一种化学杀雄杂交植物去杂保纯的方法

专利名称:一种化学杀雄杂交植物去杂保纯的方法
技术领域：
本发明属于农作物杂种优势利用领域，涉及化学杀雄杂交种的生产、种植方法，特别是一种化学杀雄杂交植物去杂保纯的方法。
背景技术：
禾本科植物小麦、十字花科的甘蓝型油菜等许多农作物存在着不同程度的品种间杂种优势。化学杀雄是利用作物杂种优势的可行途径之一，通过施用化学杂交剂(或称杀雄剂)诱导植物雄性不育，促进异花授粉，获取植物杂交种。
化学杀雄目前是小麦杂种优势利用的主要途径之一。孟山都公司研制的高效化学杂交剂GENESIS，掀起了化学杂交小麦研究高潮。国内也研制出了化学杂交剂SQ-1、 BAU9403。但因杂种纯度难以保证等一些问题，限制了小麦杂交种的推广。
近年来研究发现某些针对植物支链氨基酸亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸的合成途径的关键酶——乙酰乳酸合成酶ALS(或乙酰羟酸合成酶AHAQ的除草剂对敏感植物如油菜、小麦等具有化学杀雄活性。Yu等(Yu et al, Inducingmale sterility in Brassica napus L. by a sulfonylurea herbicide, tribenuron-methyl, Plant Breeding,2006,125 (1) :61-64 ；Yu et al, Efficiencyof a novel gametocide amidosulfuron on rapeseed(Brassica napus).PlantBreeding 2009, DOI :10.1111/ j. 1439-0523. 2008. 01594. x)以及中国专利(专利号:ZL200610042886. 1，西北农林科技大学，于澄宇，胡胜武，一种化合物用于制备芸薹属植物化学杂交剂的应用)，中国专利申请，申请号200810231884. 6(西北农林科技大学，于澄宇，胡胜武，化合物(旧)-5_乙基-2-(4-异丙基-4-甲基-5-氧代-2-咪唑啉-2-基)烟酸及其铵盐用于作为植物化学杂交剂的应用)等文献中先后公开了一些磺酰脲类、咪唑啉酮类除草剂如苯磺隆 (tribenuron-methyl)、酰嘧磺隆(amidosulfuron)、咪草烟(imazethapyr)作为敏感植物油菜、小麦等的超高效化学杂交剂，使用剂量是除草剂使用量的1/10 1/100，成本非常低廉
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由于化学杀雄制种具有很高的技术要求，其效果受到天气、母本长势、母本均勻度、喷施时期、剂量准确程度等多种因素的限制，在大面积制种时，难免会出现偏差，就不能保证得到100%纯度的杂交种，甚至连90%以上的纯度也不能完全保证。如何提高杂交种纯度是化学杀雄途径的主要难题之一。利用便于识别的遗传标记例如无蜡粉、花叶、 黄化苗等标记亲本以便于F1代去杂是可行的，但需手工拔除杂苗，劳动强度较大。^ltan Barabas提出，理论上可用隐性营养缺陷型突变作为母本，杂交后代营养不缺陷，而母本自交后代禾中植时会自动死亡(Zoltan Barabas. Utilization of auxotrophy inhybrid seed production for elimination of the disadvantages of gametocides· Euphytica，1993， 70 :75-76)。但这种方案的可行性并未得到验证。
鉴于化学除草技术已经非常普遍，结合化学除草剂来除杂保纯是一条可行途径。 例如，中国专利申请，申请号20061004拟42.3(—种抗除草剂谷子杂交种的种植方法)、中国专利申请，公开号CN97109814. X(杂交稻种子的生产方法)，将抗除草剂基因转入杂交种的不育系或恢复系，生产杂交种子。然后利用除草剂清除假杂种植株。但是采用除草剂对化学杀雄杂交种去杂保纯未见文献报道，特别是对于乙酰乳酸合成酶抑制型化学杂交剂配制的杂交种的去杂保纯还没有得到研究。化学杀雄杂交种由于杂交种即使纯度不高，也是全可育的，一般不会引起种子纯度问题纠纷，目前对于化学杀雄杂交种的纯度提高，还没有给予足够的重视，这会导致品种纯度不高，增产优势难以完全发挥。
研究发现，植物对磺酰脲类、咪唑啉酮类除草剂的敏感性有差异。特别是人工诱变或者转基因可以得到高抗类型。通过转外源抗性基因能得到抗除草剂植物(苏少泉，转基因抗除草剂油菜的创制与种植，2006，45卷第5期)，转化的基因由于受强启动子驱动表达，一般都遵循简单显性孟德尔遗传模式，可做为一种重要的遗传筛选标记。美国杜邦公司开发出了抗氯嘧磺隆与噻磺隆等磺酰脲类除草剂的转基因大豆(STSsoybean )及棉花 (19-51aC0tt0n)，从而使上述除草剂品种可以安全的应用于大豆及棉花的田间除草。
拟南芥中编码乙酰乳酸合成酶蛋白的Alal22，Prol97, Ala205, Trp574，Ser653 和Gly6M的DNA碱基替换能产生除草剂抗性突变(王秀君，郎志宏，单安山，黄大防，氨基酸生物合成抑制剂类除草剂作用机理及耐除草剂转基因植物研究进展，中国生物工程杂志，2008，2(K2) :110-116)。由于磺酰脲、咪唑啉酮、三唑嘧啶类等除草剂的作用靶标相同，很多乙酰乳酸合成酶基因突变呈现对同类除草剂或不同除草剂的交叉抗性。通过诱变得到甘蓝型油菜的乙酰乳酸合成酶基因突变(Swanson EB, MJ Herrgesell, MArnoldo, Dff Sippell. Microspore mutagenesis and selection :Canola plants withfield tolerance to the imidazolinones. Theor. and Appl. Genet. , 1989,78(4) :525-530)。美国氰胺公司公司通过人工筛选得到对咪唑啉酮类除草剂咪草烟等有高度抗性的小麦(IMIiheat)、 油菜(IMI-canola)，已由德国巴斯夫公司以CLEARFIELD 为商标且实现大规模商业化，可以在抗性品种田间喷施咪草烟进行化学除草，普通品种因敏感性太高而不能用该除草剂。CLEARFIELD抗性基因呈现显性遗传方式，在杂交种中得到表现(Slang WQ Risk assessment of the transfer of imazethapyr herbicide tolerance fromClearfield rice to red rice (Oryza sativa), Euphytica,2006,152(1) :75-86)。

发明内容
本发明的目的在于，提供一种化学杀雄杂交种去杂保纯的方法，该方法特别适于化学杀雄杂交植物如油菜、小麦等去杂保纯。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案
一种化学杀雄杂交种去杂保纯的方法，其特征在于，该方法在配制杂交种时，选用对乙酰乳酸合成酶抑制型除草剂敏感品种作母本，选用乙酰乳酸合成酶抑制型除草剂抗性品种作为父本，用具有化学杂交剂活性的乙酰乳酸合成酶抑制型除草剂处理母本得到雄性不育，父本给母本授粉，收获母本行种子即为杂交种，获得的F1代杂交种具有除草剂抗性， F1代杂交种种植后，用乙酰乳酸合成酶抑制型除草剂苗期处理除去其中未杂交的母本的苗子，保留真杂交种。
乙酰乳酸合成酶抑制型除草剂中，对油菜有化学杂交剂活性的有磺酰脲类的化合物，特别是苯磺隆、酰嘧磺隆、吡嘧磺隆、氯磺隆，或者咪唑啉酮类化合物，例如咪草烟；适于小麦的有咪唑啉酮类化合物，例如咪草烟。作为父本的植物应带由显性基因控制的对乙酰乳酸合成酶抑制型除草剂的抗性。
由于某些突变对不同乙酰乳酸合成酶抑制型除草剂具有交叉抗性，所以本父母中所用化学杂交剂可以和除草剂完全相同，也可以有所不同。
本发明与其它以除草剂为去杂保纯手段的方法主要区别在于，巧妙利用了某些乙酰乳酸合成酶抑制型除草剂可以同时作为化学杂交剂的特点，利用杂交组合的母本、父本对除草剂敏感性的差异来实现一类化合物，两种功能。作为化学杂交剂时的使用量是除草剂剂量的1/10 1/100，因父本具有抗性，喷药时不用因担心药害而遮挡父本行，可以放心的对整个制种田进行喷施。父本的显性抗性基因保证了 F1代真杂种具有抗性，即使有母本自交后代混入，也能使用除草剂去杂保纯，同时起到了除草目的。在适应品种轻简化栽培要求方面比普通品种具有更大的优势。
具体实施方式
以下结合发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明，本发明不限于这些实施例。
实施例1
用普通小麦为母本，咪草烟抗性小麦作为父本，父母本以28行比间隔种植。在母本主分蘖幼穗长度Icm 1. 5cm时，喷施除草剂咪草烟(喷适量为-Jg咪草烟/公顷)， 以诱导雄性不育。待母本抽穗、颖壳开张时，进行人工赶粉，即用拉绳或竹竿摇动父本向母本授粉，成熟期收获母本行种子。
种植所得种子，苗期喷施除草剂咪草烟(喷适量为70g咪草烟/公顷)，假杂种和杂草被杀死，真杂种具有抗性而得以存活。
实施例2:
用甘蓝型油菜品种AC Elect为母本，咪草烟抗性油菜作为父本，父母本以12 行比间隔种植。在母本最大花蕾长度为2. 5cm 3cm时，喷施除草剂酰嘧磺隆(喷施量: 0. ^ig酰嘧磺隆/L)，以诱导雄性不育。待母本开花时，摇动父本向母本授粉，成熟期收获母本行种子。
种植所得种子，苗期喷施除草剂咪草烟(喷适量为70g咪草烟/公顷)，假杂种和杂草被杀死，真杂种具有抗性而得以存活。
权利要求
1. 一种化学杀雄杂交植物去杂保纯的方法，其特征在于用普通小麦为母本，咪草烟抗性小麦作为父本，父母本以28行比间隔种植，在母本主分蘖幼穗长度Icm 1. 5cm时，喷施除草剂咪草烟，喷适量为Jg咪草烟/公顷，以诱导雄性不育；待母本抽穗、颖壳开张时，进行人工赶粉，即用拉绳或竹竿摇动父本向母本授粉，成熟期收获母本行种子；种植所得种子，苗期喷施除草剂咪草烟，喷适量为70g咪草烟/公顷，假杂种和杂草被杀死，真杂种具有抗性而得以存活；或者用甘蓝型油菜品种AC Elect为母本，咪草烟抗性油菜作为父本，父母本以12行比间隔种植；在母本最大花蕾长度为2. 5cm 3cm时，喷施除草剂酰嘧磺隆，喷施量0. 4mg酰嘧磺隆/L，以诱导雄性不育；待母本开花时，摇动父本向母本授粉，成熟期收获母本行种子；种植所得种子，苗期喷施除草剂咪草烟，喷适量为70g咪草烟/公顷，假杂种和杂草被杀死，真杂种具有抗性而得以存活。
专利摘要
本发明公开了一种化学杀雄杂交种去杂保纯的方法，该方法在配制杂交种时，选用对乙酰乳酸合成酶抑制型除草剂敏感的品种作母本，选用乙酰乳酸合成酶抑制型除草剂抗性品种作为父本，用具有化学杂交剂活性的乙酰乳酸合成酶抑制型除草剂处理母本得到雄性不育，父本给母本授粉，收获母本行种子即为杂交种，获得的F1代杂交种具有除草剂抗性，F1代杂交种种植后，用乙酰乳酸合成酶抑制型除草剂苗期处理除去其中未杂交的母本的苗子，保留真杂交种。该方法使用除草剂去杂保纯，同时起到除草效果。在适应品种轻简化栽培要求方面比普通品种具有更大的优势。
文档编号A01N47/36GKCN101595836 B发布类型授权 专利申请号CN 200910023162
公开日2011年11月9日 申请日期2009年7月2日
发明者于澄宇, 何蓓如, 胡胜武, 董军刚 申请人:西北农林科技大学专利引用 (3), 非专利引用 (1),