[发明专利]芝麻显性细胞核雄性不育基因分子标记及制备方法和应用有效

专利信息
申请号: 201410111566.1 申请日: 2014-03-24
公开(公告)号: CN103993011A 公开(公告)日: 2014-08-20
发明(设计)人: 刘红艳;赵应忠;吴坤;杨敏敏 申请(专利权)人: 中国农业科学院油料作物研究所
主分类号: C12N15/11 分类号: C12N15/11;C12Q1/68
代理公司: 武汉宇晨专利事务所 42001 代理人: 王敏锋
地址: 430062 湖*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 芝麻 显性 细胞核 雄性不育 基因 分子 标记 制备 方法 应用
【说明书】:

技术领域

发明属于芝麻遗传育种和分子生物学领域,更具体涉及一种芝麻显性细胞核雄性不育基因分子标记,同时还涉及一种芝麻显性细胞核雄性不育相关分子标记的制备方法,还涉及一种芝麻显性细胞核雄性不育分子标记在分子标记辅助选择中的应用,以提高利用芝麻显性细胞核雄性不育基因进行高产育种的效率。

背景技术

芝麻是我国主要油料作物之一,芝麻油芳香纯正,营养价值高,素有“油中之王”的美誉。我国芝麻年种植面积60万公顷左右,占世界总面积的十分之一,总产60-70万吨,占世界总产的四分之一,其总产和单产均居世界首位(杨湄,黄凤洪.中国芝麻产业现状与存在问题、发展趋势与对策建议.中国油脂,2009,34(1):7-12),是农业结构调整的优势作物,也是传统的出口创汇作物。但近十年来,国内芝麻消费量大幅度上升,年均消费芝麻籽80万吨以上,其中20万吨靠进口,芝麻已经转变为纯进口作物。因此,进一步提高芝麻单产和总产以满足国内消费需求是当前的紧迫任务。

芝麻在全国各地均可种植,但主要集中在河南、湖北、安徽、江西四省。我国芝麻产业发展中存在的主要问题有:①产量常常低而不稳,长期徘徊在亩产70公斤的水平(杨湄,黄凤洪.中国芝麻产业现状与存在问题、发展趋势与对策建议.中国油脂,2009,34(1):7-12);②抗病性差,易发生茎点枯病、枯萎病,且目前未发现免疫或高抗材料(Zhang X R, Zhao Y Z, Cheng Y, Feng X F, et al. Establishment of sesame germplasm core collection in China. Genetic Resources and Crop Evolution, 2000, 47: 273-279);③外观品质差,含油量低,市场竞争力不强。因此开展高产、优质、抗病芝麻新品种选育是当前的主要育种目标。

芝麻具有很强的杂种优势,通过杂种优势利用可以大幅度提高芝麻的产量(屠礼传,柳家荣,梁秀银.芝麻杂种优势研究.中国油料,1988(2):8-12;乐美旺,曹开蔚,张冬仙等.黑芝麻杂种优势研究.江西农业学报,2006,18(1):1-5)。作物杂种优势利用途径主要有:细胞质雄性不育、细胞核雄性不育、化学杀雄、自交不亲和等(傅廷栋主编.杂交油菜的育种与利用(第二版).武汉:湖北科学技术出版社,2000;刘后利主编,作物育种学论丛.北京:中国农业大学出版社,2002)。在芝麻中,目前杂种优势利用的主要方式为隐性细胞核雄性不育,尚未见到显性细胞核不育的报道。利用芝麻隐性细胞核雄性不育虽然育成了一些杂交品种,但芝麻隐性核不育的缺点是缺乏完全的保持系,只能以两型系的形式加以利用,在生产杂交种时存在着必须及时拔除两型系中50%可育株的问题,较费时费力,人工成本高,因此限制了其在芝麻生产上的应用。

显性核不育是杂种优势利用的另外一条重要途径,在油菜、白菜等作物中已经被广泛应用。本发明申请人通过种间杂交,首次创制出芝麻显性细胞核雄性不育两型系W1098AB,其不育系败育彻底、稳定、无不良胞质效应。通过前期研究表明,W1098AB兄妹交群体的育性分离比例稳定在1:1,可育株自交后代全部可育,而且利用17份芝麻地方品种与不育株测交,所有F1代均发生育性分离。上述结果进一步说明,W1098AB为显性核不育,可能受1对基因控制,绝大部分品种为其保持系。该雄性不育在芝麻轮回选择育种中是一个很好的材料,可进行广泛的基因重组和品种选育。但轮回选择一般需于初花期及时拔除不育系中50%的可育株(张立森,江庆芬,泰立芳. 太谷显性核不育小麦轮回选择育种简报. 河北农业大学学报,1989,12(4):143-144),而芝麻W1098AB不育株与可育株的形态特征十分相似,在营养生长期无法区别,只能等到开花后根据花粉有无进行区分,十分费时费力,去除不及时将产生大量花粉污染,影响选择效率。针对上述问题,本发明利用分子标记技术,开发出多个与育性紧密连锁的分子标记,在苗期即可对可育株进行准确识别和拔除,获得100%雄性不育的群体,显著提高芝麻轮回选择的效率,应用前景广阔。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种芝麻显性细胞核雄性不育基因分子标记,开发出多个与育性紧密连锁的分子标记,在苗期即可对可育株进行准确识别和拔除,获得100%雄性不育的群体,显著提高芝麻轮回选择的效率,避免了利用形态特征只有等到花期才能拔除50%可育株的麻烦。本发明效果明显、成本低、无公害,应用前景十分广阔。

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