利用玉米雜交種種質(zhì)的逆向分子育種方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及分子育種領(lǐng)域，具體地涉及利用玉米雜交種種質(zhì)的逆向分子育種方法。所述方法包括步驟：（1）根從種胚及種皮的高密度基因型導(dǎo)出雜交種父本及母本的高密度基因型；（2）溫室種植該玉米雜交種F1代，套袋自交產(chǎn)生F2種粒；（3）提取玉米F2群體的葉片DNA；（4）以玉米192個SNP位點的低密度基因芯片測定F2群體的SNP的基因型；（5）選擇基因型與母本，父本相似度最高的植株套袋自交產(chǎn)生F3種粒；（6）得到的種粒再在溫室種植并自交，建立與雜交種父本或母本相似的自交系。與傳統(tǒng)雜交種二環(huán)系選育的方法相比，這種方法具有周期短（1～2年），且雜優(yōu)模式固定，有利基因利用率高等特點。
【專利說明】利用玉米雜交種種質(zhì)的逆向分子育種方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分子育種領(lǐng)域，具體地涉及利用玉米雜交種種質(zhì)的逆向分子育種方法。
【背景技術(shù)】
[0002]玉米是世界和我國播種面積第一的作物。隨著玉米需求的進(jìn)一步增加，耕地在減少，玉米供需關(guān)系很可能進(jìn)一步趨緊。
[0003]近幾十年來，農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家如美國的玉米育種發(fā)展極快。種質(zhì)資源是種業(yè)公司的核心資源，但經(jīng)常被壟斷。歐美玉米雜交種由于具有高產(chǎn)、耐密、品質(zhì)好、適合機收等特點，目前國內(nèi)種業(yè)企業(yè)普遍采用引進(jìn)專利過期歐美自交系或歐美雜交種二環(huán)系選育的方式進(jìn)行種質(zhì)資源補充和品種培育。過往這種選育過程主要依靠育種家經(jīng)驗和組配雜交種產(chǎn)量測定(圖1)，因此周期較長(6~7年)，且雜優(yōu)模式不固定，有利基因利用率低。時間(品種研發(fā)周期)決定了商業(yè)育種的成敗。目前跨國公司品種單產(chǎn)增幅每年約1.2%，平均6-7年即可開發(fā)形成新一代品種。單純采用常規(guī)育種手段利用歐美雜交種和專利過期自交系，由于育種周期較長，無法實質(zhì)縮小與跨國公司的水平差距，更無法形成研發(fā)推動銷售，銷售反哺研發(fā)的產(chǎn)業(yè)良性循環(huán)發(fā)展模式。
[0004]近年來，大量的玉米SNP分子標(biāo)記被發(fā)現(xiàn)，相應(yīng)的高通量玉米指紋芯片已被商業(yè)化。
[0005]反向育種概念由Dirks 等提出(Dirks R 等人(2006), Reverse Breeding.United States Patent20060179498;Dirks R 等人(2009)，Plant BiotechnologyJournal, 2009，7:837-845)?；舅悸穈是通過使染色體重組酶失去活性，進(jìn)而在雜交種的分離后代中的染色體重組現(xiàn)象消失，再使用數(shù)量較少的分子標(biāo)記(每條染色體一個分子標(biāo)記)，結(jié)合雙單倍體技術(shù)，即可在后代中分別選擇出與雜交種父本、母本完全一樣的可育自交系，由此父本、母本又可以配出原先的雜交種，實現(xiàn)了原雜交種的無限復(fù)制。這項技術(shù)的核心在于抑制染色體重組酶，可使用基因敲除或直接使用染色體重組酶活性缺失的植株實現(xiàn)。但這項技術(shù)無法直接在跨國公司的商業(yè)玉米雜交種上使用，因為商業(yè)玉米雜交種中染色體重組酶活性正常，除非將雜交種進(jìn)一步做基因敲除等有相當(dāng)難度的復(fù)雜處理。
[0006]近反向育種概念由van Dun等提出(van Dun等人(2008), Near ReverseBreeding.United States Patent20080098496Al.)?；舅悸肥峭ㄟ^獲得部分分離重組2倍體的孢子，再結(jié)合雙單倍體技術(shù)，在后代中分別選擇出互補的可育自交系。由此互補自交系又可以配出原先的雜交種，實現(xiàn)了原雜交種的無限復(fù)制。這項技術(shù)的核心在于促使植物產(chǎn)生2倍體孢子，且成功識別、分離此類孢子。仍然或需要使用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，或需要流式細(xì)胞儀、熒光激活細(xì)胞分選術(shù)等復(fù)雜設(shè)備與技術(shù)，且僅能選出互補而非與雜交種父母本相似的互補自交系，若應(yīng)用于商業(yè)玉米雜交種，則可能改變雜優(yōu)模式，產(chǎn)生的自交系無法在雜優(yōu)群內(nèi)循環(huán)利用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供利用玉米雜交種種質(zhì)的逆向分子育種方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的利用玉米雜交種種質(zhì)的逆向分子育種方法包括以下步驟:
[0009](I)根據(jù)玉米全基因組重測序結(jié)果，提取雜交種種胚，及雜交種種皮的DNA，之后進(jìn)行DNA的雜交及芯片掃描，檢測出雜交種種胚及種皮的高密度基因，由此從種胚及種皮的高密度基因型導(dǎo)出雜交種父本及母本的高密度基因型；
[0010](2)溫室種植該玉米雜交種Fl代，套袋自交產(chǎn)生F2種粒；
[0011](3)提取玉米F2群體的葉片DNA ；
[0012](4)以玉米192個SNP位點的低密度基因芯片測定F2群體的SNP的基因型:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.利用玉米雜交種種質(zhì)的逆向分子育種方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (1)根據(jù)玉米全基因組重測序結(jié)果，提取雜交種種胚，及雜交種種皮的DNA，之后進(jìn)行DNA的雜交及芯片掃描，檢測出雜交種種胚及種皮的高密度基因，由此從種胚及種皮的高密度基因型導(dǎo)出雜交種父本及母本的高密度基因型； (2)溫室種植該玉米雜交種Fl代，套袋自交產(chǎn)生F2種粒； (3)提取玉米F2群體的葉片DNA； (4)以玉米192個SNP位點的低密度基因芯片測定F2群體的SNP的基因型，所述SNP位點為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用玉米雜交種種質(zhì)的逆向分子育種方法，其特征在于，重復(fù)步驟(3)~(5)兩次。`
【文檔編號】A01H1/02GK103548670SQ201310520240
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】李平, 程侖 申請人:南通新禾生物技術(shù)有限公司