数，由于植物的生长的环境和栽培习性等因素影响，导致倍性相同的同一亚种作物间染色质三维空间结构、非编码的DNA重复序列数量等存在较大差异，进而使其基因组大小呈现无规律差异。由于两个亲本作物间基因组大小存在差异，其精细胞、卵细胞等细胞染色体结构必然是完全不同的，而细胞染色体结构的特征是作物基因表达与抑制的基础。因此，不同基因组大小的亲本杂交时，亲本间基因组产生互作，并使得配子体到合子形成过程中，染色体三维结构发生变化，有利于合子基因组的激活和表达，使原本受抑制的基因在合子基因组被激活后得到表达，产生杂种优势的遗传基础，从而使杂种F1代表现出较高性状杂种优势。同时，杂交亲本的Nei遗传距离与杂交优势之间存在显著或极显著的相关性，结合两个亲本作物间的基因组大小差异和Nei遗传距离，能够较全面地考虑亲本的遗传差异与互作效应对杂交的影响，故在亲本带有目标性状的基础上，同时满足条件a和b的亲本组合，更易于杂交得到具有杂交优势的品种。此外，带有目标性状主要指杂交组合中两份亲本材料的生育期一致、抗性强、产量高、品质好，是带有符合选育目的的性状的亲本材料。本发明通过在选育前期对杂交亲本进行判断和筛选，选择杂交后可获得具有较高杂种优势品种的亲本来配制杂交组合，有利于缩短选育周期、提高选育效率，降低选育成本。
[0017] 进一步的，所述步骤S1中，所述参
照作物为已知基因组大小的同种或同属植物。
照作物为已知基因组大小的同种或同属植物。
[0018] 流式细胞技术能够对通过荧光标记的单个细胞或其它生物粒子，快速、定量的测定并分析细胞大小，细胞粒度，细胞表面积，核质比例，DNA含量与细胞周期，RNA含量，蛋白质含量，细胞活性，胞内细胞因子，酶活性等参数。在测定作物的基因组大小(即DNA含量)时，称取定量的植株新鲜叶片，在细胞裂解缓冲液中机械破碎后过滤，将混有RNA酶的特异荧光染料加入滤液中，对待测样品细胞核进行染色，细胞核DNA含量与荧光分子结合量成正比。在一定压力条件下，经染色的细胞核逐个通过仪器流动室，随后被激光照射，激发的荧光转化为电信号，即可获得由荧光强度反映的细胞核DNA的相对数值(即作物G1期荧光强度值)。
[0019] 进一步的，所述的步骤S1中，是将SNP芯片对作物进行基因分型后的结果，计算得到的Nei遗传距离。利用高密度SNP芯片对亲本作物的基因组DNA进行基因分型，将分型获取的数据利用专用电脑分析软件，最终获得出SNP标记的Nei遗传距离。
[0020] 进一步的，所述的步骤S2中，F1代、杂交亲本自交系以及当地主推杂交品种各种植3～10行，每行5～6株，株距18～25cm。各F1代、杂交亲本自交系及当地主推杂交品种均种植上述数量的作物，以确保在淘汰混杂株系后，仍能得到足够的数量的、纯度一致的株系。
[0021] 进一步的，所述的步骤S2中，淘汰混杂株系为通过形态学和分子标记鉴定杂交亲本自交系和F1代的株系纯度，筛除形态不一致的株系和混杂株系。通过分子标记能够鉴定株系的纯度，如简单重复序列标记或单核苷酸多态性标记，简单重复序列标记(SSR)也称微卫星DNA，微卫星呈共显性遗传，可鉴别杂合子和纯合子，单核苷酸多态性标记(SNP标记)能够区分个体遗传物质的差异，均可实现对株系纯度的鉴定。
[0022] 进一步的，所述的步骤S3中，目标性状调查为在F1代、杂交亲本自交系以及当地主推杂交品种材料中各随机选取5～10株进行调查。这里调查的是淘汰混杂株系后的目标性状，以调查结果的均值作为各材料的目标性状值，这里的目标性状可以是株高、千粒重等。
[0023] 进一步的，所述的亲本作物为利用杂种优势育种的农作物材料中，相同倍性的同一亚种的质不育或核不育的稳定不育系、对应不育类型的稳定恢复系和常规可育材料。所述的农作物材料包括水稻、油菜、小麦、玉米、高粱和大豆等生产中杂种优势利用较为广泛的作物。
[0024] 本发明的有益效果是：
[0025] 1)本发明的方法易于掌握、可操作性强，无需在田间配制大量杂交组合测定配合力，也省去了大量多代杂交和自交的育种过程，即可快速预测能够得到具有杂种优势的亲本杂交组合，有利于缩短选育周期、提高选育效率、降低选育成本。
[0026] 2)本发明的方法适用于通过杂交育种的农作物材料，即能够通过杂交育种的作物均能采用本发明的方法进行选育，具有极强的广泛适用性。
[0027] 3)本发明中对基因组大小的测定采用流式细胞技术，无需通过高通量基因组测序的方式获得基因组大小，在普通实验室即可完成测定，方便高效。
[0029] 图1为本发明预测杂种优势的流程图。
[0030] 图2为本发明实施例一预测油菜杂种优势的流程图。
[0031] 图3为本发明实施例一中测定参照作物ZS11、甘蓝型油菜4300、B0933及其杂种F1代基因组大小的流式细胞直方图。
[0032] 图4为本发明实施例一中鉴定甘蓝型油菜4300和B0933的正反交杂交F1代单株的真假性和纯度结果图。
[0033] 图5为本发明实施例二预测水稻杂种优势的流程图。
[0034] 图6为本发明实施例二中测定参照作物93-11、籼稻2254、2261及其杂种F1代基因组大小的流式细胞直方图。
[0035] 图7为本发明实施例二中鉴定籼稻2254和2262的正反交杂交F1代单株的真假性和纯度结果图。
具体实施方式
[0036] 下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037] 如图1所示，本发明提供一种基于基因组大小快速预测杂种优势的方法，包括以下步骤：
[0038] S1.准备多个带有目标性状且遗传稳定的亲本作物，测定并计算亲本作物的基因组大小和亲本作物之间的Nei遗传距离。这里测定基因组大小可以采用流式细胞技术，以已知基因组大小的同种或同属植物为参照作物，通过将亲本作物的荧光强度与参照作物荧光作物的比值乘以参照作物的基因组大小，得到亲本作物的基因组大小。这里的Nei遗传距离可以采用SNP芯片进行基因分型的结果计算得到，利用高密度SNP芯片对亲本的基因组DNA进行基因分型，结合专用电脑分析软件，得到SNP标记的Nei遗传距离。
[0039] 判断亲本组合是否符合以下条件：a.两个亲本作物的基因组大小相对差值百分比在2～20％；b.两个亲本作物间的Nei遗传距离大于等于0.35。其中，条件a中的基因组大小相对差值百分比在2～20％为(1-较小的基因组大小与较大的基因组大小的比值)×100％后在2～20％范围内。两个亲本作物同时符合条件a和b的，选定为杂交组合；不符合条件a或b的，更换亲本作物并重复上述步骤。这里的亲本作物为相同倍性的同一亚种作物，选择的杂交组合中基因组较大的作为母本，基因组较小的作为父本。
[0040] S2.将步骤S1选定的杂交组合亲本去雄杂交得到F1代，对F1代、杂交亲本自交系以及当地主推杂交品种进行种植，每种材料各种植3～10行，每行5～6株，株距18～25cm，淘汰形态不一致或纯度不一致的混杂株系。选择形态整齐和分子标记鉴定株系纯度一致的株系，通过流式细胞技术测定杂交亲本自交系间平均基因组大小和F1代株系间平均基因组大小，分析杂交亲本和F1代基因组大小变化情况。
[0041] S3.待步骤S2中种植的淘汰混杂株系后的作物成熟后，分别对F1代、杂交亲本自交系以及当地主推杂交品种进行目标性状调查，如株高、千粒重等，各材料随机选取5～10株进行调查，然后计算F1代、杂交亲本自交系以及当地主推杂交品种各自目标性状的均值，并分析F1代目标性状的杂种优势。这里的杂交优势包括中亲优势、超亲优势和超标优势：
[0042] 其中，中亲值为某一性状的双亲平均值。
[0043] 其中，高亲本值为双亲中该性状较优良的一个的性状平均值。
[0044]
[0045] S4.将杂交亲本间的Nei遗传距离与F1代目标性状的杂种优势进行相关性分析，判断F1代目标性状的杂种优势与杂交亲本间的Nei遗传距离是否呈线性的显著或极显著关系，采用统计学中的P值来评估相关程度计算结果的显著程度，显著关系为P值≤0.05，极显著关系为P值≤0.01。
[0046] S5.将杂交亲本间的基因组大小差的绝对值(即亲本间的基因组大小差值)与F1代目标性状的杂种优势进行相关性分析，判断F1代目标性状的杂种优势与杂交亲本间的基因组大小差的绝对值是否呈线性的显著或极显著关系。
[0047] S6.结合步骤S4和S5的判断结果，F1代目标性状的杂种优势与杂交亲本间的Nei遗传距离和基因组大小差的绝对值呈线性的显著或极显著关系时，表明本发明的方法能够准确预测F1代在目标性状方便的杂种优势，能够采用本发明的方法快速预测得到具有杂种优势的杂交组合。
[0048] 实施例一
[0049] 如图2所示，以甘蓝型油菜为例，本实施例提供一种基于基因组大小快速预测杂种优势的方法，包括以下步骤：
[0050] S1.以12份遗传稳定的四倍体甘蓝型油菜作为亲本作物，通过流式细胞仪测定这12份材料基因组大小，并计算得到12份材料中的两两材料间的基因组大小相对差值百分比在0.7～18.9％范围内。通过SNP芯片分型得到其两两材料间的Nei遗传距离在0.33～0.74范围内。其中，同时符合条件a.两个亲本作物的基因组大小相对差值百分比在2～20％和b.两个亲本作物的Nei遗传距离大于等于0.35的杂交组合有48组，再结合12份材料的性状情况(生育期、抗性、产量、品质等性状情况)，筛选出生育期一致、抗性强、产量高、品质好(带有目标性状)的杂交组合共23组，将这23组选定为要配制的杂交组合。
[0051] 其中，通过流式细胞仪测定12份材料基因组大小时，采用改良LB01流式细胞裂解液，细胞裂解液配方如下：15mmol/L三羟甲基氨基甲烷，2mmol/L乙二胺四乙酸二钠，0.5mmol/L四盐酸精胺，80mmol/L氯化钾，20mmol/L氯化钠，10mmol/L硫酸镁，0.1％(v/v)聚乙二醇辛基苯基醚，15mmol/Lβ-巯基乙醇，0.05％吐温20和0.1％(m/v)聚乙烯吡咯烷酮，pH＝7.5。对油菜叶片进行细胞裂解，油菜叶片在细胞裂解液中机械破碎后过滤，向滤液中加入碘化丙啶(PI)和RNA酶各0.5mg/mL的混合液，避光15min后采用美国BD公司生产的C6Plus流式细胞仪进行检测，以已知基因组大小的四倍体甘蓝型油菜中双11(ZS11)作为参照作物，计算各亲本材料的平均基因组大小。
[0052] S2.将步骤S1选定的23组杂交组合的亲本材料去雄杂交得到F1代。杂交时，将亲本材料主花序套袋自交、其侧枝去雄杂交，正反交杂交后获得46份杂交F1代，收集杂交F1代和亲本自交系种子。种植期间，提取亲本材料的叶片DNA，对其进行SSR分子标记扩增差异条带引物筛选。
[0053] 对所收集的F1代、亲本自交系和本地主推杂交品种蓉油18进行种植，各种植5行，每行5株，株距25cm，前作为水稻，土壤肥力均匀。调查亲本自交系、杂交F1代苗期和苔期的整齐度，从整齐度一致的株系中随机选取10个株系编号挂牌，采集各株系的叶片提取DNA，用前期筛选的引物进行SSR分子标记纯度鉴定，如图4所示，图4为甘蓝型油菜4300和B0933的正反交杂交F1代鉴定结果。淘汰混杂株系，得到形态、纯度一致的杂交F1代株系。测定F1代株系的基因组大小，如图3所示，图3列举了23组杂交组合中亲本甘蓝型油菜4300、B0933及其F1代、参照作物ZS11在测定基因组大小时，流式细胞仪测得各材料G1期荧光强度的流式细胞直方图。由图3结果分析并计算可知，当杂交组合中的母本基因组大小大于父本时，杂交得到的F1代基因组大小更大。
[0054] S3.待步骤S2中筛选出的作物生长至成熟期后，每份材料随机选取10个单株，对其根茎粗、株高、一次有效分枝数、主序结实段长、主序有效角果数、全株有效角果数等农艺性状进行统计调查，并计算平均值。同时，每份材料随机选取30个角果统计平均每果粒数，待种子收获晾干水分后，用万分之一天平称取其千粒重。采用美国FOSS公司生产的RT3700型近红外仪测定种子的芥酸含量、硫苷含量、含油量、蛋白含量等品质性状。上述的每份材料包括23组组合中经筛选后的亲本自交系、46份正反杂交F1代以及本地主推杂交品种蓉油18的材料。分析和计算F1代性状的杂种优势，计算结果表明，杂交F1代中株高、一次有效分枝数、每角果粒数、千粒重和单株产量等较多性状表现为较高的正向超标优势。其中，23份母本基因组大小较大的亲本组合得到的F1代，其超标优势均优于母本基因组大小较小的亲本组合，证明以较大基因组大小的作物为母本，杂交得到具有较大基因组大小的F1代杂种具有更优的杂种优势。
[0055] S4.将23组亲本作物间的Nei遗传距离与其F1代的目标性状杂种优势进行相关性分析，结果表明，F1代的每角果粒数、单株产量、根茎粗等性状中亲或超亲优势与杂交亲本间的Nei遗传距离呈显著或极显著关系。
[0056] S5.将23组亲本作物间的基因组大小差的绝对值与其F1代的目标性状杂种优势进行相关性分析，结果表明，F1代的分枝高度、一次有效分枝、千粒重、每角果粒数、硫苷等性状中亲或超亲优势与杂交亲本间的基因组大小差的绝对值呈显著或极显著关系。
[0057] S6.结合步骤S4和S5的判断结果，作为杂交育种目的的每角果粒数、单株产量、千粒重等性状的杂种优势分别与亲本作物之间的遗传距离和基因组大小差的绝对值呈线性的显著或极显著关系。采用本发明的方法，以亲本间基因组大小差异和Nei遗传距离为参考依据，可以更好地配制出油菜强优势杂交组合。同时，本发明为更好地预测出油菜杂交F1代的上述性状杂种优势提供了一种方法，有利于减小育种成本、加快育种进度。
[0058] 实施例二
[0059] 如图5所示，以水稻为例，本实施例提供一种基于基因组大小快速预测杂种优势的方法，包括以下步骤：
[0060] S1.以16份遗传稳定的二倍体籼稻品种作为亲本作物。通过流式细胞仪测定这16份材料基因组大小。计算得到16份材料中两两材料间的基因组大小相对差值百分比在0.3～15.2％范围内，通过水稻50K SNP芯片分型得到其两两材料间的Nei遗传距离在0.24～0.67范围内。其中，同时符合条件a.两个亲本作物的基因组大小相对差值百分比在2～20％和b.两个亲本作物的Nei遗传距离大于等于0.35的杂交组合有53组，再结合16份材料的性状情况(生育期、抗性、产量、品质等性状情况)，筛选出生育期一致、抗性强、产量高、品质好(带有目标性状)且满足基因组大小相对差值百分比、Nei遗传距离要求的共34组，将这34组选定为要配制的杂交组合。
[0061] 其中，通过流式细胞仪测定16份材料基因组大小时，采用改良Galbraith流式细胞裂解液，裂解液配方如下：30mmol/L柠檬酸钠，20mmol/L丙磺酸基吗啡，45mmol/L氯化镁，15mmol/L氯化钠，0.1％(v/v)聚乙二醇辛基苯基醚，0.05％吐温20和0.1％(m/v)聚乙烯吡咯烷酮，pH＝7.0。对水稻叶片进行细胞裂解，水稻叶片在细胞裂解液中机械破碎后过滤，向滤液中加入碘化丙啶(PI)和RNA酶各0.05mg/mL的混合液，避光15min后采用日本希森美康公司生产的流式细胞仪进行检测，以已知基因组大小的二倍体籼稻品种93-11作为参照作物，计算各亲本材料的平均基因组大小。
[0062] S2.将步骤S1选定的34组杂交组合的亲本材料去雄杂交得到F1代。杂交时，将亲本材料的部分分蘖去雄杂交、剩余分蘖套袋自交，正反杂交后获得68份杂交F1代，收集杂交F1代和亲本自交系种子。种植期间，提取亲本材料的叶片DNA，对其进行SSR分子标记扩增差异条带引物筛选。
[0063] 对所收集的F1代、亲本自交系和本地主推杂交籼稻品种辐优838进行种植，各种植5行，每行6株，株距18cm，土壤肥力均匀。调查亲本自交系、杂交F1代苗期和抽穗期的整齐度，从整齐度一致的株系中随机选取12个株系编号挂牌，采集各株系的叶片提取DNA，用前期筛选的引物进行SSR分子标记纯度鉴定，如图7所示，图7为籼稻2254和2262的正反交杂交F1代鉴定结果，淘汰混杂株系，得到具有杂种优势的杂交F1代株系。测定F1代株系的基因组大小，如图6所示，图6列举了34组杂交组合亲本中籼稻2254、2261及其正反杂交F1代、参照作物93-11在测定基因组大小时，流式细胞仪测得各材料G1期荧光强度的流式细胞直方图。
由图6结果分析并计算可知，当杂交组合中的母本基因组大小大于父本时，杂交得到的F1代基因组大小更大。
由图6结果分析并计算可知，当杂交组合中的母本基因组大小大于父本时，杂交得到的F1代基因组大小更大。
[0064] S3.待步骤S2中筛选出的作物生长至成熟期后，每份材料随机选取10个单株，对其株高、剑叶长度、剑叶宽度、一次枝梗数、二次枝梗数、有效穗数等农艺性状进行统计调查，并计算平均值。同时，每份材料随机选取30个稻穗统计平均穗长、穗粒数、穗重，待种子收获晾干水分后，用万分之一天平称取其千粒重，并测定种子垩白粒数、垩白度、特型长宽比等品质性状。上述的每份材料包括34组组合中经筛选后的亲本自交系、正反杂交F1代以及本地主推杂交籼稻品种辐优838的材料。分析和计算杂交F1代目标性状的杂种优势，计算结果表明，杂交F1代中株高、有效穗数、穗粒数、垩白粒率、单株产量等性状具有明显的正向超标优势。其中，34份母本基因组大小较大的亲本组合杂交F1代的超标优势均优于母本基因组大小较小的亲本组合，证明以较大基因组大小的作物为母本，杂交得到具有较大基因组大小的杂种具有更优的杂种优势。
[0065] S4.将34组组合亲本作物间的Nei遗传距离与68份F1代的目标性状杂种优势进行相关性分析，结果表明，杂交亲本作物间的Nei遗传距离与F1代穗粒数、穗重、单株产量等性状中亲或超亲优势呈显著或极显著关系。
[0066] S5.将34组组合亲本作物间的基因组大小差的绝对值与68份F1代的目标性状杂种优势进行相关性分析，结果表明，杂交亲本作物间的基因组大小差的绝对值与F1代株高、一次枝梗数、有效穗数、穗粒数、穗重、垩白粒率、特型长宽比等性状中亲或超亲优势呈显著或极显著关系。
[0067] S6.结合步骤S4和S5的判断结果，作为杂交育种目的的穗粒数、穗重、单株产量、垩白粒率等性状的杂种优势分别与亲本作物之间的遗传距离和基因组大小差的绝对值呈线性的显著或极显著关系，本发明的方法能够快速、准确地预测水稻上述性状的杂种优势，得到能够获得具有较高杂交优势的杂交F1代的亲本杂交组合。
[0068] 对比例
[0069] 本对比例与实施例二的区别主要在于：本对比例对于配制杂交组合的筛选条件仅包括亲本间的Nei遗传距离和亲本目标性状，即选定满足条件亲本间的Nei遗传距离大于等于0.35且带有目标性状的两个亲本作物为杂交组合，不考察亲本作物间的基因组大小差异(即基因组大小相对差值百分比)。根据上述条件，从与实施例二相同的16份遗传稳定的二倍体籼稻品种中，筛选出杂交组合74组，对这74组杂交组合的亲本材料去雄杂交得到F1代，收集F1代和亲本自交系种子。经过对F1代、亲本自交系及本地主推杂交品种辐优838进行种植验证，能够得到具有良好杂交优势的F1代的亲本组合共36组，其中，34组与实施例二中配置的亲本组合相同，即36组亲本组合中，满足基因组大小差值条件的组合占94.4％。可见，本发明的方法显著提高了配制能够得到具有杂种优势的杂交组合的准确性，有利于减少选育过程所耗费的人力物力、降低选育成本。
[0070] 在其他实施例中，还可采用其他种类的作物，如小麦、玉米、高粱和大豆等的杂种优势利用较为广泛的作物，其选育方法均与上述实施例类似，此处不进行一一罗列。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种提高两系不育系对干旱、稻瘟病和稻飞虱抗性的回交育种方法 | 2020-05-16 | 355 |
| OsDGD2β基因在培育雄性不育水稻品种中的应用 | 2020-05-16 | 698 |
| 一种鉴定NWB细胞质雄性不育的分子标记 | 2020-05-17 | 448 |
| 水稻OsRAD1蛋白及其编码基因在调控花粉育性中的应用 | 2020-05-18 | 450 |
| 一种矮牵牛花药发育相关PhDof4基因及其应用 | 2020-05-08 | 533 |
| 植物产量杂种优势相关蛋白TaMADS134及其编码基因和应用 | 2020-05-12 | 275 |
| 一种利用植物杂种优势的方法 | 2020-05-19 | 709 |
| 一种培育水稻抗稻瘟病两系不育系的方法 | 2020-05-12 | 509 |
| 一种多抗广适选择混合小麦育种方法 | 2020-05-19 | 788 |
| 一种甘蓝型油菜细胞质不育恢复系群体改良方法 | 2020-05-15 | 674 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈