水稻是两性花,杂交育种时就必须去雄(
参考文献在文末
)。
水稻的花小,难操作。人工去雄十分麻烦,且失败率高。
科学家后来,利用雄性不育系作为母本,省去了人工去雄的繁琐。
但,雄性不育系自身是没有繁殖能力的。
那么,如何制备雄性不育系呢?因为每年都要消耗雄性不育系。
方法主要有三种。
1.「三系法」制备雄性不育系;
三系包括,雄性不育系,保持系和恢复系。
1.1.制备雄性不育系时,
给雄性不育系植株,授予保持系的花粉。
这样,雄性不育系材料也能够有后代。
1.2.制备生产用的杂交种时,
给雄性不育系植株,授予恢复系的花粉。
这样,就产生了杂种后代。
三系法杂交稻最早由袁隆平院士创制。
其产量比一般良种要高,亩产在430kg左右。
1.3.分子原理:
细胞核中的雄性可育和雄性不育基因:R和r;
细胞质中的雄性可育和雄性不育基因:N和S;
R基因会抑制S基因表达。
2.
「二系法」制备雄性不育系;
最典型的就是农垦58S。
它在长日照高温条件下表现为雄性不育,作为不育系用于杂交水稻制种;
在短日照低温条件下可育,用于不育系的繁殖。
(具体的分子原理:「https://zhuanlan.zhihu.com/p/47510512」)
二系法冲破了恢和保关系的束缚。
亲本之间的遗传差异较大,因此产量比三系法更高,亩产达到了630kg。
3.利用基因工程制备雄性不育系;
80年代,该技术(SPT)起源于美国先锋公司,其用来制作玉米的雄性不育系。
图1.SPT保持系表达盒
利用玉米隐性核不育突变材料,
将隐性核不育对应的野生型基因:Ms45;
花粉致死(败育基因):zm-aa1;
红色荧光筛选基因:DsRed(Alt1)
构建成一个连锁的元件转入隐性核雄性不育突变体中, 创制了一个隐性核雄性不育突变体的保持系。
图2.制备雄性不育系。
利用该保持系自交繁殖或者与隐性核不育系授粉实现隐性核雄性不育繁殖的种子生产技术。
其中的颜色筛选,实际由机器完成。
图3 .根据有无红色荧光,对玉米种子进行筛选。
2010年邓兴旺,用水稻隐性核不育突变体 ms26/ms26 (武运粳 7 号)转化 3个紧密连锁的基因:
即野生型雄性可育基因Ms26、
花粉失活基因(Zm-aa1)
标记筛选基因(DsRed2),
率先在水稻中实现了隐性核不育系的批量繁殖。
其实也是借鉴的先锋公司的SPT技术。
后来这个技术在2020年,化身为山东省的模拟高考题。
(2020年,山东省模拟)水稻的育性由一对等位基因M、m控制,基因型为MM和Mm的个体可产生正常的雌、雄配子,基因型为mm的个体只能产生正常的雌配子,表现为雄性不育,基因M可使雄性不育个体恢复育性。通过转基因技术将
基因M与雄配子致死基因A、蓝色素生成基因D
一起导入基因型为mm的个体中,并使其插入到一条不含m基因的染色体上,如图所示。基因D的表达可使种子呈现蓝色,无基因D的种子呈现白色。该方法可以利用转基因技术大量培育不含转基因成分的雄性不育个体。
该题目中:
1、可育基因(M):使不育植株可育;
2、花粉致死基因(D):杀死转基因花粉;
3、种子色选基因(A):使转基因的种子带上颜色。
为什么要写这篇文章呢?
因为本周有业务活动时,在讨论育种这里的时候发现:
自己对于主要经济作物的真实育种路线并不清楚。
课本上介绍的太简略,不适应高考要求。
很多育种方法都是从题目中获知的。
所以我准备把水稻,小麦,玉米和油菜这几种主要经济作物,也是高考的常考内容,依次研究透彻,然后介绍一下。