CN1141391C - 家蚕性连锁平衡致死系性别控制基因的导入方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家蚕性连锁平衡致死系性别控制基因的导入方法，采用通过平衡致死系与现行品种的杂交把平衡致死系的性别控制基因分散在3个子系统中；接着对每个子系统有现行品种连续回交，使3个子系统基本上全为现行品种血缘；最后通过3次不同型式的交配，把性别控制基因组合到一个新的品种，形成新的平衡致死系品种。由于家蚕性连锁平衡致死系是用特殊基因来控制原种和杂交种的性别，使其自交能繁殖继代，与其他品种杂交保证下一代只有雄蚕孵化。本发明能育成经济性状优良，雄蚕率在98%以上的新型雄蚕品种。同时改良速度快、效果好，可在农村推广应用。

Description

家蚕性连锁平衡致死系性别控制基因的导入方法

                          技术领域

本发明涉及一种用家蚕性连锁平衡致死系性别控制基因的导入方法。

                          背景技术

雄蚕与雌蚕相比具有食桑省，养蚕成本低，出丝率高和丝质优等显著优点。专养雄蚕比目前的雌雄混养，可提高经济效益10％以上。因此，中、日、俄等国家从不同的角度研究蚕性别控制技术，半个世纪以来均未获得十分满意的雄蚕品种，因而专养雄蚕技术在生产实践中仍未得到应用。俄罗斯科学院发育生物研究所经数十年的努力，构建了家蚕性连锁平衡致死系，利用该系统的雄蚕与常规品种的雌蚕杂交，下一代雌体全部在胚胎期死亡，只有雄蚕才能正常孵化；该品种自交雌雄各半在胚胎期死亡，存活的一半能繁殖留种，利用该系统可达到了专养雄蚕的目的。我所于1996年春从俄罗斯引进了家蚕性连锁平衡致死系。俄罗斯本国并无蚕丝业，他们育成平衡致死系主要是从遗传角度，在实验室里进行研究。所以引进种的经济性状很差，远远不如我国现行蚕品种，在我国无直接利用价值，必须对引进种进行转育改良在保持现行品种的优良经济性状的同时又不丢失平衡致死系的性别控制基因。

                          发明内容

本发明的目的是建立家蚕性连锁平衡致死系性别控制基因的导入方法，用该方法育成的新品种既有平衡致死系的性别控制能力，又要保持现行品种的优良经济性状，使专养雄蚕技术实用化。

本发明的技术方案如下：

家蚕性连锁平衡致死系是一种带有特殊性别控制基因的蚕品种，它雄性的2条性染色单体Z上各带有1个突变的隐性纯合胚胎期致死基因l₁或l₂；在第10常染色体上带有隐性纯合第2白卵基因w₂/w₂，因而雄性基因结构为 $Z^{l_1}{Z}^{l_2},w_2/w_2,$ 雌性的W性染色体上同时易位有性连锁致死基因l₁和第2白卵w₂的等位正常型基因片段

及

Z染色体上也带有致死突变基因l₁；第10常染色上也有带纯合第2白卵基因w₂/w₂，雌性基因结构为 $W^{{+}^{w_2}{+}^{l_1}}{Z}^{l_1},w_2/w_2,$ 将这些性别控制基因导入现行常规品种的方法，其特征在于：

1)通过家蚕性连锁平衡致死系与现行家蚕品种的正、反杂交，首先形成3个子系统，把家蚕性连锁平衡致死系的性别控制基因分散在这3个子系统中；

2)3个子系统是：

①用平衡致死系的雌与现行品种的雄杂交、回交。每一世代的雌体均带有性染色单体 的子系统1；

②用现行品种的雌蛾与平衡致死系的雄蛾杂交，其后代雄的性染色体中存在基因型 $Z{Z}^{l_1},{+}^{w_2}/w_2$ 和 $Z{Z}^{l_2},{+}^{w_2}/w_2$ 的子系统2和子系统3；该两子系统可以用致死基因l₁和l₂的致死作用的差异来区分；

3)接着对每个子系统用现行品种连续回交4～5代，使这3个子系统含有94～97％的现行品种血统，可称为使这3个子系统基本上全为现行品种血缘；

4)最后通3次不同型式系统间的交配，把性别控制基因组合到一个新的品种，形成新的平衡致死系品种；

5)这3次不同型式系统间的交配是：

第一次交配：用子系统1的雌与子系统2的雄交配，产生一个过渡体；其雌性基因型为： $W^{{+}^{w_2}{+}^{l_1}}{Z}^{l_1},{+}^{w_2}/w_2;$ 确定方法是：采用6)的方法测交，选定孵化率是75％，带有1/2白卵的测交卵的对应卵圈为留种的过渡体；

第二次交配：再用过渡体雌同时与子系统子1和系统2的雄交配，形成中间体1，其雌性基因型为 $W^{{+}^{w_2}{+}^{l_1}}{Z}^{l_1},w_2/w_2$ 和中间体2，其雄性基因型为 $Z^{l_1}{Z}^{l_2},w_2/w_2;$ 确定方法是：采用6)的方法测交，选定孵化率是75％，带有1/8白卵的测交卵的对应卵圈为留种的中间体；

第三次交配：最后把中间体1的雌蛾与中间体2的雄蛾交配；

6)回交和交配过程，采用的测交和标记基因选择相结合的选育方法，保证在留种继代过程中，不丢失平衡致死系的性别控制基因；

其标记基因为：性连锁平衡致死基因l₁、l₂及第2白卵基因；

其方法为：在作上述的3)和4)两步的回交和交配时，利用雄蛾能再交的特性，把雄蛾再一次与纯合第2白卵w₂/w₂雌蛾测交，根据测交卵的孵化率为75％或50％和是否带有白卵，来鉴别雄蛾是否带有所需的性别控制基因，从而选留对应蛾区卵留种继代，保证不丢失平衡致死系的性别控制基因。

本发明的有益效果是：由于蚕性连锁平衡致死系是用特殊基因来控制原种和杂交种的性别，使其自交能繁殖继代，与其他品种杂交保证下一代只有雄蚕孵化。因而，在转育改良过程中必须保留这些基因，转育改良方法与常规品种完全不同，为此我们设计了几个家蚕性连锁平衡致死系的转育改良方法，经5年研究、证实这些方法是确实可行的。目前已用该方法育成了几个经济性状优良，雄蚕率在98％以上的新型雄蚕品种。同时改良速度快、效果好，可在农村推广应用。

                         附图说明

图1是性连锁平衡致死性别控制基因结构原理图；

图2是子系统1的构建原理图；

图3是子系统2和3的构建原理图；

图4是过渡体的选出方案图。

                       具体实施方式

家蚕性连锁平衡致死系性别控制基因转移方法

1、平衡致死系的性别控制基因结构

图1性连续平衡致死性别控制基因结构及原理图。从图1可见，该系统雄性的2条性染色单体Z上各带有1个突变的隐性纯合胚胎期致死基因，即l₁和l₂。两基因交换率为0.8％；在第10常染色体上带有隐性纯合第2白卵基因w₂/w₂，因而雄性基因型结构为 $Z^{l_1}{Z}^{l_2},w_2/w_2$ (按标准基因型应写成 $Z^{l_1{+}^{l_2}}{Z}^{{+}^{l_1}{l}_2},w_2/w_2,$ 为书写方便，在不会引起混淆的情况下，删除了正常型基因。)雌性的W性染色体上同时易位有性连锁致死基因l₁和第2白卵w₂的等位正常型基因片段 及

Z染色体上也带有致死突变基因l₁；第10常染色上也有带纯合第2白卵基因w₂/w₂，雌性基因型结构为 $W^{{+}^{w_2}{+}^{l_1}}{Z}^{l_1},w_2/w_2.$ 也就是说它同时带有2组性别控制基因，用一组限性卵色基因控制亲本自身性别，以用于原种生产，以降低制种成本。用一组平衡致死基因控制杂种一代性别。其控制性别机理如图1，即该系统自交，雌雄各有一半胚胎期死亡，而且雌性为黑卵、雄性为白卵；其雄性与其他品种雌杂交，雌性胚胎期死亡，雄性孵化。因而在基因导入时这2组基因均不可丢失。

2、基因导入方法

2.1子系统1的建立。 $W^{{+}^{w_2}{+}^{l_1}}{Z}^{l_1}$ 的导入)。如图2所示，先用平衡致死系的雌与现行品种的雄杂交，然后再用现行品种的雄连续多代回交。这样每一世代的雌体均带有性染色单体 经4～5代回交后，子系统 $1-{\left(\frac{1}{2}\right)}^4~1-{\left(\frac{1}{2}\right)}^5\≈94~97\%$ 的现行品种血统。

2.2子系统2和3的建立。(

及w₂基因的导入)。如图3所示，该2子系统的建立在时间上可与子系统1同时进行。首先用现行品种的雌蛾与平衡致死系的雄蛾杂交，其后代雌卵在胚胎期死亡。雄卵正常孵化，但存在2种不同基因型，即 $Z{Z}^{l_1},{+}^{w_2}/w_2$ 及 $Z{Z}^{l_2},{+}^{w_2}/w_2,$ 然后再用现行品种的雌蛾与杂交后代的雄蛾回交，回交一代卵由于

和

基因的致死作用，雌卵有 致死，不孵化，可根据2种致死基因的致死作用差异。把2种基因型分开，称带有 $Z{Z}^{l_1},{+}^{w_2}/w_2$ 基因者为子系统2，另一种为子系统3。然后把2个子系统的雄连续与现行蚕品种的雌回交充血。其过程如图3。从图3可见，每一子系统的回交世代里均带有4种基因型的雄蛾即① $\mathrm{ZZ},{+}^{w_2}/{+}^{w_2},$ ② $\mathrm{ZZ},{+}^{w_2}/w_2,$ ③ $Z{Z}^{l_1\left(l_2\right)},{+}^{w_2}/{+}^{w_2},$ ④ $Z{Z}^{l_1\left(l_2\right)},{+}^{w_2}/w_2.$ 而只有第4类基因型同时带有致死基因 和第2白卵基因w₂，可继代留种。为了找出带有这类基因型的雄蛾，利用雄蛾能再交的特性，在回交一代雄蛾与现行品种雌蛾交配后，再一次与纯合第2白卵雌蛾(w₂/w₂)测交，对应上述4种不同的基因型的雄蛾与测交蛾测交产下卵具有4种不同的表现型。即①全黑卵100％孵化(理论孵化率，以下同)。②1/2白卵，100％孵化③全黑卵，75％孵化④1/2白卵，75％孵化。显然第4种表现型之雄蛾是所需要的，该蛾与现行品种交配后产下的卵可用来留种继代。如此重复进行回交选择，经4～5代后，理论上讲子系统2和3也可含有94～97％的现行品种血统，而且这2个系统中又带有性别控制基因 和w₂。

2.3过渡体的建立。(子系统间的第一次交配)。如图4所示，经多代回交后，3个子系统均带有90％以上的现行品种血统，但性别控制基因分散在3个子系统中，可通过3次交配把它们合并在一起，形成了一个平衡致死系新品种。第一次交配是用子系统1的雌与子系统2的雄交配，同时利用纯合第2白卵雌蛾测交，选出所需卵圈，即雌性含有 $W^{{+}^{w_2}{+}^{l_1}}{Z}^{l_1},{+}^{w_2}/w_2$ 基因型者继代，这个继代蛾区称作过渡体。测交选择过程如图4所示，类似于子系统2或3。

2.42个中间体的建立。(子系统间的第2次交配)。形成了过渡体后，接下去用过渡体的雌蛾同时与子系统2和子系统3的雄蛾交配，产生中间体1(过渡体♀×子系统2♂)和中间体2(过渡体♀×子系统3♂)。通过遗传分析不难得知，过渡体的雌蛾也具有4种基因型即 $W^{{+}^{w_2}{+}^{l_1}}Z,{+}^{w_2}/{+}^{w_2},$ ② $W^{{+}^{w_2}{+}^{l_1}}{Z}^{l_1},{+}^{w_2}/{+}^{w_2},$ ③ $W^{{+}^{w_2}{+}^{l_1}}Z,{+}^{w_2}/w_2,$ ④ $W^{{+}^{w_2}{+}^{l_1}}{Z}^{l_1},{+}^{w_2}/w_2.$ 而子系统2及3的雄蛾如前所述也有4种基因型。它们之间可以产生16种交配型式。很明显当过渡体雌蛾的第4种基因型 $(W^{{+}^{w_2}{+}^{l_1}}{Z}^{l_1},{+}^{w_2}/w_2)$ 与系统2的第4种基因型 $(Z{Z}^{l_1},{+}^{w_2}/w_2)$ 交配时，产下卵圈表现为75％孵化带有 的第2白卵。它含有基因型为 $W^{{+}^{w_2}{+}^{l_1}}{Z}^{l_1},w_2/w_2$ 的雌性个体。可选留作为中间体1。同样当过渡体基因型④的雌蛾与子系统3基因型④的雄蛾交配时，产下的卵圈的孵化率也为75％带有 的第2白卵。它含有基因型为 $Z^{l_1}{Z}^{l_2},w_2/w_2$ 的雄性个体，可选择为中间体2。

2.5新的平衡致死系的合成。(2个中间体间的交配)。最后把中间体1的雌蛾和中间体2的雄蛾交配，这时当 与

相交时，产下卵圈的孵化率为50％并带有

的第2白卵。很明显该卯圈就是新的平衡致死系，它带有90％以上现行品种血缘。

3、生物实例

用俄罗斯引进的家蚕平衡致死系S-8为性别控制基因供体，现行品种菁松作为受体。从1996年春开始，经4年多研究，较成功地育成了一个新的蚕性连锁平衡致死系。取名平9。该品种与其他品种杂交F₁代雄蚕率在99％以上，亲本及其杂交组合在99年春的饲养成绩列于表1，2。从表2可知，该雄蚕杂交组合无论在茧丝质量还是生命力方面即已超过了现行蚕品种菁松×皓月，接近现行品种雄性群体水平，具有实用价值。表1  新育成的家蚕性连致死系原种平9的饲养成绩(1999年春)

全龄经过(日:时)	五龄经过(日:时)	四龄起蚕结茧率(％)	死笼率(％)	四龄起蚕虫蛹率(％)	全茧量(克)	茧层量(克)	茧层率(％)
								23:21	8:00	96.51	2.41	94.19	1.85	0.464	25.08

表2  雄蚕杂交组合春日×平9的茧丝成绩(1999年春)

品种名	全龄经过(日:时)	五龄经过(日:时)	四龄起蚕结茧率(％)	死笼率(％)	全茧量(克)	茧层量(克)	茧层率	万蚕产茧量(公斤)	万蚕产茧层量(公斤)
										春日×平9菁松×皓月	23:0223:00	7:137:12	98.3498.54	1.000.00	1.971.93	0.5330.445	27.1223.08	20.0319.06	5.4324.399

品种名	茧丝长(米)	解舒丝长(米)	解舒率(％)	茧丝量(克)	茧丝纤度(旦)	清洁(分)	净度(分)	鲜茧出丝率(％)
									春日×平9菁松×皓月	14381257	11031081	76.7286.09	0.45700.3746	2.8612.686	100.0099.00	97.2598.00	21.5118.70

Claims (1)

1.家蚕性连锁平衡致死系性别控制基因的导入方法，其家蚕性连锁平衡致死系是一种带有特殊性别控制基因的蚕品种，它雄性的2条性染色单体Z上各带有1个突变的隐性纯合胚胎期致死基因l₁或l₂；在第10常染色体上带有隐性纯合第2白卵基因w₂/w₂，因而雄性基因结构为 $Z^{l_1}{Z}^{l_2},w_2/w_2,$ 雌性的W性染色体上同时易位有性连锁致死基因l₁和第2白卵w₂的等位正常型基因片段

及 Z染色体上也带有致死突变基因l₁；第10常染色上也有带纯合第2白卵基因w₂/w₂，雌性基因结构为 $W^{{+}^{w_2}{+}^{l_1}}{Z}^{l_1},w_2/w_2,$ 将这些性别控制基因导入现行常规品种的方法，其特征在于：

1)通过家蚕性连锁平衡致死系与现行家蚕品种的正、反杂交，首先形成3个子系统，把家蚕性连锁平衡致死系的性别控制基因分散在这3个子系统中；

2)3个子系统是：

①用平衡致死系的雌与现行品种的雄杂交、回交。每一世代的雌体均带有性染色单体

的子系统1；

②用现行品种的雌蛾与平衡致死系的雄蛾杂交，其后代雄的性染色体中存在基因型 ${\mathrm{ZZ}}^{l_1},{+}^{w_2}/w_2$ 和 ${\mathrm{ZZ}}^{l_2},{+}^{w_2}/w_2$ 的子系统2和子系统3；该两子系统可以用致死基因l₁和l₂的致死作用的差异来区分；

3)接着对每个子系统用现行品种连续回交4～5代，使这3个子系统含有94～97％的现行品种血统，可称为使这3个子系统基本上全为现行品种血缘；

4)最后通3次不同型式系统间的交配，把性别控制基因组合到一个新的品种，形成新的平衡致死系品种；

5)这3次不同型式系统间的交配是：

第一次交配：用子系统1的雌与子系统2的雄交配，产生一个过渡体；其雌性基因型为： $W^{{+}^{w_2}{+}^{l_1}}{Z}^{l_1},{+}^{w_2}/w_2;$ 确定方法是：采用6)的方法测交，选定孵化率是75％，带有1/2白卵的测交卵的对应卵圈为留种的过渡体；

第二次交配：再用过渡体雌同时与子系统子1和系统2的雄交配，形成中间体1，其雌性基因型为 $W^{{+}^{w_2}{+}^{l_1}}{Z}^{l_1},w_2/w_2$ 和中间体2，其雄性基因型为 $Z^{l_1}{Z}^{l_2},w_2/w_2;$ 确定方法是：采用6)的方法测交，选定孵化率是75％，带有1/8白卵的测交卵的对应卵圈为留种的中间体；

第三次交配：最后把中间体1的雌蛾与中间体2的雄蛾交配；

6)回交和交配过程，采用的测交和标记基因选择相结合的选育方法，保证在留种继代过程中，不丢失平衡致死系的性别控制基因；

其标记基因为：性连锁平衡致死基因l₁、l₂及第2白卵基因；

其方法为：在作上述的3)和4)两步的回交和交配时，利用雄蛾能再交的特性，把雄蛾再一次与纯合第2白卵w₂/w₂雌蛾测交，根据测交卵的孵化率为75％或50％和是否带有白卵，来鉴别雄蛾是否带有所需的性别控制基因，从而选留对应蛾区卵留种继代，保证不丢失平衡致死系的性别控制基因。

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