外源基因導入小麥的概況分析的製作方法

2023-09-19 23:21:35 1

專利名稱：：外源基因導入小麥的概況分析的製作方法
技術領域：
：本發明外源基因導入小麥的概況分析，主要通過分析外源基因導入小麥的途徑、從近緣植物導入小麥的優良基因或性狀，充分利用小麥種質資源豐富的優勢，挖掘小麥種內遺傳變異，加強野生近緣物種基因資源的研究開發和利用，是小麥種質資源研究的重要領域。
背景技術：
：小麥是世界上最重要的糧食作物之一，有著廣闊的種植面積和較高的總產量。目前，由於人類長期定向選擇和集約化品種的選育推廣，導致育成的小麥品種遺傳基礎越來越窄，遺傳多樣性也逐漸降低(Dreisigacker，CropScience,2005，45(2):653-661;Christiansen,MolecularBreeding，2002，9(1):1-11)，不僅限制了小麥產量和品質潛力的提高，也使得普通小麥在各種病害和不良環境脅迫下變得十分脆弱，嚴重製約了小麥育種工作的進展。人們迫切需要向小麥中轉移有益的遺傳變異和控制優良特性的基因來豐富小麥的遺傳基礎，提高小麥育種的水平。而在小麥的野生近緣種中隱藏著許多小麥基因庫中所短缺的優良基因資源，是可供利用的寶貴資源庫。充分利用小麥種質資源豐富的優勢，挖掘小麥種內遺傳變異，加強野生近緣物種基因資源的研究開發和利用，是小麥種質資源研究的重要領域。
發明內容外源基因導入小麥的概況分析1、外源基因導入小麥的途徑通過體細胞雜交和遺傳工程的方法能夠實現外源基因向小麥轉移，但由於這些方法存在明顯的技術操作和目的基因分離的困難以及後代性狀表達不穩定等問題，目前還難以在小麥育種中得到有效的利用。小麥野生近緣物種具有小麥遺傳改良可以利用的眾多優良性狀，採用遠緣雜交和染色體工程的方法一直是外源基因導入小麥的主要途徑。獲得小麥與外源物種的巳雜種是通過有性雜交的方式轉移外源目的基因到小麥的重要環節。隨著可雜交基因(krl，kr2，kr3，kr4)的發現和利用(Falk，CanJGenetCytol，1981，23:81-88;Luo，Logan，Utah,1994:83-85)，雜交方法的改進以及胚拯救技術的應用(Sharma，Euphytica，1990,49:209-214)，雜交不親和、雜種Fl夭折或不育等遠緣雜交的障礙逐漸被克服，絕大部分已鑑定的小麥近緣種屬都能與小麥雜交成功(Sharma，Euphytica，1983,32:17-31)。由於小麥的多倍體性質，通過雙二倍體、染色體附加、染色體代換或易位等方式，已將近源植物中許多重要的農藝性狀導入小麥(Jiang，Euphytica，.1994,73:199-212)。雙二倍體人工合成的雙二倍體既是檢測和轉移新性狀的永久資源，經改良也可能成為穩定的新物種。自從1891年RimPau首次獲得自然加倍的小麥一黑麥雙二倍體以來，迄今已合成了小麥與中間僵麥草、早麥草、大麥、簇毛麥、賴草等雙二倍體(李振聲，北京3科學出版社，1985;Armstrong，TheorApplGenet，1991，81:63-368)。人工合成的雙二倍體普遍表現生理上不協調，細胞學上不穩定，自交後易產生大量的非整倍體，因而常用它與小麥回交進一步培育異附加系。異附加係指一條或一條以上外源染色體附加到完整的小麥染色體組上。小麥異附加系是實現外源基因向小麥轉移，研究其在小麥背景下的遺傳表達，並進行基因染色體定位的良好材料。目前，已建立起小麥-黑麥、小麥一大麥、小麥一簇毛麥、小麥一中間偃麥草、小麥一高大山羊草、小麥一長穗偃麥草、小麥一濱麥、小麥一纖毛鵝冠草、小麥一大賴草等全套或部分附加系(Sh印herd，Cambridge,England,1988:1373-1395;Jiang，Genome,1993,36:327-333)。由於整條外源染色體的導入，小麥的遺傳平衡機制受到影響，異附加系遺傳穩定性差，而且在引入有益基因的同時，也帶入較多外源不良性狀，極少能被生產利用(Sh印herd，1988)。異代換系是指小麥的一對染色體被一對外源染色體代換了的材料。常規的選育異代換系的方法是將與外源染色體有部分同源關係的小麥單體作母本與相應的二體異附加系進行雜交，巳選擇具有外源染色體的2n=42的單株自交，可選擇到異代換系(Unrau，CanJBotany,1956，34:629-640)。此外，利用"單端體回交法"，"缺體回交法"(李振聲，1982)，"花培技術"(郝水，1990;翁躍進等，1997))等也可產生異代換系。目前，已獲得的異代換系涉及小麥族6個屬19個種，其中以黑麥屬和山羊草屬的代換系居多。由於導入的外源染色體很難完全補償被代換的小麥部分同源染色體的遺傳功能，異代換系的遺傳協調性也差，同時導入較多與優良性狀連鎖的不良性狀也限制了異代換系在生產上的應用。因此，除1R/1B代換系外，絕大多數異代換系都只能作為創造易位系的中間材料。易位系是指一段外源染色體片段替代或整合到小麥染色體上。易位系攜有含目的基因的外源遺傳物質較少，遺傳協調性及穩定性較附加系代換系等好，是利用外源有益基因進行小麥改良的較好途徑。通過易位的方式，從外源植物中已轉移了抗病蟲、耐鹽、耐寒等眾多有益基因，用於小麥育種或直接在生產上使用(Friebe，Euphytica，1996，91:59-87)。表1從近緣植物導入普通小麥的優良基因或性狀tableseeoriginaldocumentpage52、從近緣植物導入小麥的優良基因或性狀小麥近緣屬蘊藏著許多普通小麥所沒有的優良基因，從小麥近緣屬物種中轉移有利基因資源已成為拓寬小麥育種的遺傳基礎的重要途徑。國內外許多育種工作者經過長期的努力目前已把許多外源種屬優異的基因和性狀移到小麥中(表1)具體實施例方式通過體細胞雜交和遺傳工程的方法能夠實現外源基因向小麥轉移，但由於這些方法存在明顯的技術操作和目的基因分離的困難以及後代性狀表達不穩定等問題，目前還難以在小麥育種中得到有效的利用。小麥野生近緣物種具有小麥遺傳改良可以利用的眾多優良性狀，採用遠緣雜交和染色體工程的方法一直是外源基因導入小麥的主要途徑。獲得小麥與外源物種的巳雜種是通過有性雜交的方式轉移外源目的基因到小麥的重要環節。隨著可雜交基因(krl，kr2，kr3，kr4)的發現和利用(Falk，CanJGenetCytol，1981，23:81-88;Luo，Logan，Utah,1994:83-85)，雜交方法的改進以及胚拯救技術的應用(Sharma，Euphytica，1990,49:209-214)，雜交不親和、雜種Fl夭折或不育等遠緣雜交的障礙逐漸被克服，絕大部分已鑑定的小麥近緣種屬都能與小麥雜交成功(Sharma，Euphytica，1983,32:17-31)。由於小麥的多倍體性質，通過雙二倍體、染色體附加、染色體代換或易位等方式，已將近源植物中許多重要的農藝性狀導入小麥(Jiang，Euphytica，.1994,73:199-212)。雙二倍體人工合成的雙二倍體既是檢測和轉移新性狀的永久資源，經改良也可能成為穩定的新物種。自從1891年RimPau首次獲得自然加倍的小麥一黑麥雙二倍體以來，迄今已合成了小麥與中間僵麥草、早麥草、大麥、簇毛麥、賴草等雙二倍體(李振聲，北京科學出版社，1985;Armstrong，TheorApplGenet，1991，81:63-368)。人工合成的雙二倍體普遍表現生理上不協調，細胞學上不穩定，自交後易產生大量的非整倍體，因而常用它與小麥回交進一步培育異附加系。異附加係指一條或一條以上外源染色體附加到完整的小麥染色體組上。小麥異附加系是實現外源基因向小麥轉移，研究其在小麥背景下的遺傳表達，並進行基因染色體定位的良好材料。目前，已建立起小麥-黑麥、小麥一大麥、小麥一簇毛麥、小麥一中間偃麥草、小麥一高大山羊草、小麥一長穗偃麥草、小麥一濱麥、小麥一纖毛鵝冠草、小麥一大賴草等全套或部分附加系(Sh印herd，Cambridge,England,1988:1373-1395;Jiang，Genome,1993,36:327-333)。由於整條外源染色體的導入，小麥的遺傳平衡機制受到影B向，異附加系遺傳穩定性差，而且在引入有益基因的同時，也帶入較多外源不良性狀，極少能被生產利用(Sh印herd，1988)。異代換系是指小麥的一對染色體被一對外源染色體代換了的材料。常規的選育異代換系的方法是將與外源染色體有部分同源關係的小麥單體作母本與相應的二體異附加系進行雜交，巳選擇具有外源染色體的2n=42的單株自交，可選擇到異代換系(Unrau，CanJBotany,1956，34:629-640)。此外，利用"單端體回交法"，"缺體回交法"(李振聲，1982)，"花培技術"(郝水，1990;翁躍進等，1997))等也可產生異代換系。目前，已獲得的異代換系涉及小麥族6個屬19個種，其中以黑麥屬和山羊草屬的代換系居多。由於導入的外源染色體很難完全補償被代換的小麥部分同源染色體的遺傳功能，異代換系的遺傳協調性也差，同時導入較多與優良性狀連鎖的不良性狀也限制了異代換系在生產上的應用。因此，除1R/1B代換系外，絕大多數異代換系都只能作為創造易位系的中間材料。易位系是指一段外源染色體片段替代或整合到小麥染色體上。易位系攜有含目的基因的外源遺傳物質較少，遺傳協調性及穩定性較附加系代換系等好，是利用外源有益基因進行小麥改良的較好途徑。通過易位的方式，從外源植物中已轉移了抗病蟲、耐鹽、耐寒等眾多有益基因，用於小麥育種或直接在生產上使用(Friebe，Euphytica，1996，91:59-87)。權利要求外源基因導入小麥的概況分析，其包括以下方法1)通過體細胞雜交和遺傳工程的方法能夠實現外源基因向小麥轉移，但由於這些方法存在明顯的技術操作和目的基因分離的困難以及後代性狀表達不穩定等問題，目前還難以在小麥育種中得到有效的利用，小麥野生近緣物種具有小麥遺傳改良可以利用的眾多優良性狀，採用遠緣雜交和染色體工程的方法一直是外源基因導入小麥的主要途徑，獲得小麥與外源物種的F1雜種是通過有性雜交的方式轉移外源目的基因到小麥的重要環節，隨著可雜交基因(kr1，kr2，kr3，kr4)的發現和利用，雜交方法的改進以及胚拯救技術的應用，雜交不親和、雜種F1夭折或不育等遠緣雜交的障礙逐漸被克服，絕大部分已鑑定的小麥近緣種屬都能與小麥雜交成功；2)由於小麥的多倍體性質，通過雙二倍體、染色體附加、染色體代換或易位等方式，已將近源植物中許多重要的農藝性狀導入小麥；3)雙二倍體人工合成的雙二倍體既是檢測和轉移新性狀的永久資源，經改良也可能成為穩定的新物種，自從1891年RimPau首次獲得自然加倍的小麥一黑麥雙二倍體以來，迄今已合成了小麥與中間僵麥草、早麥草、大麥、簇毛麥、賴草等雙二倍體，人工合成的雙二倍體普遍表現生理上不協調，細胞學上不穩定，自交後易產生大量的非整倍體，因而常用它與小麥回交進一步培育異附加系；4)異附加係指一條或一條以上外源染色體附加到完整的小麥染色體組上，小麥異附加系是實現外源基因向小麥轉移，研究其在小麥背景下的遺傳表達，並進行基因染色體定位的良好材料，目前，已建立起小麥-黑麥、小麥一大麥、小麥一簇毛麥、小麥一中間偃麥草、小麥一高大山羊草、小麥一長穗偃麥草、小麥一濱麥、小麥一纖毛鵝冠草、小麥一大賴草等全套或部分附加系，由於整條外源染色體的導入，小麥的遺傳平衡機制受到影響，異附加系遺傳穩定性差，而且在引入有益基因的同時，也帶入較多外源不良性狀，極少能被生產利用；5)異代換系是指小麥的一對染色體被一對外源染色體代換了的材料，常規的選育異代換系的方法是將與外源染色體有部分同源關係的小麥單體作母本與相應的二體異附加系進行雜交，F1選擇具有外源染色體的2n＝42的單株自交，可選擇到異代換系，此外，利用「單端體回交法」，「缺體回交法」，「花培技術」等也可產生異代換系，目前，已獲得的異代換系涉及小麥族6個屬19個種，其中以黑麥屬和山羊草屬的代換系居多，由於導入的外源染色體很難完全補償被代換的小麥部分同源染色體的遺傳功能，異代換系的遺傳協調性也差，同時導入較多與優良性狀連鎖的不良性狀也限制了異代換系在生產上的應用，因此，除1R/1B代換系外，絕大多數異代換系都只能作為創造易位系的中間材料；6)易位系是指一段外源染色體片段替代或整合到小麥染色體上，易位系攜有含目的基因的外源遺傳物質較少，遺傳協調性及穩定性較附加系代換系等好，是利用外源有益基因進行小麥改良的較好途徑，通過易位的方式，從外源植物中已轉移了抗病蟲、耐鹽、耐寒等眾多有益基因，用於小麥育種或直接在生產上使用。全文摘要本發明外源基因導入小麥的概況分析，主要通過分析外源基因導入小麥的途徑、從近緣植物導入小麥的優良基因或性狀，充分利用小麥種質資源豐富的優勢，挖掘小麥種內遺傳變異，加強野生近緣物種基因資源的研究開發和利用，是小麥種質資源研究的重要領域。文檔編號C12N15/82GK101760472SQ20081016028公開日2010年6月30日申請日期2008年11月19日優先權日2008年11月19日發明者李祥申請人:李祥