一种玉米单向杂交不亲和基因导入系单株基因型判定方法与流程

本发明属于玉米育种技术领域，涉及一种玉米单向杂交不亲和基因导入系单株基因型判定方法，即利用ga基因的单向杂交不结实特性，以及花粉直感效应，经二次授粉后，从杂交果穗籽粒颜色直观判定ga基因导入系单株的基因型。

背景技术：

玉米单向杂交不亲和性是指正交结实正常，反交完全不结实的现象，其主要由单向异交不亲和基因(ga)控制。含ga基因的雌配子只接受ga基因型雄配子，对ga基因型雄配子具有绝对的竞争优势，对防止异交结实起决定作用。目前国内生产上利用的玉米品种几乎都是ga/ga基因型，该基因型玉米品种能接受任何玉米花粉并正常结实。

普通玉米ga/ga基因型产生的ga雌配子对雄配子无选择性，能接受任何玉米花粉并正常结实。在玉米杂交制种上，因隔离或去杂不严造成花粉混杂，是影响玉米种子纯度的重要原因。为保证玉米杂交种子纯度，通常采用空间或时间隔离，即便这样也不能100％保证纯度。如将ga基因导入普通玉米父母本中，由于亲本产生的ga雌配子只接受ga雄配子，杂交制种时便不需时间或空间隔离，就能100％保证种子纯度；亲本繁殖亦能有效保证亲本纯度。

要培育出单向杂交不亲和的玉米品种，必须先选育出单向杂交不亲和的自交系。鉴于该基因的分子研究进展，以及国内转基因玉米种植的控制，ga基因尚未被直接利用转基因手段导入到自交系中。因此，采用杂交、回交等常规育种手段将ga基因导入到普通玉米自交系中，仍是主要的方法，而对导入系各世代各单株的基因型判定准确与否，是转育过程快慢和最终成败的决定性因素。若通过分子技术进行基因检测来判定筛选，大群体、多世代的转育过程将耗费大量经费，且对试验条件要求相当高，故需寻求一种低成本、直观有效的ga基因导入系单株基因型判定方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种成本低廉、直观有效的ga基因导入系各世代单株的基因型判定方法，以保证ga基因的成功导入，加快ga基因导入系选育过程。

为了达到上述技术目的，本发明具体通过以下技术方案实现：

一种玉米单向杂交不亲和基因导入系单株基因型判定方法，包括以下步骤：

1)选择含纯合ga基因的玉米自交系(gaga)作为供体材料；

2)筛选出紫色籽粒、不含ga基因的玉米材料(gaga)备用，该材料花粉授到非紫色玉米材料上当代籽粒显色为紫色；

3)选择非紫色籽粒玉米自交系(gaga)作为受体材料；

4)花期通过供体材料与受体材料杂交，将ga基因导入受体材料，然后进行数次回交和自交，最终获得遗传稳定、含纯合ga基因的新自交系，在每一轮单株选择时，均需进行导入系单株基因型判定，以确保ga基因能在选择中得到保留；具体过程为：用足量的步骤(2)中紫色籽粒玉米材料(gaga)花粉均匀授于被选定的单株花丝上，再取被选定植株的花粉进行自交，挂牌编号；

5)成熟后收获所有单株，果穗出现全部紫色籽粒的单株，判定为gaga基因型；果穗出现部分紫色籽粒的单株，判定为gaga基因型；果穗无紫色籽粒的单株，判定为gaga基因型。

6)对所有gaga基因型单株进行定向选择，使保留下来的单株各种表观性状尽量接近受体材料，即为转育成功的含纯合ga基因的玉米新自交系。

进一步的，步骤(2)中所述的玉米材料选自玉米自交系或杂交种。

进一步的，步骤(2)中所述的紫色籽粒是指种皮为紫色的玉米材料。

进一步的，步骤(4)中所述足量的花粉是指授到花丝上的花粉量能保证每一根花丝都能接受到花粉。

进一步的，步骤(6)中所述的定向选择是指以受体材料表观性状为参考标准进行选择。

本发明的有益效果为：

(1)操作简单，基因型判定直观、有效。

(2)相对于分子技术进行基因检测，采用本发明的方法成本要低廉得多。

(3)同一自交果穗单粒籽粒间基因型不一致时，能有效判定单粒籽粒基因型并快速筛选到目的基因型籽粒。

(4)对提高ga基因导入的育种效率，促进ga基因利用具有积极作用。

附图说明

图1是本发明单向杂交不亲和基因导入系单株基因型判定方法的技术路线。

具体实施方式

下面将结合本发明具体的实施例，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种玉米单向杂交不亲和基因导入系单株基因型判定方法，通过以下内容完成：

筛选供体材料和受体材料，其中供体材料为含纯合ga基因的玉米自交系(gaga)，受体材料为非紫色籽粒玉米自交系(gaga)。

如图1所示，花期通过供体材料与受体材料杂交，将ga基因导入受体材料，然后进行数次回交和自交，最终获得遗传稳定、含纯合ga基因的新自交系，在每一轮单株选择时，均需进行导入系单株基因型判定，以确保ga基因能在选择中得到保留。具体为，先用足量的紫色籽粒玉米材料花粉均匀授于被选定的单株花丝上，再取被选定植株的花粉进行自交，挂牌编号。其中紫色籽粒玉米材料为紫色籽粒、不含ga基因的玉米材料(gaga)，玉米材料为玉米自交系或杂交种，且该材料花粉授到非紫色玉米材料上当代籽粒显色为紫色，同时紫色籽粒玉米材料是指种皮为紫色的玉米种子。

成熟后收获所有挂牌单株。果穗出现全部紫色籽粒的单株，判定为gaga基因型；果穗出现部分紫色籽粒的单株，判定为gaga基因型；果穗无紫色籽粒的单株，判定为gaga基因型。结合田间表现，再对所有gaga基因型单株进行定向选择(定向选择是指以受体材料表观性状为参考标准进行选择)，使保留下来的单株各种表观性状尽量接近受体材料，即为转育成功的含纯合ga基因的玉米新自交系。

下面结合具体的实际应用对本发明技术方案进行说明。

经过数年筛选验证，2014年3月在我院试验基地分别选定种植含纯合ga基因的供体材料玉米自交系12y52(ga/ga)，不含ga基因的非紫色籽粒受体材料玉米自选系wz0912(ga/ga)，以及紫色籽粒且不含ga基因的玉米材料紫糯66。

采用杂交、回交与测交同步进行的策略，以受体材料wz0912作母本，遗传稳定的单向杂交不亲和材料12y52作父本杂交得到f1，然后用wz0912作轮回亲本与回交后代进行连续5-6代回交，再自交，最终获得转育材料ga0912。在每一轮单株选择时，先用足量的紫糯66花粉均匀授于被选定的单株花丝上，再取被选定植株的花粉进行自交，挂牌编号。

成熟后收获所有挂牌的单株。果穗出现全部紫色籽粒的单株，判定为gaga基因型；果穗出现部分紫色籽粒的单株，判定为gaga基因型；果穗无紫色籽粒的单株，判定为gaga基因型。结合田间表现，再对所有gaga基因型单株进行定向选择，使保留下来的单株各种表观性状尽量接近自交系wz0912，即为转育成功的含纯合ga基因的新自交系ga0912。

将导入系ga0912与12y52进行正、反交，结实均正常；ga0912与wz0912进行正、反交，结果正交结实正常，反交完全不结实。证明导入系材料ga0912为纯合稳定、具有单向杂交不亲和特性的玉米新自交系，转育成功。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。