專利名稱：藍(lán)粒小麥(藍(lán)58),藍(lán)單體小麥和藍(lán)粒小麥易位系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用普通小麥(Triticum aestivum L.2n＝6x＝42)與長穗偃麥草(Rlytricum elongata(Host)Nevski＝Agropyron elongatum，2n＝10x＝70)雜交后代中選育出的異代換系藍(lán)粒小麥(藍(lán)58)，以及由藍(lán)58衍生出的一系列藍(lán)粒單體小麥和藍(lán)粒小麥易位系。
據(jù)報(bào)道控制紅色籽粒性狀的基因有3個(gè)(P1，R2，和R3)，基因呈獨(dú)立遺傳，具有累加效應(yīng)，倘若基因數(shù)增多，籽粒的紅色就加深，紅?；?qū)Π琢；蝻@性。例如，在一個(gè)紅皮品種和一個(gè)白皮品種的雜交組合中，發(fā)現(xiàn)F1籽粒是淺紅，F(xiàn)2代的種皮顏色從白粒到紅粒都存在，其分離比例為3∶1，15∶1，63∶1，說明有3個(gè)基因控制紅粒性狀。引起紫色籽粒的紫色色素存在于果皮中，果皮有母本發(fā)育而來，其顏色取決于母本籽粒的顏色，紫色表現(xiàn)為母性遺傳，并由重復(fù)顯性基因控制。紫色籽粒的遺傳較為復(fù)雜，除受遺傳基因控制外，在不同的環(huán)境條件下，紫粒粒色的深淺不同，例如，光強(qiáng)度和濕度會影響到籽粒顏色的深淺。四倍體硬粒小麥，小麥親緣種賴草和偃麥草都是紫粒性狀的來源。而控制藍(lán)粒小麥藍(lán)粒性狀的色素存在于胚乳細(xì)胞糊粉層中，三倍體的藍(lán)色糊粉層，表現(xiàn)出花粉直感，藍(lán)粒性狀主要來源于一粒小麥(Triticum boeoticum)和長穗偃麥草，藍(lán)粒性狀的表現(xiàn)也比較復(fù)雜。
目前在國際上還未見有關(guān)藍(lán)粒小麥的專利，本說明書后附的附件是經(jīng)中國專利局檢索的相關(guān)文獻(xiàn)。
藍(lán)粒小麥的藍(lán)粒性狀作為一種形態(tài)標(biāo)記，在作物遺傳育種中有非常重要的意義，例如通過對藍(lán)單體的繁殖，可以保持缺體系，并且不用進(jìn)行細(xì)胞學(xué)鑒定，僅憑觀察種子顏色就可將二體、單體和缺體種子區(qū)別開來，而缺體系又是將外緣有用基因倒入小麥的受體材料。藍(lán)粒小麥易位系又是小麥性狀基因定位和研究基因表達(dá)調(diào)控的良好體系，更重要的是可以建立以藍(lán)?；?yàn)樾螒B(tài)特征和分子標(biāo)記的克隆小麥新基因的體系。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明利用普通小麥與長穗偃麥草雜交從后代中選育出的藍(lán)粒小麥異代換系(藍(lán)58)，以及由藍(lán)58衍生出的一系列藍(lán)粒單體小麥和藍(lán)粒易位系。
本發(fā)明的藍(lán)粒小麥(藍(lán)58)以普通小麥和小麥親緣種長穗偃麥草經(jīng)遠(yuǎn)緣雜交，從后代中選育而成，藍(lán)58的典型特征是種子為深藍(lán)色，體細(xì)胞染色體數(shù)為42，其中包括來自長穗偃麥草的兩條染色體。用于雜交回交的普通小麥親本品種有天選15小麥、大米953小麥、573號小麥和矮豐3號小麥。
本發(fā)明的藍(lán)單體小麥以上述的藍(lán)粒小麥和普通小麥經(jīng)雜交后在后代中得到，藍(lán)單體小麥種子顏色為中藍(lán)和淺藍(lán)，其體細(xì)胞染色體中含有1條來自長穗偃麥草的染色體。
本發(fā)明的藍(lán)粒小麥易位系是利用藍(lán)粒小麥(藍(lán)58)為材料，選擇顏色深藍(lán)，籽粒飽滿的種子，采用幅射的方法，將位于4E染色體上攜帶藍(lán)?；虻牟糠秩旧w打斷，使這段攜帶藍(lán)?；虻娜旧w移接到其他小麥染色體上，形成新的藍(lán)粒易位系小麥，在小麥染色體中含有來自長穗偃麥草染色體的片段。其中的幅射方法為Co60γ射線和快中子射線，照射劑量γ射線為2.5-3萬侖琴，快中子處理為7×1010。
圖2顯示的是本發(fā)明藍(lán)粒小麥(藍(lán)58)植株。
圖3為本發(fā)明藍(lán)粒小麥(藍(lán)58)原位雜交鑒定譜圖。
圖4為本發(fā)明藍(lán)粒小麥(藍(lán)58)限制性片段長度多態(tài)型(RFLP)方法鑒定譜圖。
圖5為本發(fā)明藍(lán)粒小麥藍(lán)色色素遺傳規(guī)律。
圖6顯示的是本發(fā)明藍(lán)粒小麥(藍(lán)58)藍(lán)胚乳基因具有的計(jì)量效應(yīng)。
圖7顯示的是本發(fā)明藍(lán)粒單體小麥選育過程。
圖8為本發(fā)明藍(lán)粒易位系小麥原位雜交鑒定譜圖。
②藍(lán)胚乳基因的遺傳是穩(wěn)定而獨(dú)立的。在雜種F1植株上所結(jié)種子的顏色出現(xiàn)了分離，它完全重現(xiàn)了雙親和正反雜交F0種子所觀察到的深、中、淺、白4種顏色。說明藍(lán)色胚乳基因的遺傳規(guī)律是穩(wěn)定的、獨(dú)立的。
③從胚乳顏色可以推斷出胚的色素基因型及其后代的變化。分離的雜種種子有4種不同顏色的胚乳表現(xiàn)型和基因型，而胚的基因型只有3種，胚乳的基因型和胚的基因型是看不見的，但弄清了胚乳表現(xiàn)型、胚乳基因型和胚基因型之間的關(guān)系后，就可以根據(jù)胚乳的表現(xiàn)型判斷出胚乳的基因型，根據(jù)胚乳的基因型推斷出胚的基因型。
2、藍(lán)單體小麥根據(jù)胚乳的4種表現(xiàn)型和胚的3種基因型之間的相互預(yù)測方法同單體小麥繁殖過程中染色體數(shù)目的變化相聯(lián)系，就產(chǎn)生了選育藍(lán)單體小麥的設(shè)想，并育成了藍(lán)單體小麥。藍(lán)單體小麥育種程序(圖7)中，藍(lán)粒小麥的染色體組型用40W+2(4E)來表示，普通小麥用42W來表示。雜種F1的染色體組型為41W+1(4E)，當(dāng)細(xì)胞減數(shù)分裂時(shí)形成20II(單價(jià)體)+2I(單價(jià)體)，因?yàn)?E染色體與其相應(yīng)的小麥染色體不配對，故形成兩個(gè)單價(jià)體，一個(gè)是帶藍(lán)胚乳基因的4E，另一個(gè)是小麥染色體。減數(shù)分裂后分別形成4種不同的雄配子和雌配子；20W，21W，20W+1(4E)，21W+1(4E)，自交后產(chǎn)生9種不同染色體組型的雜種，其中40W+1(4E)即為藍(lán)單體，它出現(xiàn)的機(jī)率為2/16。經(jīng)自交兩代即得到了穩(wěn)定的藍(lán)單體小麥。
藍(lán)單體小麥的主要優(yōu)點(diǎn)是不用進(jìn)行細(xì)胞學(xué)鑒定，僅憑觀察種子顏色就可將二體、單體和缺體種子區(qū)別開來，而美國小麥細(xì)胞遺傳學(xué)家(E.R.Sears)盡管建立了“中國春單體”小麥非整倍體系統(tǒng)，為育種工作者運(yùn)用染色體工程法選育小麥新類型奠定了理論基礎(chǔ)和提供了系統(tǒng)材料，但是中國春單體、缺體系統(tǒng)在繁育和利用上存在著自交不結(jié)實(shí)、保存難等問題，而且用肉眼觀察是無法把它們準(zhǔn)確區(qū)分開來，唯一的鑒別方法是在21個(gè)分離群體中一株一株地進(jìn)行形態(tài)觀察和細(xì)胞學(xué)鑒定，為保存單體材料，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力進(jìn)行細(xì)胞學(xué)工作，年復(fù)一年，代代重復(fù)，許多研究者和單位不能長期堅(jiān)持此項(xiàng)工作的原因就在于此。既然保存如此，利用起來困難就更大了。而藍(lán)粒單體小麥解決了單體小麥繁殖中遇到的鑒定難問題，為選育小麥新類型或新品種創(chuàng)造了一套既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的材料。
3、藍(lán)粒小麥易位系利用藍(lán)58為材料，選擇顏色深藍(lán)，籽粒飽滿的種子，采用Co60γ射線和快中子射線對藍(lán)58小麥進(jìn)行照射處理，照射劑量γ射線為2.5-3萬侖琴，快中子處理為7×1010，將位于4E染色體上攜帶藍(lán)?；虻牟糠秩旧w打斷，使這段攜帶藍(lán)?；虻娜旧w移接到其他小麥染色體上，形成新的藍(lán)粒易位系小麥(圖8)。
利用輻射處理的方法已經(jīng)培育成40多種藍(lán)粒小麥易位系。用藍(lán)58創(chuàng)建的一系列藍(lán)粒小麥易位系是小麥性狀基因定位的良好材料，因?yàn)橐坏┐_定了藍(lán)粒易位片段在某條染色體上后，只要直接觀察種子顏色并與其它易位系比較，就可以將在不同染色體上與藍(lán)?；蛳噙B鎖的一系列性狀基因定位在某條具體的小麥染色體上，這為基因在染色體上的物理定位和研究連鎖關(guān)系提供了依據(jù)，而且若能把與藍(lán)粒小麥糊粉層藍(lán)色色素合成直接相關(guān)的基因克隆出來，則不僅可以建立一個(gè)研究基因表達(dá)調(diào)控的良好體系，更重要的是可以建立以藍(lán)?；?yàn)樾螒B(tài)特征和分子標(biāo)記的克隆小麥新基因的體系。附件中國專利局檢索的文獻(xiàn)資料
權(quán)利要求
1.一種藍(lán)粒小麥(藍(lán)58)，以普通小麥和小麥親緣種長穗偃麥草經(jīng)遠(yuǎn)緣雜交，從后代中選育而成，其特征在于，該藍(lán)粒小麥的種子為深藍(lán)色，體細(xì)胞染色體數(shù)為42，其中包括來自長穗偃麥草的兩條染色體。
2.一種藍(lán)單體小麥，以上述的藍(lán)粒小麥和普通小麥經(jīng)雜交后在后代中得到，其特征在于，藍(lán)單體小麥種子顏色為中藍(lán)和淺藍(lán)，其體細(xì)胞染色體中含有1條來自長穗偃麥草的染色體。
3.一種藍(lán)粒小麥易位系，以藍(lán)粒小麥(藍(lán)58)種子為材料，其特征在于，采用幅射的方法，將位于4E染色體上攜帶藍(lán)?；虻牟糠秩旧w打斷，使這段攜帶藍(lán)?；虻娜旧w移接到其他小麥染色體上，形成新的監(jiān)粒易位系小麥，在小麥染色體中含有來自長穗偃麥草染色體的片段。
4.如權(quán)利要求3所述的藍(lán)粒小麥易位系，其特征在于，所述藍(lán)粒小麥種子的選擇為顏色深藍(lán)，籽粒飽滿的種子。
5.如權(quán)利要求3所述的藍(lán)粒小麥易位系，其特征在于，所述幅射方法為Co60γ射線和快中子射線，照射劑量γ射線為2.5-3萬侖琴，快中子處理為7×1010。
全文摘要
一種藍(lán)粒小麥(藍(lán)58)、藍(lán)單體小麥和藍(lán)粒小麥易位系，藍(lán)粒小麥(藍(lán)58)以普通小麥和小麥親緣種長穗偃麥草經(jīng)遠(yuǎn)緣雜交，從后代中選育而成。藍(lán)單體小麥以上述的藍(lán)粒小麥和普通小麥經(jīng)雜交后在后代中得到，藍(lán)單體小麥種子顏色為中藍(lán)和淺藍(lán)。藍(lán)粒小麥易位系是利用藍(lán)粒小麥(藍(lán)58)為材料，采用輻射的方法，將攜帶藍(lán)?；虻牟糠秩旧w打斷，使這段攜帶藍(lán)?；虻娜旧w移接到其他小麥染色體上，形成新的藍(lán)粒易位系小麥。
文檔編號A01H1/02GK1435086SQ02103260
公開日2003年8月13日 申請日期2002年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月1日
發(fā)明者李振聲, 穆素梅, 周漢平, 李濱, 英加 申請人:中國科學(xué)院遺傳研究所