CN116034868A - 一种栽培稻种间杂交育种桥梁亲本材料的培育方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种栽培稻种间杂交育种桥梁亲本材料的培育方法，该方法为：将亚洲栽培稻与非洲栽培稻杂交，得到杂交种F1代，验证真杂交种后，利用亚洲栽培稻作为轮回亲本连续回交5～6代；每代用与目标杂种不育基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对回交后代进行目标基因选择，经过背景筛选在BC6F2代得到亚洲栽培稻背景下聚合了3个非洲栽培稻杂种不育等位基因的桥梁亲本材料。本发明的桥梁亲本材料除S1、S19、S20这3个基因座位的差异，其余背景与受体亲本完全相同，最大限度地保留了亚洲栽培稻的遗传变异，在亚洲栽培稻与非洲栽培稻远缘杂交育种中提高花粉及小穗育性，克服了水稻种间杂种不育，可用于发掘更多非洲栽培稻的有利基因。
Description
技术领域
本发明属于多基因聚合系培育技术领域，涉及一种亚洲栽培稻背景下多个非洲栽培稻等位基因聚合系的培育方法，具体涉及一种栽培稻种间杂交育种桥梁亲本材料的培育方法。
背景技术
水稻有两个栽培种，亚洲栽培稻(Oryza sativa)和非洲栽培稻(Oryzaglaberrima)，目前广泛种植的是亚洲栽培稻。由于亚洲栽培稻与非洲栽培稻同属于AA基因组，他们的染色体可以正常配对，另一方面这两个栽培种起源于不同的祖先，具有较大的遗传差异，非洲栽培稻具有的大量抗病、抗逆和高产基因是改良亚洲栽培稻的优良基因库。然而，亚洲栽培稻与非洲栽培稻杂交后，两个种间的杂种不育基因导致杂交种F1无可育花粉，虽有少量胚囊可育，但无法通过自交或回交的方式获得用于QTL分析或基因定位的分离群体，也无法对后代选择进行远缘杂交育种工作。因此杂种不育严重制约了这两个种间的基因交流，是制约水稻远缘杂交育种，发掘有利新基因的主要障碍。
遗传研究表明，两个栽培稻间的杂种不育由核基因控制，亚洲栽培稻与非洲栽培稻在杂种不育基因座上不同等位基因间的互作导致了杂种不育，当植株在杂种不育基因座上的基因型为纯合时，杂种不育并不会发生；而当植株在杂种不育基因座上的基因型为杂合时，强势基因型的配子对相对弱势基因型的配子产生灭杀作用，杂种不育就发生了。单个基因座能导致50％的配子被灭杀，3个杂种不育基因同时存在时，植株几乎不能产生可育的花粉。目前已报道了8个亚洲栽培稻与非洲栽培稻间的杂种不育基因分子定位结果，这些不育基因的累积效应导致F1杂交种的完全不育。其中S1、S19、S20这3个杂种不育基因座几乎在所有亚洲栽培稻及非洲栽培稻的组合中都能检测到，是栽培稻种间杂交中的主要杂种不育基因。因此，如何利用这3个基因克服栽培稻种间杂种不育是水稻远缘杂交育种能否顺利开展的关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种栽培稻种间杂交育种桥梁亲本材料的培育方法，该桥梁亲本材料在亚洲栽培稻遗传背景下，将3个杂种不育基因座上非洲栽培稻的等位基因进行聚合，当桥梁亲本与非洲栽培稻杂交后，这3个基因座始终为非洲栽培稻纯合基因型，不产生杂种不育，保障种间杂交育种的顺利进行。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种栽培稻种间杂交育种桥梁亲本材料的培育方法，该方法为：
步骤一、将受体亚洲栽培稻与供体非洲栽培稻杂交，得到杂交种F1代；
所述亚洲栽培稻在S1、S19、S20杂种不育基因座上的基因型表示为s1s1s19s19s20s20；
所述非洲栽培稻在S1、S19、S20杂种不育基因座上的基因型表示为S1S1S19S19S20S20；
步骤二、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤一中得到的杂交种F1代进行鉴定，得到真杂交种；
所述真杂交种F1代基因型为S1s1S19s19S20s20；
步骤三、以步骤二中得到的真杂交种F1代为母本，步骤一所述的亚洲栽培稻为轮回亲本回交，获得BC1F1代；
步骤四、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤三中得到的BC1F1代进行选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20的目标植株为母本，与所述轮回亲本亚洲栽培稻回交，获得BC2F1代；
步骤五、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤四中得到的BC2F1代进行选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20的目标植株为母本，与所述轮回亲本亚洲栽培稻回交，获得BC3F1代；
步骤六、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤五中得到的BC3F1代进行选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20的目标植株为母本，与所述轮回亲本亚洲栽培稻回交，获得BC4F1代；
步骤七、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤六中得到的BC4F1代进行选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20的目标植株为母本，与所述轮回亲本亚洲栽培稻回交，获得BC5F1代；
步骤八、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤七中得到的BC5F1代进行选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20的目标植株为母本，与所述轮回亲本亚洲栽培稻回交，获得BC6F1代；
步骤九、将步骤八中得到的BC6F1代进行背景选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20、且背景全部为亚洲栽培稻的目标单株，自交后，得到BC6F2代；
步骤十、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤九中得到的BC6F2代进行选择，筛选出基因型为S1S1S19S19S20S20的植株，得到桥梁亲本材料。
优选地，所述亚洲栽培稻(Oryza sativa)是来源于世界各地稻区具有遗传代表性的材料，包括籼稻、温带粳稻、热带粳稻、香稻、Aus、陆稻的亚种或亚群下的所有品种；所述非洲栽培稻(Oryza glaberrima)是起源于短舌野生稻(Oryza barthii)，目前仅在西非种植的栽培稻种的所有品种。
优选地，所述与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物包括引物对RM190，引物对RM587，引物对RM3372，引物对RM22，引物对RN20847，引物对RM20852；其中：
所述引物对RM190的正向核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，反向核苷酸序列如SEQID NO.2所示；
所述引物对RM587的正向核苷酸序列SEQ ID NO.3如所示，反向核苷酸序列如SEQID NO.4所示；
所述引物对RM3372的正向核苷酸序列如SEQ ID NO.5所示，反向核苷酸序列如SEQID NO.6所示；
所述引物对RM22的正向核苷酸序列如SEQ ID NO.7所示，反向核苷酸序列如SEQID NO.8所示；
所述引物对RN20847的正向核苷酸序列如SEQ ID NO.9所示，反向核苷酸序列如SEQ ID NO.10所示；
所述引物对RM20852的正向核苷酸序列如SEQ ID NO.11所示，反向核苷酸序列如SEQ ID NO.12所示。
优选地，步骤二中筛选真杂交种的方法为：提取所述真杂交种F1代基因组DNA，利用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对提取的杂交种F1代基因组DNA进行PCR扩增；并用所述供体亲本非洲栽培稻和所述受体亲本亚洲栽培稻作为对照，聚丙烯酰胺电泳检测，带型中既出现与所述亚洲栽培稻相同的条带，又出现与所述非洲栽培稻相同条带的杂合单株即为所述真杂交种；
优选地，步骤三～步骤九中筛选目标单株的方法为：提取所述杂交后代基因组DNA，利用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对提取的杂交后代基因组DNA进行PCR扩增；并用所述供体亲本非洲栽培稻和所述受体亲本亚洲栽培稻作为对照，聚丙烯酰胺电泳检测，带型中既出现与所述亚洲栽培稻相同的条带，又出现与所述非洲栽培稻相同条带的杂合单株即为所述目标单株；
优选地，步骤十中筛选桥梁亲本材料的方法为：提取BC6F2代的基因组DNA，利用目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对所述BC6F2代基因组DNA进行PCR扩增；并用所述供体亲本非洲栽培稻和所述受体亲本亚洲栽培稻作为对照，聚丙烯酰胺电泳检测，S1、S19、S20三个位点带型纯合，且与供体亲本相同的单株即为桥梁亲本材料。
本发明中基因型为s1s1s19s19s20s20的亚洲栽培稻和基因型为S1S1S19S19S20S20的非洲栽培稻各自均能产生正常的雌雄配子，所以有正常的花粉及小穗育性。但两个栽培稻杂交种F1代基因型为S1s1S19s19S20s20，在等位基因的互作下，非洲栽培稻基因型配子能够杀死亚洲栽培稻配子，3个基因的累加效应导致杂交F1植株花粉育性几乎为零，因而结实率为零。通过本发明的培育方法获得的桥梁亲本，在S1、S19、S20基因座上是非洲栽培稻的等位基因，与非洲栽培稻杂交后不会出现配子灭杀，后代具有较高的花粉及小穗育性，可进一步自交或回交构建分离群体进行有利基因发掘或选择优良株系进行远缘杂交育种。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的栽培稻种间杂交育种桥梁亲本材料包含了3个种间杂种不育基因座上的非洲栽培稻等位基因，这3个基因广泛分布于亚洲栽培稻与非洲栽培稻种间。而以往栽培稻种间杂交育种桥梁作用研究仅涉及1个杂种不育基因，桥梁作用并不显著。
2、本发明的桥梁亲本材料除3个基因座位的差异，其余背景与受体亲本完全相同，最大限度地保留了亚洲栽培稻的遗传变异，是研究、挖掘亚洲栽培稻与非洲栽培稻间遗传变异的重要材料。
3、通过本发明的培育方法获得的桥梁亲本，在S1、S19、S20基因座上是非洲栽培稻的等位基因，与非洲栽培稻杂交后不会出现配子灭杀，后代具有较高的花粉及小穗育性，可进一步自交或回交构建分离群体进行有利基因发掘或选择优良株系进行远缘杂交育种。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明实施例1的栽培稻种间杂交育种桥梁亲本材料的培育流程图。
图2是本发明实施例1的亚洲栽培稻与非洲栽培稻杂交后代的分子鉴定电泳图。
图3是本发明实施例1的栽培稻种间杂交育种桥梁亲本材料成功培育的分子鉴定电泳图。
图4是本发明实施例3的桥梁亲本材料的桥梁作用应用流程图。
具体实施方式
实施例1
本实施例为栽培稻种间杂交育种桥梁亲本材料的培育方法，该方法为：
步骤一、将受体亚洲栽培稻(温带粳稻“滇粳优1号”)与供体非洲栽培稻(IRGC101854)杂交，得到杂交种F1代；
所述亚洲栽培稻在S1、S19、S20杂种不育基因座上的基因型表示为s1s1s19s19s20s20；
所述非洲栽培稻在S1、S19、S20杂种不育基因座上的基因型表示为S1S1S19S19S20S20；
所述亚洲栽培稻(Oryza sativa)除本实施中使用的温带粳稻“滇粳优1号”，还可以是其它来源于世界各地稻区具有遗传代表性的亚洲栽培稻材料，如籼稻、热带粳稻、香稻、Aus、陆稻的亚种或亚群下的所有品种及其它所有温带粳稻品种；所述非洲栽培稻(Oryza glaberrima)除本实施中使用的非洲栽培稻品种IRGC101854，还可以是起源于短舌野生稻(Oryza barthii)，目前仅在西非种植的非洲栽培稻的所有品种；
步骤二、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤一中得到的杂交种F1代进行鉴定，得到真杂交种；
所述真杂交种F1代基因型为S1s1S19s19S20s20；
步骤三、以步骤二中得到的真杂交种F1代为母本，步骤一所述的亚洲栽培稻为轮回亲本回交，获得BC1F1代；
步骤四、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤三中得到的BC1F1代进行选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20的目标植株为母本，与所述轮回亲本亚洲栽培稻回交，获得BC2F1代；
步骤五、用与目标基因S1，S19，S20紧密连锁的分子标记引物对步骤四中得到的BC2F1代进行选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20的目标植株为母本，与所述轮回亲本亚洲栽培稻回交，获得BC3F1代；
步骤六、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤五中得到的BC3F1代进行选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20的目标植株为母本，与所述轮回亲本亚洲栽培稻回交，获得BC4F1代；
步骤七、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤六中得到的BC4F1代进行选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20的目标植株为母本，与所述轮回亲本亚洲栽培稻回交，获得BC5F1代；
步骤八、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤七中得到的BC5F1代进行选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20的目标植株为母本，与所述轮回亲本亚洲栽培稻回交，获得BC6F1代；
步骤九、将步骤八中得到的BC6F1代进行背景选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20、且背景全部为亚洲栽培稻的目标单株，自交后，得到BC6F2代；
步骤十、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤九中得到的BC6F2代进行选择，筛选出基因型为S1S1S19S19S20S20的植株，得到桥梁亲本材料；
所述桥梁亲本材料，在S1、S19、S20这3个杂种不育基因座上来源于非洲栽培稻的等位基因S1S1、S19S19、S20S20，其余背景为亚洲栽培稻。
所述与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物包括引物对RM190，引物对RM587，引物对RM3372，引物对RM22，引物对RN20847，引物对RM20852。各分子标记引物如表1所示：
表1种间杂种不育基因S1，S19，S20紧密连锁的分子标记引物序列
| 基因 | 标记 | 染色体 | 正向序列(5’-3’) | 反向序列(5’-3’) |
| <![CDATA[S<sub>1</sub>]]> | RM190 | 6 | 如SEQ ID NO.1所示 | 如SEQ ID NO.2所示 |
| <![CDATA[S<sub>1</sub>]]> | RM587 | 6 | 如SEQ ID NO.3所示 | 如SEQ ID NO.4所示 |
| <![CDATA[S<sub>19</sub>]]> | RM3372 | 3 | 如SEQ ID NO.5所示 | 如SEQ ID NO.6所示 |
| <![CDATA[S<sub>19</sub>]]> | RM22 | 3 | 如SEQ ID NO.7所示 | 如SEQ ID NO.8所示 |
| <![CDATA[S<sub>20</sub>]]> | RN20847 | 7 | 如SEQ ID NO.9所示 | 如SEQ ID NO.10所示 |
| <![CDATA[S<sub>20</sub>]]> | RM20852 | 7 | 如SEQ ID NO.11所示 | 如SEQ ID NO.12所示 |
图1为栽培稻种间杂交育种桥梁亲本材料的培育流程，如图所示，图中白色方框代表受体亲本亚洲栽培稻的染色体；灰色方框代表供体亲本非洲栽培稻的染色体，方框处s1、s19和s20分别指受体亲本亚洲栽培稻的基因座；方框处S1、S19和S20分别指示来源于供体亲本的S1、S19和S20基因座。栽培稻种间杂交育种桥梁亲本材料在3个杂种不育基因座上是非洲栽培稻的等位基因，桥梁效应更显著。
步骤二中所述筛选真杂交种的方法为：提取所述真杂交种F1代基因组DNA，利用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对提取的杂交种F1代基因组DNA进行PCR扩增；并用所述供体亲本非洲栽培稻和所述受体亲本亚洲栽培稻作为对照，聚丙烯酰胺电泳检测，带型中既出现与所述亚洲栽培稻相同的条带，又出现与所述非洲栽培稻相同条带的杂合单株即为所述真杂交种；
所述PCR扩增反应体系为10μL，包括：3.3μL ddH2O，1.0μL 10×Buffer(含Mg2+)，0.5μL dNTP，0.5μL正向引物，0.5μL反向引物，0.2μL 2.5U/μL的Taq酶，4.0μL DNA样品；
所述正向引物和反向引物为表1中所列引物；
所述PCR扩增反应程序为：95℃预变性5min；95℃变性40s，55℃退火40s，72℃延伸1min，共进行32次重复循环；72℃延伸5min；4℃保存。
图2是本实施例中受体亚洲栽培稻(温带粳稻“滇粳优1号”)与供体非洲栽培稻(IRGC101854)杂交组合中的亲本与F1植株在分子标记引物RM587的PCR扩增产物通过聚丙烯酰胺凝胶电泳检测结果。其中“1”为滇粳优1号基因型，“2”为IRGC101854基因型，“3-12”为10个F1植株基因型。如图2所示，滇粳优1号的扩增产物在凝胶上的位置不同于IRGC101854扩增产物的位置，表明分子标记引物RM587在滇粳优1号及IRGC101854基因组中扩增出了两组在分子量上有差异的DNA链。聚丙烯酰胺电泳检测滇粳优1号扩增的条带较IRGC101854扩增的条带位置高，表明滇粳优1号基因组在分子标记引物RM587扩增出的产物分子量大，而IRGC101854基因组中扩增的产物分子量小。而滇粳优1号与IRGC101854杂交F1植株基因组同时具备双亲基因特征，因此在分子标记引物RM587的PCR扩增产物在凝胶上应表现出双亲特征的杂合条带。图2中3-12号条带代表了滇粳优1号与IRGC101854杂交后10株F1植株基因组在分子标记引物RM587的PCR扩增结果，结果表明这10株均是滇粳优1号与IRGC101854的真杂交种。
步骤三～步骤九中所述筛选目标单株的方法为：提取所述杂交后代基因组DNA，利用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对提取的杂交后代基因组DNA进行PCR扩增；并用所述供体亲本非洲栽培稻和所述受体亲本亚洲栽培稻作为对照，聚丙烯酰胺电泳检测，带型中既出现与所述亚洲栽培稻相同的条带，又出现与所述非洲栽培稻相同条带的杂合单株即为所述目标单株；
所述PCR扩增反应体系为10μL，包括：3.3μL ddH2O，1.0μL 10×Buffer(含Mg2+)，0.5μL dNTP，0.5μL正向引物，0.5μL反向引物，0.2μL 2.5U/μL的Taq酶，4.0μL DNA样品；
所述正向引物和反向引物为表1中所列引物；
所述PCR扩增反应程序为：95℃预变性5min；95℃变性40s，55℃退火40s，72℃延伸1min，共进行32次重复循环；72℃延伸5min；4℃保存。
步骤十中所述筛选桥梁亲本材料的方法为：提取BC6F2代的基因组DNA，利用目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对所述BC6F2代基因组DNA进行PCR扩增；并用所述供体亲本非洲栽培稻和所述受体亲本亚洲栽培稻作为对照，聚丙烯酰胺电泳检测，S1、S19、S20三个位点带型纯合、且与供体亲本相同的单株即为桥梁亲本材料；
所述PCR扩增反应体系为10μL，包括：3.3μL ddH2O，1.0μL 10×Buffer(含Mg2+)，0.5μL dNTP，0.5μL正向引物，0.5μL反向引物，0.2μL 2.5U/μL的Taq酶，4.0μL DNA样品；
所述正向引物和反向引物为表1中所列引物；
所述PCR扩增反应程序为：95℃预变性5min；95℃变性40s，55℃退火40s，72℃延伸1min，共进行32次重复循环；72℃延伸5min；4℃保存。
图3为本实施例中受体亚洲栽培稻(温带粳稻“滇粳优1号”)与供体非洲栽培稻(IRGC101854)杂交组合中的亲本与培育的桥梁亲本材料在分子标记引物RM587的PCR扩增产物通过聚丙烯酰胺凝胶电泳检测结果。其中，“1”为滇粳优1号基因型，“2”为IRGC101854基因型，“3-22”为20个BC6F2植株基因型。如图3所示，滇粳优1号的扩增产物在凝胶上的位置不同于IRGC101854扩增产物的位置，表明分子标记引物RM587在滇粳优1号及IRGC101854基因组中扩增出了两组在分子量上有差异的DNA链。聚丙烯酰胺电泳检测滇粳优1号扩增的条带较IRGC101854扩增的条带位置高，表明滇粳优1号基因组在分子标记引物RM587扩增出的产物分子量大，而IRGC101854基因组中扩增的产物分子量小。图3中3-22号条带代表了滇粳优1号与IRGC101854杂交20株BC6F2植株基因组在分子标记引物RM587的PCR扩增结果，结果表明这20株均是IRGC101854的纯合基因型，在分子标记引物RM587的基因型为S1S1，可作为入选植株。
实施例2
本实施例为栽培稻种间杂交育种桥梁亲本材料的桥梁作用的评价方法，该方法为：
将实施例1中得到的桥梁亲本与非洲栽培稻测交，得到测交F1代；对测交F1代进行花粉育性和小穗育性评价。
花粉育性评价具体操作为：从F1单株的主穗或较大分蘖穗中上部的枝梗中，于开花前采集5～10朵当天要开花的顶花(枝梗末端的颖花)，在体积分数为70％的乙醇溶液中固定。取3朵颖花，每朵颖花2枚花药在载玻片上压片，用1％I2-KI溶液染色，在160×普通光学显微镜下观察。将花粉育性划分为典败、圆败、染败和可育4类，分别记录4类花粉的数目。每片观察3个视野，以株为单位计算可育花粉数占总花粉数(包括可育类型和三类不育类型)的百分比。
植株成熟后，取每株主穗或较大分蘖穗考察小穗育性。小穗育性为受精粒数占总粒数的百分比，实际操作中以结实率代替。于水稻成熟期取F1单株的3个主穗，分别记录每个穗子饱满的、空瘪的籽粒数，以株为单位计算饱满籽粒占总粒数的百分比。
表2桥梁亲本与非洲栽培稻测交F1花粉及小穗育性
**表示0.01水平上差异显著。
如图4所示，图中白色方框代表受体亲本亚洲栽培稻的染色体；灰色方框代表供体亲本非洲栽培稻的染色体，方框处s1、s19和s20分别指受体亲本亚洲栽培稻的基因座；方框处S1、S19和S20分别指示来源于供体亲本的S1、S19和S20基因座。栽培稻种间杂交育种桥梁亲本材料与非洲栽培稻杂交后，在S1、S19和S20基因座不产生杂合基因型，因此不会产生配子灭杀造成花粉及小穗不育。本实施例2中，将实施例1培育的桥梁亲本材料与非洲栽培稻测交后，与对照组相比F1花粉育性从0.28％提高到20.58％，小穗育性从0.00％提高到10.75％，桥梁作用显著(表2)。通过实施例1培育的桥梁亲本消除了两个栽培种间3个杂种不育基因座的效应，提高了杂交种的花粉及小穗育性，获得了杂交后代，达到了桥梁作用的效果。
实施例3
本实施例是培育的桥梁亲本材料的应用。
图4为基于栽培稻种间杂交育种桥梁亲本材料的桥梁作用的应用流程，具体为：对实施例2中得到的测交F1代进行自交或回交，获得分离群体用于农艺性状QTL分析或有利基因分子定位；也可以选择优良株系进行远缘杂交育种。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种栽培稻种间杂交育种桥梁亲本材料的培育方法，其特征在于，该方法为：
步骤一、将受体亚洲栽培稻与供体非洲栽培稻杂交，得到杂交种F1代；
所述亚洲栽培稻在S1、S19、S20杂种不育基因座上的基因型表示为s1s1s19s19s20s20；
所述非洲栽培稻在S1、S19、S20杂种不育基因座上的基因型表示为S1S1S19S19S20S20；
步骤二、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤一中得到的杂交种F1代进行鉴定，得到真杂交种；
所述真杂交种F1代基因型为S1s1S19s19S20s20；
步骤三、以步骤二中得到的真杂交种F1代为母本，步骤一所述的亚洲栽培稻为轮回亲本回交，获得BC1F1代；
步骤四、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤三中得到的BC1F1代进行选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20的目标植株为母本，与所述轮回亲本亚洲栽培稻回交，获得BC2F1代；
步骤五、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤四中得到的BC2F1代进行选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20的目标植株为母本，与所述轮回亲本亚洲栽培稻回交，获得BC3F1代；
步骤六、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤五中得到的BC3F1代进行选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20的目标植株为母本，与所述轮回亲本亚洲栽培稻回交，获得BC4F1代；
步骤七、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤六中得到的BC4F1代进行选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20的目标植株为母本，与所述轮回亲本亚洲栽培稻回交，获得BC5F1代；
步骤八、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤七中得到的BC5F1代进行选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20的目标植株为母本，与所述轮回亲本亚洲栽培稻回交，获得BC6F1代；
步骤九、将步骤八中得到的BC6F1代进行背景选择，选择基因型为S1s1S19s19S20s20，且背景全部为亚洲栽培稻的目标单株，自交后，得到BC6F2代；
步骤十、用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对步骤九中得到的BC6F2代进行选择，筛选出基因型为S1S1S19S19S20S20的植株，得到桥梁亲本材料；
所述桥梁亲本材料，在S1、S19、S20这3个杂种不育基因座上来源于非洲栽培稻的等位基因S1S1、S19S19、S20S20，其余背景为亚洲栽培稻。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述与目标基因S1、
S19、S20紧密连锁的分子标记引物包括引物对RM190，引物对RM587，引物对RM3372，引物对RM22，引物对RN20847，引物对RM20852；
其中：
所述引物对RM190的正向核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，反向核苷酸序列如SEQ IDNO.2所示；
所述引物对RM587的正向核苷酸序列SEQ ID NO.3如所示，反向核苷酸序列如SEQ IDNO.4所示；
所述引物对RM3372的正向核苷酸序列如SEQ ID NO.5所示，反向核苷酸序列如SEQ IDNO.6所示；
所述引物对RM22的正向核苷酸序列如SEQ ID NO.7所示，反向核苷酸序列如SEQ IDNO.8所示；
所述引物对RN20847的正向核苷酸序列如SEQ ID NO.9所示，反向核苷酸序列如SEQ IDNO.10所示；
所述引物对RM20852的正向核苷酸序列如SEQ ID NO.11所示，反向核苷酸序列如SEQID NO.12所示。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二中筛选真杂交种的方法为：提取所述真杂交种F1代基因组DNA，利用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对提取的杂交种F1代基因组DNA进行PCR扩增；并用所述供体亲本非洲栽培稻和所述受体亲本亚洲栽培稻作为对照，聚丙烯酰胺电泳检测，带型中既出现与所述亚洲栽培稻相同的条带，又出现与所述非洲栽培稻相同条带的杂合单株即为所述真杂交种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三～步骤九中筛选目标单株的方法为：提取所述杂交后代基因组DNA，利用与目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对提取的杂交后代基因组DNA进行PCR扩增；并用所述供体亲本非洲栽培稻和所述受体亲本亚洲栽培稻作为对照，聚丙烯酰胺电泳检测，带型中既出现与所述亚洲栽培稻相同的条带，又出现与所述非洲栽培稻相同条带的杂合单株即为所述目标单株。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤十中筛选桥梁亲本材料的方法为：提取BC6F2代的基因组DNA，利用目标基因S1、S19、S20紧密连锁的分子标记引物对所述BC6F2代基因组DNA进行PCR扩增；并用所述供体亲本非洲栽培稻和所述受体亲本亚洲栽培稻作为对照，聚丙烯酰胺电泳检测，S1、S19、S20三个位点带型纯合，且与供体亲本相同的单株即为桥梁亲本材料。
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ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102599044A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-07-25 | 安徽省农业科学院水稻研究所 | 一种广亲和性水稻光敏、温敏不育聚合系的选育方法 |
| CN103704123A (zh) * | 2012-09-30 | 2014-04-09 | 华中农业大学 | 非洲栽培稻基因渗入恢复系和部分种间杂交水稻选育方法 |
| CN103814814A (zh) * | 2014-02-22 | 2014-05-28 | 安徽省农业科学院水稻研究所 | 一种采用桥梁亲本选育水稻温敏永久核不育系的方法 |
| CN106967726A (zh) * | 2017-04-05 | 2017-07-21 | 华南农业大学 | 一种创建亚洲栽培稻与非洲栽培稻种间杂种亲和系的方法和应用 |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102599044A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-07-25 | 安徽省农业科学院水稻研究所 | 一种广亲和性水稻光敏、温敏不育聚合系的选育方法 |
| CN103704123A (zh) * | 2012-09-30 | 2014-04-09 | 华中农业大学 | 非洲栽培稻基因渗入恢复系和部分种间杂交水稻选育方法 |
| CN103814814A (zh) * | 2014-02-22 | 2014-05-28 | 安徽省农业科学院水稻研究所 | 一种采用桥梁亲本选育水稻温敏永久核不育系的方法 |
| CN106967726A (zh) * | 2017-04-05 | 2017-07-21 | 华南农业大学 | 一种创建亚洲栽培稻与非洲栽培稻种间杂种亲和系的方法和应用 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| LI JING等: "Molecular Mapping of Sterility QTLs qSS-3, qSS-6a and qSS-7 as Single Mendelian Factors via NIL strategy", RICE SCIENCE, vol. 18, no. 02, pages 110 - 115 * |
| LIANGRONG JIANG等: "Mapping and allelic sequencing of a long sterile lemma trait in rice", BRAGANTIA, CAMPINAS, vol. 76, no. 02, pages 229 - 237 * |
| 何明珠: "基因互作及基因环境互作对栽培稻种间杂种不育的影响研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库 农业科技辑, no. 12, pages 047 - 42 * |
| 张云辉: "水稻花药开裂基因AID2的图位克隆与栽培稻种间杂种花粉不育基因S19的精细定位", 中国博士学位论文全文数据库 农业科技辑, no. 03, pages 047 - 7 * |
| 栾鸭红等: "栽培稻种间育性S1基因桥梁亲本培育及分子验证研究", 西南大学学报（自然科学版）, vol. 31, no. 12, pages 21 - 29 * |
| 马生健等: "栽培稻种间杂种不育基因S1的图位克隆", 基因组学与应用生物学, vol. 39, no. 04, pages 1705 - 1714 * |
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