一种水稻普通核不育系的繁殖方法技术

本发明专利技术提供了一种水稻普通核不育系的繁殖方法，包括以下步骤：构建含有颜色标记基因C、普通核不育的育性恢复基因S和花粉失活基因K的表达载体；将表达载体转化至水稻普通核不育突变株中，获得T0代转基因植株；筛选T0代转基因植株中带有颜色标记基因C、普通核不育的育性恢复基因S和花粉失活基因K三个基因的可育株系；将可育株系进行自交繁殖，并从自交繁殖后代中的种子中分离出工程保持系种子和普通核不育系种子；将普通核不育系作为母本，将工程保持系作为父本进行杂交，收获母本植株上的种子即为不含转基因成分的普通核不育系种子。本发明专利技术方法具有不育系种子占比高、生产成本低等优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水稻不育系的繁殖
，尤其涉及一种水稻普通核不育系的繁殖方法。
技术介绍
普通核不育受一对隐性核基因控制，一般不受外部环境因子的影响，不管环境条件怎样变化，总是表现为不育，这种不育类型在自然界中比较常见。在生产应用中，普通核不育具有以下优点：1)容易从普通核不育材料中选育出不育率和不育株都为100％的普通核不育系；2)育性正常的品种都是它的恢复系，恢复谱及其广泛，配组自由使得选育优良组合的几率大增；3)能紧跟常规稻的选育步伐，开辟籼粳亚种间杂种优势新领域，使水稻产量在现有杂交水稻基础上实现更高产目标。因此，普通核不育系是一种理想的不育材料，袁隆平院士将普通核不育系应用于杂交水稻制种的技术称为第三代的杂交水稻，但由于这种类型的不育系没有相应的保持系，且自身不能进行育性转换，繁殖非常困难，这成为制约其大规模生产利用的关键因素。由于越来越多的研究机构和科研工作者意识到普通核不育系巨大的利用价值和潜力，近年不少研究机构加大了对普通核不育系大规模繁殖问题上的研究投入和研究力度，并且取得了可喜的进展，例如：在隐性核不育植株中导入连锁表达的育性恢复基因、花粉致死基因以及筛选标记基因三套元件，可以获得该雄性不育植株的中间父本，中间父本通过自交可以获得分离比为1∶1的中间父本和不育系。湖南杂交水稻研究中心申请的ZL201210426678.7号和ZL201210426939.5号中国专利文献中记载了将普通核不育基因对应的等位可育基因与颜色标记基因连锁在一起，构建能恢复普通核不育材料育性的载体，利用转基因技术转化普通核不育水稻构建杂合的工程保持系，该工程保持系与普通核不育系杂交后能获得分离比为1∶1的可育种子和不育的种子，其中可育的种子含有转基因成分带有颜色标记，可以继续用作工程保持系，而不育的种子不含转基因成分不带颜色标记，即为制种所需要的普通核不育系种子，普通核不育系种子可以根据颜色从可育的工程保持系中分选出来，袁隆平院士将这种利用工程保持系与普通核不育系杂交繁殖获得水稻普通核不育系的方式称为工程核不育系。上述两种方法都能获得占比为50％的不育系，突破了普通核不育的繁殖难题，为推进普通核不育系大规模应用奠定了基础，但利用上述方法生产的普通核不育系种子只有当季产量的一半，使得普通核不育系种子的生产成本增加，从而导致最终的杂交种子生产成本升高。因此，探索一种不育系种子占比更高、生产成本更低的普通核不育系的繁殖方法，大幅度降低普通核不育系的繁殖成本，将为推进普通核不育系大规模应用具有重大的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种水稻普通核不育系的繁殖方法，通过失活含有转基因元件控制后代可育性状，所繁殖得到的不育系种子在母本植株上的占比可达到100％，具有不育系种子占比高、生产成本低等优势。为解决上述技术问题，提供了一种水稻普通核不育系的繁殖方法，包括以下步骤：S1、构建含有颜色标记基因C、普通核不育的育性恢复基因S和花粉失活基因K的表达载体；S2、将所述表达载体转化至水稻普通核不育突变株中，获得T0代转基因植株，所述水稻普通核不育突变株的基因型为ss；S3、筛选所述T0代转基因植株中带有颜色标记基因C、普通核不育的育性恢复基因S和花粉失活基因K三个基因的基因型为sSCK的可育株系；S4、将所述可育株系进行自交繁殖，并从自交繁殖后代中的种子中分离出基因型为sSCK的工程保持系种子和基因型为ss的普通核不育系种子；S5、将基因型为ss的普通核不育系作为母本，将基因型为sSCK的工程保持系作为父本进行杂交，收获母本植株上的种子即为不含转基因成分的普通核不育系种子。一种水稻普通核不育系的繁殖方法，包括以下步骤：S1、构建含有颜色标记基因C、普通核不育的育性恢复基因S和花粉失活基因K的表达载体；S2、将所述表达载体转化至水稻普通核不育突变株中，获得T0代转基因植株，所述水稻普通核不育突变株的基因型为ss；S3、筛选所述T0代转基因植株中带有颜色标记基因C、普通核不育的育性恢复基因S和花粉失活基因K三个基因的基因型为sSCK的可育株系；S4、将所述可育株系进行自交繁殖，并从自交繁殖后代中的种子中分离出基因型为sSCK的工程保持系种子和基因型为ss的普通核不育系种子；S5、将所述基因型为ss的普通核不育系种子和所述基因型为sSCK的工程保持系种子按照母本数量与父本数量为1∶1至4∶1的比例混播混收方式繁殖，通过色选分离出不含转基因成分的普通核不育系种子。上述的繁殖方法，优选的，所述颜色标记基因C为红色荧光蛋白基因DsRed、红色荧光蛋白标记基因RFP、绿色荧光蛋白基因GFP、绿色荧光蛋白基因EGFP或蓝色荧光蛋白基因EBF。上述的繁殖方法，优选的，所述花粉失活基因K为ZmAA1基因。上述的繁殖方法，优选的，所述水稻普通核不育突变株中的不育基因s为msp1、pair1、pair2、zep1、mel1、pss1、tdr、udt1、gamyb4、ptc1、api5、wda1、cyp704B2、dpw、mads3、osc6、rip1、csa或aid1。上述的繁殖方法，优选的，所述表达载体为植物表达载体。上述的繁殖方法，优选的，所述植物表达载体为pCAMBIA1300、pCAMBIA1301、pCAMBIA1390、pCAMBIA3301和pBI121中的一种。上述的繁殖方法，优选的，所述S2步骤中，所述水稻普通核不育突变株通过遗传选育、物理化学诱变或基因编辑获得。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术提供了一种水稻普通核不育系的繁殖方法，培育后的水稻工程保持系在花粉发育的过程中，含有转基因成分并控制后代可育性状的小孢子在花粉失活基因的控制下不能发育成具有正常功能的花粉，而不含转基因成分并控制后代不育性状的小孢子则能发育成正常的花粉。因此，当作为父本的工程保持系与作为母本的普通核不育系杂交繁殖不育系时，只有一种花粉即不含转基因成分并控制后代不育性状的花粉能与不育系的雌配子体形成合子，进而发育成普通核不育系种子，所繁殖得到的不育系种子在母本植株上的占比为100％，显著提高了不育系繁殖产量，降低了后续的制种成本。(2)本专利技术提供了一种水稻普通核不育系的繁殖方法，采用工程保持系和普通核不育系以1∶1至4∶1的比例混播混收的方式繁殖不育系时，后代种子通过色选分离出的不育系种子占比为75％～90％，这种混播混收的方法不仅提高了不育系繁殖产量，降低了后续的制种成本，也大大减少了播种和收割成分。但实际操作过程中，工程保持系和普通核不育系的比例并不限于此，如果调高两者的比例，不育系的繁殖产量将上升；如果调低两者的比例，则不育系的繁殖产量将下降。附图说明为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。图1为本专利技术实施例1中普通核不育系繁殖的工艺流程图。图2为本专利技术实施例1中构建表达载体pEAT1DsRed+ZmAA1图。图3为本专利技术实施例1中工程保持系自交繁殖图。图4为本专利技术实施例1中采用父母本分插的方式繁殖普通核不育系种子的流程图。图5为本专利技术实施例1中PCR检测普通核不育系凝胶电泳图，其中M为1kbDNAmaker本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水稻普通核不育系的繁殖方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建含有颜色标记基因C、普通核不育的育性恢复基因S和花粉失活基因K的表达载体；S2、将所述表达载体转化至水稻普通核不育突变株中，获得T0代转基因植株，所述水稻普通核不育突变株的基因型为ss；S3、筛选所述T0代转基因植株中带有颜色标记基因C、普通核不育的育性恢复基因S和花粉失活基因K三个基因的可育株系；所述可育株系的基因型为sSCK；S4、将所述可育株系进行自交繁殖，并从自交繁殖后代中的种子中分离出基因型为sSCK的工程保持系种子和基因型为ss的普通核不育系种子；S5、将基因型为ss的普通核不育系作为母本，将基因型为sSCK的工程保持系作为父本进行杂交，收获母本植株上的种子即为不含转基因成分的普通核不育系种子。

【技术特征摘要】
1.一种水稻普通核不育系的繁殖方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建含有颜色标记基因C、普通核不育的育性恢复基因S和花粉失活基因K的表达载体；S2、将所述表达载体转化至水稻普通核不育突变株中，获得T0代转基因植株，所述水稻普通核不育突变株的基因型为ss；S3、筛选所述T0代转基因植株中带有颜色标记基因C、普通核不育的育性恢复基因S和花粉失活基因K三个基因的可育株系；所述可育株系的基因型为sSCK；S4、将所述可育株系进行自交繁殖，并从自交繁殖后代中的种子中分离出基因型为sSCK的工程保持系种子和基因型为ss的普通核不育系种子；S5、将基因型为ss的普通核不育系作为母本，将基因型为sSCK的工程保持系作为父本进行杂交，收获母本植株上的种子即为不含转基因成分的普通核不育系种子。2.根据权利要求1所述的繁殖方法，其特征在于，所述S5步骤替换为：将所述基因型为ss的普通核不育系种子和所述基因型为sSCK的工程保持系种子按照母本数量与父本数量为1∶1至4∶1的比例混播混收方式繁殖，通过色选分离出不含转基因成分的普通核不育系种子。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁定阳，段美娟，余东，孙志忠，谭炎宁，孙学武，袁光杰，袁贵龙，李新奇，李莉，袁隆平，
申请(专利权)人：湖南杂交水稻研究中心，
类型：发明
国别省市：湖南;43