连续两代杂交后代全雄的家蚕性比控制培育方法.pdf

本发明涉及家蚕遗传育种技术领域，尤其涉及连续两代杂交后代全雄的家蚕性比控制培育方法。该方法利用一个家蚕性连锁平衡致死系和一个Z染色体连锁条件致死系，通过两个品系间杂交组合，F1代雌蚕全部死亡，雄蚕全部存活，但当F1代雄蚕与其他常规雌蚕杂交后，F2代雌蚕全部死亡，雄蚕全部存活，从而实现两代全雄。该方法降低家蚕育种成本，提高家蚕饲养的经济效益。

1.  连续两代杂交后代全雄的家蚕性比控制培育方法，其特征在于该方法包括：
1)有三个性染色体连锁隐性致死基因l₁、l₂、l₃，致死基因间连锁比较紧密，交换率低，l₃是条件隐性致死基因sch；
2)1个保持系，是Z^+l1⌒W的易位系，其中含有+l₁基因，+l₁能掩盖致死基因l₁；
3)致死基因l₁、l₂与保持系Z^+l1⌒W的易位系，构建成为性连锁平衡致死系，其中雌蚕基因型为+l₁l₁，雄蚕的基因型为l₁l_２；
4）以条件隐性致死基因l₃构建条件致死系，其雌蚕基因型为l₃，雄蚕的基因型为l₃l₃；
５）性连锁平衡致死系与条件致死系间进行互交，则F1代雌蚕全部死亡，F1代雄蚕全部存活，且带有两个致死基因；当F1代雄蚕与常规雌蚕杂交时，F2代雌蚕全部死亡，F2代雄蚕全部存活，从而实现连续两代杂交后代全雄的目的。

2.  杂交后代全雄的家蚕性比控制培育方法，其特征在于该方法包括：
1)有三个性染色体连锁隐性致死基因l₁、l₂、l₃，致死基因间连锁比较紧密，交换率低，l₃是条件隐性致死基因sch；
2)1个保持系，是Z^+l1⌒W的易位系，其中含有+l₁基因，+l₁能掩盖致死基因l₁；
3)致死基因l₁、l₂与保持系Z^+l1⌒W的易位系，构建成为性连锁平衡致死系，其中雌蚕基因型为+l₁l₁，雄蚕的基因型为l₁l_２；
4）以条件隐性致死基因l₃构建条件致死系，其雌蚕基因型为l₃，雄蚕的基因型为l₃l₃；
５）性连锁平衡致死系与条件致死系间进行互交，则F1代雌蚕全部死亡，F1代雄蚕全部存活，且带有两个致死基因。

连续两代杂交后代全雄的家蚕性比控制培育方法
技术领域
本发明涉及家蚕遗传育种技术领域，尤其涉及家蚕连续两代杂交后代全雄的性比控制方法，降低家蚕育种成本，提高家蚕饲养的经济效益。
背景技术
家蚕属于雌异型昆虫，雌蚕性染色体为ZW，雄蚕为ZZ，如果在其Z染色体上有一个隐性致死突变基因，则在雌性个体中，隐性致死突变基因发挥作用，使雌性个体死亡；而在雄性个体中，由于有两个Z染色体，如果仅有一个Z染色体上带有隐性致死突变，另一个Z染色体上是正常基因，则这样的雄性个体仍然存活。
就一个蚕品种而言，雄蚕茧的茧层率和鲜茧出丝率要比雌蚕茧高，且雄蚕食桑量少，叶丝转化率高；此外，雄蚕体质强健，更容易饲养,而且雄蚕丝纤度细、净度高、丝长，适于剿制高品位生丝。为此，世界各国科学家对专养雄蚕技术进行了一系列的探索。1975年俄罗斯科学家V.A.Strunnikov等运用辐射诱变等技术手段，诱导培育成功了家蚕性连锁平衡致死系，其两条Z染色体上各诱导一个非等位又紧密连锁的致死基因l₁和l₂。致死基因l₁可以被易位到W染色体中的正常基因所覆盖，而致死基因l₂不能被易位到W染色体上片段所覆盖。家蚕性连锁平衡致死系自交，后代雌雄各有一半死亡；使品系得以保持。当常规雌蚕与性连锁平衡致死系的雄蚕杂交，后代雌蚕全部死亡，雄蚕全部存活，从而达到控制性比、专养雄蚕的目标。1996年春，浙江省农业科学院从俄罗斯科学院引进了以家蚕性连锁平衡致死系S-8、S-14，并开展了利用性连锁平衡致死技术实现专养雄蚕的研究。经10年攻关研究，创建了家蚕性连锁平衡致死系细胞控制基因和导入方法（专利号：ZL01132108.3）、回交改良家蚕性连锁平衡致死系的方法（专利号：ZL01126809.3）、一种杂交改良家蚕性连锁平衡致死系性状的方法（专利号：200810061660.5）三项国家发明专利；建立了一个低成本的雄蚕杂交种繁育方法；育成了秋华×平3、华菁×平60等家蚕性连锁平衡致死实用蚕品种，雄蚕率达99.8%，茧层率和出丝率比常规品种提高23％，综合经济效益提高25％左右。
随着家蚕基因组信息的解析，家蚕性连锁平衡致死系的致死基因已被克隆，分析致死基因l₁是由于Z染色体片段缺失引起的致死突变（专利号：201110457127.2），该Z染色体末端缺失了包括PdpⅠ（PardomainproteinI）基因在内的0.184Mb的片段，并和一个约4.3Mb的10号染色体片段融合组成一个融合染色体。Pdp1基因属于锌指类调控转录因子，参与生物节律调控，调控细胞内核酸复制、细胞有丝分裂及胚胎及幼虫的生长发育，通过对家蚕Pdp1基因进行了RNAi研究，发现家蚕Pdp1基因一旦被干涉，就会引起胚胎发育停止。致死基因l₂是由于Z染色体连锁基因SLC35B1隐性致死突变引起的（专利号：201110457128.7），在平衡致死系中SLC35B1的表达产物较小，缺失了4、5两个外显子，编码的蛋白质缺少了70个Aa，功能结构域不完整。SLC35B1基因属于糖苷转移载体(UDP-galactosetransporter-relatedprotein1)，主要作用是维持细胞内质网的动态平衡，通过对线虫胚胎发育的研究发现，SLC35B1对于胚胎的发育尤其是对于肠道的形成起着重要作用，该基因的突变，造成胚胎肠壁发育收到抑制，从而引起胚胎死亡。通过对家蚕SLC35B1基因进行了RNAi研究，发现SLC35B1是家蚕胚胎发育的关键基因，一旦被干涉，就会引起胚胎致死，且表型与家蚕性连锁平衡致死系致死基因l₂的表型一致，由此推断SLC35B1是致死基因l₂的候选基因。
但这些优良的家蚕性连锁平衡致死实用蚕品种，在进行原种繁育过程中，雌雄各有一半死亡、一半存活，而雌蚕不能用于生产，一般不需要饲养，虽然可以利用卵色将雌雄区分开，但人工区分蚕卵耗时、费力，增加了蚕种繁育的成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有家蚕性连锁平衡致死系品种繁育中的雄的成活率只有一半、及人工区分雌雄的繁重工作，提出一种新的家蚕性连锁平衡致死系繁育方法，通过两个性连锁平衡致死系间的正反杂交，杂交后代雌蚕全部死亡，雄虫全部存活且个带有两个致死基因，当其再与正常雌虫进行杂交，后代雌蚕全部死亡，雄虫全部存活，从而实现家蚕繁育及大规模饲养时全养雄蚕的目的。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
连续两代杂交后代全雄的家蚕性比控制培育方法，该方法包括：
1)有三个性染色体连锁隐性致死基因l₁、l₂、l₃，致死基因间连锁比较紧密，交换率低，或者l₃是条件隐性致死基因；
2)1个保持系，是Z^+l1⌒W的易位系，其中含有+l₁基因，+l₁能掩盖致死基因l₁；
3)致死基因l₁、l₂与保持系Z^+l1⌒W的易位系，构建成为性连锁平衡致死系，其中雌蚕基因型为+l₁l₁，雄蚕的基因型为l₁l_２；
4）以条件隐性致死基因l₃构建条件致死系，其雌蚕基因型为l₃，雄蚕的基因型为l₃l₃；
５）性连锁平衡致死系与条件致死系间进行互交，则F1代雌蚕全部死亡，F1代雄蚕全部存活，且带有两个致死基因；当F1代雄蚕与常规雌蚕杂交时，F2代雌蚕全部死亡，F2代雄蚕全部存活，从而实现连续两代杂交后代全雄的目的。
本发明家蚕性连锁平衡致死系，其雌蚕基因型为+l₁l₁，雄蚕的基因型为l₁l₂，其雄蚕两条Z染色体个带有一个紧密连锁致死突变基因l₁和l₂，其雌蚕Z染色体个带有一个致死突变基因l₁，W染色体上有Z^+l1染色体易位片段，能掩盖致死突变基因l₁的致死作用，在平衡致死系内自交时，后代雌雄各有一半死亡，当平衡致死系的雄蚕与常规雌蚕杂交时，后代雌蚕全部死亡，雄蚕全部存活（图1）。Z染色体连锁的条件隐性致死系（其雌蚕基因型为l₃，雄蚕的基因型为l₃l₃），在常规条件下雌雄全部存活，在致死条件下，雌雄全部死亡；当常规雌蚕与其条件致死的雄蚕（基因型为l₃l₃）杂交时，后代在常规条件下雌雄全部存活，但在致死条件下，雌蚕全部死亡，雄蚕全部存活（图2）。将平衡致死系的雌蚕（其基因型为+l₁l₁），与条件致死系的雄蚕（其基因型为l₃l₃）杂交，在致死条件下后代（F1）雌蚕中W染色体上的的+l₁易位不能掩盖致死基因l₃，全部死亡，而雄蚕的基因型为l₁l₃，都属于杂合状态，全部存活；但当这些雄蚕（F1）与常规雌蚕杂交时，在致死条件下后代（F2）雌蚕由于l₁、l₃的致死作用，全部死亡，而雄蚕由于有来自常规品系的正常基因的掩盖，全部存活（图3）。将条件致死系的雌蚕（其基因型为l₃），与平衡致死系的雄蚕（其基因型为l₁l₂）杂交，后代（F1）雌蚕在致死基因l₁或l₂的作用下，全部死亡，而雄蚕的基因型为l₁l₃或l₂l₃，都属于杂合状态，全部存活；但当这些F1的雄蚕与常规雌蚕杂交时，后代（F2）雌蚕由于l₁、l₂或l₃的致死作用，全部死亡，而雄蚕由于有来自常规品系的正常基因的掩盖，全部存活（图4）。
本发明的优点是：在蚕种场进行原种繁育时，选用两个平衡致死系进行互交，或者将平衡致死系与条件致死系互交，产生的F1雌蚕全部死亡，雄蚕全部存活，雄蚕的存活率提高了一倍，既避免了如果区分雌雄的繁重工作，节省了人力物力，降低了制种成本，又提高了产量，具有很大的经济效益。
附图说明
图1是平衡致死系自交及其后代雄蚕与常规雌蚕杂交的性比控制原理示意图。
图2是条件致死系自交及其后代雄蚕与常规雌蚕杂交的性比控制原理示意图；常规品系♀与条件致死♂杂交，后代致死条件饲养，雌全部死亡，雄全部存活。
图3是平衡致死系雌与条件致死系雄杂交及其后代的性比控制原理示意图；在致死条件下，F1代雌蚕全部死亡，雄蚕全活，再与常规雌蚕杂交，F2代雌蚕死亡，雄蚕全部存活，专养雄蚕。
图4是条件致死系雌与平衡致死系雄杂交及其后代的性比控制原理示意图；F1代雌蚕全部死亡，雄蚕全活，再与常规雌蚕杂交，F2代雌蚕死亡，雄蚕全部存活，专养雄蚕。
图5是赤蚁品系自交，常规品系♀与赤蚁品系♂杂交的原理示意图；常规条件下催青，后代雌雄都为赤蚁，全部存活，品系保持，常规品系♀与赤蚁品系♂杂交，高温条件下催青，雌蚕全部死亡，雄蚕全部存活；
图6是平衡致死系♀赤蚁品系♂杂交，然后再与常规品系♀杂交的原理示意图；在致死条件下，F1代雌蚕全部死亡，雄蚕全活，再与常规雌蚕杂交，F2代雌蚕死亡，雄蚕全部存活，专养雄蚕。
图7赤蚁品系♀平衡致死系♂杂交，然后再与常规品系♀杂交的原理示意图；F1代雌蚕全部死亡，雄蚕全活，再与常规雌蚕杂交，F2代雌蚕死亡，雄蚕全部存活，专养雄蚕。
具体实施方式
本发明主要是利用性连锁平衡致死系的性比控制原理选育两个不同的家蚕性连锁平衡致死系（或选育一个平衡致死系，一个条件致死系），利用两个品系间保持系不同，从而不能掩盖彼此的致死基因的特点，通过杂交，让后代雌蚕全部死亡，而雄蚕全部存活，但又都带有杂合的致死基因，当其与常规的雌蚕杂交时，后代雌蚕全部死亡，雄蚕全部存活，从而实现蚕种繁育及大规模饲养过程中都专养雄蚕的目的。
三个性染色体连锁致死基因及保持系的来源及特征如下：
致死基因l₁，来自性连锁平衡致死系S-8，属于隐性突变致死基因，在家蚕胚胎发育的转青期死亡，位于家蚕Z染色体os标记附近。
致死基因l₂，来自性连锁平衡致死系S-8，属于隐性突变致死基因，在家蚕胚胎发育的点青期死亡，与致死基因l₁连锁紧密。
保持系1，来自性连锁平衡致死系S-8，其W染色体上易位有一个正常的+l₁基因，能够掩盖致死基因l₁的致死突变。
平衡致死系，由保持系1与致死基因l₁和致死基因l₂构建一个平衡致死系。
条件致死基因l₃，来自赤蚁品系，属于条件致死隐性突变基因sch，在正常条件下催青，sch个体不致死，蚁蚕正常孵化，为红褐色，在高温条件下催青，家蚕胚胎期死亡。《蚕业科学》2003；29（2）,《温度和湿度对伴性赤蚁sch系统致死性的影响》已经公开报道。
具体步骤如下
1)利用已有的家蚕性染色体平衡致死系S-8，其中包含两个性染色体（Z染色体）连锁的致死基因l₁和l₂，一个能够掩盖致死基因l₁的Z-W^+l1易位系。该品系自交时，后代雌雄各有一半死亡，当其雄蚕与常规雌蚕杂交时，后代雌蚕全部死亡，雄蚕全部存活（图1），我们称该品系为平衡致死系。
2)利用赤蚁系，其含有一个Z染色体连锁的条件致死突变sch。其自交后代在高温催青时，雄蚕全部死亡，雌蚕全部存活，当其雄蚕与常规雌蚕杂交，后代采用高温催青时，雌蚕将全部死亡，雄蚕全部存活（图5），因而具有性连锁条件致死系的特征，我们称之为条件致死系。
3)当条件致死系雌与平衡致死系雄杂交时，后代（F1）由于雌蚕不能掩盖致死基因l₁和l₂，几乎全部死亡，而雄蚕的基因型为schl₁或schl₂，都属于杂合状态，全部存活；但当这些雄蚕（F1）与常规雌蚕杂交时，后代（F2）采用高温条件下催青，由于sch或l₁(l₂)的致死作用，雌蚕几乎全部死亡，而雄蚕由于有来自成功品系的正常基因的掩盖，全部存活（图6）。
4)当平衡致死系雌与条件致死系雄杂交时，后代（F1）采用高温条件下催青，由于雌蚕中的Z-W^+l1易位不能掩盖条件致死突变基因sch，全部死亡，而雄蚕的基因型为schl₁或schl₂，都属于杂合状态，全部存活，但当这些雄蚕（F1）与常规雌蚕杂交时，后代（F2）采用高温条件下催青，由于sch或l₁(l₂)的致死作用，雌蚕全部死亡，而雄蚕由于有来自成功品系的正常基因的掩盖，全部存活（图7）。
当条件致死系雌与平衡致死系雄杂交时，F1代雌雄比例为3:1000，存活的雌蚕是由于致死基因l₁与l₂发生交换引起的。当平衡致死系雌与条件致死系雄杂交时，F1代全为雄蚕。无论平衡致死系与条件致死系正交或反交，F2代雌雄比例为6.5:94.5，存活的雌蚕是由于致死基因l₁或l₂与sch发生交换引起的，基本达到专养雄蚕的目的。