專利名稱：以植物同源多倍體為受體完成遠緣遺傳物質(zhì)向栽培物種轉(zhuǎn)移的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植物雜交育種的方法，特別是以植物同源多倍體為受體完成遠緣遺傳物質(zhì)向栽培物種轉(zhuǎn)移的方法，為植物遠緣物種間異源遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和創(chuàng)造新的種質(zhì)資源架起了新的橋梁。
近年來，植物育種，特別是糧、棉、油等主要農(nóng)作物育種已處于停滯不前的狀態(tài)，生產(chǎn)上推廣應用的新品種表現(xiàn)出很弱的抗病蟲能力，抗逆性也不強，增產(chǎn)潛力有限，其原因在很大程度上是由于在糧、棉、油等主要農(nóng)作物育種中缺乏優(yōu)良的種質(zhì)資源。除此之外，盡管農(nóng)作物無融合生殖育種已經(jīng)成為生物學研究的熱點之一，但由于在主要農(nóng)作物中尚未發(fā)現(xiàn)具有實用價值的無融合生殖種質(zhì)，農(nóng)作物無融合生殖研究尚未取得突破性進展。然而，在野生植物物種中卻存在著一些有待挖掘的優(yōu)良基因，如抗病基因、抗蟲基因、抗逆性基因，產(chǎn)量潛力基因和無融合生殖基因等等。自從50年代以來作物育種家們一直期望著通過育種學方法將野生植物物種中的優(yōu)良基因轉(zhuǎn)入到栽培物種中，但由于物種間的生殖隔離，其難度頗大，效果并不顯著。
本發(fā)明的目的在于提供一種以植物同源多倍體為受體完成遠緣遺傳物質(zhì)向栽培物種轉(zhuǎn)移的方法。
本發(fā)明是用如下方式完成的(1).首先通過人工誘導加倍法將二倍體植物誘導為同源多倍體；(2).在同源多倍體后代群體內(nèi)篩選出有性生殖能力很弱的植株作為受體進行人工去雄，在授粉前利用混合藥劑(DH)處理雌蕊或柱頭；10至30分鐘后采集新鮮的遠緣花粉進行人工授粉后套袋隔離，8至10天后對膨大的子房或穎果進行如下技術(shù)處理a.對不能再進一步膨大的子房或穎果采用幼胚拯救技術(shù)進行子房培養(yǎng)或穎果培養(yǎng)，由此可獲得雜種F1植株；b.對能夠進一步膨大的子房或穎果讓其繼續(xù)生長發(fā)育，直到獲得實粒種子；(3).對于F1植株進行兩種處理，其一是自交后形成自交群體，其二是通過人工誘導加倍法產(chǎn)生新的并源多倍體，然后根據(jù)育種目標篩選出性狀穩(wěn)定的農(nóng)作物新種質(zhì)。
下面對本發(fā)明作進一步詳細說明以植物同源多倍體為受體完成遠緣遺傳物質(zhì)向栽培物種轉(zhuǎn)移的方法是通過種芽誘導法，首先將二倍體植物(2n＝2x)誘導為同源多倍體[同源四倍體(2n＝4x)或同源六倍體(2n＝6x)]，在同源多倍體后代群體內(nèi)篩選出生殖性狀比較特殊的單株作為受體(雜交母本)，這種單株的結(jié)實率低于5％，花粉粒育性低于10％，胚囊構(gòu)型不正常等等。在進行遠緣授粉的前一天對尚未成熟但第二天會開花的穎花或雄花進行人工去雄處理。在授粉前利用以植物激素為主的混合物(其主要成分為生長素、赤霉素和細胞分裂素的混合物，代號為DH)處理雌蕊或柱頭，對多倍體受體植株進行處理后，經(jīng)10至30分鐘再采集新鮮的遠緣花粉進行人工授粉，然后套袋隔離。授粉8至10天后對膨大的子房或穎果進行兩種技術(shù)處理1.對不能再進一步膨大的子房或穎果采用幼胚拯救技術(shù)進行子房培養(yǎng)或穎果培養(yǎng)，由此可獲得雜種F1植株或其它類型的植株。
2.對能夠進一步膨大的子房或穎果讓其繼續(xù)生長發(fā)育，直到獲得實粒種子。
通過兩種技術(shù)處理后獲得的雜種F1植株群體內(nèi)會出現(xiàn)各種類型，其中會包括多倍體和各種非整倍體。對于這些F1植株，育種上將進行兩種處理，即通過自交后形成自交群體和通過染色體加倍后產(chǎn)生新的異源多倍體。然后，根據(jù)育種目標進行篩選，由此創(chuàng)造出性狀穩(wěn)定的農(nóng)作物新種質(zhì)。
本發(fā)明的技術(shù)路線如下
本發(fā)明的技術(shù)原理是當植物有性生殖能力很強時，其遺傳可塑性很弱，遺傳保守性很強，對外源遺傳物質(zhì)的排斥能力很大，很難將外源遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)入其內(nèi)，或轉(zhuǎn)入后外源遺傳物質(zhì)也難以表達。相反，當植物的有性生殖能力很弱時，其遺傳可塑性很強，遺傳保守性很弱，對外源遺傳物質(zhì)的排斥能力比較小，容易將外源遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)入其內(nèi)，或轉(zhuǎn)入后外源遺傳物質(zhì)也容易表達。
眾所周知，二倍體植物的有性生殖能力比較強，而多倍體植物的有性生殖能力比較弱。普遍認為多倍體植物的結(jié)實率很低，大部分雌配子體和雄配子體發(fā)育不正常，它們是外源遺傳物質(zhì)導入的良好受體。過去許多育種專家都以二倍體水稻為受體(♀)與狼尾草雜交，試圖通過常規(guī)育種方法將狼尾草的無融合生殖性狀和其它有益性狀轉(zhuǎn)入二倍體水稻，但一直沒有獲得雜種種子或雜種植株，其根源在于二倍體水稻的有性生殖能力都比較強，難以接受狼尾草的遺傳物質(zhì)，不能獲得結(jié)實種子。近年來我們以APIV(4)、IR36(4)和紫血稻(4)等同源四倍體水稻為受體(♀)與狼尾草雜交，已經(jīng)獲得了大量的雜交種子并建立了比較成熟的技術(shù)體系，雜交后的子房培養(yǎng)也已誘導出實生苗。因此，以多倍體水稻為受體與狼尾草雜交比以二倍體水稻為受體與糧尾草雜交更容易成功。
權(quán)利要求
1.一種以植物同源多倍體為受體完成遠緣遺傳物質(zhì)向栽培物種轉(zhuǎn)移的方法，其特征是采取如下技術(shù)步驟(1).首先通過人工誘導加倍法將二倍體植物誘導為同源多倍體；(2).在同源多倍體后代群體內(nèi)篩選出有性生殖能力很弱的植株作為受體進行人工去雄處理，授粉前利用以植物激素為主的混合藥劑(DH)處理雌蕊或柱頭；10至30分鐘后采集新鮮的遠緣花粉進行人工授粉后套袋隔離，8至10天后對膨大的子房或穎果進行如下技術(shù)處理a.對不能再進一步膨大的子房或穎果采用幼胚拯救技術(shù)進行子房培養(yǎng)或穎果培養(yǎng)，由此可獲得雜種F1植株。b.對能夠進一步膨大的子房或穎果讓其繼續(xù)生長發(fā)育，直到獲得實粒種子。(3).對于F1植株進行兩種處理，其一是自交后形成自交群體，其二是通過人工誘導加倍法形成新的異源多倍體，然后根據(jù)育種目標篩選出性狀穩(wěn)定的農(nóng)作物新種質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述以植物同源多倍體為受體完成遠緣遺傳物質(zhì)向栽培物種轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于選擇出有性生殖能力很弱的植株為雜交母本，在進行遠緣授粉前進行人工去雄；在授粉前利用混合藥劑(DH)對雌蕊或柱頭進行處理，由此打破其生殖隔離的保守性。混合藥劑(DH)的主要成分是生長素、赤霉素和細胞分裂素的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種植物雜交育種的方法,它解決了遠緣遺傳物質(zhì)向栽培物種轉(zhuǎn)移的問題,為植物遠緣物種間異源遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和創(chuàng)造新的種質(zhì)資源架起了新的橋梁。該方法是通過人工誘導加倍法將二倍體植物誘導為同源多倍體。隨后,篩選出有性生殖能力很弱的植株為雜交母本。利用混合藥劑(DH)對雜交母本進行處理后促進多倍體受體植株與遠緣物種之間雜交,由此形成種子或通過幼胚拯救得到F
文檔編號A01H1/02GK1254500SQ9811275
公開日2000年5月31日 申請日期1998年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月24日
發(fā)明者黃群策 申請人:湘潭師范學院