一种水稻可繁殖杂合雄性不育系分子选育方法及其应用
阅读：206发布：2020-05-13
专利汇可以提供一种水稻可繁殖杂合雄性不育系分子选育方法及其应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于遗传作物分子 生物 学技术领域，尤其涉及一种 水 稻可繁殖杂合雄性不育系分子选育方法及其应用。本发明选用携带rtms10L422且农艺性状优良的材料为轮回亲本，分别与携带rtms10YNS的反温敏不育资源和携带rtms101892F的水稻资源杂交、回交并自交，结合分子标记辅助选育手段，选育携带rtms10YNS反温敏不育 近等基因系 和携带rtms101892F的近等基因系；在短日低温条件下，以rtms10YNS反温敏不育近等基因系与携带rtms101892F的可育近等基因系杂交制种，进行杂合雄性不育系的繁殖。杂合雄性不育系的育性不受光温条件影响，因此利用该种材料进行杂交制种，可提高制种安全性。，下面是一种水稻可繁殖杂合雄性不育系分子选育方法及其应用专利的具体信息内容。
1.一种水稻可繁殖杂合雄性不育系分子选育方法，其特征在于，包括：选用携带rtms10L422且农艺性状优良的可育材料作为轮回亲本，分别与携带rtms10YNS的反温敏不育系和携带rtms101892F的水稻资源杂交、回交并自交，利用分子标记辅助选择手段，分别选育携带rtms10YNS的反温敏不育近等基因系和携带rtms101892F的可育近等基因系，再在短日低温条件下，分别以rtms101892F可育和rtms10YNS反温敏不育近等基因系为父母本杂交制种，进行杂合雄性不育系的繁殖选育；
分子标记辅助选择携带rtms10YNS的反温敏不育近等基因系和携带rtms101892F的可育近等基因系过程涉及的分子标记引物序列见SEQ ID NO.1-SEQ ID NO.4。
2.根据权利要求1所述的一种水稻可繁殖杂合雄性不育系分子选育方法，其特征在于：
所述携带rtms10L422的水稻可育亲本为轮回422、LR009、LR005、培矮64中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种水稻可繁殖杂合雄性不育系分子选育方法，其特征在于：
YNS
所述携带rtms10 的反温敏不育系为雁农S或其同型系及衍生反温敏核不育系中的任一种。
4.根据权利要求1所述的一种水稻可繁殖杂合雄性不育系分子选育方法，其特征在于：
所述携带rtms101892F的水稻资源为1892F、1892S、Y58S、培矮64S中的任一种。
5.如权利要求1-4任一所述的一种水稻可繁殖杂合雄性不育系分子选育方法在水稻育种中的应用。
一种水稻可繁殖杂合雄性不育系分子选育方法及其应用
技术领域
背景技术
[0002] 水稻光温敏核不育资源的发现及其在两系杂交水稻中的应用为我国水稻生产发挥了重大作用。与三系法比较而言，两系杂交水稻不受核质互作限制、配组自由，育种效率高；且光温敏核不育系在特定的光温条件下能够自我繁殖。近年两系法杂交水稻在我国发展迅速，常年推广面积近8000万亩，占杂交稻种植面积的三分之一。然而，光温敏核不育系育性随光温条件变化易发生转换，使得两系杂交水稻制种存在一定的风险性。尤其是近年全球气候复杂多变，致使两系杂交稻制种失败事件频繁发生。因此，发掘和培育育性不受环境条件影响又可以配组自由，还能实现繁殖的水稻雄性不育系，对推动杂交水稻的进一步发展具有重要意义。
[0003] Chang et al.(2016)开发了一种以“智能不育系统”为核心的新型三系杂交水稻育种技术。在该系统中，不育系育性稳定，不受环境影响，由核隐性基因控制，配组自由。但保持系携带转基因成分，且保持系与不育系的分离依赖荧光分选设备。因此在实践中，种植田块如何监管，以及荧光分选设备的分拣效率和承载能力是否适应规模化应用等，都制约了该系统的推广应用。
[0004] 水稻低温敏核不育系雁农S(YNS)由湖南省衡阳市农科所阳花秋等选育，表现为短日低温雄性不育，长日高温育性恢复。吴厚雄等(2003)通过设置不同的光温处理，发现YNS育性主要受温度影响，育性转换临界温度>29.5℃。梁满中等(2006)将YNS分别与不同基因来源的正光/温敏不育系(长日高温不育、短日低温可育)杂交，发现YNS与农垦58S及其衍生不育系7001S、培矮64S杂交F1无论在长日高温、短日高温，还是在短日低温、长日低温的条件下均表现为雄性不育，而雌蕊发育正常，能够接受正常可育花粉，并发育成种子。如果将这种杂合雄性不育现象应用于杂交水稻育种，有望克服两系杂交水稻制种风险。
发明内容
[0005] 针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种水稻可繁殖杂合雄性不育系分子选育方法及其应用，目的在于解决现有技术中的一部分问题或至少缓解现有技术中的一部分问题。
[0006] 本发明是这样实现的，一种水稻可繁殖杂合雄性不育系分子选育方法，包括：选用携带rtms10L422且农艺性状优良的可育材料作为轮回亲本，分别与携带rtms10YNS的反温敏不育系和携带rtms101892F的水稻资源杂交、回交并自交，利用分子标记辅助选择手段，分别选育携带rtms10YNS的反温敏不育近等基因系和携带rtms101892F的可育近等基因系，再在短1892F YNS
日低温条件下，分别以rtms10 可育和rtms10 反温敏不育近等基因系为父母本杂交制种，进行杂合雄性不育系的繁殖选育；
日低温条件下，分别以rtms10 可育和rtms10 反温敏不育近等基因系为父母本杂交制种，进行杂合雄性不育系的繁殖选育；
[0007] 分子标记辅助选择携带rtms10YNS的反温敏不育近等基因系和携带rtms101892F的可育近等基因系过程涉及的分子标记引物序列见SEQ ID NO.1-SEQ ID NO.4。
[0008] 进一步地，所述携带rtms10L422的水稻可育亲本为轮回422、LR009、LR005、培矮64中的任一种。
[0009] 进一步地，所述携带rtms10YNS的反温敏不育系为雁农S或其同型系及衍生反温敏核不育系中的任一种。
[0010] 进一步地，所述携带rtms101892F的水稻资源为1892F、1892S、Y58S、培矮64S中的任一种。
[0011] 如上述的一种水稻可繁殖杂合雄性不育系分子选育方法在水稻育种中的应用。
[0012] 本发明中所述的携带rtms10L422水稻可育亲本包括但不限轮回422、LR009、LR005、培矮64等；所述的水稻反温敏核两系不育资源包括但不限于雁农S及衍生反温敏型核不育1892F
系；所述的携带rtms10 的水稻资源包括但不限于1892F、1892S、Y58S、培矮64S等材料；所述的水稻恢复系包括但不限于9311、粤禾丝苗等材料。
系；所述的携带rtms10 的水稻资源包括但不限于1892F、1892S、Y58S、培矮64S等材料；所述的水稻恢复系包括但不限于9311、粤禾丝苗等材料。
[0013] 综上所述，本发明的优点及积极效果为：
[0014] 本发明是一种方法上的创新，是将现代分子生物学的分子标记技术与传统的作物遗传育种中的杂交、回交、测交等多种选择技术有机结合，为作物新品种选育、新材料创制提供快捷、准确、可预见的实用方法。本发明以雁农S为母本，分别与正常可育材料轮回422、1892F杂交，利用雁农S/轮回422F2分离群体在第10染色体定位到1个低温敏核不育基因即rtms10；而雁农S/1892F F1无论在长日高温还是短日低温条件下均表现雄性不育，并以
1892F为轮回亲本，构建了BC1F1群体。无论在长日高温还是短日低温条件下，BC1F1群体的育性分离均为1(可育单株):1(不育单株)，且不育单株的基因型均为rtms10YNSrtms101892F，可育单株基因型均为rtms101892Frtms101892F，表明rtms10YNS、rtms101892F、rtms10L422功能各不相同。因此，本发明根据rtms10位点3中功能等位型相互杂交F1的育性表现，通过分子标记选择手段，以选育可繁殖的杂合雄性不育系，为杂交水稻安全制种提供育种材料和技术保障。
附图说明
1892F为轮回亲本，构建了BC1F1群体。无论在长日高温还是短日低温条件下，BC1F1群体的育性分离均为1(可育单株):1(不育单株)，且不育单株的基因型均为rtms10YNSrtms101892F，可育单株基因型均为rtms101892Frtms101892F，表明rtms10YNS、rtms101892F、rtms10L422功能各不相同。因此，本发明根据rtms10位点3中功能等位型相互杂交F1的育性表现，通过分子标记选择手段，以选育可繁殖的杂合雄性不育系，为杂交水稻安全制种提供育种材料和技术保障。
附图说明
[0015] 图1是杂合雄性不育系的选育技术路线图；
[0016] 图2是雁农S、L422及其F1花粉育性表现检测结果；
[0017] 图3是雁农S、1892F及其F1花粉育性表现检测结果；
[0018] 图4是可育单株和不育单株基因分型结果电泳图；
[0019] 图5是携带rtms101892F的近等基因系分子选育电泳图。
具体实施方式
[0020] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，各实施例及试验例中所用的设备和试剂如无特殊说明，均可从商业途径得到。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0021] 本发明披露了一种水稻可繁殖杂合雄性不育系分子选育方法及其应用，本发明的技术路线图如图1所示。具体如下实施例所示。
[0022] 实施例
[0023] 1、雁农S低温敏核不育性状的遗传分析
[0024] 以雁农S(YNS)为母本，与可育亲本轮回422(L422)杂交，F1及其双亲种植在26℃和30℃人工气候箱内进行处理。在26℃条件下F1和L422均表现为雄性可育，YNS则雄性不育，表明低温敏不育性状为隐性。用1％的碘-碘化钾溶液对YNS/L422 F1在不同温度下的花粉育性表现进行检测。检测结果见图2，由该实验结果可知：YNS在26℃条件下花粉败育，30℃条件下花粉可育，而YNS/L422 F1和L422在26℃和30℃均正常可育，表明YNS低温敏不育性状为隐性。
[0025] YNS/L422 F2群体种植于海南陵水(短日低温条件)。抽穗期观察和统计育性分离情况。在总共963株的F2群体中，有715个可育单株，不育单株248个，符合3(可育):1(不育)的遗传分离比(χ2＝0.29<3.84)，表明低温敏核不育性状受单隐性基因控制。
[0026] 2、低温敏不育位点rtms10的遗传定位及标记开发
[0027] 利用CTAB法提取DNA，分别构建可育单株和不育单株DNA池，通过混合分离分析法(Bulked Segregant Analysis)，在第10染色体上定位了1个低温敏核不育基因，命名为rtms10，并开发了该基因的相关分子标记。引物序列如下：
[0028] 表1 引物序列
[0029]
[0030]
[0031] 3、杂合雄性不育的遗传分析
[0032] 以雁农S(YNS)为母本，与正常可育材料1892F杂交，F1及其双亲种植在24℃、28℃和32℃人工气候箱内进行处理。在24℃、28℃和32℃3个温度处理下，F1均表现雄性不育；YNS在24℃和28℃条件下为雄性不育，在32℃条件下，育性恢复；1892F在3个温度下花粉发育均正常，见图3。构建了YNS/1892F//1892F BC1F1和YNS/1892F…///////1892F BC6F1群体，并在长日高温(合肥夏季8月1日-5日，敏感期日平均温度>30℃)和短日低温(合肥秋季9月30-10月6日，敏感期日平均温度<26℃)条件下调查了育性分离情况，见表1。利用分子标记(PCR反应体系：50ng DNA；5ul TAKARA rTaq buffer；浓度为10mM上下游引物各2ul；浓度为2.5mM的dNTPs 5ul；TAKARA rTaq 5U；加ddH2O配至50ul。PCR程序：95℃3min；95℃30sec，
56℃30sec，72℃30sec，32个循环；72℃5min)对可育单株和不育单株进行基因型分析，结果见图4，结果发现不育单株均为杂合带型，即基因型为rtms10YNSrtms101892F，可育单株带型均与1892F一致，即基因型为rtms101892Frtms101892F，表明rtms10YNS、rtms101892F、rtms10L422功能各不相同。
56℃30sec，72℃30sec，32个循环；72℃5min)对可育单株和不育单株进行基因型分析，结果见图4，结果发现不育单株均为杂合带型，即基因型为rtms10YNSrtms101892F，可育单株带型均与1892F一致，即基因型为rtms101892Frtms101892F，表明rtms10YNS、rtms101892F、rtms10L422功能各不相同。
[0033] 表2 YNS/1892F//1892F BC1F1和YNS/1892F…///////1892F BC6F1群体中育性分离情况
[0034]
[0035] 4、携带rtms10YNS反温敏不育近等基因系的分子选育
[0036] 分别选用综合农艺性状优良的携带rtms10L422水稻可育亲本轮回422(L422)、LR009、培矮64、LR005为轮回亲本，与携带rtms10YNS的反温敏型核不育系雁农S(其他实施例中也可以选择其它衍生反温敏型核不育系)杂交、回交4～5代并自交，各个分离世代中用表2所示的分子标记引物选择携带rtms10YNS基因且农艺性状优良的单株和株系，并繁育，以获得农艺性状优良的反温敏核不育近等基因系，如L422(rtms10YNS)。
[0037] PCR反应体系：50ng DNA；5ul TAKARA rTaq buffer；浓度为10mM上下游引物各2ul；浓度为2.5mM的dNTPs 5ul；TAKARA rTaq 5U；加ddH2O配至50ul。
[0038] PCR程序：95℃3min；95℃30sec，56℃30sec，72℃30sec，32个循环；72℃5min。
[0039] 5、携带rtms101892F水稻近等基因系的分子选育
[0040] 分别选用综合农艺性状优良的携带rtms10L422水稻可育亲本L422、LR009、培矮64、LR005为轮回亲本，与携带rtms101892F的水稻资源1892F或Y58S或1892S或培矮64S杂交、回交4～5代并自交，各个分离世代中用表2中所示的分子标记引物选择携带rtms101892F且农艺性状优良的单株和株系(PCR体系与反应程序与步骤4中相同)，结果见图5。并繁育，以获得农艺性状优良且携带rtms101892F的近等基因系，如L422(rtms10L422)。
[0041] 6、杂合雄性不育近等基因系(rtms10YNSrtms101892F)的繁殖
[0042] 在短日低温条件下(春季海南)，以rtms10YNS反温敏不育近等基因系如L422YNS 1892 L422(rtms10 )为母本，rtms10 近等基因系如L422(rtms10 )为父本，进行杂交制种，实现杂合雄性不育近等基因系如L422(rtms10YNSrtms101892F)的繁殖。
[0043] 实施例2杂合雄性不育近等基因系(rtms10YNSrtms101892F)的配组及其优势分析[0044] 利用杂合雄性不育系如L422(rtms10YNSrtms101892F)与9311、粤禾丝苗等恢复系分别在海南陵水春季和合肥夏季制种，并收获杂交种。杂交种分别在海南陵水春季和合肥夏季种植，抽穗期调查田间种植纯度，成熟后小区测产，以L422(rtms10YNS)/9311、L422(rtms10YNS)/粤禾丝苗为对照，结果见表3。从表3可以看出，无论在高温的合肥(夏季)还是在低温的海南陵水(春季)，杂合雄性不育系均可以用于杂交制种，L422(rtms10YNSrtms101892F)/9311和L422(rtms10YNSrtms101892F)/粤禾丝苗制种纯度均高于国家规定的最低杂交种纯度(96％)，且产量优势与对照相当，表明杂合雄性不育系如L422(rtms10YNSrtms101892F)制种不受温度影响，安全性较好。
[0045]
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