本发明专利技术提出了一种利用多倍体水稻为变异载体选育二倍体水稻的方法及其应用，利用多倍体水稻对不同亚种或物种异源基因组共存造成的不稳定性具有高度兼容性的特点，克服远缘杂种不育；同时利用远缘杂种多倍体基因组内或异源基因组间广泛的重组，将其作为促进基因重组的载体，使染色体结构和组成发生改变，创造出丰富的变异；而后，经染色体减倍获得兼有不同亚种或物种遗传成分且不同遗传成分相互融合的系列回复二倍体水稻。这些回复二倍体水稻具有广泛的遗传基础和丰富的遗传多样性，较二倍体回交育种更好地解决了水稻育种亲本遗传基础狭窄的问题，对高产、优质、多抗、广适水稻新品种的选育具有重要意义，也为水稻育种提供了一种新思路和新途径。一种新思路和新途径。一种新思路和新途径。
【技术实现步骤摘要】
一种利用多倍体水稻为变异载体选育二倍体水稻的方法及其应用
[0001]本专利技术属于现代农业的水稻育种
，尤其涉及一种利用多倍体水稻为变异载体选育二倍体水稻的方法及其应用。
技术介绍
[0002]水稻是世界三大粮食作物之一，为全世界半数以上人口提供稳定的食物来源。据估计世界人口在2050年将达到90亿，届时要满足全球人口的食物和营养需求，水稻产量至少要提高60％。但水稻产量在经历高秆变矮秆、常规稻变杂交稻两次巨大飞跃后，长期未能取得重大突破，主要原因之一在于育种亲本的遗传基础狭窄(孙传清等2000)。稻属(Oryza)内物种丰富，有亚洲栽培稻(O.sativa)和非洲栽培稻(O.glaberrima)两个栽培种，亚洲栽培稻又有籼稻(O.sativa ssp.indica)和粳稻(O.sativa ssp.japonica)两个遗传基础差异很大的亚种；除此之外，稻属还包括20多个野生稻种(Ge et al.1999)。野生稻长期生存于各种恶劣自然环境条件下，在生存竞争和自然选择过程中，形成了极其丰富的遗传多样性，保存了栽培稻不具有或已消失的许多优良基因，如抗病、抗虫、抗逆、细胞质雄性不育、高生物量、高蛋白含量等(何光存1998；邓化冰2006)。稻属内丰富的物种资源为水稻遗传改良提供了材料基础，是解决水稻育种亲本遗传基础狭窄问题的基因宝库。但目前对这些物种资源的利用都局限于二倍体水平，即二倍体水平上栽培稻籼粳亚种间或栽培稻与野生稻种间杂交获得杂种后，杂种再与籼稻或粳稻亲本(籼粳杂交时)或栽培稻亲本(栽野杂交时)经过连续多代回交和选择，最终选育出能够稳定遗传且具有目标性状的水稻新品种。其缺点和局限性在于：1)二倍体亚种间或种间杂种育性低甚至不育，产生可育配子的几率低，从而造成回交效率低；2)通过回交育种往往只能获得个别性状得到改良的新品种。
技术实现思路
[0003]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种利用多倍体水稻为变异载体选育二倍体水稻的方法及其应用，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。
[0004]本专利技术充分利用多倍体水稻对不同亚种或物种异源基因组的共存造成的不稳定性具有高度兼容的能力，通过多倍体化提高籼粳亚种间杂种或栽培稻与野生稻种间杂种的育性，从而产生更多的可育配子；同时，充分利用籼粳亚种间杂种多倍体或栽培稻与野生稻种间杂种多倍体基因组内或异源基因组间广泛的重组，将其作为促进不同亚种或物种间染色体交换、易位、基因转换、转座等重组过程的载体，使染色体的结构和组成发生改变，从而创造出丰富的变异；而后，经染色体减倍获得兼有不同亚种或物种遗传成分且不同遗传成分相互融合的回复二倍体水稻。这些回复二倍体水稻经历了不同亚种或物种间染色体的重组，具有更加广泛的遗传基础和更加丰富的遗传多样性，更好地解决了水稻育种亲本遗传基础狭窄的问题，对高产、优质、多抗、广适水稻新品种的选育具有重要意义，也为水稻育种
提供了一种新的思路和途径。
[0005]本专利技术是这样实现的，一种利用多倍体水稻为变异载体选育二倍体水稻的方法，包括以下步骤：
[0006]a.亲本选择
[0007]包括栽培稻籼粳亚种间杂交亲本的选择，或栽培稻与野生稻种间杂交亲本的选择；
[0008]b.亲本杂交
[0009]栽培稻籼稻亚种与粳稻亚种间进行亚远缘杂交；栽培稻与野生稻间进行远缘杂交；
[0010]c.杂种鉴定
[0011]将步骤b中获得的杂交种子或杂种试管苗种植后，通过形态和/或育性、和/或基因组原位杂交方法鉴定杂种的真实性；
[0012]d.杂种染色体加倍形成多倍体
[0013]将经过鉴定的籼粳亚种间杂种或栽培稻与野生稻种间杂种通过活体或离体染色体加倍获得杂种多倍体；
[0014]e.杂种多倍体的鉴定
[0015]通过形态和/或育性、和/或流式细胞分析、和/或根尖染色体数目鉴定加倍后植株的倍性，确保获得杂种多倍体；
[0016]f.杂种多倍体通过染色体减倍获得回复二倍体
[0017]通过未受精子房培养或花药培养实现染色体减倍，获得回复二倍体；
[0018]g.回复二倍体自交成稳定品系
[0019]回复二倍体植株自交多代(一般7
‑
8代)至稳定遗传，每代都对植株的综合性状进行选择，并通过基因芯片或分子标记对优良基因进行鉴定，最终选育获得具有至少一种优良基因且综合性状优良的系列回复二倍体水稻新品系。
[0020]进一步地，步骤a中，栽培稻籼粳亚种间杂交亲本包括亚洲栽培稻(Oryza sativa)中的籼稻亚种(O.sativa ssp.indica)和粳稻亚种(O.sativa ssp.japonica)；
[0021]栽培稻与野生稻种间杂交亲本包括：亚洲栽培稻(O.sativa)，野生稻包括普通野生稻(O.rufipogon)、尼瓦拉野生稻(O.nivara)、巴蒂野生稻(O.barthii)、长雄蕊野生稻(O.longistaminata)、展颖野生稻(O.glumaepatula)、南方野生稻(O.meridionalis)、斑点野生稻(O.punctata)、药用野生稻(O.officinalis)、根茎野生稻(O.rhizamatis)、澳洲野生稻(O.australiensis)和短药野生稻(O.brachyantha)中的任一种野生稻。
[0022]进一步地，步骤b中，栽培稻籼稻亚种与粳稻亚种间的杂交通过常规有性杂交方法完成；栽培稻与野生稻间的杂交通过激素处理与重复授粉、及胚挽救方法完成。
[0023]进一步地，步骤c中，杂种的育性降低或不育。
[0024]进一步地，步骤e中，形态上，杂种多倍体与二倍体相比，植株变矮，茎秆变粗，叶片变厚，叶色变深，穗子变长，籽粒增大，芒性状由无芒变为有芒或芒变长；育性上，杂种多倍体与二倍体相比，育性提高。
[0025]进一步地，步骤g中，植株的综合性状包括株叶型、生育期、穗数、总粒数、结实率、千粒重。
[0026]进一步地，步骤g中，优良基因包括抗病、抗虫、抗逆、优质基因中的至少一种。
[0027]进一步地，步骤g中，优良基因包括产量基因Gn1a和/或OsSPL16、高蛋白含量基因OsAAP6、耐寒基因qLTG3
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1、抗黄色斑驳病基因Rymv1、高支链淀粉含量基因Waxy、褐飞虱抗性基因Bph18和/或Bph26、稻瘟病抗性基因Pia和/或Pi2和/或Pi3和/或Pi5和/或Pi63、白叶枯抗性基因Xa21、耐盐基因SKC1、抗条叶枯病毒基因STV11中的至少一种。
[0028]本专利技术还提供了如上述的一种利用多倍体水稻为变异载体选育二倍体水稻的方法在二倍体水稻选育中的应用。
[0029]本专利技术中，首先充分利用多倍体水稻对不同亚种或物种异源基因组的共存造成的不稳定性具有高度兼容的能力，通过多倍体化提高籼粳亚种间杂种或栽培稻与野生稻种间杂种的育性，从而产生本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用多倍体水稻为变异载体选育二倍体水稻的方法，其特征在于，包括以下步骤：a.亲本选择包括栽培稻籼粳亚种间杂交亲本的选择，或栽培稻与野生稻种间杂交亲本的选择；b.亲本杂交栽培稻籼稻亚种与粳稻亚种间进行亚远缘杂交；栽培稻与野生稻间进行远缘杂交；c.杂种鉴定将步骤b中获得的杂交种子或杂种试管苗种植后，通过形态和/或育性、和/或基因组原位杂交方法鉴定杂种的真实性；d.杂种染色体加倍形成多倍体将经过鉴定的籼粳亚种间杂种或栽培稻与野生稻种间杂种通过活体或离体染色体加倍获得杂种多倍体；e.杂种多倍体的鉴定通过形态和/或育性、和/或流式细胞分析、和/或根尖染色体数目鉴定加倍后植株的倍性，确保获得杂种多倍体；f.杂种多倍体通过染色体减倍获得回复二倍体通过未受精子房培养或花药培养实现染色体减倍，获得回复二倍体；g.回复二倍体自交成稳定品系回复二倍体植株自交多代至稳定遗传，每代都对植株的综合性状进行选择，并通过基因芯片或分子标记对优良基因进行鉴定，最终选育获得具有至少一种优良基因且综合性状优良的系列回复二倍体水稻新品系。2.根据权利要求1所述的一种利用多倍体水稻为变异载体选育二倍体水稻的方法，其特征在于：步骤a中，栽培稻籼粳亚种间杂交亲本包括亚洲栽培稻(Oryza sativa)中的籼稻亚种(O.sativa ssp.indica)和粳稻亚种(O.sativa ssp.japonica)；栽培稻与野生稻种间杂交亲本包括：亚洲栽培稻(O.sativa)，野生稻包括普通野生稻(O.rufipogon)、尼瓦拉野生稻(O.nivara)、巴蒂野生稻(O.barthii)、长雄蕊野生稻(O.longistaminata)、展颖野生稻(O.glumaepatula)、南方野生稻(O.meridionalis)、斑点野生稻(O.punctata)、药用野生稻(O.officinalis)、根茎野生稻(O.rhizamatis)、澳洲野生...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋兆建，蔡得田，张献华，王维，刘育华，何玉池，
申请(专利权)人：武汉多倍体生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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