[发明专利]棉花转基因创制细胞质雄性不育系的方法

说明书

本发明提供一种棉花转基因创制细胞质雄性不育系的方法。采用转基因方法获得细胞质雄性不育种质，继而与同源或异源保持系进行核置换回交，选育出质核同源和异源的雄性不育系。按照本发明方法选育的细胞质雄性不育系所用的外源基因为非全长Hcpdil5‑2a，来源于锦葵科木槿属植物红麻。由此选育的细胞质雄性不育系是由转基因雄性不育种质与非转基因的同源或异源保持系(或品种/系)进行核置换回交而成，因而其细胞核为非转基因，不含转基因质粒载体，与非转基因植物无异，不存在安全风险和市场风险；同时也极大地丰富了棉花雄性不育细胞质的遗传多样性，具有极为广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物技术和植物育种技术领域，具体地说，涉及一种棉花转基因创制细胞质雄性不育系的方法。

背景技术

棉花，锦葵科棉属，是世界上最主要的农作物之一。它既是最重要的纤维作物，又是重要的油料作物，也是含高蛋白的粮食作物，还是纺织、精细化工原料和重要的战略物资。棉花表现出强大的杂种优势，其杂种优势率高达20％-30％。长期以来，棉花杂种优势利用是国内外棉花育种的重要内容。

棉花既可利用细胞核雄性不育系、也可利用细胞质雄性不育系生产杂交种子。虽然细胞核雄性不育系的利用易于找到恢复系和组配出强优势杂交组合，但不育系的繁殖存在问题，一般利用细胞核雄性不育两用系中分离出的雄性不育株(基因型为msms)与育性基因杂合的可育姊妹株(基因型为Msms)杂交的方法保持，从不育株上收的种子繁殖后代仍然表现不育株与可育株的1：1分离，因此，杂交制种田必须每年拔除母本区50％左右的雄性可育株，工作量集中，劳动强度大；且因群体中可育株与不育株分布的不均匀性，往往存在连续拔除多株可育株的问题，既浪费了土地空间，又增加了种子生产成本。

为解决此问题，四川省农业科学院经济作物育种栽培研究所和四川诺亚生物科技有限公司，根据棉花在热带地区的多年生特性，于2007年申请了1项国家发明专利，发明名称为“利用棉花雄性不育系和恢复系进行宿根再生的杂交制种方法”(申请号：200710049843.0)。该发明公开了棉花植株能够越冬的制种区是冬季最低温度≥10℃，年日照时数1700-2100小时，日照百分率为50-60％，全年降雨量为800-1200mm的地区。从温度条件看，应属于中热带地区(盛承禹等编著.中国气候总论.科学出版社，1986，第406页)，但热带有旱季和雨季之分，雨季多台风，不利于棉花的杂交制种，所以，又要求其降雨量小于1200mm。因此，满足上述所有条件的地区是很少的，可能只有云南或云南与四川交界的部分地区具有这种小气候特征，而这些地区，大多比较偏远，交通不便，不利于棉花的规模化杂交制种。而且，该发明还没有解决不育系的繁殖问题，只是利用了不育系在热带地区可多年生长的特性。但由于一年生棉花根系入土浅，易早衰，就是在最适合生长的温度条件下一般也只能宿根栽培2-3年，又需要重新播种。

为解决棉花的宿生栽培问题，广西大学周瑞阳课题组研发了“一年生棉花的多年生杂交制种方法”(ZL200910078533.0)。其首先鉴定一年生棉花杂交亲本的自然越冬能力；对于不能自然越冬的一年生棉花杂交亲本，以棉属中能够自然越冬的多年生棉花种质资源为砧木进行嫁接，并宿根栽培所得嫁接植株；对于能够自然越冬的一年生棉花杂交亲本，直接种植并宿根栽培其实生植株，或以上述方法嫁接后宿根栽培；然后利用上述实生植株和/或嫁接植株进行杂交制种。本发明的杂交制种方法不需每年播种，不需每年耕整土地，不需每年去杂去劣，降低了雄性不育系的繁殖成本，简化了杂交种子生产程序，并可提高杂交制种的产量。但该发明存在嫁接大量用工的问题，且只能在华南南部实现多年生栽培，存在地域限制。

利用细胞质雄性不育系与保持系回交的方法虽能保持雄性不育特性，但前人选育细胞质雄性不育系多数具哈克尼西棉细胞质，其恢复系较少，且恢复系和杂交种对高温敏感，在夏季的高温条件下，恢复系和杂交种散粉困难，表现为半不育现象，难以在生产上大面积推广应用。