利用玉米雜交種種質的逆向分子育種方法
【專利摘要】本發明涉及分子育種領域，具體地涉及利用玉米雜交種種質的逆向分子育種方法。所述方法包括步驟：（1）根從種胚及種皮的高密度基因型導出雜交種父本及母本的高密度基因型；（2）溫室種植該玉米雜交種F1代，套袋自交產生F2種粒；（3）提取玉米F2群體的葉片DNA；（4）以玉米192個SNP位點的低密度基因芯片測定F2群體的SNP的基因型；（5）選擇基因型與母本，父本相似度最高的植株套袋自交產生F3種粒；（6）得到的種粒再在溫室種植并自交，建立與雜交種父本或母本相似的自交系。與傳統雜交種二環系選育的方法相比，這種方法具有周期短（1～2年），且雜優模式固定，有利基因利用率高等特點。
【專利說明】利用玉米雜交種種質的逆向分子育種方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及分子育種領域，具體地涉及利用玉米雜交種種質的逆向分子育種方法。
【背景技術】
[0002]玉米是世界和我國播種面積第一的作物。隨著玉米需求的進一步增加，耕地在減少，玉米供需關系很可能進一步趨緊。
[0003]近幾十年來，農業發達國家如美國的玉米育種發展極快。種質資源是種業公司的核心資源，但經常被壟斷。歐美玉米雜交種由于具有高產、耐密、品質好、適合機收等特點，目前國內種業企業普遍采用引進專利過期歐美自交系或歐美雜交種二環系選育的方式進行種質資源補充和品種培育。過往這種選育過程主要依靠育種家經驗和組配雜交種產量測定(圖1)，因此周期較長(6~7年)，且雜優模式不固定，有利基因利用率低。時間(品種研發周期)決定了商業育種的成敗。目前跨國公司品種單產增幅每年約1.2%，平均6-7年即可開發形成新一代品種。單純采用常規育種手段利用歐美雜交種和專利過期自交系，由于育種周期較長，無法實質縮小與跨國公司的水平差距，更無法形成研發推動銷售，銷售反哺研發的產業良性循環發展模式。
[0004]近年來，大量的玉米SNP分子標記被發現，相應的高通量玉米指紋芯片已被商業化。
[0005]反向育種概念由Dirks 等提出(Dirks R 等人(2006), Reverse Breeding.United States Patent20060179498;Dirks R 等人(2009)，Plant BiotechnologyJournal, 2009，7:837-845)。基本思路`是通過使染色體重組酶失去活性，進而在雜交種的分離后代中的染色體重組現象消失，再使用數量較少的分子標記(每條染色體一個分子標記)，結合雙單倍體技術，即可在后代中分別選擇出與雜交種父本、母本完全一樣的可育自交系，由此父本、母本又可以配出原先的雜交種，實現了原雜交種的無限復制。這項技術的核心在于抑制染色體重組酶，可使用基因敲除或直接使用染色體重組酶活性缺失的植株實現。但這項技術無法直接在跨國公司的商業玉米雜交種上使用，因為商業玉米雜交種中染色體重組酶活性正常，除非將雜交種進一步做基因敲除等有相當難度的復雜處理。
[0006]近反向育種概念由van Dun等提出(van Dun等人(2008), Near ReverseBreeding.United States Patent20080098496Al.)。基本思路是通過獲得部分分離重組2倍體的孢子，再結合雙單倍體技術，在后代中分別選擇出互補的可育自交系。由此互補自交系又可以配出原先的雜交種，實現了原雜交種的無限復制。這項技術的核心在于促使植物產生2倍體孢子，且成功識別、分離此類孢子。仍然或需要使用轉基因技術，或需要流式細胞儀、熒光激活細胞分選術等復雜設備與技術，且僅能選出互補而非與雜交種父母本相似的互補自交系，若應用于商業玉米雜交種，則可能改變雜優模式，產生的自交系無法在雜優群內循環利用。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供利用玉米雜交種種質的逆向分子育種方法。
[0008]根據本發明的利用玉米雜交種種質的逆向分子育種方法包括以下步驟:
[0009](I)根據玉米全基因組重測序結果，提取雜交種種胚，及雜交種種皮的DNA，之后進行DNA的雜交及芯片掃描，檢測出雜交種種胚及種皮的高密度基因，由此從種胚及種皮的高密度基因型導出雜交種父本及母本的高密度基因型；
[0010](2)溫室種植該玉米雜交種Fl代，套袋自交產生F2種粒；
[0011](3)提取玉米F2群體的葉片DNA ；
[0012](4)以玉米192個SNP位點的低密度基因芯片測定F2群體的SNP的基因型:
[0013]
【權利要求】
1.利用玉米雜交種種質的逆向分子育種方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (1)根據玉米全基因組重測序結果，提取雜交種種胚，及雜交種種皮的DNA，之后進行DNA的雜交及芯片掃描，檢測出雜交種種胚及種皮的高密度基因，由此從種胚及種皮的高密度基因型導出雜交種父本及母本的高密度基因型； (2)溫室種植該玉米雜交種Fl代，套袋自交產生F2種粒； (3)提取玉米F2群體的葉片DNA； (4)以玉米192個SNP位點的低密度基因芯片測定F2群體的SNP的基因型，所述SNP位點為:
2.根據權利要求1所述的利用玉米雜交種種質的逆向分子育種方法，其特征在于，重復步驟(3)~(5)兩次。`
【文檔編號】A01H1/02GK103548670SQ201310520240
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】李平, 程侖 申請人:南通新禾生物技術有限公司