[发明专利]质核互作雄性不育大豆及生产大豆杂交种的方法

说明书

本发明涉及植物育种领域，更确切地说，本发明涉及质核互作雄性不育大豆，和利用他们开发所需要的大豆植物。

植物育种的目的是把亲本的各种所需要的性状结合到一个品种或一个杂交种中，对于大田作物来说，这些性状包括抗病，抗虫，耐热，耐旱，早熟，高产，改善整个农艺学品质。许多作物采用机械收获，一些植物特性如发芽，成苗，生长速度，熟期和果实大小的一致性十分重要。植物育种的第一步是分析和确定目前所用种质的问题和弱点，建立育种方案的具体目标，并确定具体的育种目标，下一步是筛选具有目标性状的种质，通过选育使目标性状得到表达。

大田作物的选育技术与授粉方式有关。如果一朵花的花粉传到同一植株的同一朵花或另一朵花，该植物属自花授粉。如果花粉是来自不同植株的花，则属异花授粉。在自花授粉的物种中，如大豆和棉花，雄性和雌性器官解剖学上是并列的。在自然授粉过程中，一朵花的雄性生殖器官给同一花的雌性生殖器官授粉。玉米既可自花也可异花授粉。甘蓝植物(Brassica)，一般是自花不育，只能异花授粉。

大豆在分类学上为大豆属(Glycine)，含有两个亚属，即Glycine亚属和Soja亚属，在Soja亚属中有两个种：栽培种(Glycine max)和野生种(Glycine soja)。

大豆是天然自花授粉植物，它能进行异花授粉，但在自然界中不经常发生。一些研究人员报道，昆虫可携带大豆花粉从一个植株到另一个植株。一般估计，在开放种植条件下不到1％的大豆种子是异花授粉形成的，也就是说在开放种植时，不足1％的大豆种子能产生F1杂种大豆植株，参见Jaycox，“Ecological Relationships between Honey Bees andSoybeans”，American Bee Journal，vol.110(8)：306-307(1970)。这篇参考和所有在这里引用的参考都是参考文献的一部分。上述事实表明，授粉过程对选育优良品种是十分重要的。

植物育种最关键的一个方面就是控制受粉过程，通过有目的的杂交，使亲本中所需要的性状传给后代。

当今所从事的大规模的商业化杂交种生产，需要利用某种可控制或抑制雄性可育的雄性不育系统。一个可靠的控制植物雄性育性的方法也为改进植物育种提供了机会。玉米杂交种的开发正就是一例，它依赖于某种雄性不育系统。对于育种家来说，控制雄性育性可有几种选择，如：人工或机械去雄(玉米的拔蓼)，质核互作雄性不育，细胞核雄性不育，杀雄剂等等。雄性不育的许多进展反映于玉米生产中。

杂交玉米种子，是典型地通过人工或机械去雄的雄性不育系统生产的。在田间交错种植两个玉米自交系，在散粉之前去除一个自交系的雄花序(母本)。只要隔离距离足以防止外源玉米花粉传入，去雄的自交系上雌穗只能由另一个自交系(父本)受精，所以，产生的种子是杂交种并将形成杂种植株。

通过利用质核互作雄性不育系(CMS)，可以避免费工费力而有时并不可靠的去雄过程。一个CMS自交系植株的雄性不育性，是细胞质的基因组而不是核基因组因子作用的结果，所以，这一特征在玉米植株中只通过母本遗传，只有母本提供已受精种子的细胞质。CMS植株由另一个非雄性不育的自交系的花粉受精，来自第二个自交系的花粉可能具有使杂种植株雄性可育的基因，也可能不具有这一基因。当种植杂交种时，通常把去雄的可育玉米产生的种子和由CMS产生的同一杂交组合的杂种种子混合种植，以保证授粉有足够的花粉量。

从技术上说，有许多利用细胞核雄性不育的方法。每个方法都有自己的优点和缺点，这些方法利用了一系列不同途径，如导入一个编码细胞毒素物质的基因并与雄性组织专化启动子相连。或利用反义系统，即在识别出对育性起关键作用的基因的基础上，插入其反义系统。(参见Fabinjanski，et al，EPO89/3010153.8公开号329308和PCT申请PCT/CA9000037，公开号WO90/08828)。

另一个控制雄性育性的机制是利用杀雄剂。杀雄剂不是一个遗传系统，而是一个化学物质的局部应用。这些化学物质影响对雄性育性极为关键的细胞。这些化学物质在植物的生长季节应用，并仅仅在生长季节影响植物的育性(参阅Carlson，Glenn R.，美国专利号：4,936,904)。由于施药时间严格，存在基因型的专一性等问题，使杀雄剂这一途径的应用受到限制。