[發明專利]一種固定水稻雜種優勢的方法

有效

• 申請號: 201910383611.1
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN110257418B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 趙炳然;呂啟明;毛畢剛
• 申請（專利權）人: 湖南雜交水稻研究中心
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/66;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉

本發明公開了一種固定水稻雜種優勢的方法，將OsMADS13啟動子與水稻BBM1基因編碼序列連接，構建到表達載體中得到載體A；構建EAC1?like雙靶點CRISPR/Cas9敲除的載體B；將載體A和載體B通過農桿菌介導法共轉化到雜交水稻種子中得到T0代植株；T0代植株進行自交得到自交種子。本發明利用水稻珠心組織特異表達啟動子，將水稻成胚關鍵基因在雜交水稻珠心組織中特異表達，誘導珠心組織體細胞形成不定胚；將在水稻卵細胞中特異表達，對卵細胞生長發育具有重要作用的基因敲除；使雜交水稻自交，形成能夠固定水稻雜種優勢的種子。這種方法可以消除雜交水稻繁制種風險。

技術領域

本發明涉及農業生物技術領域，尤其涉及一種固定水稻雜種優勢的方法。

背景技術

雜種優勢是指兩個親本雜交產生的F1代在一種或多種性狀上優于親本的現象。雜種優勢在植物中廣泛存在。在水稻中，自雜交水稻大面積推廣以來，其種植面積常年穩居我國水稻總面積的50％以上，已經累計推廣超過80億畝，增產稻谷超過6000億公斤，為我國和世界糧食安全作出了重要貢獻。然而，目前雜交水稻在生產上還存在一個大的問題：雜交水稻的雜種優勢不能固定，自交后代會發生性狀分離，必須年年專門生產雜交水稻種子，大大增加了雜交水稻生產成本。目前，生產上的雜交水稻包括：三系法雜交水稻，其種子生產依賴細胞核質互作雄性不育系；兩系法雜交水稻，其種子生產依賴光溫敏細胞核雄性不育系。三系法雜交水稻育性受恢保關系制約，恢復系很少，保持系更少，選到優良組合的機率較低；兩系法不育系育性受氣溫高低的影響，制種遇異常低溫或繁殖遇異常高溫都會導致失敗。因此，如果能夠將雜交水稻的雜種優勢固定下來，雜交水稻將迎來新的大發展。早在1987年，袁隆平就提出雜交水稻育種方法分三個發展階段的戰略：從三系法到兩系法再到固定雜種優勢的一系法，朝著程序由繁到簡而效率越來越高的方向發展。最近，袁隆平根據雜交水稻五十多年的發展歷程，回顧過去，展望未來，又提出雜交水稻發展前后可分為五個世代，其中作為雜交水稻發展最高階段的第五代雜交水稻也是能夠固定雜種優勢的雜交水稻。

水稻雜種優勢固定意義重大，而目前都是通過MiMe體系創制二倍體雌配子方式實現。MiMe體系可以將水稻生殖細胞減數分裂轉化為有絲分裂，獲得的雌雄配子全部都是和親本基因型相同的二倍體，其主要涉及三個與減數分裂相關基因的同時突變：PAIR1基因突變能夠抑制減數第一次分裂期同源染色體配對過程中的非姐妹染色單體交叉互換重組；REC8基因突變促使姐妹染色單體在減數第一次分裂后期就分離；OSD1基因突變導致跳過減數第二次分裂。由于MiMe體系中水稻的胚和胚乳形成仍依賴受精過程，而當MiMe自交后，其每一代的染色體都會加倍，因此要實現雜種優勢固定，還必須誘導單倍體產生。該體系涉及三個基因的同時突變，操作比較復雜；通過自交后，很難保證二倍體配子不再次加倍，并且會影響水稻的結實率。

因此，探索其它水稻雜種優勢固定途徑是非常必要的。已有研究發現，水稻中廣泛存在不定胚生殖現象，它是通過珠心組織體細胞直接發育而成，基因型與親本完全相同，只是由于發生頻率不高并且卵細胞受精后也會發育成胚，因而通常是以雙胚或多胚苗形式存在，在生產上不能用于雜種優勢固定。

綜上，目前雜交水稻生產必須依靠不育系，三系法雜交水稻育性受恢保關系制約，恢復系很少，保持系更少，選到優良組合的機率較低；兩系法不育系育性受氣溫高低的影響，制種遇異常低溫或繁殖遇異常高溫都會導致失敗。急需尋求一種可以固定水稻的雜種優勢，從而大大提高雜交水稻配組效率，消除雜交水稻繁制種風險的方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種固定水稻雜種優勢的方法。這種方法可以固定水稻的雜種優勢，從而大大提高雜交水稻配組效率，消除雜交水稻繁制種風險。

為了實現上述目的，本發明提供了一種固定水稻雜種優勢的方法，包括以下步驟：