利用对环境条件高度敏感基因的近等基因系实现植物杂交制种防杂保纯的技术和方法技术

本发明专利技术是一种利用对环境条件高度敏感基因的近等基因系实现植物杂交制种防杂保纯的技术和方法。其特点在于利用与植物经济产量无直接关系、对某个化学物质、物理条件高度敏感的基因，通过常规的有性杂交或无性转基因的方法在杂交亲本中培育该基因的近等基因系，然后在杂交种子的制种过程中对亲本实施处理，彻底清除不育系（Ａ系）自交单株和混入的保持系（Ｂ系）株，或者在使用带有敏感基因的三系或两系法制得的杂交种时，对其幼苗实施处理，可有效去除混入杂交种中的自交不育系，从而保证杂交种子的生产力。

【技术实现步骤摘要】
农林牧渔
技术介绍
-植物杂种优势就是利用两个或两个以上的有遗传差异的亲本(如不同的高 度、色泽、形状、抗性、产量等)进行杂交，其子代具有超越其亲本的优良表 现(如更高的产量、抗性等)。然而杂种优势的利用一直到1900年孟德尔遗传 定律被重新发现后，在Shul1(1908)、 East (1908)和Jones (1917)等的共同努力下 才得以实现。当前，农作物，如水稻、玉米、高梁、棉花、番茄、辣椒、洋葱、 西瓜等，产量的增产主要依赖于杂种优势的利用。植物杂种优势的利用为全球 创造了数千亿美元的商业机会。杂种优势的利用，杂交种子的生产是关键。而杂交种子的生产由分为两大步骤其第一步就是生产亲本；其第二步就是利用亲本生产杂交种子。而选择完成两个生产步骤的方法主要依赖于植物的繁殖方式和其颖花结构。在植物繁 殖方式中有有性繁殖、无性繁殖、有性无性交替繁殖三种。本申请将涉及有性繁殖、有性无性交替繁殖两种。有以下几种情形第一种情形雌雄同花同株，如水稻、小麦、大豆等。这些作物通常被称 为自花授粉作物。第二种情形雌雄异花同株，如玉米等。这些作物通常被称为异花授粉作 物。第三种情形雌雄异株，如木瓜等。这些作物通常也被称为异花授粉作物。 本申请将涉及第一、二两种情形。在亲本的繁殖方法中有两个可攻选择的手段 一是使用人工的方法去除一 方亲本的雄花或雄性器官造成母本，另一方则保持自然状态使之成为父本；二 是利用遗传学的手段，利用遗传基因制造母本，另一方保持自然状态使之成为 父本。本申请仅涵盖第二两种情形。再利用遗传学的手段生产杂交种子有两种方法 一是三系法、二是两系法。 所谓的三系法即是利用雄性不育系(通常称A系)与其姊妹系雄性不育保持系 (通常称B系)杂交繁殖A系，从而完成制种的第一步；再用繁殖的A系和雄 性不育恢复系(通常称R系)杂交形成杂交第一代种进入市场，从而完成杂交 制种的第二步。因为此法使用A系、B系和R系，所以称三系法。所谓两系法就是利用其中的一个亲本在一种环境下(如某一特定温度、日照长度)雄性和雌性可育，自交繁殖，从而完成制种的第一步；当把这些繁殖 的种子置于另一种环境下，则表现为雄性不育而雌性可育，在于另一亲本杂交 形成杂交第一代种进入市场，从而完成杂交制种的第二步。这种在不同条件下 可转换雄性育性的亲本通常称两用系。因为此法只涉及一个两用系和另一个亲 本，所以称两系法。本申请涵盖使用这两种方法但不含方法本身。无论是利用三系法还是两系法，在杂交种子亲本的生产中常常有混杂现 象。如在三系法中，母本中会混入B系和由于育性不稳定而形成的A系自交株；在两系法中，由于环境条件(如温度、湿度、施肥水平)的不稳定和发生无法 预测的变化而导致两用系在第二步制种中自交，形成混杂。在实际生产中，如果不去除混杂，会导致种性退化、杂交种生产力严重下降；而如要去除混杂，则需耗费大量的人力物力，增加制种成本。事实上有许多农民因种子混杂导致 严重的经济损失，而更多的种子公司则因混杂官司缠身、破产倒闭。为此，本专利技术的目的就在于利用与植物经济产量无直接关系、对某个化 学物质、物理条件髙度敏感的基因，通过常规杂交或转基因的方法在杂交亲本 中培育该基因的近等基因系，从而在制种的第二阶段的苗期彻底清除A系自交 株和混入的B系和在两系杂交种的苗期去除自交的两用系，同时为经营者和农 民保驾护航。为作物生产的增产提供保障。 专利技术的内容本专利技术是下三个内容的组合 (一)、使用对化学、物理环境极度敏感的基因培育杂交亲本的近等基因系本专利技术中的基本概念的定义一化学环境是指环境中的某一个化学物质，如杀菌剂、诱变剂、低浓度 二氧化碳等；一物理环境是指环境中土壤、水的温度和光照条件或其他非化学条件； 一高度敏感是指在特定的环境条件下，其个体发生显著的物理化学变化，如个体死亡、严重矮化、显著色变等；—近等基因系是指两个或两个以上的品系，除敏感基因外，其余的基因构成基本相同的选系。—培育近等基因系方法是指常规的有性回交法和无性的转基因法。一用于培育近等基因系的亲本本专利技术中所指的用于选育近等基因系杂交亲本是三系法中的B系(或雄性不育保持系)和两系法中的两用系。 转育方法如图一所示。(二) 、使用这一近等基因系通过有性杂交形成后代在三系法中，首先使用带有敏感基因的近等基因B系与A系杂交，进行 扩大繁殖。在最后的一次杂交(即杂交后的种子提供第二步杂交一代制种)中， 使用不带有敏感基因的近等基因B系与A系杂交，形成只在敏感基因位点上 杂合的不育系母本。用此母本与正常的恢复系R系杂交形成杂交一代种。在两 系法中，首先使用带有敏感基因的近等基因的两用系自我繁殖。用此母本与正 常的恢复系R系杂交形成杂交一代种。杂交方法如图二所示(三) 、使用特定的化学、物理条件在制种中处理杂交后代去除不需要的混杂株敏感基因在纯合状态下，对特定的化学、物理条件敏感；而在杂合状态 下则钝感。为此在三系法中，对用于与正常的恢复系R系杂交形成杂交一代种 用的母本，进行处理，从而去除其中混入的原B系和由于育性不稳定而形成的 A系自交株。在使用杂种一代时，对幼苗实时处理，从而去除自交个体。使用两系法生产出的杂交一代，由于在一代中凡是杂交的后代，其敏感 位点均杂合，而由于环境条件(如温度、湿度、施肥水平)的不稳定和发生无 法预测的变化而导致两用系在第二步制种中自交个体、其敏感位点均呈纯合 态。为此，在种植杂种一代时，对幼苗实时处理，从而去除自交个体，以保证 杂交种的生产纯度。处理步骤如图三所示。专利技术的优点及积极效果本专利技术的优点在于(一)、选用的敏感基因为单一的主基因位点，如使用常规回交方法转育简 单方便，易于得到近等基因系；如采用转基因的方法，则更加快速准确。选用 的敏感基因只对特定的环境敏感，而不影响杂种优势的表现。(二) 、无论是三系法还是两系法制种，使用近等基因系均不会额外地增加 杂交步骤，或导致生产成本的增加；(三) 、在三系法杂交一代制种时，对母本幼苗实时处理，可以彻底清除混 杂株，从而大大地减少了人工去杂的劳动强度、减少了成本投入。对三法和两 系法制得的杂交一代的苗期进行处理，则可大大地减少母本自交株，从而保障 了在生产中使用的杂交一代的纯度。(四) 、在杂交水稻的生产实践中，由于花粉粒败育阶段不同的不育系，其 接受花粉的能力有明显的差异。在很多情况下，花粉粒败育越晚的不育系，其 制种产量就越高；而花粉粒败育越晚，不育系自交的可能性也就越大，如粳型 杂交稻的不育系一BT型、滇型和某些红连型不育系等。严重地制约了这些杂交 亲本的利用。两用不育系的发展也因由于环境条件(如温度、湿度、施肥水平) 的不稳定和可能发生无法预测的变化，而在生产上的应用有限。本专利技术则彻底 地解决了这些后顾之忧，为中国杂交水稻的发展创造了又一美好的前景。专利技术的实施例及最佳实施方案 本专利技术的实施方案将以水稻为例加以说明。水稻是亚洲各国人民的主食。袁隆平院士专利技术的杂交水稻不仅是对中国也 是对世界人民作出了不可磨灭的贡献。然而、水稻是一种颖花很小、雌雄同花 的自花授粉植物。通过人工去雄获得母本是不可能的，只有通过遗传学的方法 才可得以实现。目前常用的是三系法和两系法。在三系法中，使用本专利技术的步骤如下(一)、获取一个杂交组合的本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术是一种在植物杂交繁殖、制种中除杂保纯的技术和方法，其中包括利用敏感基因在纯合状态下，对特定的化学、物理条件敏感，即表现为死亡、色变、病变和显著矮化；而在杂合状态下则钝感的特点，使用特定的化学、物理条件在杂交制种中处理目标亲本或后代，去除不需要的混杂株，即混入的保持系（Ｂ系）、由于育性不稳定而形成的不育系（Ａ系）自交株、由于环境条件（如温度、湿度、施肥水平）的不稳定和可能发生无法预测的变化而导致两用系在制种中的自交个体，其特征在于：在三系组合中培育杂交组合母本的敏感基因的近等基因系、再使用近等基因系繁殖仅在敏感基因位点杂合的母本，最后在用所得的敏感基因位点杂合的母本进行制种时实施理化处理去除混杂单株；在两系组合中，将敏感基因转入两用系，繁殖带有纯合敏感基因的两用系，再使用此两用系与正常父本杂交形成杂交种；在生产中，使用带有敏感基因的三系或两系母本制得的杂交种时，对其种子或幼苗实施处理，则可再次去除混杂单株。

【技术特征摘要】
1.本发明是一种在植物杂交繁殖、制种中除杂保纯的技术和方法，其中包括利用敏感基因在纯合状态下，对特定的化学、物理条件敏感，即表现为死亡、色变、病变和显著矮化；而在杂合状态下则钝感的特点，使用特定的化学、物理条件在杂交制种中处理目标亲本或后代，去除不需要的混杂株，即混入的保持系(B系)、由于育性不稳定而形成的不育系(A系)自交株、由于环境条件(如温度、湿度、施肥水平)的不稳定和可能发生无法预测的变化而导致两用系...

【专利技术属性】
技术研发人员：许为军，
申请(专利权)人：许为军，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]