[发明专利]一种细胞核雄性不育杂交小麦的培育方法

说明书

技术领域

本发明涉及作物栽培领域，尤其是杂交小麦的培育方法。

背景技术

与作物细胞质雄性不育“三系”杂交优势利用体系相比较，作物细胞核雄性不育性不存在特殊的恢复、保持关系，因此，核不育作物杂交优势利用的最大优点，是可用于选育优良不育系、保持系和父本系的亲本材料极为丰富，有利于选育强优势杂交组合。但是，用常规方法难以实现核不育性的有效保持，即难以生产大量纯合不育系种子。用小麦细胞遗传学的理论，通过小麦染色体工程技术，设计某种特殊细胞遗传机制，可实现核不育系的有效保持。其遗传育种原理是：在纯合雄性不育基因型中，附加一条外缘染色体或一条工程化染色体(Engineered Chromosome，或称修饰染色体Modified Chromosome，它是用有关属、种的部分同源染色体为目标材料，人工加工培育(合成)而成)，这条外缘或工程化染色体必需具备以下特殊遗传功能：一、可以在普通小麦遗传背景中独立遗传传递、表达，而不与ABD基因组的任何部分同源染色体在减数分裂期发生配对；二、携带显性同源(部分同源)雄性可育基因Ms和显性标记基因Ma；三、不能够通过雄配子途径传递，而仅以雌配子途径传递。因此，这个带有纯合核不育基因(msms)的单体异附加系小麦，自交可结实，后代种子(植株)有两种基因型个体，一是不携带异源染色体的具有纯合msms基因型小麦的整倍体，植株表现完全雄性不育，二是带有一条外缘染色体的具有纯合msms基因型小麦的单体异附加系自身。通过附加染色体携带的显性标记基因的表达，将上述整倍体雄性不育的种子或植株与雄性可育单体异附加系的种子(种子标记性状)或植株(植株标记性状)相区分。将整倍体雄性不育系和另一个纯系杂交，生产杂交F1种子用于生产，将单体异附加系通过自交或与整倍体不育系杂交，用于繁殖整倍体雄性不育系和其自身。由此实现了小麦细胞核雄性不育性的保持，并将其应用于杂交小麦开发上。根据上述细胞遗传理论设计原理，国内外公开报道了数例成功实例(包括本发明公开的内容)：

将黑麦的5R染色体导入小麦细胞核雄性不育突变体Cornerstone(mslc)上，Driscoll(1972)获得了XYZ杂交小麦生产体系：X系、Y系和Z系分别是msms基因型小麦5R二体异附加系(2n＝42W(msms)+5R’’＝44)、5R单体异附加系(2n＝42W(msms)+5R’＝43)和msms基因型小麦整倍体(2n＝42W(msms)+＝42)。5R染色体上携带有部分同源等位的显性雄性可育基因Ms和穗茎有绒毛显性标记基因，5R染色体在减数分裂时不与普通小麦的染色体发生配对，而是独立遗传的。用Z系做母本与X系杂交生产Y系，再由Z系做母本和Y系杂交繁殖Z系，再由Z系和父本系杂交生产杂交种用于生产。XYZ体系开创了小麦核不育杂交优势利用的新途径、新方法。但是，由于5R染色体在Y系中能以一定的传递率通过花粉传递，同时，X系中两个5R染色体间常常发生不配对的现象。为此，后来Driscoll(1985)提出了改良XYZ体系，其将原系统中5R染色体改换为5R等臂染色体，改良系统中的外缘染色体，通过雄配子途径的传递率有所减少，但仍然能传递，意味着系统仍然不能够生产纯合度高的核不育系种子，由此限制了它的生产应用。另外，区分可育与不育，是根据植株穗茎有绒毛(可育株Y系)和无绒毛(不育株Z系)实现的，这需要等到抽穗后进行，由此增加了不育系繁殖成本。

黄寿松等(1991)将长穗偃麦草的4E染色体附加到一份隐性核不育小麦上，获得的“蓝标型小麦核雄性不育、保持系”，是带有纯合核不育基因的小麦的4E染色体单体异附加系，它自交可结实，后代可分离出三种粒色的种子：一种为白粒(正常小麦粒色)，约占64％，表现雄性不育，可用于F1制种；另一种为浅蓝粒，约占33％，自交可结实，后代可永久分离出白粒不育和蓝粒可育种子；第三种为深蓝粒，占3％，自交可结实，后代仅为深蓝粒亲本自身。该报道的“蓝标型小麦核雄性不育、保持系”(相当于本发明的浅蓝粒系)的结实率约为40-50％，自交后代分离出的白粒不育系种子只有64％左右。

发明内容

本发明的目的是提供一种自交结实率和从自交后代分离出的白粒不育系种子都高的细胞核雄性不育杂交小麦的培育方法。

实现上述目的的技术方案为：