CN101536671A - 一种苋菜优良种质的创新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种苋菜优良种质的创新方法，属于植物育种技术领域。在30℃条件下，用倒浸法以0.5‰的秋水仙素浸泡苋菜幼苗茎尖生长点24小时，将浸过的幼苗移栽至选种圃培养，经诱变株筛选和培养获得诱变第一代，再连续分离4代，筛选获得优良的诱变株系。本方法用来培养优质多抗苋菜新品种和新资源，可降低诱变投入50％－75％，进一步提高了蔬菜诱变率，加快育种速度，操作简便，诱变群体大，安全性高。本发明处理得到的苋菜与常规品种相比，产量提高约25％－33％，其品质、抗逆性和抗病性等多种性状，均有显著提高，有重要的推广价值，并必将产生较大的经济效益和社会效益。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种苋菜优良种质的创新方法，属于植物育种技术领域。专用于苋菜的化学诱变育种，包括苋菜高产、优质、抗逆和抗病等综合性状优良的新品种或新材料的诱变。
二、背景技术
苋菜叶片和子粒中富含Vc、蛋白质和氨基酸，营养价值高，可作蔬菜食用或饲用。由于耐粗放管理，抗逆性强，产量高，种植苋菜的价值相当可观，是农民增产、增收的重要经济作物之一。近年来随着社会经济迅速发展和人民生活水平日益提高，苋菜以其丰富的氨基酸、蛋白可消化率高，活性物质和矿物质含量高等特性，日益受到广大消费者的青睐。
我国是苋菜的原产地之一，已有数千年栽培历史，但是多年来其生产和种植基本采用地方品种进行繁种，关于食用苋菜的优质多抗新品种选育方面的工作，国内外尚未见报道。全球范围内农业及食品产业目标逐步由增加数量向改善质量转变，我国也进入了全面提高蔬菜产品质量的新阶段，高产、优质和多抗的蔬菜品种日益受到生产者和消费者的喜爱。美国和欧洲等地培育出饲用苋菜的杂交种，以提高其产量。但从美国引进的品种，其产量，茎叶和子粒中粗蛋白质的含量，都低于中国苋菜。因此，基于现有的苋菜资源，进行优质多抗苋菜的培育工作，对我国苋菜产业发展和种质资源的创新都有重要意义。
三、发明内容
技术问题：本发明基于秋水仙素诱变，在适宜的温度下和浓度下，提高苋菜的诱变率，降低诱变成本，筛选获得优良的变异株系。该方法不仅能培育苋菜优质多抗新品种，创造新种质，而且周期短，诱变群体可大可小，设备简单，操作容易，安全性大大提高。
技术方案：
1、一种苋菜优良种质创新的方法，包括：
1)优质苋菜资源的发掘：选取品种圆叶白油绿苋菜为诱变对象；
2)幼苗的化学诱变：将圆叶白油绿苋菜种子浸种催芽，种子发芽后，待子叶伸出，下胚轴高度超过培养皿后，将幼苗子叶和生长点完全倒浸入盛满浓度为质量体积比0.5‰秋水仙素的培养皿中，于30℃环境下，幼苗处理时间为24小时；
3)突变株的筛选：在成活的幼苗中，选择生长异常的植株培养观察，看植株各部位生长形态是否一致，如果一致卷曲或皱缩，对这种植株严格自交纯化2-3代，获得诱变的嵌合体植株，其表现出生长受抑，叶片畸形，卷曲、皱缩或形状不规则；
4)突变株的纯化和稳定：对诱变的嵌合体植株，形态异常的部位的花进行套袋自交，结子后留种观察，按综合育种目标即叶片近圆形且厚(0.21-0.26mm)、叶色深绿，叶片大(长5.4±0.6cm，宽4.5±0.4cm)，生长势强，植株生长缓慢特征筛选第一代突变株，对这样的植株连续分离四代，筛选出性状稳定的植株，即原原种命名为“夏珍1号”；主花穗长12.2cm，粗3.5cm，分别较对照长2.9cm，粗1.1cm(图1，G)，花粉粒较大，低世代花粉粒畸形较多(图2，J)，花粉粒形状各异；种子千粒重约0.654-0.673g，对照仅为0.603-0.612；该原原种，经鉴定为苋科苋菜(Amaranthus tricolor L.)，2009年3月13日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为：CGMCC NO.2935。
有益效果：发明与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：
1.与传统的苋菜育种相比，秋水仙素诱变苋菜的周期短，工作量小，能快速高效地培养优质苋菜新品种，创造新的种质资源。
2.与目前其它蔬菜常用的辐射诱变育种相比，本发明技术进行苋菜诱变育种，设备要求简单，安全性高，操作简便。
3.与其它蔬菜诱变育种相比，本方法对苋菜的化学诱变，化学药品的浓度仅为原来的1/20-1/10，诱变剂可回收利用，大大节约了用药成本，降低了药品的副作用和污染。
4.经过诱变，即可筛选出产量、耐热性、耐盐性和抗病性等优良综合性状的优良变异株。植物的耐热性、耐盐性和抗病性多属于数量性状，采用常规育种的方法，很难大幅度提高某一品种的抗逆性和抗病性，要同时提高多种性状更加困难。采用秋水仙素进行化学诱变，不仅可能创造多倍化种质，也能创造出非倍性的突变，变异株中，高产优质多抗株系可达60-80％。
5.显著地提高蔬菜营养成分，改善品质，创造优质种质。诱变品系Vc、可溶性糖、氨基酸、可溶性固形物等普遍提高，营养品质高；粗纤维显著降低，口感好。有重要的栽培价值和推广前景。
四、附图说明
图1对照(左)与变异品种(右)生产比较
图2苋菜诱变株与对照的形态学比较
A诱变剂处理苋菜幼苗；B处理后的幼苗；C对照(左)与诱变植株(右)的叶片；D对照(左)与诱变后代(右)种子；E对照(左)与诱变植株幼苗；F对照(左)与诱变后代(右)幼苗群体；G对照(左)与诱变植株后代(右)花穗；H对照(左)与诱变植株后代植株(右)；I对照(左)与诱变植株抗病性比较；J对照(左)与诱变植株后代(右)花分粒
经鉴定为苋科苋菜(Amaranthus tricolor L.)，2009年3月13日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为：CGMCC NO.2935。
五、具体实施方式：
1)较优苋菜资源的发掘：按综合育种目标，在生产中常用的若干品种圆叶白油绿苋菜(购自广东省梅州吉丰种业发展有限公司)、全红苋菜(购自南京明华种业有限责任公司)、花红苋菜(购南京市金祥种业有限公司)、一点红苋菜(购杭州三江种业有限公司)和大叶青苋菜(购自浙江勿忘农集团)，在田间品比试验，对其在当地适应性、品质、产量及综合性状进行比较，选取本地较受欢迎品质优良，抗热抗病的绿色苋菜品种圆叶白油绿苋菜为材料，并对该材料自交纯化，稳定其基本遗传基因；
2)幼苗的化学诱变：将纯化的圆叶白油绿苋菜种子，在50℃温水中浸种并不断搅拌至温度降至室温后，放在28℃温度发芽箱中浸种催芽，并播种于若干培养皿中的滤纸上，种子发芽后，待子叶伸出，下胚轴高度超过培养皿后，将幼苗子叶和生长点完全倒浸入盛满浓度为0.3％、0.5‰、0.7‰、1‰和2‰的秋水仙素的培养皿中(图2A)，置于30℃环境下，至胚轴发生向性生长并弯曲时(图2B)，停止处理，将幼苗取出。结果表明，各浓度中，以0.5‰的秋水仙素处理效果最佳，死苗率低且突变群体中有益性状的突变数目多，是进行诱变的理想浓度。此外，在此浓度下进行诱变，安全性也较高，大大节省了药品的投入成本。
处理时间为12h、24h、32h和48h，结果表明不同处理时间中，以浸泡24h的处理有效突变率最高，可达8％-15％，时间过短，则幼苗存活率高，但发生突变的几率大大降低，幼苗突变嵌合体比率显著增加，以后分离纯化的工作量大，且不易于形成稳定品系；处理时间过长，则幼苗死亡率过高，筛选效率大大降低，有益性状的突变数目也显著降低。
3)突变株的筛选：将处理后的幼苗定植至选种圃，处理后，约85％的幼苗生活力大大降低，逐渐死亡。在成活的幼苗中，应当选择生长异常的植株(图2C)进一步培养观察，看植株各部位生长形态是否一致，如果一致卷曲或皱缩，则可以从型态上初步判断其突变的完全性。对这种植株严格自交纯化2-3代，如果始终保持生长一致且与对照显著不同，则可以重点保存。
如果各部位形态显著不同，则可能为嵌合体，仅有形态异常的部分为突变部位。对诱变的嵌合体植株，形态异常的部位如果能够成花结子，则对此部位的花进行严格套袋自交，结子后留种观察，如果后代形态分离比较大，则去除非变异株，进一步保留和纯化变异株。
经诱变处理后，突变率约达8％-15％，显著高于以前报道的1％。在诱变的C0代，突变的植株表现出生长受抑，叶片畸形，卷曲、皱缩或形状不规则(图2C)，植株生长缓慢等特征。
4)突变株的纯化和稳定：对诱变的嵌合体植株，形态异常的部位的花进行套袋自交，结子后留种观察，按综合育种目标即叶片近圆形且厚(0.21-0.26mm)、叶色深绿，叶片大(长5.4±0.6cm，宽4.5±0.4cm)，生长势强，植株生长缓慢特征筛选第一代突变株，对这样的植株连续分离四代，筛选出性状稳定的植株，即原原种命名为“夏珍1号”；主花穗长12.2cm，粗3.5cm，分别较对照长2.9cm，粗1.1cm(图1，G)，花粉粒较大，低世代花粉粒畸形较多(图2，J)，花粉粒形状各异；种子千粒重约0.654-0.673g，对照仅为0.603-0.612；该原原种，经鉴定为苋科苋菜(Amaranthus tricolor L.)，2009年3月13日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为：CGMCC NO.2935。
5)筛选株系田间生产鉴定：对筛选株系繁种后代进行田间试验，对新品系与对照农业生物学性状及产量进行比较，相同日龄条件下，新品系生长速度、单叶面积、株高和植株展幅(图2G和F)显著高于对照，产量提高25％-33％(表1)。
6)筛选株系抗逆性、抗病性及品质鉴定。对筛选株系的营养性(蛋白质、碳水化合物、Vc、纤维素等)进行品质鉴定。结果表明，诱变育成的苋菜品系，在干旱、高温环境下生长势和产量均显著高于对照，在高温干旱条件下生长的状况与对照相比，叶片浓绿，叶大而厚，光合效率显著较高。新品系对常见病害的抗性(图2I和表1)和品质(表1)对比表明，诱变成功的新品系单株重和总产量均显著高于对照，同时叶片中Vc含量、可溶性蛋白、粗蛋白和可溶性糖含量均显著高于对照，而叶片粗纤维显著低于对照，可食性和口感均明显优于对照。
该原原种，经鉴定为苋科苋菜(Amaranthus tricolor L.)，2009年3月13日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为：CGMCC NO.2935。
表1突变品系综合性状与对照的比较
Claims (1)
1、一种苋菜优良种质创新的方法，包括：
1)优质苋菜资源的发掘：选取品种圆叶白油绿苋菜为诱变对象；
2)幼苗的化学诱变：将圆叶白油绿苋菜种子浸种催芽，种子发芽后，待子叶伸出，下胚轴高度超过培养皿后，将幼苗子叶和生长点完全倒浸入盛满浓度为质量体积比0.5‰秋水仙素的培养皿中，于30℃环境下，幼苗处理时间为24小时；
3)突变株的筛选：在成活的幼苗中，选择生长异常的植株培养观察，看植株各部位生长形态是否一致，如果一致卷曲或皱缩，对这种植株严格自交纯化2-3代，获得诱变的嵌合体植株，其表现出生长受抑，叶片畸形，卷曲、皱缩或形状不规则；
4)突变株的纯化和稳定：对诱变的嵌合体植株形态异常的部位的花进行套袋自交，结子后留种观察，按综合育种目标即叶片近圆形且厚0.21-0.26mm、叶色深绿，叶片长5.4±0.6cm，宽4.5±0.4cm，生长势强，植株生长缓慢特征筛选第一代突变株，对这样的植株连续分离四代，筛选出性状稳定的植株，即原原种，命名为“夏珍1号”，主花穗长12.2cm，粗3.5cm，，花粉粒大，花粉粒畸形，花粉粒形状各异；种子千粒重约0.654-0.673g，该原原种，经鉴定为苋科苋菜(Amaranthus tricolor L.)，2009年3月13日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为：CGMCC NO.2935。
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