一种防花粉漂移的水稻育种方法技术

本发明专利技术公开了一种防花粉漂移的水稻育种方法：将水稻生殖隔离基因导入水稻，使异花授粉后的杂种Ｆ↓［１］在大田条件下无法正常生长；从而达到阻止花粉漂移的目的，保证水稻种子纯度。水稻生殖隔离基因可选用能产生以下性状的基因中的任意一种：杂种弱势、杂种致死、杂种崩坏、杂种不育及杂种衰退。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水稻种子的生产方法领域。具体的说，本专利技术涉及一种利用水稻生殖隔离 机制，来免除人工去杂，防止花粉漂移，保证水稻种子纯度和防外源转基因逃逸的育种新 方法。
技术介绍
20世纪70年代我国水稻杂种优势利用的成功，使水稻单产在矮化育种的基础上又提 高了20%左右，取得了巨大的社会和经济效益。目前杂交稻的制种方法主要有二系和三系 法，而杂交稻种子的纯度直接决定了杂种优势能否在生产上推广应用；因此为防止外源花 粉窜入，保证杂种纯度，每年在制种隔离工作上都要花费大量的人力、物力和财力。植物转基因技术是20世纪生命科学领域最引人瞩目的成就之一。自1983年首例转基 因作物问世以来，全球范围转基因作物的种植面积和销售收入大幅增长。但外源基因的逃 逸及其可能引发的环境风险是转基因安全的核心问题，水稻的遗传特性及其栽培和地理分 布表明转基因水稻在栽培稻和野生近缘种间存在基因漂流的重大潜在风险。在自然界中，由于各方面的原因，亲缘关系接近的类群之间在自然条件下不交配，即 使能交配也不能产生后代或不能产生可育性后代的隔离机制，这种现象被称为生殖隔离。 生殖隔离可分为受精前生殖隔离和受精后生殖隔离，后者主要包括杂种弱势、杂种致死、 杂种崩坏、杂种不育及杂种衰退等，通常表现为杂种Fl的许多性状远不如其亲本，不能 结实或杂种完全不育，甚至不能存活。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种防花粉漂移的水稻育种方法，该方法利用水稻 生殖隔离机制，从而起到保证水稻种子纯度和防外源转基因逃逸的作用。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种防花粉漂移的水稻育种方法将水稻生殖隔 离基因导入水稻，使异花授粉后的杂种Fi在大田条件下无法正常生长；从而达到阻止花粉 漂移的目的，保证水稻种子纯度。作为本专利技术的防花粉漂移的水稻育种方法的改进水稻种子的育种为以下方法中的任 意一种二系、三系杂交稻制种；杂交亲本的不育系、保持系和恢复系的繁种；常规稻和 转基因水稻的繁种。作为本专利技术的防花粉漂移的水稻育种方法的进一步改进水稻生殖隔离基因是能产生以下性状的基因中的任意一种杂种弱势、杂种致死、杂种崩坏、杂种不育及杂种衰退。 作为本专利技术的防花粉漂移的水稻育种方法的进一步改进水稻生殖隔离基因是秘鲁水稻Jamaica中的AAbb型(该生殖隔离基因两位点命名为HWC1和HWC2，为方便输写， 以下均用A代表HWC1， a代表hwcl， B代表HWC2， b代表hwc2)。作为本专利技术的防花粉漂移的水稻育种方法的进一步改进生殖隔离基因导入的方法包括杂交、测交、回交或转基因。作为本专利技术的防花粉漂移的水稻育种方法的进一步改进花粉漂移包括水稻花粉的漂入、漂出，或者转基因水稻的外源基因逃逸。本专利技术的专利技术人充分利用了秘鲁水稻品种jamaica与大多数粳稻品种(例如C堡、武运 粳7号、春江06、日本晴)能出现显性杂种弱势现象(如图l)、在发芽初期就表现出明显 根弱的特点；上述杂种在充足的阳光和营养条件下，能够形成一到两个有效分蘖，并能少 量结实；但是在大田下由于没有竞争力将自然死亡。根据对秘鲁水稻品种jamaica相关的遗 传分析发现jamaica与大多粳稻品种含有不同的生殖隔离基因位点，为特异的AAbb型代 替，大多常规粳稻则为aaBB型；因此当两位点或两位点中的任何之一隐性纯合(AAbb、 Aabb、 aaBB、 aaBb、 aabb)时生长正常，当两位点均显性纯合或显性杂合(AABB、 AABb、 AaBb、 AaBB)时，表现出杂种弱势。本专利技术属于一种水稻种子生产防杂保纯的新方法，其将生殖隔离基因导入杂交稻的两 系、三系及常规稻和转基因水稻中， 一旦花粉发生漂移，将在Ft造成杂种弱势、致死、崩 坏、不育及衰退等；该Fi既使存活，在大田条件也会因为没有竞争力而自然死亡，从而达 到防杂保纯，防止外源转基因水稻基因漂流的目的。综上所述，本专利技术涉及一种利用水稻生殖隔离机制的育种新方法，其能用于免除人工 去杂、防止花粉漂移，从而保证水稻种子纯度和防外源转基因逃逸。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。图1是本专利技术的Jamaica与C堡产生的显性杂种弱势对比图；图中F^戈表Jamaica与C堡的Fi代杂种。 具体实施例方式实施例1、 一种防花粉漂移的水稻育种方法，用于三系粳型杂交稻的制种防杂，具体 内容如下1、 采用杂交、测交、回交的方法将秘鲁水稻Jamaica中的杂种弱势基因导入三系粳型 杂交稻中的恢复系、不育系和保持系中，使该生殖隔离位点的基因型由aaBB型替换成 AAbb型。依次进行以下步骤① 、将秘鲁水稻品种Jamaica与恢复系C堡、保持系武运粳7号杂交后获得显性弱势 的F!。由于Jamaica植株较高，我们在F2群体中挑选株叶形态好的植株继续和C堡、武运 粳7号回交，在对应的回交R中将有三种表型 一种是全为弱势；另一种是一半弱势一半 正常；还有一种全为正常。收取其中弱势的种子，在其分离后代中选取一系列的优良植株(可按步骤①连续回交，挑选出与亲本相似的株系)。② 、将步骤①所得的优良植株再与武运粳7号A进行测交，凡能在F,出现杂种弱势 的株系，表明该株系含有Jamaica中的杂种弱势基因。同时通过与武运粳7号A测交Fj 的花粉育性选择出恢复系和保持系。③ 、将步骤②所得的恢复系和保持系分类，其中F!均为弱势的为显性纯合，表明该株 系含有纯合的AAbb，而出现一半弱势一半正常的则为Aabb型。纯合的AAbb型可直接应 用，而杂合的Aabb型，株系需在自交后代中用步骤②鉴定出纯合的AAbb型。④ 、将挑选出的株系连续自交，获得了带AAbb基因型稳定的恢复系和保持系，将该 保持系与武运粳7号A杂交获得弱势不育的&，继续用保持系与该Fi回交，在BdFi中 将出现一半弱势一半正常，这时正常植株的基因型为AAbb和Aabb两种，花粉镜检后， 挑选败育完全的与保持系回交多代后获得不育性稳定的不育系。2、 分析该三系粳型不育系的周边有哪些品种的粉源，即锁定外源花粉。3、 然后用Jamaica分别与作为外源花粉的上述品种杂交，从而分别确定Jamaica与该 品种是否产生杂种弱势。4、 当确定这些外源花粉能产生杂种弱势后，再将步骤l)所得的AAbb型三系粳型不 育系在制种区内进行大面积种植。5、 当制种区一旦含有aaBB粉源漂入，该aaBB粉源会与改良后三系粳型杂交稻(即 AAbb型)结合产生AaBb型，也即在杂种F！上表现为弱势。由于杂种Fi在大田条件没有竞争力而自然死亡，从而实现保持制种区内的三系粳型杂 交稻种子纯度的目的。6、当制种区内的AAbb粉源漂出时，该AAbb粉源会与周边的aaBB外源花粉结合产 生AaBb型，也即在杂种Fi上表现为弱势。由于杂种F!在大田条件没有竞争力而自然死亡，从而实现防止制种区内的恢复系花粉 漂出的目的。实施例2、 一种防花粉漂移的水稻育种方法，用于二系粳型杂交稻的制种防杂，具体 内容如下1、 采用杂交、测交、回交的方法将秘鲁水稻Jamaica中的杂种弱势基因导入两系粳型 不育系和恢复系中，使二系粳型不育系和恢复系在该生殖隔离位点的基因型由aaBB型替 换成AAbb型。依次进行以下步骤-① 、将秘鲁水稻品种Jamaica本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防花粉漂移的水稻育种方法，其特征在于：将水稻生殖隔离基因导入水稻，使异花授粉后的杂种Ｆ↓［１］在大田条件下无法正常生长；从而达到阻止花粉漂移的目的，保证水稻种子纯度。

【技术特征摘要】
1、一种防花粉漂移的水稻育种方法，其特征在于将水稻生殖隔离基因导入水稻，使异花授粉后的杂种F1在大田条件下无法正常生长；从而达到阻止花粉漂移的目的，保证水稻种子纯度。2、 根据权利要求书1所述的防花粉漂移的水稻育种方法，其特征在于，所述水稻种子的 育种为以下方法中的任意一种二系、三系杂交稻制种；杂交亲本的不育系、保持系和恢复 系的繁种；常规稻和转基因水稻的繁种。3、 根据权利要求书2所述的防花粉漂移的水稻育种方法，其特征在于所述水稻生殖隔 离基因是能产生以下性状的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱前，胡江，郭龙彪，曾大力，张光恒，董国军，胡兴明，颜美仙，高振宇，
申请(专利权)人：中国水稻研究所，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]