[發(fā)明專利]棉花轉(zhuǎn)基因創(chuàng)制細胞質(zhì)雄性不育系的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710061030.7
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106868038B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周瑞陽;劉冬梅
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;A01H1/02;A01H5/00;A01H6/60
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

本發(fā)明提供一種棉花轉(zhuǎn)基因創(chuàng)制細胞質(zhì)雄性不育系的方法。采用轉(zhuǎn)基因方法獲得細胞質(zhì)雄性不育種質(zhì)，繼而與同源或異源保持系進行核置換回交，選育出質(zhì)核同源和異源的雄性不育系。按照本發(fā)明方法選育的細胞質(zhì)雄性不育系所用的外源基因為非全長Hcpdil5?2a，來源于錦葵科木槿屬植物紅麻。由此選育的細胞質(zhì)雄性不育系是由轉(zhuǎn)基因雄性不育種質(zhì)與非轉(zhuǎn)基因的同源或異源保持系(或品種/系)進行核置換回交而成，因而其細胞核為非轉(zhuǎn)基因，不含轉(zhuǎn)基因質(zhì)粒載體，與非轉(zhuǎn)基因植物無異，不存在安全風險和市場風險；同時也極大地豐富了棉花雄性不育細胞質(zhì)的遺傳多樣性，具有極為廣闊的應用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物技術(shù)和植物育種技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種棉花轉(zhuǎn)基因創(chuàng)制細胞質(zhì)雄性不育系的方法。

背景技術(shù)

棉花，錦葵科棉屬，是世界上最主要的農(nóng)作物之一。它既是最重要的纖維作物，又是重要的油料作物，也是含高蛋白的糧食作物，還是紡織、精細化工原料和重要的戰(zhàn)略物資。棉花表現(xiàn)出強大的雜種優(yōu)勢，其雜種優(yōu)勢率高達20％-30％。長期以來，棉花雜種優(yōu)勢利用是國內(nèi)外棉花育種的重要內(nèi)容。

棉花既可利用細胞核雄性不育系、也可利用細胞質(zhì)雄性不育系生產(chǎn)雜交種子。雖然細胞核雄性不育系的利用易于找到恢復系和組配出強優(yōu)勢雜交組合，但不育系的繁殖存在問題，一般利用細胞核雄性不育兩用系中分離出的雄性不育株(基因型為msms)與育性基因雜合的可育姊妹株(基因型為Msms)雜交的方法保持，從不育株上收的種子繁殖后代仍然表現(xiàn)不育株與可育株的1：1分離，因此，雜交制種田必須每年拔除母本區(qū)50％左右的雄性可育株，工作量集中，勞動強度大；且因群體中可育株與不育株分布的不均勻性，往往存在連續(xù)拔除多株可育株的問題，既浪費了土地空間，又增加了種子生產(chǎn)成本。

為解決此問題，四川省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物育種栽培研究所和四川諾亞生物科技有限公司，根據(jù)棉花在熱帶地區(qū)的多年生特性，于2007年申請了1項國家發(fā)明專利，發(fā)明名稱為“利用棉花雄性不育系和恢復系進行宿根再生的雜交制種方法”(申請?zhí)枺?00710049843.0)。該發(fā)明公開了棉花植株能夠越冬的制種區(qū)是冬季最低溫度≥10℃，年日照時數(shù)1700-2100小時，日照百分率為50-60％，全年降雨量為800-1200mm的地區(qū)。從溫度條件看，應屬于中熱帶地區(qū)(盛承禹等編著.中國氣候總論.科學出版社，1986，第406頁)，但熱帶有旱季和雨季之分，雨季多臺風，不利于棉花的雜交制種，所以，又要求其降雨量小于1200mm。因此，滿足上述所有條件的地區(qū)是很少的，可能只有云南或云南與四川交界的部分地區(qū)具有這種小氣候特征，而這些地區(qū)，大多比較偏遠，交通不便，不利于棉花的規(guī)模化雜交制種。而且，該發(fā)明還沒有解決不育系的繁殖問題，只是利用了不育系在熱帶地區(qū)可多年生長的特性。但由于一年生棉花根系入土淺，易早衰，就是在最適合生長的溫度條件下一般也只能宿根栽培2-3年，又需要重新播種。

為解決棉花的宿生栽培問題，廣西大學周瑞陽課題組研發(fā)了“一年生棉花的多年生雜交制種方法”(ZL200910078533.0)。其首先鑒定一年生棉花雜交親本的自然越冬能力；對于不能自然越冬的一年生棉花雜交親本，以棉屬中能夠自然越冬的多年生棉花種質(zhì)資源為砧木進行嫁接，并宿根栽培所得嫁接植株；對于能夠自然越冬的一年生棉花雜交親本，直接種植并宿根栽培其實生植株，或以上述方法嫁接后宿根栽培；然后利用上述實生植株和/或嫁接植株進行雜交制種。本發(fā)明的雜交制種方法不需每年播種，不需每年耕整土地，不需每年去雜去劣，降低了雄性不育系的繁殖成本，簡化了雜交種子生產(chǎn)程序，并可提高雜交制種的產(chǎn)量。但該發(fā)明存在嫁接大量用工的問題，且只能在華南南部實現(xiàn)多年生栽培，存在地域限制。

利用細胞質(zhì)雄性不育系與保持系回交的方法雖能保持雄性不育特性，但前人選育細胞質(zhì)雄性不育系多數(shù)具哈克尼西棉細胞質(zhì)，其恢復系較少，且恢復系和雜交種對高溫敏感，在夏季的高溫條件下，恢復系和雜交種散粉困難，表現(xiàn)為半不育現(xiàn)象，難以在生產(chǎn)上大面積推廣應用。