[发明专利]利用玉米异源多倍体培育玉米-大刍草单体附加系的方法

说明书

本发明属于植物远缘杂交育种方法领域，本发明公开了利用玉米异源多倍体培育玉米‑大刍草单体附加系的方法。该方法以玉米异源六倍体(Tripsazea creammaize T.；2n＝76)为非轮回亲本，以玉米(Zea mays L.)为轮回亲本杂交，然后对结实后代进行染色体数和染色体组成鉴定和选择，最后获得染色体总数为21条，其中玉米染色体为20条、大刍草染色体数为1条的玉米‑大刍草单体附加系。本发明为将大刍草的优良种质导入玉米中提供了有效途径；其次，本发明单体附加系为基因功能研究提供了良好的材料；此外，本发明方法简单，时间短，效率高。

技术领域

本发明属于植物远缘杂交育种方法领域，具体涉及利用玉米异源多倍体培育玉米-大刍草单体附加系的方法。

背景技术

作物近缘野生种具有许多可以供栽培作物利用的优良基因及特性，如抗病虫性，抗逆性，高品质等。但是由于生殖隔离，那些优良基因和特性难以直接为栽培作物利用，为将这些外源基因导入到栽培作物中，育成一系列的附加系，代换系或易位系是丰富作物遗传资源的一种重要手段。异源附加系是指物种原基因组中附加了外源种属染色体的非整倍体材料。依据附加的染色体的数目及种类，异源附加系可分为：单体异源附加系、二体异源附加系、双单体附加系、双二体附加系和多重附加系等。其中最具有研究和使用价值的是单体异源附加系与二体异源附加系。单体异源附加系可以精确高通量地将标记分配到单个外源染色体上，并且每个单体异源附加系可以被看作是相应一个外源染色体文库，可以比较外源染色体与各自的同源受体染色体之间的标记位置，也便于研究同源染色体的渗入机制和配对状态(谭光轩.HEREDITAS(Beijing)，2008,30(1):35-45)。目前已经创制了许多植物的异源附加系，如洋葱染色体导入到大葱中(Masayoshi Shigyo*YT等.Genes GenetSys.1996,71:363–371)；药用野生稻染色体导入到水稻中(Tan G等.Theoretical andapplied genetics.2005,111(8):1585-1595)；拟斯卑尔脱山羊草染色体导入到小麦中(Friebe B等.Theoretical and Applied Genetics.2000,101(1-2):51-58)；玉米染色体导入到燕麦中(Kynast RG等.Plant physiology.2001，125(3):1216-1227)。此外，在芸薹属物种间杂交过程中也获得了大量的附加系(Struss D等,PlantBreeding.1991,106(3):209-214)。

普通栽培玉米(Zea mays L.)与其近缘物种之间由于生殖隔离造成远缘杂交比较困难，因而难以将近缘物种的有益基因导入到普通栽培玉米中。Mangelsdof等将二倍体或四倍体指状摩擦禾与玉米的花粉混合后通过剪短花丝授在玉米雌穗上，所得到的杂种籽粒进行胚的培养，于1929年在世界上第一次成功获得玉米-摩擦禾杂种F_l(Mangelsdorf PC等.Journal of Heredity.1931,22(11):329-343)。其后许多学者进行了摩擦禾染色体导入到玉米中的研究，其后代基本上都是通过胚拯救和诱导体细胞形成获得(Molina MdC等.Electronic Journal of Biotechnology.2006,9(3):276-280)。因此，生殖隔离是造成玉米难以利用其近缘物种有益基因的主要因素。

MTF-1(Tripsazea creammaize T.2n＝76.)是四川农业大学通过远缘杂交育成的包含全套玉米染色体组(20条)、鸭茅状摩擦禾染色体组(36条)和四倍体多年生类玉米染色体组(20条)的玉米异源六倍体(苏月贵.四川农业大学硕士论文，2009)，是一个自然界不存在的新物种。因MTF-1具有玉米、四倍体多年生类玉米和摩擦禾的全套染色体、且具有雌性可育的特性，使MTF-1能与玉米、四倍体多年生类玉米或摩擦禾杂交结实，产生少量可育的杂交后代。利用MTF-1的这种特性，以MTF-1为桥梁材料与栽培玉米等杂交，可以克服远缘杂交障碍，从而将玉米近缘种属的优良基因转移到栽培玉米中。

经检索，没有发现有关利用玉米异源多倍体培育玉米-大刍草单体附加系的报道。