四倍体大白菜种质资源创新与系列品种选育

报告内容
一、研 究 背 景 二、研 究 思 路 三、技 术 方 案 四、实 施 效 果 五、主要技术经济指标的先进性 六、关键技术及创新点 七、推广应用及应用前景 八、经济、社会效益
二、研究思路
1、研究为什么二倍体与四倍体杂交不能获得三倍体 而获得四倍体。
2、研究2n配子形成机理，建立快速筛选能产生2n配 子资源的方法。
一、研究背景
大白菜原产中国，是主要蔬菜作物之一，营养价值高， 老少皆宜。自然界存在的和生产上应用的都是二倍体 （2x=20）物种。
一、研究背景
•大白菜育种现状
我国大白菜遗传育种总体水平处国际领先，自“六五” 以来始终作为国家重大攻关蔬菜作物之一。
我省在大白菜遗传育种研究方面始终处于国内前列， 创制出了系列抗病资源和品种。
1.68
10.95
1.26
8.99
叶绿素 总量(mg/g.FW)
596.25 35.32
2、 抗性强：栽培中平常年份不用 喷药治病。
表9 相关抗性指标对照表
品种
POD活性
SOD活性 脯氨酸含 电导 霜霉
(△470/<min•mg蛋白质>) (酶单位) 量(%) 率(%) 病
四倍体 多维462 二倍体 石绿70
30.48
0.99
8.34
9.33
5
1.42
47.64
0.81
13.63
14.44
3.51
44.84
2.03
12.89
14.92
CK
0.00
0.48
0.00
0.12
四、实施效果
能产生2n配子 的部分普通二 倍体大白菜资
源照片
四、实施效果
（三）建立了快速筛选能产生2n配子资源的方法
（四）鉴定出了能产生2n配子的二倍体大白菜资源
八、经济、社会效益
经济效益(经科技厅指定的审计部门审计)： 新增社会总产值1.54亿元，新增社会纯收益1.38亿元。 社会效益： 丰富了蔬菜遗传育种理论，提高了大白菜育种水平，对巩固和提
高我国大白菜育种的国际领先地位有重要的技术支撑作用。 优质抗病新品种的应用，对蔬菜产业的提质增效，降低污染，具
七、推广应用及应用前景
技术应用
1、为大白菜育种提供了一条有效的技术途径，被列为我国“十五”、“十 一
五”期间大白菜两大育种新技术之一。 2、山东省农科院、天津市农科院等5家单位应用该育种技术，先后开展了
大白菜四倍体育种工作。本研究为辣椒、小白菜、紫苏、花卉等园艺 作物利用2n配子进行倍性育种提供了借鉴。 3、该成果编入了《园艺植物育种学》教材和《大白菜育种》专著。
一、研究背景
大白菜育种和生产中存在的突出问题
1.育种方法单一； 2.高产不优质； 3.病害严重。
形成 原因
①国内外都采用二倍 体间杂交育种；
解决 方法
①育种方法创新
②种质资源少，遗传 背景狭窄，很难实现 育种的突破
②种质资源创新
一、研究背景
• 国内外开展大白菜倍性育种的研究进展
上世纪50年代开始，国内外育种工作者，相继开展了 化学诱变获得四倍体大白菜的研究。四倍体有突出的优点： 品质优、抗性强；也有其致命缺点：结籽少，种子成本过 高。
七、推广应用及应用前景
品种应用
05-07年品种推广面积累 计达81.5万亩。07年在我省 推广面积26.8万亩，占秋播 大白菜面积的20.3%。除在本 省大面积推广以外，还辐射 到内蒙古、宁夏、河南、天 津等省市。
08年预计推广面积35万 亩以上，应用前景广阔。
报告内容
一、研 究 背 景 二、研 究 思 路 三、技 术 方 案 四、实 施 效 果 五、主要技术经济指标的先进性 六、关键技术及创新点 七、推广应用及应用前景 八、经济、社会效益
生育期50天，早熟叠包型，一般亩产3000公斤以上，质地脆 嫩。对病毒病免疫（I） ，抗霜霉病（R），高抗黑腐病 （HR）， 软腐病病株率5.0% 。
1993-2019 1994-2019 1994-2019 1993-2019 2019-2019
报告内容
一、研 究 背 景 二、研 究 思 路 三、技 术 方 案 四、实 施 效 果 五、主要技术经济指标的先进性 六、关键技术及创新点 七、推广应用及应用前景 八、经济、社会效益
二倍体 × 四倍体
种子发育的 胚胎学观察
明确不能获得三 倍体，而能获得 四倍体的原因
二倍体2n配子形 成的细胞学观察
创建四倍体 新种质资源 丰富基因库
选育出优质, 抗病、丰产 的新品种
报告内容
一、研 究 背 景 二、研 究 思 路 三、技 术 方 案 四、实 施 效 果 五、主要技术经济指标的先进性 六、关键技术及创新点 七、推广应用及应用前景 八、经济、社会效益
研究发现结籽少的原因：人工化学诱变使染色体加倍， 具有胁迫性,没有进化选择过程，造成减数分裂过程中染 色体行为异常，致使结籽少。
一、研究背景
• 我单位在多倍体大白菜育种上的尝试
为另辟育种新途径，我单位20世纪80年代末，在国内 外率先采用二倍体与四倍体大白菜杂交的育种途径，开展 了多倍体育种，结果并未获得三倍体，而是得到了结籽率 高、品质优、抗性强的新四倍体。这样的结果意味着二倍 体材料产生了未减数配子（n=2x=20）,即2n配子。
利用（六）、（七）两种方法，共创新四倍体种质资源152份。
四、实施效果
（八）选育出系列四倍体亲本和品种
自1990年开始，历经15年，共选育出优良自交系亲本20个，培 育出优质、丰产、抗病的新品种5个。这些品种的示范推广，迎合了 市场对无公害大白菜新品种的需求，深受种植户和消费者的欢迎。
四、实施效果
五、主要技术经济指标的先进性
（一）技术的先进性
表7 与当前国内外大白菜四倍体育种技术的比较
项目 当前国内外
同类研究
本成果
育种技术
化学诱变加倍 获得四倍体
利用2n配子获得 四倍体，实现育 种技术创新
品种性能指标
优质、抗病 但结籽少
优质、抗病、 结籽多，打破 结籽少的瓶颈
应用价值
种子成本高，不 能直接应用
四、实施效果
（一）明确了二倍体与四倍体杂交不能获得三倍体而获得四倍体 的胚胎学原因
三倍体合子胚和胚乳发育败育过程
四倍体合子胚和胚乳正常发育过程
四、实施效果
（二）明确了2n配子发生的细胞学机制
正常分 裂途径
三极体途径 形成2n配子
二极体途径 形成2n配子
n(x) 配子
2n(2x) 配子
四、实施效果
六、关键技术及创新点
1、利用细胞学和胚胎学技术：
阐明了2n配子形成的细胞学机理； 建立了快速筛选2n配子资源的方法； 明确了二、四倍体杂交不能产生三倍体的原因。
2、利用二、四倍体杂交方法：
创立了获得高结籽率四倍体的育种技术； 解决了四倍体大白菜育种中结籽少的世界性难题。
3、利用人工杂交和自交,结合细胞学鉴定方法：
II* 16.75 12.53 13.85 8.54 13.92 13.12 0.32
2n配子总频率 (%)
19.80 15.20 16.50 9.61 15.02
15.23
0.32
III* 84.60 82.43 83.94 88.87 92.68
86.50
100.00
四、实施效果
表2 大白菜三分孢子和二分孢子发生的频率
种子成本与二 倍体相近，实 现了推广应用
五、主要技术经济指标的先进性
（二）主要经济指标的先进性（与二倍体品种比
四倍体 多维462 二倍体 石绿70
表8
粗纤维 含量(mg/g.FW)
7.8
9.3
相关品质指标对照表
可溶性糖含量
可溶性蛋白含量
(%)
(mg/g.FW)
表1 大白菜二极体、三极体发生频率及2n配子可能发生频率*
材料
BP058
平均 252
株号 1 2 3 4 5
CK
二极体频率 (%) 5.08 4.63 4.55 1.90 1.27 3.49 0.00
三极体频率 (%)
55.93 43.52 47.55 31.17 48.41 45.32 1.32
I* 3.05 2.67 2.65 1.07 1.10 2.11 0.00
生育期80天，中晚熟束心型，一般亩产6500公斤以上，商品 性好。对病毒病免疫（I） ，高抗霜霉病（HR），抗黑腐病 （R） ，软腐病病株率2.0%。
生育期60天，早熟花心型，一般亩产4500公斤以上，适口性 好。对病毒病免疫（I），抗霜霉病（R），高抗黑腐病 （HR），软腐病病株率1.0% 。
生育期80天，中晚熟合包型，一般亩产6500公斤以上，商品 性好。对病毒病免疫（I） ，高抗霜霉病、黑腐病（HR） ，软 腐病病株率3.0% 。
材料
BP058
平均 252
株号
二分孢子 频率(%)
三分孢子 由二分子形成2n 由三分子形成2n 2n配子总频率
频率(%)
配子率(%)
配子率(%)
(%)
1
5.05
55.89
3.02
16.73
19.40
2
4.73
43.22
2.72
12.44
15.16
3
4.51
46.99
2.62
13.66
16.28
4
1.83
蔬菜生产技术
主讲：王玉海 研究员 电话：87652019
E:mail: yuhaiwang1958126
四倍体大白菜种质资源创新 和系列品种选育
一、研 究 背 景 二、研 究 思 路 三、技 术 方 案 四、实 施 效 果 五、主要技术经济指标的先进性 六、关键技术及创新点 七、推广应用及应用前景 八、经济、社会效益
选育出的五个四倍体新品种具有抗性 强、品质优的特点。并且品种间生育期、 包球性状、抗病性各异。(表6所示)
多维462
四、实施效果
表6
品种特征、特性及选育时间
品种名称
品种特征特性
选育时间
多维462 多5
多526 多26
多505
生育期80天，中晚熟花心型，一般亩产7600公斤，品质优。 对病毒病、黑腐病、软腐病免疫（I），高抗（HR）霜霉病。
在国内外首次发现了能产生2n配子的二倍体大白菜珍贵资源19份； 创制四倍体大白菜资源150余份； 历经15年，采取连续定向选择技术，选育出优良自交系亲本20个； 采用高结籽率的四倍体间杂交技术，选育出优质、丰产、抗病性
强的四倍体新品种5个。
报告内容
一、研 究 背 景 二、研 究 思 路 三、技 术 方 案 四、实 施 效 果 五、主要技术经济指标的先进性 六、关键技术及创新点 七、推广应用及应用前景 八、经济、社会效益
3、模拟四倍体自然进化路径，利用自然进化产生的 2n配子,创建四倍体资源选育新品种，解决结籽少
的问题。
报告内容
一、研 究 背 景 二、研 究 思 路 三、技 术 方 案 四、实 施 效 果 五、主要技术经济指标的先进性 六、关键技术及创新点 七、推广应用及应用前景 八、经济、社会效益
三、技术方案
有重要的促进作用。 促进了学科发展和人才队伍建设；在遗传学报、园艺学报等核
心刊物发表论文20余篇；培养博士研究生2名，硕士研究生15名。
谢谢！
0.0392 0.0254
61.84 53.25
0.905 18.5 HR 0.782 10.0 R
大区 病指
0.11 0.76
五、主要技术经济指标的先进性
3、净菜产量高：
品种 四倍体 多维462 二倍体 石绿70
表10 平均产量比较表
单位：公斤
毛菜产量
净菜产量
大区产量 折亩产 超对照(%) 大区产量 折亩产 超对照(%)
415.2 7688.8 4.2
352.9 6535.9 9.5
398.5 7379.7
322.3 5969.7
4、效 益 好：价格高于二倍体10-30%。 5、制种方便：四倍体制种区对二倍体无隔离要求。
报告内容
一、研 究 背 景 二、研 究 思 路 三、技 术 方 案 四、实 施 效 果 五、主要技术经济指标的先进性 六、关键技术及创新点 七、推广应用及应用前景 八、经济、社会效益
（五）测定2n雄、雌配子的遗传传递率，明确2n配子 的利用价值
（六）利用能产生2n配子的二倍体与人工诱变成的四倍 体杂交获得新四倍体资源
（七）利用结籽率高的四倍体材料间杂交获得四倍体新资 源
结果：获得新资源92份
四、实施效果
（七）利用结籽率高的四倍体材料间杂交获得四倍体新资 源
结果：获得新资源92份