[发明专利]培育玉米单倍体诱导率高于玉米单倍体诱导系CAU5的玉米单倍体诱导系的方法

说明书

技术领域

本发明涉及培育玉米单倍体诱导率高于玉米单倍体诱导系CAU5的玉米单倍体诱导系的方法。

背景技术

单倍体是指具有配子染色体数目的个体。由于单倍体的染色体条数仅为配子体染色体数目，一经加倍，即可获得纯系，而纯系选育是杂种优势利用中非常关键的环节，因此单倍体的利用价值无疑是巨大的。

单倍体育种指通过各种方法获得单倍体，通过染色体加倍获得纯合二倍体，并在单倍体和二倍体水平上选择，以便育成优良的纯系品种的途径。1964年曼陀罗花药培养成功获得单倍体植株（Guha and Maheshwari，1964），随后掀起了单倍体研究的热潮，单倍体研究迅速发展。单倍体育种优势有以下几点：1）缩短育种进程，常规育种中一般需要6到8个世代才能获得稳定的育种材料，而通过单倍体育种获得纯系只需要两代；2）单倍体育种没有基因互作效应，与分子标记结合，可以提高选育的效率，以及选育的准确性（Geiger and Gordillo,2009）;3）单倍体育种有利于产量、抗性等数量性状有利等位基因的快速聚合，经过加倍得到的DH系，无分离现象，稳定性强，可长期应用；4）DH群体有丰富的遗传类型，育种价值高。

单倍体产生方式有：

1、配子体培养产生单倍体

应用植物细胞全能性原理，主要是利用组织培养技术进行雌配子或雄性配子的诱导，常用的有花药培养和小孢子培养，但由于此种方法操作不方便，生产成本高，另外在一些物种中利用离体培养产生单倍体很难，包括玉米，所以商业化应用价值不高。

2、杂交获得单倍体

远缘杂交产生单倍体在许多报道中出现过。用玉米或珍珠粟的花粉给小麦授粉，会刺激小麦形成单倍体（Laurie and Bennett,1988；Gernand et al.,2005）。用球茎大麦给大麦授粉也可以产生单倍体（Kasha and Sadasivaia,1971;Subrahmany and Kasha,1973）。通过胚拯救的方式可以增加单倍体的成活率。但同一物种相互杂交产生单倍体的现象比较少见，通常也是利用两个倍性不同的植株杂交得到的。

3、玉米中单倍体的产生方式

遗传诱导目前是诱导玉米单倍体的最有效的方法。Chase于1952年报道了玉米单倍体的自发频率为0.1%左右。之后玉米遗传学家发现了两类特殊的玉米材料，可以用来诱导单倍体。利用诱导系诱导产生单倍体主要有两种。一种是利用雌配子增生（indeterminate gametophyte，ig）突变体作母本与普通玉米材料作父本进行杂交，在其后代中就有一定频率的父本单倍体或母本单倍体的产生（Kermicle，1969；Evans，2007）。另一种是利用来源于Stock6的母本单倍体诱导系作父本与普通材料作母本进行杂交，来产生母本单倍体（Coe，1959）。这一自交系将玉米单倍体诱导率由自发突变的0.1%提高到了1%-2%。国内外在选育优良诱导系上有较大进展，如玉米单倍体诱导系WS14诱导率为2%-5%（Lashermes et al.,1988），玉米单倍体诱导系CAU5（Xu et al.,2013）的平均诱导率约为9%。虽然近年来选育出的单倍体诱导系在诱导率上逐渐提高，但进一步提高诱导率、改良诱导系性状及增强筛选标记，对于单倍体育种的贡献将是巨大的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种培育玉米单倍体诱导率高于玉米单倍体诱导系CAU5的玉米单倍体诱导系的方法。

本发明所提供的培育玉米单倍体诱导率高于玉米单倍体诱导系CAU5的玉米单倍体诱导系的方法，包括：

1）将着丝粒特异组蛋白突变体的编码基因导入玉米自交系HiIIA和玉米自交系HiIIB的杂交第一代植株中，得到含有所述着丝粒特异组蛋白突变体的转基因玉米植株；所述着丝粒特异组蛋白突变体为a）或b）或c）：

a）着丝粒特异组蛋白与荧光蛋白融合得到的所述荧光蛋白在羧基端的融合蛋白；所述着丝粒特异组蛋白的氨基酸序列为SEQ ID No.1的第1-183位氨基酸残基；

b)将SEQ ID No.1的第1-183位氨基酸残基组成的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与着丝粒功能相关的的蛋白质；

c）将b)的蛋白质与所述荧光蛋白融合得到的所述荧光蛋白在羧基端的融合蛋白；