CN101558735B

CN101558735B - 小麦抗条锈多基因聚合的花培育种新方法

Info

Publication number: CN101558735B
Application number: CN2009100228055A
Authority: CN
Inventors: 陈耀锋; 陈鑫; 李春莲; 郭东伟; 朱晓娜; 白延红; 吕瑞华; 李得孝; 胡甘; 曹婷
Original assignee: Northwest A&F University
Current assignee: Northwest A&F University
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2029-06-03
Also published as: CN101558735A

Abstract

本发明公开了一种小麦抗条锈多基因聚合的花培育种新方法，选择农艺特性好的小麦育种亲本材料，用目前流行的3种主要条锈病菌小种接菌对小麦育种亲本材料进行苗期和成株期的抗条锈鉴定，筛选3个分别对目前不同条锈病菌主要流行单个小种免疫到高抗的小麦育种亲本材料，经杂交和复交，获得多基因聚合的复交后代，然后种植复交后代，取小麦花药组织接种到小麦花药培养一步成苗培养基上，获得完整的花粉植株，用含有秋水仙素和二甲基亚砜的染色体加倍液注射分蘖节，进行花粉植株染色体加倍，获得加倍纯合的加倍单倍体个体，经自交后成稳定的加倍单倍体系，加倍单倍体系经抗条绣单小种鉴定，得到聚合有3个抗条锈基因的抗条锈新类型或新品系。

Description

小麦抗条锈多基因聚合的花培育种新方法

技术领域

本发明属于粮食作物中的小麦生物技术育种，进一步涉及一种抗条锈多基因聚合的花培育种新方法。

背景技术

小麦是世界上播种面积最大、总产、贸易量最大的谷类作物，在我国，小麦是仅次于水稻的第二大粮食作物，其生产状况对我国国民经济具有举足轻重的作用。条锈病是小麦生产上的三大主要病害之一，在我国，曾先后发生七次大规模暴发流行和多次中、小规模流行，其中1950，1964、1990和2002年四年大范围暴发流行，分别使我国小麦减产60亿公斤，32亿公斤、26.5亿公斤和10亿公斤，造成的损失是惨重的。在条锈病的防治上，抗病品种的应用是最经济也是对环境最安全的防治办法。目前小麦抗条锈育种和生产上推广的抗条锈病品种主要是利用单基因抗源或慢条锈病抗性。小麦条锈病的发生与流行一般是在一定时期多小种同时流行，单基因抗源品种的利用虽在一定时期能获得良好抗病结果，但单一抗源品种的大面积种植也给条锈菌生理小种造成了巨大的选择压力，加速了病菌小种的变异进程，存在着一定的生产风险，历史上单一使用碧蚂1号、洛类品种、繁6、绵阳系列抗条锈品种，引发了20世纪50年代后几次大、中型的条锈病流行，给小麦生产造成了巨大损失的教训是深刻的，慢条锈病抗性又受环境影响很大、抗性不稳定。因此，探索新的抗条锈途径及其育种方法，在小麦安全生产上意义重大。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题或不足，本发明的目的在于，提供一种小麦抗条锈育种的新方法，该方法利用抗条锈病菌不同生理小种基因的聚合及花培纯合与选择，快速创制对条锈病菌流行多小种具较强抗性的基因型，克服单基因抗性育种抗性特性易丧失、慢抗病特性抗性不强的弊端，建立小麦抗条锈育种新途径。

为实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种小麦抗条锈多基因聚合的花培育种方法，其特征在于，包括下列步骤：

1)选择农艺特性好的小麦育种亲本材料，用目前流行的3个条锈病菌主要生理小种分别接菌，进行小麦苗期和成株期的条锈病菌单小种抗性鉴定，筛选出3个分别对目前3个不同条锈病菌流行单个小种免疫到高抗的育种亲本材料；

2)用3个分别对条锈病菌不同单小种免疫到高抗的育种亲本材料进行杂交和复交，获得多基因聚合的复交后代；

3)种植复交后代，取小麦花粉细胞发育到单核中期-单核靠边期的小麦幼穗，经75％乙醇表面消毒后，剥取花药组织接种到小麦花药培养一步成苗培养基上，于25℃～27℃条件下遮光培养；一步成苗培养基采用通用培养基W₁₄，并以通用培养基W₁₄为基础，添加以下物质：6-呋喃基氨基嘌呤：1.5mg/L，α-奈乙酸：0.5mg/L，盐酸硫胺素：8mg/L，酪蛋白：500mg/L，生物素：0.5mg/L，谷氨酰胺：5mg/L，蔗糖：60000mg/L；麦芽糖：40000mg/L，琼脂粉：5000mg/L；调整一步成苗培养基pH值为5.6；

4)待培养的花药组织出现肉眼可见的愈伤组织时，置于1500Lx光照条件下培养一周，一周后，将光照强度增加到3000Lx～4000Lx，培养温度为25℃～27℃，连续培养两周，即可产生根、苗健壮的花粉植株。

5)根、苗健壮的花粉植株及时移栽到营养钵中，于15℃、1500Lx光照条件下缓苗，待完全缓苗且进一步生长10天后，用含0.05％的秋水仙素和1.5％的二甲基亚砜的染色体加倍液注射分蘖节，对花粉植株进行染色体加倍，注射在清晨8～10时进行，共三次，每隔一天注射一次，每次用量25μL，花粉植株经染色体加倍后得到加倍单倍体个体；

6)加倍单倍体个体经自交后，育成稳定的加倍单倍体系。

7)用3个条锈病菌流行单小种分别对每个加倍单倍体系接种鉴定苗期和成株期的单小种抗性；

8)在苗期和成株期均同时抗3个条锈病菌流行小种的加倍单倍体系，即为聚合有3个抗条锈基因的抗条锈新类型或新品系。

本发明的抗条锈多基因聚合花培育种新方法与传统的抗条锈育种方法相比，获得的抗条锈基因型抗性谱宽，同时抗3个主要条锈病菌流行小种，抗性强，抗性特性不易丧失，克服了单小种抗性抗性特性易丧失、慢病性抗性不稳定的弊端，同时，采用了花药培养快速纯合技术，省掉了常规育种多代自交纯合过程，大大缩短了育种年限(缩短4-5年)，提高了抗病育种效率。

附图说明

图1是发明人通过抗条锈多基因聚合花培育种获得的同时抗条锈病菌流行小种条中31号、32号和水源14号的优良新品系西农198图片。

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

申请人利用小麦条锈病病原菌是一个易变病菌，且在一定的时期是以几个致病生理小种同时出现致病，小麦品种对小麦条锈病菌生理小种的抗性大都是由单基因控制的质量性状遗传的特点，提出了通过杂交对目前条锈病主要流行小种抗性单基因进行聚合，通过花药培养是多基因聚合个体快速纯合，获得聚合3个单小种抗性基因、抗性谱更宽的抗条锈新品种、新材料的抗条锈育种新方法，采用的主要技术手段和措施是：

1、通过条锈病菌单小种抗性鉴定，首先筛选对小麦条锈病菌单一小种免疫或高抗的育种材料；

2、通过3个不同的抗条锈病菌单一生理小种育种材料的杂交和复交，聚合抗3个条锈病菌流行小种的基因；

3、利用花药培养一步成苗技术与染色体加培技术快速纯合多基因聚合的复交后代并获得加倍单倍体株。

4、加倍单倍体株经自交后，获得稳定遗传的加倍单倍体系。

5、利用条锈病菌单小种抗性鉴定加倍单倍体系筛选聚合3个条锈病菌流行小种抗性基因的小麦抗条锈新品系、新类型。

本发明的小麦抗条锈多基因聚合花培育种新方法，包括下列步骤：

选择农艺特性好的小麦育种亲本材料，用目前流行的3种主要条锈病菌小种接菌，进行小麦苗期和成株期的单小种条锈病抗性鉴定，筛选出3个分别对目前条锈病菌不同单小种免疫到高抗的育种亲本材料；

用3个对目前条锈病菌主要流行单个小种免疫到高抗的不同育种亲本材料进行杂交和复交，获得多基因聚合的复交后代；

种植复交后代，取小麦花粉细胞发育到单核中期-单核靠边期的小麦幼穗，经75％乙醇表面消毒后，剥取花药组织接种到小麦花药培养一步成苗培养基上，于25℃～27℃条件下遮光培养；一步成苗培养基采用通用培养基W₁₄，并以通用培养基W₁₄为基础，添加以下物质：6-呋喃基氨基嘌呤：1.5mg/L，α-奈乙酸：0.5mg/L，盐酸硫胺素：8mg/L，酪蛋白：500mg/L，生物素：0.5mg/L，谷氨酰胺：5mg/L，蔗糖：60000mg/L；麦芽糖：40000mg/L，琼脂粉：5000mg/L；调整一步成苗培养基pH值为5.6；

待培养的花药组织出现肉眼可见的愈伤组织时，置于1500Lx光照条件下培养一周，一周后，将光照强度增加到3000Lx～4000Lx，培养温度为25℃～27℃，连续培养两周，即可产生根、苗健壮的花粉植株。

根、苗健壮的花粉植株及时移栽到营养钵中，于15℃左右、1500Lx光照条件下缓苗，待完全缓苗且根系进一步生长10天后，用含0.05％的秋水仙素和1.5％的二甲基亚砜的染色体加倍液注射分蘖节对花粉植株进行染色体加倍，注射在清晨8～10时进行，共三次，每隔一天注射一次，每次用量25μL，花粉植株经染色体加倍得到加倍单倍体个体；

加倍单倍体个体经自交后成稳定的加倍单倍体系。

用3个条锈病菌流行小种分别对每个加倍单倍体系接种鉴定苗期和成株期的抗性；

在苗期和成株期均同时抗3个条锈病菌流行小种的加倍单倍体系为聚合3个抗条锈基因的抗条锈新类型或新品系。

通用培养基W₁₄的配方为：硝酸钾(KNO₃)：2000mg/L，磷酸二氢氨(NH₄H₂PO₄)：380mg/L，氯化钙(CaCl₂·2H₂O)：140mg/L，硫酸镁(MgSO₄·7H₂O)：200mg/L，硫酸钾(K₂SO₄)：700mg/L，硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)：27.8mg/L，乙二酸四乙钠(Na₂EDTA)：37.3mg/L，硫酸锰(MnSO₄·4H₂O)：8mg/L，硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)：3.0mg/L，硼酸(H₃BO₃)：3.0mg/L，碘化钾(KI)：0.5mg/L，钼酸钠(Na₂MoO₄·2H₂O)：0.005mg/L，硫酸铜(CuSO₄·5H₂O)：0.025mg/L，氯化钴(CoCl₂·6H₂O)：0.025mg/L，盐酸硫胺素：2mg/L，盐酸吡哆锌：0.5mg/L，烟酸：0.5mg/L，甘氨酸：2mg/L。

以下是发明人给出的实施例：

利用本发明的方法，发明人于2003年对来自于千斤早抗31号小种、花育888抗32号小种、WT212抗水源14号小种的3个小麦抗条锈病流行小种基因进行了多基因聚合花培育种研究，通过杂交、复交多基因聚合及杂种后代的花培纯合获得了143个加倍单倍体系，用条中31号小种、32号小种和水源14号小种进行单小种抗性鉴定，有2个加倍单倍体系同时抗条中31号小种、32号小种和水源14号小种，占总材料的2.3％，其中一个正在参加陕西省小麦品种区域试验。图1是发明人通过抗条锈多基因聚合花培育种方法获得的同时抗条锈病菌流行小种条中31号、32号和水源14号的优良新品系西农198图片。

Claims

1.一种小麦抗条锈多基因聚合的花培育种方法，其特征在于，包括下列步骤：

1)选择抗31号小种的千斤早、抗32号小种的花育888和抗水源14号小种的WT212作为育种亲本材料；

2)用育种亲本材料抗31号小种的千斤早、抗32号小种的花育888和抗水源14号小种的WT212进行杂交和复交，获得多基因聚合的复交后代；

3)种植复交后代，取小麦花粉细胞发育到单核中期一单核靠边期的小麦幼穗，经75％乙醇表面消毒后，剥取花药组织到接种小麦花药培养一步成苗培养基上，于25℃～27℃条件下遮光培养；一步成苗培养基是以通用培养基W₁₄为基础，添加以下物质：6-呋喃基氨基嘌呤：1.5mg/L，α-奈乙酸：0.5mg/L，盐酸硫胺素：8mg/L，酪蛋白：500mg/L，生物素：0.5mg/L，谷氨酰胺：5mg/L，蔗糖：60000mg/L；麦芽糖：40000mg/L，琼脂粉：5000mg/L；调整一步成苗培养基pH值为5.6；

4)待培养的花药组织出现肉眼可见的愈伤组织时，置于1500Lx光照条件下培养一周，一周后，将光照强度增加到3000Lx～4000Lx，培养温度为25℃～27℃，连续培养两周，即可产生根、苗健壮的花粉植株；

5)根、苗健壮的花粉植株及时移栽到营养钵中，于15℃左右、1500Lx光照条件下缓苗，待完全缓苗且根系进一步生长后，用含有0.05％的秋水仙素和1.5％的二甲基亚砜的染色体加倍液注射分蘖节，对花粉植株进行染色体加倍，注射在清晨8～10时进行，共三次，每隔一天注射一次，每次用量25μL，花粉植株经染色体加倍后得到加倍单倍体个体；

6)加倍单倍体个体经自交后，育成稳定的加倍单倍体系；

7)用条中31号小种、32号小种和水源14号小种条锈病菌流行小种分别对每个加倍单倍体系接种鉴定苗期和成株期的条锈病单小种抗性；

8)在苗期和成株期均同时抗条中31号小种、32号小种和水源14号小种3个条锈病菌流行小种的加倍单倍体系，即为聚合有3个抗条锈基因的抗条锈新类型或新品系。