專利名稱：一種誘導玉米單倍體的方法
技術領域：
本發明涉及一種適宜商業化誘導玉米單倍體的方法。
背景技術：
自交系的選育是玉米育種中的重要環節，幾乎決定著雜交品種選育的成敗。由于玉米是雌雄同株異花、進行有性生殖的作物，因此在玉米育種工作中主要是利用玉米有性生殖的方式選育玉米自交系、配制玉米組合、篩選玉米雜交種。傳統的玉米自交系的選育過程，必須經過多年多代的自交和選擇，通常選育一個品種需要上十年的時間，不僅周期長，而且需要消耗大量的人力、物力和財力。因此如何縮短育種進程、提高育種效率是育種家們一直追求的目標。單倍體技術作為一項高新技術，為育種家快速選育、選擇自交系帶來廣闊的前景。玉米單倍體是配子體無融合生殖的產物，包括孤雄生殖和孤雌生殖兩大類。對獲得的單倍體進行人工加倍，只需一個世代就可以獲得純合二倍體，大大縮短育種時間。自從 Guha(Guha S, Maheshwari S C.1n vitro production of embryos from anther ofDature[J].Nature，1964，204:497)經過花藥培養單倍體而揭示了通過實驗途徑可以獲得單倍體后，通過組培途徑 選育自交系的方法被認為很有希望的方法。但是由于花藥培養難度大，技術操作復雜，并且基因型依賴性很強，并且選育出的自交系不一定是優良的自交系，難以在生產中利用。另一種單倍體產生的主要途徑是誘導系雜交誘導途徑產生母本(雌性)單倍體，簡稱為孤雌生殖單倍體。孤雌生殖單倍體可以通過生物誘導和非生物誘導(如化學誘導)等途徑產生，但非生物誘導的問題與花藥組培一樣存在很多困難，很難在育種上應用。生物誘導是利用生物誘導材料使誘導對象產生單倍體。Coe (Coe E H.Aline of maize withhigh haploid frequency [J].Am Nat, 1959,93:381_382)在 1959 年發現了玉米孤雌生殖誘導系Stock6。后來在其基礎上不斷改造,如轉入Navajo (ACR-nj)遺傳標記基因，通過籽粒顏色和植株顏色鑒定出單倍體，從而使雜交誘導單倍體進行單倍體育種成為了可能。但是在實踐應用中也發現，Stock6的誘導率也很低(約為3% )，并且存在很多嚴重的缺陷，如雄花對溫度敏感，自交結實性差，穗粒腐病嚴重，Navajo遺傳標記較弱。因此，利用Stocke誘導單倍體的關鍵是要在保持其誘導能力的前提下克服上述缺點。國外在這方面起步較早，并已取得了較大進展，選育出了一些優良的誘導系，如法國的WS14(LashermesP, Beckert M.Genetic control of maternal haploidy in maize (Zea mays L.)andselection of haploid inducing lines[J].Theor Appl Genet,1988,76(3):405_410)、前蘇聯的KEMS (Shatskaya 0 A.et al,Mass induction of maternal haploids in corn [J].Maize Genet Coop Newslett, 1994,68:51),摩爾多瓦的 MHI (Chalyk S T.Creating newhap1id-1nducing lines of maize[J].Maize Genet Coop Newslett,1999, 73:53_54),德國的 RWS(F.K.Rober et al., In vivo haploid induction in maize-Performance ofnew inducers and significance of doubled haploid lines in hybrid breeding[J].Maydica，2005，50:275-283)等等。這些新選的誘導系不但適應當地的環境，而且其誘導率及遺傳標記也進一步提高，利用價值已經大大超出了 Stock6。然而，盡管不同新選的誘導系其誘導率得以大大提高，但是在農藝性狀上的表現仍不盡滿意，尤其是散粉性和自交結實性不甚理想。因此，在保證誘導率的前提下如何提高誘導系的散粉性和自交結實性非常重要。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種誘導玉米單倍體的方法。本發明所提供的誘導玉米單倍體的方法，包括如下步驟:將玉米單倍體誘導系I和玉米單倍體誘導系II雜交，得到的后代記作誘導系雜交種；以所述誘導系雜交種為父本，與期望得到單倍體的母本材料進行雜交，收獲當代雜交籽粒，取單倍體籽粒，即得到玉米單倍體；玉米單倍體誘導系I和玉米單倍體誘導系II不同。上述方法中，所述玉米單倍體誘導系I和玉米單倍體誘導系II雜交中，所述雜交的方式為正交或反交。上述方法中，所述以誘導系雜交種為父本，與期望得到單倍體的母本材料進行雜交中，所述雜交的方法為人工授粉或自然授粉。上述方法中，所述自然授粉中，種植的方式如下:將所述父本與母本相間種植，并且使種植區域與周圍隔離，在父本散粉前對母本進行去雄，再依靠自然力使父本的花粉到達母本，進而實現授粉。上述方法中，所述玉米單倍體誘導系I和玉米單倍體誘導系II均選自:玉米單倍體誘導系CAUHO1、玉米單 倍體誘導系UH400、玉米單倍體誘導系CAU079和玉米單倍體誘導系 CAU5。 上述方法中，所述母本為符合育種目標的自交系、基礎群體或雜交種。上述方法中，所述基礎群體是由多個自交系或品種混合授粉后形成的玉米群體。上述方法中，所述雜交種為單交種、三交種或者雙交種。玉米單倍體誘導系I和玉米單倍體誘導系II是兩個不同的都具有誘導能力的誘導系；自然授粉是指以一定比例錯期相間種植母本材料和誘導系雜交種，四周隔離，在散粉前對母本材料人工去雄，從而依靠風力傳播父本的花粉達到授粉的目的以進行單倍體誘導。上述一定比例可以為4: 2或6: 3或其他比例，其中母本材料的行數多于誘導系雜交種，此比例可根據不同的雜交種散粉量的大小適當調整；上述錯期種植指的是根據母本材料吐絲早晚以及誘導系雜交種的散粉早晚安排父本和母本的種植時間，以保證母本材料的花絲能正常受粉；上述相間種植指的是父本和母本按上述比例相間種植，并且保證父本雜交種通行種植以便去雄等田間操作；上述四周隔離指的是四周至少200米無其他玉米種植以保證隔離效果；母本材料可為符合育種目標或研究需要的自交系、基礎群體或雜交種。上述基礎群體指由多個自交系或品種按一定方式混合授粉后形成的玉米群體。
上述雜交種指單交種、三交種或者雙交種。本發明的突出優點在于:(I)誘導系雜交種的誘導率與兩親本相比，仍然保持了較高的誘導率，甚至有的組合的誘導率高于雙親；(2)在保持較高誘導率的基礎之上，誘導系雜交種的農藝性狀得以大大提高:田間生長情況良好；抵御不良自然環境的能力更強，適應性更廣；散粉性能大大提高，花粉量更大，持續時間更長；(3)由于誘導系的長勢普遍較弱，當和其他母本材料(如雜交種)相間種植時誘導系往往無法正常生長；而誘導系雜交種在保持較高誘導率的前提下其農藝性狀大大提高(如植株長勢、散粉量、散粉持續時間、適應性、抗性等)，可以滿足與其他育種材料隔行種植的要求，為高效單倍體誘導提供了保證，從而為規模化進行單倍體誘導提供了可能。(4)將母本材料和父本材料隔行種植，采取母本材料人工去雄的方式以實現自然授粉，免去了人工授粉的環節，可以大大提高效率。
具體實施例方式下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。1、高油單倍體誘導系CAUHO1:CAUH0I為高油單倍體誘導系(Liang Li, XiaoweiXu, Weiwei Jin, Shaojiang Chen.Morphological and molecular evidences for DNAintrogression in hapl oid induction via a high oil inducer CAUHOI in maize.Planta，2009，230:367_376)，誘導率在2 %，具有R_nj標記，公眾可以從中國農業大學獲得。2、高頻單倍體誘導系UH400:UH400單倍體誘導率達到8 %左右，在文獻“PriggeV,Sanchez C, Dhillon B S,Schipprackff, Araus JLjBanziger M, Melchinger AE.Doubledhaploids in tropical maize:1.Effects of inducers and source germplasm on invivo haploid induction rates.Crop Sci, 2011, 51:1_9.” 中公開過，由德國霍恩海姆大學選育，公眾可以從中國農業大學獲得。3、高頻單倍體誘導系CAU5與CAU079:單倍體誘導系CAU5與CAU079為中國農業大學選育的二代單倍體誘導系，平均誘導率均達到10 %以上，具有R-nj標記，在“陳紹江，黎亮，李浩川.玉米單倍體育種技術[M].中國農業大學出版社，2009.”一書中公開過，公眾可以從中國農業大學獲得。4、農大108與中農大高油5580購自北京中農大康科技開發公司。5、鄭單958購自北京德農種業有限公司。實施例1、不同誘導系自交以及雜交組合的農藝性狀表現選擇CAUHO1、UH400以及兩個新選的誘導系CAU5和CAU079。2009年海南將上述4個系相互雜交，收獲當代籽粒(即為FIR)。2010年夏天在北京昌平試驗站種植各Fl材料，比較親本和Fl代的農藝性狀。農藝性狀包括:株高、穗位、散粉期、吐絲期等。株高:株高是指地面到植株雄穗頂部的距離；穗位:穗位高是指從地面到雌穗基部的距離；
播種到吐絲天數:吐絲期指植株雌蕊的花絲從苞葉中伸出2cm左右，當每行有
50%的植株吐絲定義為吐絲期；播種到散粉天數:散粉期指的是雄穗中部開始散粉的日期，每行有50%的植株散粉定義為散粉期；散粉持續時間:指從最開始出現花粉到散粉結束持續的天數；花粉量:指植株所散花粉的多少。表1、不同誘導系及誘導系雜交種的農藝性狀比較
權利要求
1.一種誘導玉米單倍體的方法，包括如下步驟:將玉米單倍體誘導系I和玉米單倍體誘導系II雜交，得到的后代記作誘導系雜交種；以所述誘導系雜交種為父本，與期望得到單倍體的母本材料進行雜交，收獲當代雜交籽粒，取單倍體籽粒，即得到玉米單倍體；玉米單倍體誘導系I和玉米單倍體誘導系II不同。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述玉米單倍體誘導系I和玉米單倍體誘導系II雜交中,所述雜交的方式為正交或反交。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述以誘導系雜交種為父本，與期望得到單倍體的母本材料進行雜交中，所述雜交的方法為人工授粉或自然授粉。
4.根據權利要求1或2或3所述的方法，其特征在于:所述自然授粉中，種植的方式如下:將所述父本與母本相間種植，并且使種植區域與周圍隔離，在父本散粉前對母本進行去雄，再依靠自然力使父本的花粉到達母本，進而實現授粉。
5.根據權利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于:所述玉米單倍體誘導系I和玉米單倍體誘導系II均選自:玉米單倍體誘導系CAUHO1、玉米單倍體誘導系UH400、玉米單倍體誘導系CAU079和玉米單倍體誘導系CAU5。
6.根據權利要求1-5中任一所述的方法 ，其特征在于:所述母本為符合育種目標的自交系、基礎群體或雜交種。
全文摘要
本發明公開了一種適宜商業化誘導玉米單倍體的方法。該方法包括如下步驟將玉米單倍體誘導系I和玉米單倍體誘導系II雜交，得到的后代記作誘導系雜交種；以所述誘導系雜交種為父本，與期望得到單倍體的母本材料進行雜交，收獲當代雜交籽粒，取單倍體籽粒，即得到玉米單倍體；玉米單倍體誘導系I和玉米單倍體誘導系II不同。與傳統方法相比，本方法在保持較高誘導率的基礎之上，單倍體誘導中的父本(誘導系雜交組合)的農藝性狀大大提高，尤其是植株長勢、散粉量、散粉持續時間、適應性、抗性等得以大大提高，從而提高了單倍體誘導的效率，為高效單倍體誘導提供了保證，同時也為規模化單倍體誘導提供了可能性。
文檔編號A01H1/02GK103081797SQ201110332389
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者陳紹江, 黎亮, 徐小煒, 李浩川 申請人:中國農業大學