[发明专利]一种新型植物育性调控构建体及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及植物育种领域。具体地，本发明涉及纯合隐性核雄性不育水稻植株的育性恢复及其用途。进一步本发明涉及构建植物雄性不育系、保持系的方法以及遗传转化材料，更具体地，本发明涉及一种构建体，一种水稻细胞、组织或器官，一种构建水稻雄性不育系和保持系的方法，一种恢复水稻不育植株雄性育性的方法，一种制备水稻种子的方法，一种遗传转化材料，一种用于制备杂交水稻的方法，以及水稻雄性不育系在制备杂交水稻中的用途。

背景技术

杂交育种是选育新品种主要途径，是近代育种最重要的方法，杂交种的创制、利用和产业化是国际农业跨国集团种业市场竞争的焦点。由于杂交引起基因重组，后代会出现组合双亲控制的优良性状基因型，产生加性效应，并利用某些基因互作，形成具超亲类型新个体。作物杂交育种具有巨大的发展潜力，已经成为提高粮食产量的主要途径。近几十年来，杂种优势作为一种提高作物产量、改良作物品质、提高作物抗虫、抗病、抗逆的手段已被广泛利用。利用杂种优势育种已成为许多作物的主要育种方法。而有效控制作物自花授粉、受精是获得高纯度杂交F1种子、从而利用作物杂种优势的关键。而杂交育种中必须要解决的关键问题是（1）获得可用的不育系：一般为雄性不育（由细胞质不育或隐性核不育基因控制）；（2）杂交配组：不育系可与相应的父本植物组合生产具有优良性状的杂交后代；（3）不育系的繁殖：不育系能在一定条件下恢复育性使其得到保持。因此，作物雄性不育系的选育是杂种优势利用的关键环节。

上世纪七、八十年代，以袁隆平为代表的中国科学家们利用水稻野败型细胞质不育基因资源创制了“三系”杂交水稻，使水稻产量提高了近20%，被称为第二次“绿色革命”，为保障我国粮食供应起到了非常重要的作用，使我国的水稻育种与生产技术处于世界领先水平，也向世人展示了杂种优势的强大作用。水稻杂交育种中常用的是“三系”和“两系”杂交。“三系”杂交需要有特定的恢复系和保持系，育种程序和生产环节复杂，选育新不育系及新组合的周期长、效率低，种质资源的利用率低于5%。另外，三系杂交粳稻优势不强，不育细胞质较单一，存在某种毁灭性病虫害暴发的潜在危险。“两系”杂交水稻由于不受恢复系、保持系之间关系的制约，亲本的遗传多样性得到明显改善，选育出高产杂交稻组合的速度明显加快，促进了超级杂交稻的研究和生产。但目前“两系”杂交中采用的不育系多为“光温敏”不育系，其育性受环境中的温度和光照影响。这些环境因素的不稳定会直接影响杂交种子的纯度和数量，加大制种风险，严重时会使企业和农民造成重大经济损失，限制“两系”杂交稻的大面积推广。而且利用目前技术所能选用的两系杂交稻不育系十分有限，例如粳稻品种中几乎没有很好的两系杂交组合，限制了品种资源的充分利用。因而，培育不受环境影响且可自主繁殖的稳定不育系已成为限制“两系”杂交技术广泛应用的技术瓶颈。

玉米是利用杂种优势最早，且杂交种在世界上普及推广最成功的作物。玉米是雌雄异花作物，繁殖系数高的作物，杂交种生产时，在隔离区内父、母本按比例种植，母本雄穗刚露出时拔掉，父本花粉自由授粉杂交。玉米杂交优势的利用及生产上应用杂交种，使得玉米生产水平产生了巨大变化。但是，玉米杂交种生产中存在着常用育种的亲本遗传基础差异不够大，并因此影响到主要育种目标如高产、稳产、抗逆、早熟等的尽快实现。同时，在杂交种生产过程中，存在着母本去雄工作繁重且不彻底、进而影响杂交种产量和质量不稳定的问题，急待解决。

杂种优势在双子叶植物如烟草和油菜的生产中也得到应用。油菜是世界的第三大油料作物，而中国油菜总产和面积占世界三分之一，是最大的油菜生产国，中国的油菜杂种优势利用处于世界领先水平。油菜中常用的杂交育种也是基于细胞质不育和细胞核不育两大类，存在“三系”和“两系”杂交育种，因此，与水稻中一样，存在同样的种质资源利用率低、杂交种纯度较低的问题。

因而，目前的植物杂交育种技术仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有能够有效构建新型稳定的水稻雄性不育系和相应保持系并充分利用水稻种质资源用于杂交育种、提高杂交种纯度的手段。