一种培育高结实性异源四倍体玉米的方法技术

本发明专利技术公开了一种培育高结实性异源四倍体玉米的方法，属于玉米远缘杂交技术领域。本发明专利技术主要是以异源多倍体玉米BF7(保藏编号为：CGMCC No.18176)为母本，以同源四倍体玉米为父本杂交；然后在后代中对染色体总数和所含玉米、四倍体多年生类玉米、以及易位染色体数、且结实率高的材料进行选株自交，最终育成高结实性的异源四倍体玉米。本发明专利技术方法培育的异源四倍体玉米结实性高，克服了以前的近异源四倍体玉米结实率低的缺点，可使玉米与四倍体多年生类玉米之间的染色体交换重组更加充分多样，将其优良基因导入到玉米中变得更加简单、高效，为扩大玉米遗传种质基础、进而培育突破性品种提供了一个良好基础。

A method of cultivating heterotetraploid maize with high seed setting

【技术实现步骤摘要】
一种培育高结实性异源四倍体玉米的方法
本专利技术属于玉米远缘杂交育种方法领域，具体涉及一种培育高结实性异源四倍体玉米的方法。
技术介绍
玉米是粮饲兼用作物，也是重要的工业原料。随着人口增加和人们生活水平的提高、以及畜牧业的发展，对玉米的需求也急剧增加。提高单产是提高玉米产量的主要途径，但是由于现有玉米种质存在遗传基础狭窄等问题，限制了突破性玉米品种的培育。因此，拓宽和创制新的玉米种质资源是培育高产品种的关键。四倍体多年生类玉米(或称为大刍草，ZeaperennisL.)和摩擦禾(TripsacumdactyloidesL.)等玉米近缘野生属种在长期的进化过程中形成了各种不同的优良特性。大刍草具有耐冻、耐冷、耐湿和抗病等特点，如对玉米大、小斑病有很强的抗性，还具有抗逆性强和适应性广等优点。摩擦禾具有良好的抗病虫性，如抗玉米根螟和玉米螠管蚜，抗锈病、抗玉米大斑病；摩擦禾还具有抗寒、抗旱、耐盐碱等优良特性；此外，摩擦禾还具有籽粒营养丰富，蛋白质含量高，消化率高等优点。玉米近缘野生属种的这些优良特性可用于拓宽玉米的种质基础，但是由于亲缘关系较远，存在生殖隔离等原因，它们和玉米杂交后存在不能结实、杂交后代不育或者育性极低等问题，使玉米近缘野生属种的有益基因难以导入到玉米材料中。MTF-1(TripsazeacreammaizeT.，2n＝76)是四川农业大学以引自美国的同源四倍体玉米(ZeamaysL.，4n＝40)和四倍体鸭茅状摩擦禾(或称指状摩擦禾，TripsacumdactyloidesL.，2n＝72)之间的属间杂种F1为母本，以四倍体多年生类玉米(Zeaperennis，2n＝40)为父本杂交而获得的玉米异源六倍体；MTF-1的染色体数为76，是一个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)的属间杂种，是一个自然界不存在的新物种。MTF-1具有雌性可育的特性，以玉米(ZeamaysL.)、大刍草(ZeaperennisL.)或摩擦禾(TripsacumdactyloidesL.)为父本给MTF-1授粉都可产生结实后代。利用此特性，以MTF-1为桥梁材料，可将大刍草或摩擦禾中的有益基因转移到玉米中。但是由于MTF-1存在多年生、分蘖多等野生特性，其应用受到较大限制。目前，MTF-1主要用于培育多年生、分蘖多且无性繁殖的饲草玉米品种(CN103609428A，CN103548674A)，难以直接在玉米育种中应用。专利申请《一种培育近异源四倍体玉米材料的方法》(CN107148910A)公开了一种利用MTF-1培育近异源四倍体玉米的方法，利用该方法培育的近异源四倍体玉米材料花粉育性高，为将玉米近缘属种中的有益基因导入到玉米材料中创造了很好的条件。但是利用该近异源四倍体玉米杂交产生的后代存在生长不协调、结实率低、甚至花期不遇而无法自交结实，无法保证后代数量和有效保存有益种质等问题。因此，后代结实率低已成为将玉米近缘属种优良性状向玉米材料中转移或在玉米育种中应用的主要障碍。
技术实现思路
针对目前与玉米近异源四倍体玉米杂交所得杂交后代存在结实率低等问题，本专利技术目的在于提出一种培育高结实性异源四倍体玉米的方法，用以提高异源四倍体玉米及其后代的结实率，为将玉米近缘野生属种中的优良基因导入到玉米材料，进而为扩大玉米种质的遗传基础提供一种有效手段。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种培育高结实性异源四倍体玉米的方法，包括如下步骤：(1)、在吐丝散粉期，以BF7(Zeamays，2n＝38～41)为母本，以同源四倍体玉米(Zeamays，2n＝40)为父本进行杂交，成熟时收获种子，得F1代；(2)、种植F1代，在三叶期开始至抽雄期前取F1代植株根尖，用基因组原位杂交方法进行染色体数目和染色体组成鉴定；在抽雄期用碘-碘化钾染色法对F1代材料进行花粉育性检测；选择F1代中染色体总数为38～42条，其中玉米染色体数为26～32条，四倍体多年生类玉米染色体数为6～14条，玉米和四倍体多年生类玉米染色体之间形成的易位染色体0～8条，且花粉育性大于60％的植株进行自交，成熟时收获果穗，统计结实率，并选取结实率大于40％的果穗，得F2代；(3)、种植F2代，在三叶期开始至抽雄期前取根尖，采用基因组原位杂交的方法对根尖染色体数目和染色体组成进行鉴定；在抽雄期用碘-碘化钾染色法对F2代植株的花粉育性进行检测；选择染色体总数为40～42条，其中含有玉米染色体31～36条、四倍体多年生玉米染色体2～8条、易位染色体数为0～6条、花期协调且花粉育性大于70％的植株进行自交，成熟时收获果穗；统计结实率，并选取实率大于50％的的果穗，得F3代；(4)、种植F3代，按照步骤(3)所述基因组原位杂交方法对根尖染色体数和染色体组成进行鉴定，并在抽雄期用碘-碘化钾染色法对花粉育性进行检测；选择染色体总数为40～42条，其中含玉米染色体35～38条、四倍体多年生类玉米染色体1～4条、易位染色体1～6条、花期协调且花粉育性大于80％的植株进行自交；成熟时收获果穗，统计结实率，选择结实率大于60％的果穗，保留种子；即为高结实性异源四倍体玉米。上述方法步骤(1)中所述的BF7(Zeamays)保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心；其保藏编号为：CGMCCNo.18176。所述BF7是四川农业大学以自育的玉米异源六倍体MTF-1(TripsazeacreammaizeT.；2n＝76)为母本，以二倍体玉米Mo17为父本杂交后获得一株编号为BC1-31的可育后代，再将其自交7代获得的玉米-大刍草异源多倍体。BF7的染色体总数为38-41条，其中含有玉米染色体24-28条，含有四倍体多年生类玉米染色体14-16条，玉米和大刍草的易位染色体0-3条，无摩擦禾染色体。BF7为一年生，植株似玉米，花粉育性较高，雌穗可育，自交能够获得少量的种子；BF7生长缓慢且自交结实率低，无法直接利用。上述方法步骤(1)中所述的同源四倍体玉米是指将二倍体玉米直接加倍获得的同源四倍体玉米。如用秋水仙素等将二倍体玉米自交系Mo17加倍，即可得染色体总数为40条的同源四倍体玉米。所述同源四倍体玉米的加倍前的出发品种可以是自交系、杂交种、农家种或综合种等。所述的同源四倍体玉米可以是Twf9、P1-vv或P1-mm。Twf9、P1-vv或P1-mm引自CIMMYT(墨西哥小麦玉米改良中心)，均可从公开途径得到。上述方法步骤(2)、(3)或(4)中所述的碘-碘化钾染色法请参照苏月贵硕士论文(四川农业大学硕士论文，2009)。上述方法步骤(3)或(4)中所述的基因组原位杂交方法参照TangQ等2005年公开的方法(TangQ等.CropSci,2005,45:717-721)。与现有技术相比，本专利技术具有的优点和有益技术效果：(1)本专利技术方法以同源四倍体玉米为父本，其与玉米异源多倍体BF7的杂交后代中玉米染色体数所占比例高，克服本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种培育高结实性异源四倍体玉米的方法，其特征在于包括如下步骤：/n(1)、在吐丝散粉期，以BF7(Zea mays，2n＝38～41)为母本，以同源四倍体玉米(Zeamays，2n＝40)为父本进行杂交，成熟时收获种子，得F

【技术特征摘要】
1.一种培育高结实性异源四倍体玉米的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)、在吐丝散粉期，以BF7(Zeamays，2n＝38～41)为母本，以同源四倍体玉米(Zeamays，2n＝40)为父本进行杂交，成熟时收获种子，得F1代；
(2)、种植F1代，在三叶期开始至抽雄期前取F1代植株根尖，用基因组原位杂交方法进行染色体数目和染色体组成鉴定；在抽雄期用碘-碘化钾染色法对F1代材料进行花粉育性检测；选择F1代中染色体总数为38～42条，其中玉米染色体数为26～32条，四倍体多年生类玉米染色体数为6～14条，玉米和四倍体多年生类玉米染色体之间形成的易位染色体0～8条，且花粉育性大于60％的植株进行自交，成熟时收获果穗，统计结实率，并选取结实率大于40％的果穗，得F2代；
(3)、种植F2代，在三叶期开始至抽雄期前取根尖，采用基因组原位杂交的方法对根尖染色体数目和染色体组成进行鉴定；在抽雄期用碘-碘化钾染色法对F2代植株的花粉育性进行检测；选择染色体总数为40～42条，其中含有玉米染色体31～36条、四倍体多年生玉米染色体2～8条、易位染色体数为0～6条、花期协调且花粉育性大于70％的植株进行自交，成熟时收获果穗；统计结实...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐祈林，温小冬，赵艳丽，穆罕默德·扎法尔·伊克巴尔，李影正，严旭，吴子洲，李杨，李晓锋，何如钰，张萍，周阳，何建美，阿米尔·阿里·阿布罗，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：四川;51