CN101305689A - 芝麻空间环境诱变育种的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芝麻空间环境诱变育种的方法，其步骤是：A.搭载豫芝4号纯合种子，空间诱变，自交纯化；B.种子搭载返回式卫星，返回地面的种子于次年5月下旬播种；C.将返地种子在整平作厢的试验田里单粒点播，覆盖地膜，出苗后抠开地膜，收获时分单株收获，设置未搭载的原始亲本对照；D.第2代开始选择有益突变株系，设置原始亲本品种对照和当地生产主栽品种对照；E.第3－4代对优异突变品系进行遗传稳定性和产量、品质、抗性、适应性等性状的鉴定；F.选择综合性状优异、丰产性好的突变品系。本发明在较短的育种周期中选育成高产、优质、多抗、广适应性的新品种中芝11和中芝13，选育周期比常规杂交选育缩短2－3年。

Description

芝麻空间环境诱变育种的方法

技术领域

本发明属于农作物育种技术领域，更具体涉及一种芝麻空间环境诱变育种的方法，利用空间环境诱变开展的芝麻新品种选育。

背景技术

随着空间技术的发展，利用空间特殊环境条件对植物种子进行诱变来产生变异，再返回地面选育新种质、新材料和新品种的方法已成为一种新兴的育种方法，其具有变异幅度大、诱变频率高、有益变异多、稳定快、对植物损伤轻、能获得地面育种难以得到的有益突变等优点。

高产、优质、多抗、广适应性是芝麻育种的重要目标，也是芝麻品种遗传改良中亟待突破的核心技术问题。系统选育方法，使原始亲本在极少数性状方面得到改进，但提高幅度小，很难产生较大突破。常规杂交选育方法，由于长期的人工选择和骨干亲本过于集中，使得亲本遗传背景狭窄，重组后代的改良潜力非常有限，也难以产生较大突破，而且，育种周期一般需要7-8年以上。因此，采用新的育种方法是创造现有育种技术难以获得的突破性新品种的重要途径之一。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种芝麻空间环境诱变育种的方法，将纯合豫芝4号种子搭载返回式卫星，通过空间环境诱变和返回地面的种子进行地面系统选育，选育出有益突变体，在较短的育种周期中选育成高产、优质、多抗、广适应性的芝麻新品种中芝11和中芝13，在不进行加代情况下，品种选育周期比常规杂交选育缩短2-3年。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：

1、搭载纯合种子，进行空间环境诱变：第1年，搭载豫芝4号纯合种子，依据芝麻育种目标，选择综合性状比较优良的芝麻品种豫芝4号，但是该品种已在生产上推广十余年，退化严重，产量潜力下降，抗倒伏、抗病能力降低。提供搭载的种子经过隔离自交纯化。豫芝4号种子搭载1996年10月我国自行发射的第17颗返回式卫星，太空飞行15天，使种子在空间宇宙重粒子辐射、微重力(零重量)、弱地磁和高真空等条件下诱导遗传基因发生变异。返回地面的种子，放在干燥容器内保存，于次年5月下旬播种

2、播种返回地面的种子：第2年，将返地种子在整平作厢的试验田里单粒点播，行距35-40cm，株距20cm，播后覆盖地膜，出苗后随即抠开地膜；以未搭载的原始亲本豫芝4号作对照，每隔9个试验小区种植对照(即田间试验编号逢0为对照)。空间诱变的第一代(SP1)分单株收获，单独保存种子，不进行取舍。

3、选择有益突变类型(与未搭载的原始亲本比较发生性状变异)：第3年，种植第二代(SP2)株系，选择优异突变株系；设置2个对照，对照1为原始亲本，对照2为当地生产上的主栽品种。SP2为分离高峰世代，开始进行优良变异株系选择，选择目标主要包括植株高大(一般年份180厘米以上)、生长势强(茎秆粗壮、花序和主茎生长点饱满，整株生长健壮)、单株产量高(平均单株产量10克以上，优株单株产量30-50克)、抗性强(茎点枯病和枯萎病抗性等级为抗以上)等重要性状，目标性状的选择既是变异类型，同时又要优于对照2。

4、有益突变品系的遗传稳定性及性状鉴定：第4-5年，优异突变品系的产量、品质、抗性、适应性等性状的鉴定试验及遗传稳定性观察。第三代/第四代(SP3/SP4)对选择的优异变异品系同步进行多个重要性状的遗传稳定性鉴定。包括在重茬地高压复合病圃鉴定抗病性，包括枯萎病、茎点枯病和病毒病等，对收获的种子进行含油量分析，多点种植鉴定产量和区域适应性等。并加快种子提纯和繁殖。表现稳定优异的品系升级提供进入国家或省级区域试验。

5、选育出的优良新品系AE0809936于2001-2002连续两年参加国家和湖北省芝麻区域试验，于2002年通过区域试验，2003年通过全国芝麻品种鉴定委员会鉴定和湖北省农作物品种审定委员会审定，定名为中芝11。选育出的优良新品系AE0809948于2003-2004连续两年参加国家芝麻区域试验，于2004年通过区域试验，2005年通过全国芝麻品种鉴定委员会鉴定，定名为中芝13。

本发明利用上述技术方案可使芝麻获得较高频率的类型丰富的变异，通过地面种植和选择，可获得有益的变异类型，通过产量、品质、抗性和适应性等的比较鉴定试验，用4-5年时间可以实现高产、优质、抗病、抗逆等多个重要性状的同步改良，选育出优良芝麻新品种。

多项试验数据表明，经本发明选育的芝麻新品种中芝11具有如下特点和效果：

(1)遗传物质发生明显变异：应用AFLP分子标记，进行了中芝11与原始对照品种豫芝4号的DNA指纹分析，30对随机引物扩增出1070条带，其中多态性带416条，占38.88％，每对引物均扩增出多态性条带，因此，中芝11与原始对照品种(亲本)间在DNA水平上存在较大差异。通过分子证据表明了空间环境诱变是一种芝麻育种的有效新途径。

(2)高产、稳产：国家区试平均亩产85.92kg，比对照豫芝4号增产11.82％，最高每亩152.24kg，居同一轮参试品种第1位，居近十年区试通过品种中产量最高，且稳产性好，区试中连续两年25点次中增产点次占96％，生产试验4省8个点全部增产，增幅达21.12％。

(3)优质：经多年检测，平均含油量56.98％，最高60.20％，种子色白皮薄，酸价低，仅0.17～0.34mgKOH/g(相关国家标准为5)，耐贮藏。

(4)适应性广：该品种已经在江淮和长江流域芝麻产区的北纬25～35度、东经103～122度范围推广种植，包括湖北、安徽、河南、江苏、浙江、湖南、江西、成都、四川、陕西等10余省市，均表现丰产。

(5)高抗病：国家区试中比对照豫芝4号茎点枯病发病率降低47.12％，病情指数降低60.39％，枯萎病发病率降低50.08％，病情指数降低42.89％，均为参试品种中最低。

(6)抗倒性强：国家区试中抗倒伏能力最强，四年大田推广中也未见成片倒伏现象，多项抗倒伏特性指标研究明显优于对照。

应用本发明选育的芝麻新品种中芝11，比采用常规杂交方法育种周期缩短了2-3年，在较短的育种周期实现了高产、优质、多抗、广适应性等多个性状的同步改良，产生了新的突破，是当前我国江淮芝麻主产区种植面积较大的主要品种之一。

附图说明

图1为一种芝麻空间环境诱变育种方法的选育图谱示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

一种芝麻空间诱变育种的方法，其步骤是：

以中芝11选育经过为例说明本发明的具体选育过程。

1、搭载豫芝4号纯合种子，进行空间环境诱变：1996年10月把豫芝4号纯合种子1000粒搭载在我国自行发射的第17颗返回式卫星，太空飞行15天，搭载编号为AE080。

2、返回地面的种子点播在试验田：1997年将返地种子播种在试验田，单粒点播，行距40cm，株距20cm，长出的植株为诱变1代(SP1)，单株收获，种子单独保存；以未搭载的原始亲本豫芝4号作对照，每隔9个试验小区种植对照(即田间试验编号逢0为对照)。

3、第二代开始选择有益突变株系，种植株系，选择有益突变类型：第3年，将收获的SP1种子按株行播种在试验田，长出的植株为诱变第二代(SP2)，该世代为分离的高峰世代，出现多方向变异突变体；设置2个对照，对照1为原始亲本豫芝4号，对照2为当地生产上的主栽品种鄂芝2号，目标性状的选择既是变异类型，同时又要优于对照2。依据目标性状选育出AE0809936、AE0809948等5个优良变异株系，其中AE0809936表现最突出，在株高、果轴长度、单株蒴果数等产量构成因素上发生了明显变异，均较对照(未搭载的原始豫芝4号)有明显增加，株高、果轴长度和单株蒴果数分别是167.8cm、109.4cm和90.0个，原始对照为138.0cm、79.4cm、63.4个，分别增加29.8cm、30cm和26.6个，生长势强，不早衰，生育期延长3-4天。

4、优异品系产量、品质、抗性等重要性状及遗传稳定性鉴定试验，优异突变品系的重要性状及遗传稳定性鉴定：第4-5年，对优良突变品系AE0809936进行产量、品质、抗性、适应性等重要性状及遗传稳定性的同步鉴定。在油料所的重茬地高压复合病圃鉴定抗病性，主要包括枯萎病和茎点枯病，该品系表现高抗茎点枯病，抗枯萎病；在农业部油料质检中心测定种子含油量为59.36％；在湖北鄂州、襄樊、河南驻马店等地进行多点试验，鉴定区域适应性和产量表现，成熟期为中早熟，适应性良好，产量比豫芝4号增加10-20％。并繁殖原种种子。

5、选育成优良新品系AE0809936，-选育成优良稳定的芝麻新品系AE0809936。

6、AE0809936参加国家和湖北省芝麻区试，优良新品系AE0809936升级试验：AE0809936于2001年和2002年同时提供升入国家和湖北省芝麻品种区域试验，2002年同步进行生产试验。在国家芝麻区试中，两年25点次平均亩产85.92kg，比标准对照(CK1)和地方对照(CK2)分别增产11.82％和10.30％，增产点次占96％；粗脂肪和粗蛋白质平均含量为56.20％和20.23％，最高粗脂肪含量59.47％；2001年AE0809936茎点枯病发病率和病情指数比CK1分别低55.81％和74.13％，比CK2分别低37.77％和21.71％，2002年比CK1分别低40.35％和43.99％，比CK2分别低23.90％和42.55％，均为参试品种最低。生产试验平均亩产74.03kg，比CK豫芝4号增产21.12％，全部试点增产；茎点枯病发病率和病情指数比CK豫芝4号分别低30.70％和23.61％。

7、2002年AE0809936新品系通过国家区试和湖北省芝麻区试。

8、申报新品种审(鉴)定：2003年AE0809936新品系申报国家鉴定和湖北省审定，该品种通过了全国芝麻品种鉴定委员会评审和湖北省农作物品种审定委员会评审，审(鉴)定名称为中芝11(国家鉴定编号为国品鉴油2003006，湖北省审定编号为鄂审油006-2003)。

Claims (1)

1、一种芝麻空间环境诱变育种的方法，其步骤是：

A、搭载纯合种子，进行空间环境诱变：选择综合性状的芝麻品种豫芝4号进行太空飞行搭载，提供搭载的种子经过隔离自交纯化，豫芝4号种子搭载返回式卫星，在空间宇宙射线辐射、微重力、高真空、弱磁场诱导下遗传基因发生变异，返回地面的种子，放在干燥容器内保存；

B、播种返回地面的种子：将返地种子在整平作厢的试验田里单粒点播，行距35-40cm，株距20cm，播后覆盖地膜，出苗后随即抠开地膜，空间诱变的第一代分单株收获，单独保存种子，不进行取舍，设置未搭载的原始亲本对照；

C、选择有益突变类型：继续种植第二代株系，第二代是分离高峰世代，从第二代开始进行变异株系选择，选择目标包括植株高大、生长势强、单株产量高、抗性强有益性状，设置对照品种；

D、有益突变品系的遗传稳定性及性状鉴定：对选择的有益突变品系的产量、品质、抗性、适应性进行鉴定试验，并观察其变异的遗传稳定性，表现稳定的品系升级提供进入国家或省级区域试验。

Images