[发明专利]以植物同源多倍体为受体完成远缘遗传物质向栽培物种转移的方法

说明书

本发明涉及一种植物杂交育种的方法，特别是以植物同源多倍体为受体完成远缘遗传物质向栽培物种转移的方法，为植物远缘物种间异源遗传物质的转移和创造新的种质资源架起了新的桥梁。

近年来，植物育种，特别是粮、棉、油等主要农作物育种已处于停滞不前的状态，生产上推广应用的新品种表现出很弱的抗病虫能力，抗逆性也不强，增产潜力有限，其原因在很大程度上是由于在粮、棉、油等主要农作物育种中缺乏优良的种质资源。除此之外，尽管农作物无融合生殖育种已经成为生物学研究的热点之一，但由于在主要农作物中尚未发现具有实用价值的无融合生殖种质，农作物无融合生殖研究尚未取得突破性进展。然而，在野生植物物种中却存在着一些有待挖掘的优良基因，如抗病基因、抗虫基因、抗逆性基因，产量潜力基因和无融合生殖基因等等。自从50年代以来作物育种家们一直期望着通过育种学方法将野生植物物种中的优良基因转入到栽培物种中，但由于物种间的生殖隔离，其难度颇大，效果并不显著。

本发明的目的在于提供一种以植物同源多倍体为受体完成远缘遗传物质向栽培物种转移的方法。

本发明是用如下方式完成的：

(1).首先通过人工诱导加倍法将二倍体植物诱导为同源多倍体；

(2).在同源多倍体后代群体内筛选出有性生殖能力很弱的植株作为受体进行人工去雄，在授粉前利用混合药剂(DH)处理雌蕊或柱头；10至30分钟后采集新鲜的远缘花粉进行人工授粉后套袋隔离，8至10天后对膨大的子房或颖果进行如下技术处理：

a.对不能再进一步膨大的子房或颖果采用幼胚拯救技术进行子房培养或颖果培养，由此可获得杂种F₁植株；

b.对能够进一步膨大的子房或颖果让其继续生长发育，直到获得实粒种子；

(3).对于F₁植株进行两种处理，其一是自交后形成自交群体，其二是通过人工诱导加倍法产生新的并源多倍体，然后根据育种目标筛选出性状稳定的农作物新种质。

下面对本发明作进一步详细说明：

以植物同源多倍体为受体完成远缘遗传物质向栽培物种转移的方法是：通过种芽诱导法，首先将二倍体植物(2n＝2x)诱导为同源多倍体[同源四倍体(2n＝4x)或同源六倍体(2n＝6x)]，在同源多倍体后代群体内筛选出生殖性状比较特殊的单株作为受体(杂交母本)，这种单株的结实率低于5％，花粉粒育性低于10％，胚囊构型不正常等等。在进行远缘授粉的前一天对尚未成熟但第二天会开花的颖花或雄花进行人工去雄处理。在授粉前利用以植物激素为主的混合物(其主要成分为生长素、赤霉素和细胞分裂素的混合物，代号为DH)处理雌蕊或柱头，对多倍体受体植株进行处理后，经10至30分钟再采集新鲜的远缘花粉进行人工授粉，然后套袋隔离。授粉8至10天后对膨大的子房或颖果进行两种技术处理：

1.对不能再进一步膨大的子房或颖果采用幼胚拯救技术进行子房培养或颖果培养，由此可获得杂种F₁植株或其它类型的植株。

2.对能够进一步膨大的子房或颖果让其继续生长发育，直到获得实粒种子。

通过两种技术处理后获得的杂种F₁植株群体内会出现各种类型，其中会包括多倍体和各种非整倍体。对于这些F₁植株，育种上将进行两种处理，即通过自交后形成自交群体和通过染色体加倍后产生新的异源多倍体。然后，根据育种目标进行筛选，由此创造出性状稳定的农作物新种质。

本发明的技术路线如下：

本发明的技术原理是：当植物有性生殖能力很强时，其遗传可塑性很弱，遗传保守性很强，对外源遗传物质的排斥能力很大，很难将外源遗传物质转入其内，或转入后外源遗传物质也难以表达。相反，当植物的有性生殖能力很弱时，其遗传可塑性很强，遗传保守性很弱，对外源遗传物质的排斥能力比较小，容易将外源遗传物质转入其内，或转入后外源遗传物质也容易表达。

众所周知，二倍体植物的有性生殖能力比较强，而多倍体植物的有性生殖能力比较弱。普遍认为多倍体植物的结实率很低，大部分雌配子体和雄配子体发育不正常，它们是外源遗传物质导入的良好受体。过去许多育种专家都以二倍体水稻为受体(♀)与狼尾草杂交，试图通过常规育种方法将狼尾草的无融合生殖性状和其它有益性状转入二倍体水稻，但一直没有获得杂种种子或杂种植株，其根源在于二倍体水稻的有性生殖能力都比较强，难以接受狼尾草的遗传物质，不能获得结实种子。近年来我们以APIV₍₄₎、IR36₍₄₎和紫血稻₍₄₎等同源四倍体水稻为受体(♀)与狼尾草杂交，已经获得了大量的杂交种子并建立了比较成熟的技术体系，杂交后的子房培养也已诱导出实生苗。因此，以多倍体水稻为受体与狼尾草杂交比以二倍体水稻为受体与粮尾草杂交更容易成功。