CN104542258A - 利用隔代回交构建多倍体水稻PMeS近等基因系的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了利用隔代回交构建多倍体水稻PMeS近等基因系的方法,其步骤包括:a.供体亲本的选择;b.受体亲本的选择;c.供体亲本与受体亲本杂交;d.杂种与受体亲本回交;e.在回交后代中筛选高结实且株叶型似受体亲本者收种;f.种子种植及筛选高结实且株叶型似受体亲本者保留稻蔸;g.稻蔸再与受体亲本回交;h.按步骤e~g再进行两轮自交和回交;i.筛选高结实且综合性状优良的单株进行自交而获得稳定品系;j.综合鉴定获得PMeS近等基因系。本发明通过利用多倍体水稻高结实特殊种质资源PMeS品系与低结实普通品系杂交后,针对多倍体水稻及转育基因和性状的特点,采用隔代回交,构建PMeS近等基因系。
Description
技术领域
本发明涉及利用隔代回交构建多倍体水稻PMeS近等基因系的方法,属于现代农业的作物遗传育种技术领域。
背景技术
多倍体水稻的低结实率是制约多倍体水稻育种发展的瓶颈问题。为此,蔡得田、袁隆平、卢兴桂(2001)在确定“利用远缘杂交和多倍体双重优势选育超级稻”育种方法时,就把解决多倍体水稻的低结实率难题作为研究重点。经过多年的籼粳亚种间杂交和回交育种,成功选育出具有高结实特性的多倍体减数***稳定性(Polyploid Meiosis Stability,PMeS)品系(Cai et al. 2007)。PMeS品系是用专利技术(ZL200410060786.2)培育的,携带PMeS基因,不仅自身具有较高结实率(>70%),而且高结实性状呈现稳定的显性遗传,它与普通低结实多倍体水稻品系的杂种F1都具有80%左右的高结实率。PMeS品系的选育突破了多倍体水稻的低结实率瓶颈问题,在多倍体水稻育种和生产中起到关键作用。近等基因系是指遗传背景相同或相近,而只在某个特定性状或其遗传基础上存在差异的一组品系,在基因定位、基因功能和遗传效应分析、遗传图谱构建及品种选育等方面具有重要作用,多采用回交转育的方法构建获得(马玉银等 2008;盛浩闻等 2014)。为了定位和克隆PMeS基因、阐释PMeS品系减数***稳定和高结实性的机理,本发明构建获得了PMeS近等基因系,其构建方法具有特殊性和创新性,主要表现在:1)近等基因系一般采用连续回交方式构建,但本发明针对材料倍性(4x)及转育PMeS基因的遗传特点,不能采用连续回交而采用回交与自交隔代交替进行的方式,即隔代回交。原因在于,前期研究发现PMeS基因的遗传特点是,在4个等位基因位点中,存在1个PMeS基因能显著提高结实率,但仍不能达到正常水平,而存在2个及以上PMeS基因则达到正常结实率水平。因此,若连续回交,会大大降低后代群体中正常结实率植株的比例,给后续的选育造成很大困难;但回交后经过一次自交,则可以明显提高正常结实率植株的比例,便于筛选具有高结实目标性状的植株进行下一轮回交;2)结实率性状不同于一般性状,在植株营养生长期无法观测,只有待种子基本成熟后才能考察获得,这意味着在确定植株表现高结实还是低结实性状时,已无法进行回交,只能保留高结实植株的稻蔸,待下一季时再利用稻蔸与受体亲本回交。
发明内容
本发明的目的是构建多倍体水稻PMeS近等基因系,为PMeS基因的定位和克隆、PMeS品系减数***稳定和高结实机理研究及多倍体水稻育种提供良好的材料体系。
本发明的技术方案为:a.供体亲本的选择;b.受体亲本的选择;c.供体亲本与受体亲本杂交;d.杂种与受体亲本回交;e.在回交后代中筛选高结实且株叶型似受体亲本者收种;f.种子种植及筛选高结实且株叶型似受体亲本者保留稻蔸;g.稻蔸再与受体亲本回交;h.按步骤e~g再进行两轮自交和回交;i.筛选高结实且综合性状优良的单株进行自交而获得稳定品系;j.综合鉴定获得PMeS近等基因系。
本发明的具体过程为:
a.供体亲本的选择
选择具有高结实特性的多倍体水稻PMeS品系HN2026-4x或Sg99012-4x为供体亲本;
b.受体亲本的选择
选择低结实普通同源四倍体水稻9311-4x或巴利拉-4x为受体亲本,即轮回亲本;
c.供体亲本与受体亲本杂交
以PMeS品系HN2026-4x或Sg99012-4x为父本,同源四倍体水稻9311-4x或巴利拉-4x为母本,杂交获得F1;
d.杂种与受体亲本回交
杂种F1与受体亲本9311-4x或巴利拉-4x回交获得BC1F1;
e.在回交后代中筛选高结实且株叶型似受体亲本者收种
通过结实率考种和形态学考察,在回交后代中筛选具有高结实率,并且株叶型与受体亲本9311-4x或巴利拉-4x相似的植株,收获其自交种子;
f.种子种植及筛选高结实且株叶型似受体亲本者保留稻蔸
种植自交种子获得BC1F2群体,通过结实率考种和形态学考察在BC1F2中筛选具有高结实率,并且株叶型与受体亲本9311-4x或巴利拉-4x相似的植株,保留稻蔸;
g.稻蔸再与受体亲本回交
筛选获得的稻蔸再与受体亲本9311-4x或巴利拉-4x回交获得BC2F1;
h.按步骤e~g再进行两轮自交和回交
按照步骤e~g的方法再操作两轮,即自交和回交再隔代交替进行两次,注意每代同样筛选高结实率及株叶型似受体亲本9311-4x或巴利拉-4x者进行自交收种或回交,获得BC4F1;
i.筛选高结实且综合性状优良的单株进行自交而获得稳定品系
BC4F1群体植株株叶型与受体亲本9311-4x或巴利拉-4x已基本一致,此时严格筛选具有高结实率且综合性状优良的单株,自交3~5代直至获得高结实且株叶型与受体亲本9311-4x或巴利拉-4x一致的稳定品系;
j.综合鉴定获得PMeS近等基因系
综合鉴定稳定品系的形态学及细胞学特性,即进行株高、穗数、穗长、粒长、粒宽、总粒数、实粒数、结实率和千粒重等农艺性状考察,并进行花粉母细胞减数***染色体制片观察染色体行为,以保证鉴定结果的准确性。最终以具有稳定减数***行为、高结实率及其他性状与受体亲本9311-4x或巴利拉-4x无显著差异的稳定品系为PMeS近等基因系,即除具有供体亲本高结实性状外,其余性状都与受体亲本相同的品系。
本发明通过利用隔代回交构建了多倍体水稻PMeS近等基因系,建立起针对多倍体水稻及PMeS品系高结实性状的近等基因系构建方法,为PMeS基因的定位和克隆、PMeS品系减数***稳定和高结实机理研究及多倍体水稻育种提供了良好的材料体系,也为多倍体水稻其他近等基因系的构建提供了一定参考。
附图说明
图1 PMeS近等基因系(9311·P)构建流程图
图2 PMeS近等基因系(9311·P)及其亲本的植株比较
左:9311-4x;中:9311·P;右:HN2026-4x
图3 PMeS近等基因系(9311·P)及其亲本的穗部比较
左:9311-4x;中:9311·P;右:HN2026-4x
图4 PMeS近等基因系(9311·P)及其亲本的籽粒比较
左:9311-4x;中:9311·P;右:HN2026-4x
具体实施方式
下面以实施例PMeS近等基因系9311·P的构建对本发明进一步说明。
a.供体亲本的选择
选择具有高结实特性的多倍体水稻PMeS品系HN2026-4x为供体亲本;
b.受体亲本的选择
选择低结实普通同源四倍体水稻9311-4x为受体亲本,即轮回亲本;
c.供体亲本与受体亲本杂交
2007年正季在武汉以PMeS品系HN2026-4x为父本,同源四倍体水稻9311-4x为母本,杂交获得F1;
d.杂种与受体亲本回交
2007年冬季在海南将杂种F1与受体亲本9311-4x回交获得BC1F1;
e.在回交后代中筛选高结实且株叶型似受体亲本者收种
2008年正季在武汉,通过结实率考种和形态学考察,在回交后代中筛选具有高结实率,并且株叶型与受体亲本9311-4x相似的植株,收获其自交种子;
f.种子种植及筛选高结实且株叶型似受体亲本者保留稻蔸
2008年冬季在海南种植自交种子获得BC1F2群体,通过结实率考种和形态学考察在BC1F2中筛选具有高结实率,并且株叶型与受体亲本9311-4x相似的植株,保留稻蔸带回武汉栽植;
g.稻蔸再与受体亲本回交
2009年正季在武汉,将海南带回栽植的稻蔸再与受体亲本9311-4x回交获得BC2F1;
h.按步骤e~g再进行两轮自交和回交
2009年冬季至2012年正季,按照步骤e~g的方法再操作两轮,即自交和回交再隔代交替进行两次,每代同样筛选高结实率及株叶型似受体亲本9311-4x者进行自交收种或回交,获得BC4F1;
i.筛选高结实且综合性状优良的单株进行自交而获得稳定品系
2012年冬季海南种植BC4F1,群体植株株叶型与受体亲本9311-4x已基本一致,此时严格筛选具有高结实率且综合性状优良的单株,自交3代(2012年冬季海南、2013年正季武汉、2013年冬季海南)获得高结实且株叶型与受体亲本9311-4x一致的稳定品系(BC4F4);
j.综合鉴定获得PMeS近等基因系
2014年正季武汉,综合鉴定稳定品系(BC4F4)的形态学及细胞学特性,即进行株高、穗数、穗长、粒长、粒宽、总粒数、实粒数、结实率和千粒重等农艺性状考察,并进行花粉母细胞减数***染色体制片观察染色体行为,以保证鉴定结果的准确性。最终获得具有稳定减数***行为、高结实率及其他性状与受体亲本9311-4x相同的稳定品系,即PMeS近等基因系—9311·P。
Claims (1)
1.利用隔代回交构建多倍体水稻PMeS近等基因系的方法,其特征在于构建过程为:
a.供体亲本的选择
选择具有高结实特性的多倍体水稻PMeS品系HN2026-4x或Sg99012-4x为供体亲本;
b.受体亲本的选择
选择低结实普通同源四倍体水稻9311-4x或巴利拉-4x为受体亲本,即轮回亲本;
c.供体亲本与受体亲本杂交
以PMeS品系HN2026-4x或Sg99012-4x为父本,同源四倍体水稻9311-4x或巴利拉-4x为母本,杂交获得F1;
d.杂种与受体亲本回交
杂种F1与受体亲本9311-4x或巴利拉-4x回交获得BC1F1;
e.在回交后代中筛选高结实且株叶型似受体亲本者收种
通过结实率考种和形态学考察,在回交后代中筛选具有高结实率,并且株叶型与受体亲本9311-4x或巴利拉-4x相似的植株,收获其自交种子;
f.种子种植及筛选高结实且株叶型似受体亲本者保留稻蔸
种植自交种子获得BC1F2群体,通过结实率考种和形态学考察在BC1F2中筛选具有高结实率,并且株叶型与受体亲本9311-4x或巴利拉-4x相似的植株,保留稻蔸;
g.稻蔸再与受体亲本回交
筛选获得的稻蔸再与受体亲本9311-4x或巴利拉-4x回交获得BC2F1;
h.按步骤e~g再进行两轮自交和回交
按照步骤e~g的方法再操作两轮,即自交和回交再隔代交替进行两次,注意每代同样筛选高结实率及株叶型似受体亲本9311-4x或巴利拉-4x者进行自交收种或回交,获得BC4F1;
i.筛选高结实且综合性状优良的单株进行自交而获得稳定品系
BC4F1群体植株株叶型与受体亲本9311-4x或巴利拉-4x已基本一致,此时严格筛选具有高结实率且综合性状优良的单株,自交3~5代直至获得高结实且株叶型与受体亲本9311-4x或巴利拉-4x一致的稳定品系;
j.综合鉴定获得PMeS近等基因系
综合鉴定稳定品系的形态学及细胞学特性,即进行株高、穗数、穗长、粒长、粒宽、总粒数、实粒数、结实率和千粒重等农艺性状考察,并进行花粉母细胞减数***染色体制片观察染色体行为,以保证鉴定结果的准确性,最终以具有稳定减数***行为、高结实率及其他性状与受体亲本9311-4x或巴利拉-4x无显著差异的稳定品系为PMeS近等基因系,即除具有供体亲本高结实性状外,其余性状都与受体亲本相同的品系。
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