专利名称：蓝粒小麦(蓝58),蓝单体小麦和蓝粒小麦易位系的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用普通小麦(Triticum aestivum L.2n＝6x＝42)与长穗偃麦草(Rlytricum elongata(Host)Nevski＝Agropyron elongatum，2n＝10x＝70)杂交后代中选育出的异代换系蓝粒小麦(蓝58)，以及由蓝58衍生出的一系列蓝粒单体小麦和蓝粒小麦易位系。
据报道控制红色籽粒性状的基因有3个(P1，R2，和R3)，基因呈独立遗传，具有累加效应，倘若基因数增多，籽粒的红色就加深，红粒基因对白粒基因显性。例如，在一个红皮品种和一个白皮品种的杂交组合中，发现F1籽粒是浅红，F2代的种皮颜色从白粒到红粒都存在，其分离比例为3∶1，15∶1，63∶1，说明有3个基因控制红粒性状。引起紫色籽粒的紫色色素存在于果皮中，果皮有母本发育而来，其颜色取决于母本籽粒的颜色，紫色表现为母性遗传，并由重复显性基因控制。紫色籽粒的遗传较为复杂，除受遗传基因控制外，在不同的环境条件下，紫粒粒色的深浅不同，例如，光强度和湿度会影响到籽粒颜色的深浅。四倍体硬粒小麦，小麦亲缘种赖草和偃麦草都是紫粒性状的来源。而控制蓝粒小麦蓝粒性状的色素存在于胚乳细胞糊粉层中，三倍体的蓝色糊粉层，表现出花粉直感，蓝粒性状主要来源于一粒小麦(Triticum boeoticum)和长穗偃麦草，蓝粒性状的表现也比较复杂。
目前在国际上还未见有关蓝粒小麦的专利，本说明书后附的附件是经中国专利局检索的相关文献。
蓝粒小麦的蓝粒性状作为一种形态标记，在作物遗传育种中有非常重要的意义，例如通过对蓝单体的繁殖，可以保持缺体系，并且不用进行细胞学鉴定，仅凭观察种子颜色就可将二体、单体和缺体种子区别开来，而缺体系又是将外缘有用基因倒入小麦的受体材料。蓝粒小麦易位系又是小麦性状基因定位和研究基因表达调控的良好体系，更重要的是可以建立以蓝粒基因为形态特征和分子标记的克隆小麦新基因的体系。
为实现上述目的，本发明利用普通小麦与长穗偃麦草杂交从后代中选育出的蓝粒小麦异代换系(蓝58)，以及由蓝58衍生出的一系列蓝粒单体小麦和蓝粒易位系。
本发明的蓝粒小麦(蓝58)以普通小麦和小麦亲缘种长穗偃麦草经远缘杂交，从后代中选育而成，蓝58的典型特征是种子为深蓝色，体细胞染色体数为42，其中包括来自长穗偃麦草的两条染色体。用于杂交回交的普通小麦亲本品种有天选15小麦、大米953小麦、573号小麦和矮丰3号小麦。
本发明的蓝单体小麦以上述的蓝粒小麦和普通小麦经杂交后在后代中得到，蓝单体小麦种子颜色为中蓝和浅蓝，其体细胞染色体中含有1条来自长穗偃麦草的染色体。
本发明的蓝粒小麦易位系是利用蓝粒小麦(蓝58)为材料，选择颜色深蓝，籽粒饱满的种子，采用幅射的方法，将位于4E染色体上携带蓝粒基因的部分染色体打断，使这段携带蓝粒基因的染色体移接到其他小麦染色体上，形成新的蓝粒易位系小麦，在小麦染色体中含有来自长穗偃麦草染色体的片段。其中的幅射方法为Co60γ射线和快中子射线，照射剂量γ射线为2.5-3万仑琴，快中子处理为7×1010。
图2显示的是本发明蓝粒小麦(蓝58)植株。
图3为本发明蓝粒小麦(蓝58)原位杂交鉴定谱图。
图4为本发明蓝粒小麦(蓝58)限制性片段长度多态型(RFLP)方法鉴定谱图。
图5为本发明蓝粒小麦蓝色色素遗传规律。
图6显示的是本发明蓝粒小麦(蓝58)蓝胚乳基因具有的计量效应。
图7显示的是本发明蓝粒单体小麦选育过程。
图8为本发明蓝粒易位系小麦原位杂交鉴定谱图。
②蓝胚乳基因的遗传是稳定而独立的。在杂种F1植株上所结种子的颜色出现了分离，它完全重现了双亲和正反杂交F0种子所观察到的深、中、浅、白4种颜色。说明蓝色胚乳基因的遗传规律是稳定的、独立的。
③从胚乳颜色可以推断出胚的色素基因型及其后代的变化。分离的杂种种子有4种不同颜色的胚乳表现型和基因型，而胚的基因型只有3种，胚乳的基因型和胚的基因型是看不见的，但弄清了胚乳表现型、胚乳基因型和胚基因型之间的关系后，就可以根据胚乳的表现型判断出胚乳的基因型，根据胚乳的基因型推断出胚的基因型。
2、蓝单体小麦根据胚乳的4种表现型和胚的3种基因型之间的相互预测方法同单体小麦繁殖过程中染色体数目的变化相联系，就产生了选育蓝单体小麦的设想，并育成了蓝单体小麦。蓝单体小麦育种程序(图7)中，蓝粒小麦的染色体组型用40W+2(4E)来表示，普通小麦用42W来表示。杂种F1的染色体组型为41W+1(4E)，当细胞减数分裂时形成20II(单价体)+2I(单价体)，因为4E染色体与其相应的小麦染色体不配对，故形成两个单价体，一个是带蓝胚乳基因的4E，另一个是小麦染色体。减数分裂后分别形成4种不同的雄配子和雌配子；20W，21W，20W+1(4E)，21W+1(4E)，自交后产生9种不同染色体组型的杂种，其中40W+1(4E)即为蓝单体，它出现的机率为2/16。经自交两代即得到了稳定的蓝单体小麦。
蓝单体小麦的主要优点是不用进行细胞学鉴定，仅凭观察种子颜色就可将二体、单体和缺体种子区别开来，而美国小麦细胞遗传学家(E.R.Sears)尽管建立了“中国春单体”小麦非整倍体系统，为育种工作者运用染色体工程法选育小麦新类型奠定了理论基础和提供了系统材料，但是中国春单体、缺体系统在繁育和利用上存在着自交不结实、保存难等问题，而且用肉眼观察是无法把它们准确区分开来，唯一的鉴别方法是在21个分离群体中一株一株地进行形态观察和细胞学鉴定，为保存单体材料，需要耗费大量的时间和精力进行细胞学工作，年复一年，代代重复，许多研究者和单位不能长期坚持此项工作的原因就在于此。既然保存如此，利用起来困难就更大了。而蓝粒单体小麦解决了单体小麦繁殖中遇到的鉴定难问题，为选育小麦新类型或新品种创造了一套既经济又实用的材料。
3、蓝粒小麦易位系利用蓝58为材料，选择颜色深蓝，籽粒饱满的种子，采用Co60γ射线和快中子射线对蓝58小麦进行照射处理，照射剂量γ射线为2.5-3万仑琴，快中子处理为7×1010，将位于4E染色体上携带蓝粒基因的部分染色体打断，使这段携带蓝粒基因的染色体移接到其他小麦染色体上，形成新的蓝粒易位系小麦(图8)。
利用辐射处理的方法已经培育成40多种蓝粒小麦易位系。用蓝58创建的一系列蓝粒小麦易位系是小麦性状基因定位的良好材料，因为一旦确定了蓝粒易位片段在某条染色体上后，只要直接观察种子颜色并与其它易位系比较，就可以将在不同染色体上与蓝粒基因相连锁的一系列性状基因定位在某条具体的小麦染色体上，这为基因在染色体上的物理定位和研究连锁关系提供了依据，而且若能把与蓝粒小麦糊粉层蓝色色素合成直接相关的基因克隆出来，则不仅可以建立一个研究基因表达调控的良好体系，更重要的是可以建立以蓝粒基因为形态特征和分子标记的克隆小麦新基因的体系。附件中国专利局检索的文献资料
权利要求
1.一种蓝粒小麦(蓝58)，以普通小麦和小麦亲缘种长穗偃麦草经远缘杂交，从后代中选育而成，其特征在于，该蓝粒小麦的种子为深蓝色，体细胞染色体数为42，其中包括来自长穗偃麦草的两条染色体。
2.一种蓝单体小麦，以上述的蓝粒小麦和普通小麦经杂交后在后代中得到，其特征在于，蓝单体小麦种子颜色为中蓝和浅蓝，其体细胞染色体中含有1条来自长穗偃麦草的染色体。
3.一种蓝粒小麦易位系，以蓝粒小麦(蓝58)种子为材料，其特征在于，采用幅射的方法，将位于4E染色体上携带蓝粒基因的部分染色体打断，使这段携带蓝粒基因的染色体移接到其他小麦染色体上，形成新的监粒易位系小麦，在小麦染色体中含有来自长穗偃麦草染色体的片段。
4.如权利要求3所述的蓝粒小麦易位系，其特征在于，所述蓝粒小麦种子的选择为颜色深蓝，籽粒饱满的种子。
5.如权利要求3所述的蓝粒小麦易位系，其特征在于，所述幅射方法为Co60γ射线和快中子射线，照射剂量γ射线为2.5-3万仑琴，快中子处理为7×1010。
全文摘要
一种蓝粒小麦(蓝58)、蓝单体小麦和蓝粒小麦易位系，蓝粒小麦(蓝58)以普通小麦和小麦亲缘种长穗偃麦草经远缘杂交，从后代中选育而成。蓝单体小麦以上述的蓝粒小麦和普通小麦经杂交后在后代中得到，蓝单体小麦种子颜色为中蓝和浅蓝。蓝粒小麦易位系是利用蓝粒小麦(蓝58)为材料，采用辐射的方法，将携带蓝粒基因的部分染色体打断，使这段携带蓝粒基因的染色体移接到其他小麦染色体上，形成新的蓝粒易位系小麦。
文档编号A01H1/02GK1435086SQ02103260
公开日2003年8月13日 申请日期2002年2月1日 优先权日2002年2月1日
发明者李振声, 穆素梅, 周汉平, 李滨, 英加 申请人:中国科学院遗传研究所