利用三明顯性核不育為載體轉導水稻目的基因的育種方法
2023-10-17 05:58:29
專利名稱：利用三明顯性核不育為載體轉導水稻目的基因的育種方法
技術領域：
本發明涉及利用三明顯性核不育的一種水稻育種方法。它專用於水稻分子標記基
因性狀和可識別的基因性狀的轉導到目標親本中的一種育種方法。
背景技術：
水稻三明顯性核不育的發現2001年在福建省尤溪縣西城鎮鳳元村進行兩系核不育系育性鑑定時，在SE21S/Basmati 370組合編號為S221的800多株F2代分離群體中發現1株雄性不育株與其他雄性不育株的花粉敗育形態不同的植株，其敗育的花葯形態特別，花絲、花葯細小，幾乎呈線型，白色，花葯不開裂。經測交回交、姐妹交的後代育性分離調查，不育株與可育株呈l : l分離，以不育株為母本與普通品種配製雜交組合，其後代育性呈1 : 1分離，可育株後代分離不出不育株，表明S221不育性受核內1對顯性不育基因控制。經初步鑑定為一新的顯性核不育材料，暫定名為"三明顯性核不育(SanmingDominantGenie Male Sterile)"，該研究論文《水稻三明顯性核不育基因的初步鑑定》發表在2008年第10期《作物學報》。 水稻育種中的特定性狀改良如抗病性的改良通常選用抗病品種與目標親本雜交，然後用目標親本為輪迴親本進行多次的回交，獲得與目標親本相似但抗病性得到提高的新材料，這就是轉導水稻目的基因到目標親本中一種育種過程，回交過程其植株抗病性可以用田間鑑定或分子標記的方法進行識別。這一育種方法應用於性狀改良中仍存在著問題在用目標親本雜交、回交過程中都需人工去雄(殺雄)，導致工作量較大；在去雄過程中存在不徹底的現象，會出現部分自交結實，因而無法保證每次的回交結果的真實性，從而影響選擇效果和育種效率。 而目前已發現的水稻顯性核不育萍鄉顯性核不育水稻和"8987"的育性受到溫度的影響而發生改變，是對溫度敏感型的雄性不育，花粉敗育是以典敗和染敗為主，用於轉導水稻目的基因的回交育種存在不育性受溫度影響，敗育時間存在不確定性，且不育株不易區別的問題；(顏龍安，張俊才，朱成等.水稻顯性雄性不育基因鑑定初報[J].作物學報，1989， 15(2) :174-181 ;鄧曉建，周開達.低溫敏顯性核不育水稻"8987"的育性轉換與遺傳研究.四川農業大學學報，1994，12(3) :376-382)。朱旭東等利用Y射線處理2個美國品種Orion和Kaybonnet獲得的雄性核不育突變體1783和1789，(朱旭東，J. NeilRutger.顯性雄性核不育突變體水稻的遺傳鑑定.核農學報，2000，14(5) :279-283)以及舒慶堯等利用300GyCo-Y射線輻射早秈品種浙9248幹種子所誘發產生的顯性雄性核不育系(舒慶堯，吳殿星，夏英武等嚴CoY射線輻照誘發創造水稻顯性雄性核不育系.核農學報，2000，14 (5) :274-278)，存在敗育不徹底，仍有自交結實，花粉敗育是以典敗和染敗為主，花粉囊較膨大不易區別的問題。
發明內容
本發明的目的在於克服上述存在缺陷，利用三明顯性核不育雄性不育株的花葯敗育花絲、花葯細小，花葯不開裂，且為無花粉型，其敗育花葯易於用肉眼識別的優點，在轉導 水稻目的基因的育種過程中可免去人工去雄(殺雄)的步驟，而且保證了每次雜交的真實 性，提供一種利用三明顯性核不育為載體轉導水稻目的基因的育種方法。 本發明的方案是選用三明顯性核不育、目的基因親本、目標親本、以目標親本為 輪迴親本進行多次回交，其特徵在於 ①選用含有三明顯性核不育基因的水稻植株作母本與含有目的基因的親本作父 本進行雜交獲得Fl植株； ②選用含有顯性核不育基因的Fl植株作母本與目標親本作父本進行雜交獲得復 交Fl植株； ③在復交Fl植株代分離群體中選擇含有目的基因的三明顯性核不育植株作母本 與目標親本作父本進行回交獲得BC1植株； 在復交BC1植株後代分離群體中選用含有目的基因的三明顯性核不育植株作 母本與目標親本作父本進行回交獲得BC2植株； ⑤在復交BC2植株代分離群體中選用含有目的基因的三明顯性核不育植株作母 本與目標親本作父本進行回交獲得BC3植株，依次獲得回交BC4、 BC5、 BC6、 BC7植株；
⑥當回交至BC6植株或BC7植株後，獲得與目標親本相似的含有目的基因性狀的 可育株，其可育株的目的基因性狀是處在雜合狀態，經自交後可獲得含有目的基因的純合 體。 本發明的優點在於 1、水稻三明顯性核不育基因的性狀表達敗育的花葯形態特別，花絲、花葯細小， 幾乎呈線型，白色，花葯不開裂，其不育基因的性狀表達易於肉眼識別； 2、水稻三明顯性核不育雜交後代不育株與可育株呈1 : l分離，出現水稻三明顯
性核不育株植株比例高，獲得水稻三明顯性核不育基因與目的基因的機會多； 3、與常規的輪迴選擇育種方法將目標性狀導入目標輪迴親本過程相比較，本發明
每一次回交過程都不需要人工去雄，因且可以保證每一次回交所獲得種子是真實的，不僅 提高選擇效率和準確性，還省時、省工、高效。
具體實施例方式
本發明方法包括轉導水稻目的基因到目標親本中的育種方法如下 ①選用含有三明顯性核不育基因的水稻植株作母本與含有目的基因的親本作父
本進行雜交獲得Fl植株，建立1個顯性核不育基因和目的基因同時存在的個體； ②以第1步產生的Fl植株的顯性核不育植株作母本，以目標親本作為父本進行雜
交，獲得復交F1植株，建立1個目標親本細胞核物質中佔50 % ，且顯性核不育基因和目的基
因同時存在的個體； ③以第2步產生的復交Fl植株經鑑別含有目的基因的顯性核不育植株作母本，以 目標親本作為父本進行回交，獲得BC1植株，建立1個目標親本細胞核物質中佔75%，且顯 性核不育基因和目的基因同時存在的個體； 以第3步產生的BC1植株經鑑別含有目的基因的顯性核不育植株作母本，以目 標親本作為父本進行回交，獲得BC2植株，建立1個目標親本細胞核物質中佔87. 5% ，且顯性核不育基因和目的基因同時存在的個體； ⑤以第4步產生的BC2植株經鑑別含有目的基因的顯性核不育植株作母本，以目 標親本作為父本進行回交，獲得BC3植株，建立1個目標親本細胞核物質中佔93. 75% ，且顯 性核不育基因和目的基因同時存在的個體； 以第5步產生的BC3植株經鑑別含有目的基因的顯性核不育植株作母本，以目 標親本作為父本進行回交，獲得BC4，建立1個目標親本細胞核物質中佔96. 875%，且顯性 核不育基因和目的基因同時存在的個體； ⑦以第6步產生的BC4植株經鑑別含有目的基因的顯性核不育植株作母本，以目 標親本作為父本進行回交，獲得BC5植株，建立1個目標親本細胞核物質中佔98. 4375% ，且 顯性核不育基因和目的基因同時存在的個體； ⑧以第6步產生的BC5植株經鑑別含有目的基因的顯性核不育植株作母本，以目 標親本作為父本進行回交，獲得BC6植株，建立1個目標親本細胞核物質中佔99. 21875%， 且顯性核不育基因和目的基因同時存在的個體； ⑨當回交至BC6植株以後，獲得與目標親本相似度達99%以上並含有目的基因的 可育株，其可育株的目的基因是處在雜合狀態，經自交後可獲得目的基因的純合體，經鑑別 後篩選出含有目的基因的純合體的個體即完成利用三明顯性核不育基因為載體轉導水稻 目的基因的到目標親本中的育種過程。 實例利用三明顯性核不育基因為載體，與分子標記輔助選擇法相結合，把目的基 因Gm-6轉導到三系保持系元豐B中(元豐B是福建省三明市農科所育成的三系不育系元 豐A的保持系)三明顯性核不育與含有目的基因Gm-6的親本抗蚊青佔雜交，種植Fl代， 選擇含有三明顯性核不育基因的植株與元豐B雜交獲得復交F1代，利用分子標記輔助選擇 的方法選出帶有目的基因GM6不育株再與三系保持系元豐B雜交雜交獲得復交BC1代，然 後每一代選擇經分子標記輔助選擇的方法選出帶有目的基因GM6不育株，均以元豐B為輪 回親本，繼續回交，依次獲得BC2 、 BC3 、 BC4、 BC5 、 BC6 、 BC7等。當回交至BC6後，可以獲得與 目標親本元豐B基本一致的經分子標記檢測選擇含有目的基因Gm-6的可育株，其目的基因 是處在雜合狀態，經自交後用分子標記方法鑑定篩選出含有目的基因GM6的純合體元豐B， 完成了 GM6基因轉導到元豐B中。
權利要求
利用三明顯性核不育為載體轉導水稻目的基因的育種方法，包括轉導水稻目的基因到目標親本中的育種方法如下選用三明顯性核不育、目的基因親本、目標親本、以目標親本為輪迴親本進行多次回交，其特徵在於①選用含有三明顯性核不育基因的水稻植株作母本與含有目的基因的親本作父本進行雜交獲得F1植株；②選用含有顯性核不育基因的F1植株作母本與目標親本作父本進行雜交獲得復交F1植株；③在復交F1植株代分離群體中選擇含有目的基因的三明顯性核不育植株作母本與目標親本作父本進行回交獲得BC1植株；④在復交BC1植株後代分離群體中選用含有目的基因的三明顯性核不育植株作母本與目標親本作父本進行回交獲得BC2植株；⑤在復交BC2植株代分離群體中選用含有目的基因的三明顯性核不育植株作母本與目標親本作父本進行回交獲得BC3植株，依次獲得回交BC4、BC5、BC6、BC7植株；⑥當回交至BC6植株或BC7植株後，獲得與目標親本相似的含有目的基因性狀的可育株，其可育株的目的基因性狀是處在雜合狀態，經自交後可獲得含有目的基因的純合體。
全文摘要
利用三明顯性核不育為載體轉導水稻目的基因的育種方法，涉及水稻育種方法。其特徵在於選用含有三明顯性核不育基因作母本與含有目的基因的親本作父本進行雜交獲得F1植株；以F1植株作母本與目標親本作父本進行雜交獲得復交F1植株；在復交F1植株代分離群體中選擇含有目的基因的三明顯性核不育植株作母本與目標親本作父本進行回交獲得BC1植株；在復交BC1植株後代分離群體中選用含有目的基因的三明顯性核不育植株作母本與目標親本作父本進行回交獲得BC2植株；依次獲得回交BC4、BC5、BC6、BC7植株；當回交至BC6植株或BC7植株後，經自交後可獲得含有目的基因的純合體。優點在於出現水稻三明顯性核不育株植株比例高，不需要人工去雄。
文檔編號A01H1/02GK101707976SQ20091011296
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月15日 優先權日2009年12月15日
發明者唐江霞, 林成豹, 林美娟, 鄧則勤, 黃顯波 申請人:福建省三明市農業科學研究所