專利名稱：一種防花粉漂移的水稻育種方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水稻種子的生產(chǎn)方法領(lǐng)域。具體的說，本發(fā)明涉及一種利用水稻生殖隔離 機(jī)制，來免除人工去雜，防止花粉漂移，保證水稻種子純度和防外源轉(zhuǎn)基因逃逸的育種新 方法。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)70年代我國(guó)水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用的成功，使水稻單產(chǎn)在矮化育種的基礎(chǔ)上又提 高了20%左右，取得了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。目前雜交稻的制種方法主要有二系和三系 法，而雜交稻種子的純度直接決定了雜種優(yōu)勢(shì)能否在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用；因此為防止外源花 粉竄入，保證雜種純度，每年在制種隔離工作上都要花費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力。
植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)是20世紀(jì)生命科學(xué)領(lǐng)域最引人矚目的成就之一。自1983年首例轉(zhuǎn)基 因作物問世以來，全球范圍轉(zhuǎn)基因作物的種植面積和銷售收入大幅增長(zhǎng)。但外源基因的逃 逸及其可能引發(fā)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是轉(zhuǎn)基因安全的核心問題，水稻的遺傳特性及其栽培和地理分 布表明轉(zhuǎn)基因水稻在栽培稻和野生近緣種間存在基因漂流的重大潛在風(fēng)險(xiǎn)。
在自然界中，由于各方面的原因，親緣關(guān)系接近的類群之間在自然條件下不交配，即 使能交配也不能產(chǎn)生后代或不能產(chǎn)生可育性后代的隔離機(jī)制，這種現(xiàn)象被稱為生殖隔離。 生殖隔離可分為受精前生殖隔離和受精后生殖隔離，后者主要包括雜種弱勢(shì)、雜種致死、 雜種崩壞、雜種不育及雜種衰退等，通常表現(xiàn)為雜種Fl的許多性狀遠(yuǎn)不如其親本，不能 結(jié)實(shí)或雜種完全不育，甚至不能存活。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種防花粉漂移的水稻育種方法，該方法利用水稻 生殖隔離機(jī)制，從而起到保證水稻種子純度和防外源轉(zhuǎn)基因逃逸的作用。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種防花粉漂移的水稻育種方法將水稻生殖隔 離基因?qū)胨?，使異花授粉后的雜種Fi在大田條件下無法正常生長(zhǎng)；從而達(dá)到阻止花粉 漂移的目的，保證水稻種子純度。
作為本發(fā)明的防花粉漂移的水稻育種方法的改進(jìn)水稻種子的育種為以下方法中的任 意一種二系、三系雜交稻制種；雜交親本的不育系、保持系和恢復(fù)系的繁種；常規(guī)稻和 轉(zhuǎn)基因水稻的繁種。
作為本發(fā)明的防花粉漂移的水稻育種方法的進(jìn)一步改進(jìn)水稻生殖隔離基因是能產(chǎn)生
以下性狀的基因中的任意一種雜種弱勢(shì)、雜種致死、雜種崩壞、雜種不育及雜種衰退。 作為本發(fā)明的防花粉漂移的水稻育種方法的進(jìn)一步改進(jìn)水稻生殖隔離基因是秘魯水
稻Jamaica中的AAbb型(該生殖隔離基因兩位點(diǎn)命名為HWC1和HWC2，為方便輸寫， 以下均用A代表HWC1， a代表hwcl， B代表HWC2， b代表hwc2)。
作為本發(fā)明的防花粉漂移的水稻育種方法的進(jìn)一步改進(jìn)生殖隔離基因?qū)氲姆椒ò?br> 括雜交、測(cè)交、回交或轉(zhuǎn)基因。
作為本發(fā)明的防花粉漂移的水稻育種方法的進(jìn)一步改進(jìn)花粉漂移包括水稻花粉的漂
入、漂出，或者轉(zhuǎn)基因水稻的外源基因逃逸。
本發(fā)明的發(fā)明人充分利用了秘魯水稻品種jamaica與大多數(shù)粳稻品種(例如C堡、武運(yùn) 粳7號(hào)、春江06、日本晴)能出現(xiàn)顯性雜種弱勢(shì)現(xiàn)象(如圖l)、在發(fā)芽初期就表現(xiàn)出明顯 根弱的特點(diǎn)；上述雜種在充足的陽光和營(yíng)養(yǎng)條件下，能夠形成一到兩個(gè)有效分蘗，并能少 量結(jié)實(shí)；但是在大田下由于沒有競(jìng)爭(zhēng)力將自然死亡。根據(jù)對(duì)秘魯水稻品種jamaica相關(guān)的遺 傳分析發(fā)現(xiàn)jamaica與大多粳稻品種含有不同的生殖隔離基因位點(diǎn)，為特異的AAbb型代 替，大多常規(guī)粳稻則為aaBB型；因此當(dāng)兩位點(diǎn)或兩位點(diǎn)中的任何之一隱性純合(AAbb、 Aabb、 aaBB、 aaBb、 aabb)時(shí)生長(zhǎng)正常，當(dāng)兩位點(diǎn)均顯性純合或顯性雜合(AABB、 AABb、 AaBb、 AaBB)時(shí)，表現(xiàn)出雜種弱勢(shì)。
本發(fā)明屬于一種水稻種子生產(chǎn)防雜保純的新方法，其將生殖隔離基因?qū)腚s交稻的兩 系、三系及常規(guī)稻和轉(zhuǎn)基因水稻中， 一旦花粉發(fā)生漂移，將在Ft造成雜種弱勢(shì)、致死、崩 壞、不育及衰退等；該Fi既使存活，在大田條件也會(huì)因?yàn)闆]有競(jìng)爭(zhēng)力而自然死亡，從而達(dá) 到防雜保純，防止外源轉(zhuǎn)基因水稻基因漂流的目的。
綜上所述，本發(fā)明涉及一種利用水稻生殖隔離機(jī)制的育種新方法，其能用于免除人工 去雜、防止花粉漂移，從而保證水稻種子純度和防外源轉(zhuǎn)基因逃逸。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明的Jamaica與C堡產(chǎn)生的顯性雜種弱勢(shì)對(duì)比圖；圖中F^戈表Jamaica與C堡的Fi代雜種。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1、 一種防花粉漂移的水稻育種方法，用于三系粳型雜交稻的制種防雜，具體 內(nèi)容如下
1、 采用雜交、測(cè)交、回交的方法將秘魯水稻Jamaica中的雜種弱勢(shì)基因?qū)肴稻?雜交稻中的恢復(fù)系、不育系和保持系中，使該生殖隔離位點(diǎn)的基因型由aaBB型替換成 AAbb型。依次進(jìn)行以下步驟
① 、將秘魯水稻品種Jamaica與恢復(fù)系C堡、保持系武運(yùn)粳7號(hào)雜交后獲得顯性弱勢(shì) 的F!。由于Jamaica植株較高，我們?cè)贔2群體中挑選株葉形態(tài)好的植株繼續(xù)和C堡、武運(yùn) 粳7號(hào)回交，在對(duì)應(yīng)的回交R中將有三種表型 一種是全為弱勢(shì)；另一種是一半弱勢(shì)一半 正常；還有一種全為正常。收取其中弱勢(shì)的種子，在其分離后代中選取一系列的優(yōu)良植株
(可按步驟①連續(xù)回交，挑選出與親本相似的株系)。
② 、將步驟①所得的優(yōu)良植株再與武運(yùn)粳7號(hào)A進(jìn)行測(cè)交，凡能在F,出現(xiàn)雜種弱勢(shì) 的株系，表明該株系含有Jamaica中的雜種弱勢(shì)基因。同時(shí)通過與武運(yùn)粳7號(hào)A測(cè)交Fj 的花粉育性選擇出恢復(fù)系和保持系。
③ 、將步驟②所得的恢復(fù)系和保持系分類，其中F!均為弱勢(shì)的為顯性純合，表明該株 系含有純合的AAbb，而出現(xiàn)一半弱勢(shì)一半正常的則為Aabb型。純合的AAbb型可直接應(yīng) 用，而雜合的Aabb型，株系需在自交后代中用步驟②鑒定出純合的AAbb型。
④ 、將挑選出的株系連續(xù)自交，獲得了帶AAbb基因型穩(wěn)定的恢復(fù)系和保持系，將該 保持系與武運(yùn)粳7號(hào)A雜交獲得弱勢(shì)不育的&，繼續(xù)用保持系與該Fi回交，在BdFi中 將出現(xiàn)一半弱勢(shì)一半正常，這時(shí)正常植株的基因型為AAbb和Aabb兩種，花粉鏡檢后， 挑選敗育完全的與保持系回交多代后獲得不育性穩(wěn)定的不育系。
2、 分析該三系粳型不育系的周邊有哪些品種的粉源，即鎖定外源花粉。
3、 然后用Jamaica分別與作為外源花粉的上述品種雜交，從而分別確定Jamaica與該 品種是否產(chǎn)生雜種弱勢(shì)。
4、 當(dāng)確定這些外源花粉能產(chǎn)生雜種弱勢(shì)后，再將步驟l)所得的AAbb型三系粳型不 育系在制種區(qū)內(nèi)進(jìn)行大面積種植。
5、 當(dāng)制種區(qū)一旦含有aaBB粉源漂入，該aaBB粉源會(huì)與改良后三系粳型雜交稻(即 AAbb型)結(jié)合產(chǎn)生AaBb型，也即在雜種F！上表現(xiàn)為弱勢(shì)。
由于雜種Fi在大田條件沒有競(jìng)爭(zhēng)力而自然死亡，從而實(shí)現(xiàn)保持制種區(qū)內(nèi)的三系粳型雜 交稻種子純度的目的。
6、當(dāng)制種區(qū)內(nèi)的AAbb粉源漂出時(shí)，該AAbb粉源會(huì)與周邊的aaBB外源花粉結(jié)合產(chǎn) 生AaBb型，也即在雜種Fi上表現(xiàn)為弱勢(shì)。
由于雜種F!在大田條件沒有競(jìng)爭(zhēng)力而自然死亡，從而實(shí)現(xiàn)防止制種區(qū)內(nèi)的恢復(fù)系花粉 漂出的目的。
實(shí)施例2、 一種防花粉漂移的水稻育種方法，用于二系粳型雜交稻的制種防雜，具體 內(nèi)容如下
1、 采用雜交、測(cè)交、回交的方法將秘魯水稻Jamaica中的雜種弱勢(shì)基因?qū)雰上稻?不育系和恢復(fù)系中，使二系粳型不育系和恢復(fù)系在該生殖隔離位點(diǎn)的基因型由aaBB型替 換成AAbb型。依次進(jìn)行以下步驟-
① 、將秘魯水稻品種Jamaica與兩系粳型不育系7001S雜交后獲得顯性弱勢(shì)的F,,在 F2群體中選不育株與7001S進(jìn)行回交；在分離后代中選取一系列株葉形態(tài)好，在長(zhǎng)日高溫 下不育性穩(wěn)定的株系(可按步驟①連續(xù)回交，挑選出與親本相似的株系)；導(dǎo)入恢復(fù)系的 步驟如實(shí)施例1中所示。
② 、將步驟①所得的不育株系再與武運(yùn)粳7號(hào)進(jìn)行測(cè)交，凡能在Fi出現(xiàn)雜種弱勢(shì)的株 系，表明該株系含有Jamaica中的雜種弱勢(shì)基因。
◎、將步驟②所得含有不育株系分類，其中F!均為弱勢(shì)的為顯性純合，表明該不育株 系含有純合的AAbb，而出現(xiàn)一半正常一半弱勢(shì)的則為Aabb型。純合的AAbb型可直接應(yīng) 用，而雜合的Aabb型不育株系需在自交后代中用步驟②鑒定出純合的AAbb型。
2、 分析該二系粳型不育系的周邊有哪些品種的粉源，即鎖定外源花粉。
3、 然后用Jamaica分別與作為外源花粉的上述品種雜交，從而分別確定Jamaica與該 品種是否產(chǎn)生雜種弱勢(shì)。
4、 當(dāng)確定這些外源花粉能產(chǎn)生雜種弱勢(shì)后，再將步驟l)所得的AAbb型二系粳型不 育系在制種區(qū)內(nèi)進(jìn)行大面積種植。
5、 當(dāng)制種區(qū)一旦含有aaBB粉源漂入，該aaBB粉源會(huì)與改良后的二系結(jié)合產(chǎn)生AaBb 型，也即在雜種F!上表現(xiàn)為弱勢(shì)。
由于雜種F!在大田條件沒有競(jìng)爭(zhēng)力而自然死亡，從而實(shí)現(xiàn)保持制種區(qū)內(nèi)的二系粳型雜 交稻種子純度的目的。
6、當(dāng)制種區(qū)內(nèi)的AAbb粉源漂出時(shí)，該AAbb粉源會(huì)與周邊的aaBB外源花粉結(jié)合產(chǎn) 生AaBb型，也即在雜種Fi上表現(xiàn)為弱勢(shì)。
由于雜種Fi在大田條件沒有競(jìng)爭(zhēng)力而自然死亡，從而實(shí)現(xiàn)防止制種區(qū)內(nèi)的二系粳型不 育系和恢復(fù)系花粉漂出的目的。
實(shí)施例3、 一種防花粉漂移的水稻育種方法，用于防止轉(zhuǎn)基因水稻基因逃逸，具體內(nèi) 容如下
1) 、采用雜交、測(cè)交、回交的方法將秘魯水稻Jamaica中的雜種弱勢(shì)基因?qū)肟钩?劑轉(zhuǎn)基因水稻中，使該抗除草劑轉(zhuǎn)基因水稻在該生殖隔離位點(diǎn)的基因型由aaBB型替換成 AAbb型。依次進(jìn)行以下步驟
① 、將秘魯水稻品種Jamaica與含Bar基因的轉(zhuǎn)基因水稻加未212雜交獲得雜種弱勢(shì) 的F!。由于Jamaica植株較高，我們?cè)贔2群體中挑選株葉形態(tài)好的植株繼續(xù)和含Bar基因 的轉(zhuǎn)基因水稻回交，在分離群體中獲得了一系列株葉型態(tài)好的植株。
② 、將獲得的株系用0.25%的Basta除草劑噴灑鑒定，挑選出全部成活而未被殺滅的 株系。
③ 、將步驟②所得的植株與武運(yùn)粳7號(hào)A進(jìn)行測(cè)交，凡能在Fi出現(xiàn)雜種弱勢(shì)的株系， 表明該株系含有Jamaica中的雜種弱勢(shì)基因。
、將步驟③所得的株系分類，其中Fi均為弱勢(shì)的為顯性純合，表明該株系含有純合 的AAbb，而出現(xiàn)一半正常一半弱勢(shì)的則為Aabb型。純合的AAbb型可直接應(yīng)用，而雜合 的Aabb型株系需在自交后代中用步驟③鑒定出純合的AAbb型。
2) 、分析該轉(zhuǎn)基因的周邊有哪些品種的粉源，即鎖定外源花粉。
3) 、然后用Jamaica分別與作為外源花粉的上述品種雜交，從而分別確定Jamaica與該 品種是否產(chǎn)生雜種弱勢(shì)。
4) 、當(dāng)確定這些外源花粉能產(chǎn)生雜種弱勢(shì)后，再將步驟1)所得的轉(zhuǎn)基因植株在所控 制的制種區(qū)內(nèi)進(jìn)行大面積種植。
5) 、當(dāng)種植區(qū)一旦含有aaBB粉源漂入，該aaBB粉源會(huì)與轉(zhuǎn)基因植株(即AAbb型) 結(jié)合產(chǎn)生AaBb型，也即在雜種Fi上表現(xiàn)為弱勢(shì)。
由于雜種Fi在大田條件沒有競(jìng)爭(zhēng)力而自然死亡，從而實(shí)現(xiàn)保持制種區(qū)內(nèi)的轉(zhuǎn)基因種子
純度的目的。
6)、當(dāng)轉(zhuǎn)基因植株的AAbb粉源漂出時(shí)，該AAbb粉源會(huì)與周邊的aaBB外源花粉結(jié) 合產(chǎn)生AaBb型，也即在雜種Fi上表現(xiàn)為弱勢(shì)。
由于雜種Fi在大田條件沒有競(jìng)爭(zhēng)力而自然死亡，防止轉(zhuǎn)基因水稻基因逃逸。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明 不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直 接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種防花粉漂移的水稻育種方法，其特征在于將水稻生殖隔離基因?qū)胨?，使異花授粉后的雜種F1在大田條件下無法正常生長(zhǎng)；從而達(dá)到阻止花粉漂移的目的，保證水稻種子純度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的防花粉漂移的水稻育種方法，其特征在于，所述水稻種子的 育種為以下方法中的任意一種二系、三系雜交稻制種；雜交親本的不育系、保持系和恢復(fù) 系的繁種；常規(guī)稻和轉(zhuǎn)基因水稻的繁種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求書2所述的防花粉漂移的水稻育種方法，其特征在于所述水稻生殖隔 離基因是能產(chǎn)生以下性狀的基因中的任意一種雜種弱勢(shì)、雜種致死、雜種崩壞、雜種不育 及雜種衰退。
4、 根據(jù)權(quán)利要求書3所述的防花粉漂移的水稻育種方法，其特征在于，所述水稻生殖隔 離的基因型是秘魯水稻Jamaica中的AAbb型。
5、 根據(jù)權(quán)利要求書l、 2、 3或4所述的防花粉漂移的水稻育種方法，其特征在于所述 生殖隔離基因?qū)氲姆椒òs交、測(cè)交、回交或轉(zhuǎn)基因。
6、 根據(jù)權(quán)利要求書5所述的防花粉漂移的水稻育種方法，其特征在于所述花粉漂移包 括水稻花粉的漂入、漂出，或者轉(zhuǎn)基因水稻的外源基因逃逸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種防花粉漂移的水稻育種方法將水稻生殖隔離基因?qū)胨?，使異花授粉后的雜種F₁在大田條件下無法正常生長(zhǎng)；從而達(dá)到阻止花粉漂移的目的，保證水稻種子純度。水稻生殖隔離基因可選用能產(chǎn)生以下性狀的基因中的任意一種雜種弱勢(shì)、雜種致死、雜種崩壞、雜種不育及雜種衰退。
文檔編號(hào)A01H1/02GK101379945SQ200810121838
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者張光恒, 曾大力, 江 胡, 胡興明, 董國(guó)軍, 郭龍彪, 前 錢, 顏美仙, 高振宇 申請(qǐng)人:中國(guó)水稻研究所