專利名稱：水稻三系不育系低發(fā)芽率的一種改良方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水稻三系不育系低發(fā)芽率的一種改良方法，包括轉(zhuǎn)導(dǎo)水稻Gm6基因到低發(fā)芽率三系不育系的保持系中和發(fā)芽率篩選以及親本差異性排除。
背景技術(shù)：
水稻三明顯性核不育的發(fā)現(xiàn)2001年在福建省尤溪縣西城鎮(zhèn)鳳元村進(jìn)行兩系核不育系育性鑒定時(shí)，在SE21S/Basmati 370組合編號(hào)為S221的800多株F2代分離群體中發(fā)現(xiàn)一株雄性不育株與其他雄性不育株的花粉敗育形態(tài)不同的植株，其敗育的花藥形態(tài)特別，花絲、花藥細(xì)小，幾乎呈線型，白色，花藥不開裂。經(jīng)測(cè)交、回交、姐妹交的后代育性分離調(diào)查，不育株與可育株呈I : I分離，以不育株為母本與普通品種配制雜交組合，其后代育性呈I : I分離，可育株后代分離不出不育株，表明S221不育性受核內(nèi)I對(duì)顯性不育基因控制。經(jīng)初步鑒定為一新的顯性核不育材料，暫定名為“三明顯性核不育(Sanming Dominant Genic Male Sterile) ”，該研究論文《水稻三明顯性核不育基因的初步鑒定》發(fā)表在2008年第10期《作物學(xué)報(bào)》。水稻三系不育系元豐A、錢江I號(hào)A、D297A等存在自身和生產(chǎn)出的F1代種子達(dá)不到國(guó)標(biāo)二級(jí)種子的發(fā)芽率不低于80%標(biāo)準(zhǔn)。我所育成的優(yōu)質(zhì)抗病三系不育系元豐A經(jīng)多年的種子生產(chǎn)實(shí)踐表明其發(fā)芽率在70%左右，達(dá)不到商用標(biāo)準(zhǔn)，種子企業(yè)在種子生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程中存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，而種植農(nóng)戶對(duì)元豐A配組的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)新品種需求量越來越大，供需矛盾突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服水稻三系不育系存在發(fā)芽率低的缺陷，提供水稻三系不育系低發(fā)芽率的一種改良方法。最大限度地保持原三系不育系遺傳組成，選用水稻三明顯性核不育為載體把Gm6基因轉(zhuǎn)導(dǎo)到低發(fā)芽率三系不育系的保持系中，完成Gm6基因轉(zhuǎn)導(dǎo)的低發(fā)芽率三系不育系保持系尚未完全純合穩(wěn)定，需進(jìn)行加代、純合。在加代、純合過程中采用系譜選擇法，選擇大量的單株與原三系不育系進(jìn)行連續(xù)回交并進(jìn)行發(fā)芽率篩選和親本差異性排除，最終獲得與原三系不育系基本一致，發(fā)芽率達(dá)到商用標(biāo)準(zhǔn)的三系不育系。本發(fā)明的方案是其特征在于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Gm6基因的親本作父本進(jìn)行雜交獲得F1植株；②選用含有顯性核不育基因和Gm6基因的F1植株作母本與低發(fā)芽率三系不育系的保持系作父本進(jìn)行雜交獲得復(fù)交F1植株；③在復(fù)交F1代植株分離群體中選擇含有Gm6基因的三明顯性核不育植株作母本與低發(fā)芽率三系不育系的保持系作父本進(jìn)行回交獲得BCl植株；④在回交BCl植株后代分離群體中選用含有Gm6基因的三明顯性核不育植株作母本與低發(fā)芽率三系不育系的保持系作父本進(jìn)行回交獲得BC2植株；
⑤在回交BC2植株代分離群體中選用含有Gm6基因的三明顯性核不育植株作母本與低發(fā)芽率三系不育系的保持系作父本進(jìn)行回交獲得BC3植株，依次獲得回交BC4、BC5、 BC6、BC7 植株；⑥當(dāng)回交至BC6植株或BC7植株后，獲得與低發(fā)芽率三系不育系的保持系相似的含有Gm6基因性狀的可育株,與原三系不育系的保持系相似度達(dá)99. 21875%以上,其可育株的Gm6基因性狀是處在雜合狀態(tài)，經(jīng)自交后獲得含有Gm6基因的純合體；⑦利用自交后獲得含有Gm6基因純合體可育株種子，分株系進(jìn)行加代種植 300-500株的群體，選擇大量的單株以原三系不育系為細(xì)胞質(zhì)供體進(jìn)行回交，獲得回交F1 代；⑧以原三系不育系細(xì)胞質(zhì)為供體進(jìn)行回交獲得回交F1代為母本，以相對(duì)應(yīng)的株系為父本進(jìn)行第二次回交，獲得回交F2代；F2代種子進(jìn)行發(fā)芽率選擇，淘汰低發(fā)芽率的株系， 選留聞發(fā)芽率的株系；⑨以獲得回交F2代高發(fā)芽率的株系為母本，以相對(duì)應(yīng)的株系為父本進(jìn)行第三次回交，獲得回交F3代，回交F3代種子第二次進(jìn)行發(fā)芽率選擇，淘汰低發(fā)芽率的株系，選留高發(fā)芽率的株系。同時(shí)對(duì)高發(fā)芽率的株系與原保持系進(jìn)行水稻指紋圖譜的比對(duì)，淘汰指紋圖譜有差異的株系，選留指紋圖譜沒有差異的高發(fā)芽率株系；⑩以獲得高發(fā)芽率和指紋圖譜沒有差異的回交F3代為母本，以相對(duì)應(yīng)的株系為父本進(jìn)行第四次回交，獲得回交F4代；回交F4代種子再一次進(jìn)行發(fā)芽率和與原保持系進(jìn)行水稻指紋圖譜的比對(duì)，驗(yàn)證發(fā)芽率和與原保持系水稻指紋圖譜的比對(duì)結(jié)果真實(shí)性；e以通過驗(yàn)證發(fā)芽率和與原保持系水稻指紋圖譜的比對(duì)結(jié)果真實(shí)性的回交匕代為母本，以相對(duì)應(yīng)的株系為父本進(jìn)行第五次回交，獲得回交F5代；β以回交F5代為母本，以相對(duì)應(yīng)的株系為父本進(jìn)行擴(kuò)大繁殖，即獲得達(dá)到商用發(fā)芽率標(biāo)準(zhǔn)的三系不育系。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于I、利用三明顯性核不育為載體把水稻Gm6基因轉(zhuǎn)導(dǎo)到低發(fā)芽率三系不育系的保持系中，轉(zhuǎn)導(dǎo)過程方便、高效、準(zhǔn)確。2、獲得改良的三系不育系與改良前的不育系相比較除了發(fā)芽率提高達(dá)到商用標(biāo)準(zhǔn)和含有Gm6基因外，其它遺傳組成與原三系不育系基本一致，水稻指紋圖譜與原有的三系不育系基本一致，能保留原有的三系不育系株葉形態(tài)、配合力、稻米品質(zhì)、抗逆性等優(yōu)良性狀。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明方法包括轉(zhuǎn)導(dǎo)水稻Gm6基因到低發(fā)芽率三系不育系的保持系中和發(fā)芽率篩選及親本差異性排除，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Gm6基因的親本作父本進(jìn)行雜交獲得F1植株，建立I個(gè)顯性核不育基因和Gm6基因同時(shí)存在的個(gè)體；②以第I步產(chǎn)生的F1植株的顯性核不育植株作母本，以低發(fā)芽率三系不育系的保持系作為父本進(jìn)行雜交，獲得復(fù)交Fl植株，建立I個(gè)低發(fā)芽率三系不育系的保持系細(xì)胞核物質(zhì)中占50%，且顯性核不育基因和Gm6基因同時(shí)存在的個(gè)體；
③以第2步產(chǎn)生的復(fù)交F1植株經(jīng)鑒別含有Gm6基因的顯性核不育植株作母本，以低發(fā)芽率三系不育系的保持系作為父本進(jìn)行回交，獲得BCl植株，建立I個(gè)低發(fā)芽率三系不育系的保持系細(xì)胞核物質(zhì)中占75%，且顯性核不育基因和Gm6基因同時(shí)存在的個(gè)體；④以第3步產(chǎn)生的BCl植株經(jīng)鑒別含有Gm6基因的顯性核不育植株作母本，以低發(fā)芽率三系不育系的保持系作為父本進(jìn)行回交，獲得BC2植株，建立I個(gè)低發(fā)芽率三系不育系的保持系細(xì)胞核物質(zhì)中占875%，且顯性核不育基因和Gm6基因同時(shí)存在的個(gè)體；⑤以第4步產(chǎn)生的BC2植株經(jīng)鑒別含有Gm6基因的顯性核不育植株作母本，以低發(fā)芽率三系不育系的保持系作為父本進(jìn)行回交，獲得BC3植株，建立I個(gè)低發(fā)芽率三系不育系的保持系細(xì)胞核物質(zhì)中占93. 75%，且顯性核不育基因和Gm6基因同時(shí)存在的個(gè)體；⑥以第5步產(chǎn)生的BC3植株經(jīng)鑒別含有Gm6基因的顯性核不育植株作母本，以低發(fā)芽率三系不育系的保持系作為父本進(jìn)行回交，獲得BC4，建立I個(gè)低發(fā)芽率三系不育系的保持系細(xì)胞核物質(zhì)中占96. 875%，且顯性核不育基因和Gm6基因同時(shí)存在的個(gè)體；⑦以第6步產(chǎn)生的BC4植株經(jīng)鑒別含有Gm6基因的顯性核不育植株作母本，以低發(fā)芽率三系不育系的保持系作為父本進(jìn)行回交，獲得BC5植株，建立I個(gè)低發(fā)芽率三系不育系的保持系細(xì)胞核物質(zhì)中占98. 4375%，且顯性核不育基因和Gm6基因同時(shí)存在的個(gè)體；⑧以第7步產(chǎn)生的BC5植株經(jīng)鑒別含有目的基因的顯性核不育植株作母本，以低發(fā)芽率三系不育系的保持系作為父本進(jìn)行回交，獲得BC6植株，建立I個(gè)低發(fā)芽率三系不育系的保持系細(xì)胞核物質(zhì)中占99. 21875%，且顯性核不育基因和Gm6基因同時(shí)存在的個(gè)體；⑨當(dāng)回交至BC6植株以后，獲得與目標(biāo)親本相似度達(dá)99%以上并含有Gm6基因的可育株，其可育株的Gm6基因是處在雜合狀態(tài)，經(jīng)自交后獲得Gm6基因的純合體，經(jīng)鑒別后篩選出含有Gm6基因的純合體的個(gè)體。即完成利用三明顯性核不育基因?yàn)檩d體轉(zhuǎn)導(dǎo)水稻 Gm6基因到低發(fā)芽率三系不育系的保持系親本中的轉(zhuǎn)導(dǎo)過程；⑩經(jīng)鑒別后篩選出含有Gm6基因的純合體的三系不育系的保持系，分株系進(jìn)行加代種植300-500株的群體，各株系選擇大量單株以原三系不育系為細(xì)胞質(zhì)為供體進(jìn)行回交，獲得回交F1代；@以原三系不育系為細(xì)胞質(zhì)為供體進(jìn)行回交獲得回交F1代為母本，以相對(duì)應(yīng)的株系為父本進(jìn)行第二次回交，獲得回交F2代。F2代種子進(jìn)行發(fā)芽率選擇，淘汰低發(fā)芽率的株系，選留聞發(fā)芽率的株系；0以獲得回交F2代高發(fā)芽率的株系為母本，以相對(duì)應(yīng)的株系為父本進(jìn)行第三次回交，獲得回交F3代，回交F3代種子第二次進(jìn)行發(fā)芽率選擇，淘汰低發(fā)芽率的株系，選留高發(fā)芽率的株系，同時(shí)對(duì)高發(fā)芽率的株系與原保持系進(jìn)行水稻指紋圖譜的比對(duì)，淘汰指紋圖譜有差異的株系，選留指紋圖譜沒有差異的高發(fā)芽率株系；0以獲得高發(fā)芽率和指紋圖譜沒有差異的回交F3代為母本，以相對(duì)應(yīng)的株系為父本進(jìn)行第四次回交，獲得回交F4代，回交F4代種子再一次進(jìn)行發(fā)芽率和與原保持系進(jìn)行水稻指紋圖譜的比對(duì)，驗(yàn)證發(fā)芽率和與原保持系進(jìn)行水稻指紋圖譜的比對(duì)結(jié)果真實(shí)性；Θ以通過驗(yàn)證發(fā)芽率和與原保持系進(jìn)行水稻指紋圖譜的比對(duì)結(jié)果真實(shí)性的回交F4 代為母本，以相對(duì)應(yīng)的株系為父本進(jìn)行第五次回交，獲得回交F5代； 以通過驗(yàn)證發(fā)芽率和與原保持系進(jìn)行水稻指紋圖譜的比對(duì)結(jié)果真實(shí)的回交F5代為母本，以相對(duì)應(yīng)的株系為父本進(jìn)行擴(kuò)大繁殖，即獲得達(dá)到商用發(fā)芽率標(biāo)準(zhǔn)的三系不育系。
實(shí)例我所育成的優(yōu)質(zhì)抗病三系不育系元豐A經(jīng)多年的種子生產(chǎn)實(shí)踐表明其發(fā)芽率在 70%左右，存在生產(chǎn)出的F1代種子達(dá)不到國(guó)標(biāo)二級(jí)種子的發(fā)芽率不低于80%標(biāo)準(zhǔn)。利用水稻三明顯性核不育基因?yàn)檩d體，與分子標(biāo)記輔助選擇法相結(jié)合的方法，把基因Gm6轉(zhuǎn)導(dǎo)到保持系元豐B中三明顯性核不育與含有目的基因Gm6的親本抗蚊青占雜交，種植F1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(fù)交F1代，利用分子標(biāo)記輔助選擇的方法選出帶有目的基因Gm6不育株再與保持系元豐B雜交獲得回交BCl代，然后每一代選擇經(jīng)分子標(biāo)記輔助選擇的方法選出帶有Gm6基因不育株，均以元豐B為輪回親本，繼續(xù)回交，依次獲得BC2、BC3、BC4、BC5、BC6、BC7等。當(dāng)回交至BC6后，獲得與目標(biāo)親本元豐B基本一致的經(jīng)分子標(biāo)記檢測(cè)選擇含有Gm6基因的可育株，其Gm6基因是處在雜合狀態(tài)，經(jīng)自交后用分子標(biāo)記方法鑒定篩選出含有Gm6基因的純合體元豐B，完成Gm6基因轉(zhuǎn)導(dǎo)到元豐B中。經(jīng)鑒別后篩選出含有Gm6基因的純合體的三系不育系的保持系與元豐B比較仍有少部分染色體片段的細(xì)微差異，尚未完全純合穩(wěn)定，需進(jìn)行加代、純合。采用系譜選擇法，在分株系進(jìn)行加代、純合過程中選擇大量的單株以元豐A為細(xì)胞質(zhì)供體進(jìn)行連續(xù)回交。第二次回交后進(jìn)行發(fā)芽率選擇，淘汰低發(fā)芽率的株系，選留高發(fā)芽率的株系繼續(xù)回交；第三次回交后繼續(xù)進(jìn)行發(fā)芽率選擇，淘汰低發(fā)芽率的株系，選留高發(fā)芽率的株系繼續(xù)回交，同時(shí)對(duì)高發(fā)芽率的株系與原保持系進(jìn)行水稻指紋圖譜的比對(duì)，淘汰有差異的株系，對(duì)指紋圖譜沒有差異的高發(fā)芽率株系進(jìn)行繼續(xù)回交；第四次回交后再一次進(jìn)行發(fā)芽率和與原保持系水稻指紋圖譜的比對(duì)，驗(yàn)證發(fā)芽率和與原保持系進(jìn)行水稻指紋圖譜的比對(duì)結(jié)果真實(shí)性。經(jīng)發(fā)芽率篩選及親本差異性排除，第五次回交后即可擴(kuò)大繁殖，獲得達(dá)到商用發(fā)芽率標(biāo)準(zhǔn)的三系不育系兀豐A。獲得改良的三系不育系與改良前的元豐A相比較除了發(fā)芽率提高和含有Gm6基因外，其遺傳組成和水稻的指紋圖譜與元豐A基本一致。改良的三系不育系元豐A最大限度地保留了其遺傳組成和原有的株葉形態(tài)、配合力、稻米品質(zhì)、抗逆性等優(yōu)良性狀，其發(fā)芽率達(dá)到90%左右，完全能滿足種子企業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)的要求，降低種子企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)與成本,滿足廣大農(nóng)戶對(duì)元豐A配組的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)雜交稻品種的需求。
權(quán)利要求
1.水稻三系不育系低發(fā)芽率的一種改良方法，其特征在于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Gm6基因的親本作父本進(jìn)行雜交獲得F1植株；②選用含有顯性核不育基因和Gm6基因的F1植株作母本與低發(fā)芽率三系不育系的保持系作父本進(jìn)行雜交獲得復(fù)交F1植株；③在復(fù)交F1代植株分離群體中選擇含有Gm6基因的三明顯性核不育植株作母本與低發(fā)芽率三系不育系的保持系作父本進(jìn)行回交獲得BCl植株；④在回交BCl植株后代分離群體中選用含有Gm6基因的三明顯性核不育植株作母本與低發(fā)芽率三系不育系的保持系作父本進(jìn)行回交獲得BC2植株；⑤在回交BC2植株代分離群體中選用含有Gm6基因的三明顯性核不育植株作母本與低發(fā)芽率三系不育系的保持系作父本進(jìn)行回交獲得BC3植株，依次獲得回交BC4、BC5、BC6、 BC7植株；⑥當(dāng)回交至BC6植株或BC7植株后，獲得與低發(fā)芽率三系不育系的保持系相似的含有 Gm6基因性狀的可育株,與原三系不育系的保持系相似度達(dá)99. 21875%以上,其可育株的 Gm6基因性狀是處在雜合狀態(tài)，經(jīng)自交后獲得含有Gm6基因的純合體；⑦利用自交后獲得含有Gm6基因純合體可育株種子，分株系進(jìn)行加代種植300-500株的群體，選擇大量的單株以原三系不育系為細(xì)胞質(zhì)供體進(jìn)行回交，獲得回交F1代；⑧以原三系不育系細(xì)胞質(zhì)為供體進(jìn)行回交獲得回交F1代為母本，以相對(duì)應(yīng)的株系為父本進(jìn)行第二次回交，獲得回交F2代；F2代種子進(jìn)行發(fā)芽率選擇，淘汰低發(fā)芽率的株系，選留高發(fā)芽率的株系；⑨以獲得回交F2代高發(fā)芽率的株系為母本，以相對(duì)應(yīng)的株系為父本進(jìn)行第三次回交， 獲得回交&代，回交F3代種子第二次進(jìn)行發(fā)芽率選擇，淘汰低發(fā)芽率的株系，選留高發(fā)芽率的株系。同時(shí)對(duì)高發(fā)芽率的株系與原保持系進(jìn)行水稻指紋圖譜的比對(duì)，淘汰指紋圖譜有差異的株系，選留指紋圖譜沒有差異的高發(fā)芽率株系；⑩以獲得高發(fā)芽率和指紋圖譜沒有差異的回交F3代為母本，以相對(duì)應(yīng)的株系為父本進(jìn)行第四次回交，獲得回交F4代；回交F4代種子再一次進(jìn)行發(fā)芽率和與原保持系進(jìn)行水稻指紋圖譜的比對(duì)，驗(yàn)證發(fā)芽率和與原保持系水稻指紋圖譜的比對(duì)結(jié)果真實(shí)性；ο以通過驗(yàn)證發(fā)芽率和與原保持系水稻指紋圖譜的比對(duì)結(jié)果真實(shí)性的回交F4代為母本，以相對(duì)應(yīng)的株系為父本進(jìn)行第五次回交，獲得回交F5代； 以回交F5代為母本，以相對(duì)應(yīng)的株系為父本進(jìn)行擴(kuò)大繁殖，即獲得達(dá)到商用發(fā)芽率標(biāo)準(zhǔn)的三系不育系。
全文摘要
水稻三系不育系低發(fā)芽率的一種改良方法，其特征在于以水稻三明顯性核不育為載體，以低發(fā)芽率三系不育系的保持系為輪回親本，經(jīng)67次回交把Gm6基因轉(zhuǎn)導(dǎo)到低發(fā)芽率三系不育系的保持系中，自交后獲得與原保持系相似的但含有純合的Gm6基因可育株，在其可育株進(jìn)行加代、純合過程中，采用系譜選擇法，選擇大量的單株以原三系不育系為細(xì)胞質(zhì)供體進(jìn)行連續(xù)回交并進(jìn)行發(fā)芽率篩選和親本差異性排除，最終獲得與原三系不育系基本一致，發(fā)芽率達(dá)到商用標(biāo)準(zhǔn)的三系不育系。其優(yōu)點(diǎn)是獲得改良的三系不育系除了發(fā)芽率提高達(dá)到商用標(biāo)準(zhǔn)和含有Gm6基因外，其遺傳組成與原三系不育系基本一致。
文檔編號(hào)A01H1/04GK102577929SQ20121005155
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者唐江霞, 林成豹, 林美娟, 梁水金, 鄧則勤, 黃顯波 申請(qǐng)人:福建省三明市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所