CN101663995A - 一种花青素型紫玉米的选育技术 - Google Patents

Abstract

一种花青素型紫玉米的选育技术，将多个位点上的花青素显性基因聚合并纯合，再聚合大苞叶、高产、优质、抗逆性状，通过早代选择、微创伤单粒鉴定法，育成花青素含量高的紫玉米或紫糯玉米自交系；通过紫糯玉米与紫糯玉米组配，紫糯玉米与紫玉米组配，紫玉米与紫玉米组配，或以紫玉米与紫色性状为隐性的其他玉米组配成，选育出紫色基因型纯合或显性杂合的花青素型玉米——紫糯玉米、紫玉米。所配制的单交种特点如下：1.果皮、糊粉层、穗轴、苞叶、花丝、雄穗及花药均为紫色，富含花青素。茎秆、髓部、叶脉及叶片呈不同程度的紫色，均含有花青素；2.既可以用于花青素生产又可作鲜食利用；3.产量高。该品种在适合普通玉米的土壤上均可栽培。

Description

一种花青素型紫玉米的选育技术

技术领域

本发明属于玉米育种技术，特别是一种花青素型紫玉米的选育技术。

背景技术

花青素是一种强有力的抗氧化剂。为了消除自由基对人体的损伤，预防和治疗与自由基有关的多种疾病，如癌症、心脏病、高血压、过早衰老、糖尿病、关节炎等，服用富含花青素的保健品或食品成为最有效的方法之一。目前国内外提取花青素的原料一般是紫葡萄、蓝莓、橘子、树莓等有色水果，紫甘薯等作物果实，植物中有色的花，紫萝卜、红辣椒、西红柿等各种等有色蔬菜等。但以这些为原料存在以下缺点：

1.原料种植和生产地受地理条件气候限制，栽培技术要求比较严格；

2.采摘、贮藏、运输不便，且需要较严格的条件；

3.原料产量低，生产成本高；

4.其功效不如紫玉米花青素。

发明内容

本发明的目的是利用紫玉米控制花青素的显性基因，选育出花青素型玉米新品种。从而提供一种高产量、高含量、高功效的花青素植物资源，用于加工花青素食品、饮品和花青素的提取。

本发明的内容是：采用多位点花青素显性基因纯合，多性状聚合，早代选择，微创伤单粒鉴定的育种方法育成富含花青素的紫玉米自交系。再用紫玉米自交系组配成紫玉米单交种，具体技术方法如下：

多位点花青素显性基因纯合：首先将多个位点上控制花青素性状的显性基因聚合，即以常规育种方法将与各器官花青素有关的基因，包括苞叶、叶鞘、茎杆花青素基因A1、A2，果皮和穗轴花青素基因P1，花药、糊粉粒、支持根花青素基因R，加深植株颜色的基因C2，叶鞘、茎杆、苞叶、雄穗色素加强基因B聚合，构建成富含花青素的遗传背景A1A2C2BP1R。

多性状聚合：在花青素的遗传背景下，将糯质、大苞叶、大果穗、高产、高配合力、优良的农艺性状聚合，育成紫色糯玉米自交系。

早代选择：在自交系选育过程中，根据胚乳在自交当代即通常所指的分离世代的前一代发生分离的特点，提前进行胚乳糯性和颜色鉴定。

微创伤单粒鉴定：在含水量降到16％以下时，在籽粒上方的一角，切破侧面果皮2～3mm，露出胚乳，对胚乳进行单粒选择，鉴别出蜡质或非蜡质胚乳。选得的蜡质籽粒即糯质性状纯合的紫糯玉米；播种非蜡质籽粒，经鉴定获得的非蜡质纯合果穗即为普通型紫玉米。以同样方法在早代对胚乳颜色进行选择，选得的白色胚乳即为纯合的白胚乳紫玉米；播种黄胚乳籽粒，经鉴定得到的黄色纯合果穗即为黄胚乳紫玉米。

紫玉米单交种的组配：以紫糯玉米为双亲配制紫糯玉米杂交种；或以紫玉米与紫糯玉米配制紫玉米杂交种；或以紫糯玉米、紫玉米为亲本，与紫色性状为隐性的普通玉米、糯玉米配制紫玉米杂交种。供次年生产之用。其F1代的果皮、糊粉层、穗轴、苞叶、雄穗、茎秆、叶脉等部位为紫色，可用于花青素食品加工、花青素提取和鲜食糯玉米。

本发明的紫糯玉米自交系为沈农ZS717、沈农ZF740，紫玉米自交系为沈农ZS513，可用于配制紫玉米杂交种。

本发明中使用的另外亲本是生产上已经公开使用的糯玉米、普通玉米自交系。

选育过程：

1996年开始，我们以引自国外带有紫色植株、苞叶、果皮、穗轴基因和加强基因的Stock 6为父本，以品质优良、农艺性状突出的中国白糯玉米材料为母本杂交，将各性状的花青素基因及糯质基因聚合，通过早代选择、微创伤单粒鉴定(胚乳颜色、蜡质性)，经过10个世代，在2006年选育成纯合紫糯玉米自交系沈农ZS717和普通型紫玉米自交系沈农ZS513。通过与其他普通玉米、糯玉米、黑玉米测配，证明该紫色性状对多数玉米材料表现为显性，即F1代苞叶、果皮、穗轴、糊粉层为紫色。经过化验分析和提取试验证明富含花青素。

1998年开始，以中国血缘的带有紫色基因和紫色植株、苞叶、果皮、穗轴、花丝、糯和非糯质性状的杂合群体为原始材料，通过早代选择和微创伤单粒鉴定，对各性状的花青素基因及糯质基因聚合和基因型纯合。在沈阳、海南经过11个世代，2006年选育成纯合的紫糯玉米自交系沈农ZF740。经测配，证明该紫色性状对大多数玉米材料表现为显性，即F1代为植株紫色，苞叶、果皮、穗轴、糊粉层为紫色。经过化验分析和提取研究证明富含花青素。

紫玉米自交系育成之后，以沈农ZS717为母本，以沈农ZF740为父本配出花青素和鲜食兼用的紫糯玉米。同时分别以沈农ZS513、沈农ZF740和沈农ZS513为亲本，测交配制出大量紫玉米单交组合。这些组合F1的果皮、糊粉层、穗轴、苞叶、花丝、花药均为紫色、富含花青素。茎秆、髓部、叶脉及叶片呈不同程度的紫色，含花青素，整个植株大部分均可利用。用沈农ZS717、沈农ZF740和沈农ZS513配制的紫玉米组合生育期120～130天，适合辽宁和更广泛的地区种植。

本发明的技术效果如下：

1.果皮、糊粉层、穗轴、苞叶、花丝、花药均为紫色、富含花青素。茎秆、髓部、叶脉及叶片呈不同程度紫色，含花青素；

2.将花青素基因与糯质基因结合，既可以用于花青素生产又可作鲜食；

3.杂交种单位面积产量高，生产成本低。一般每亩可产紫玉米粒500kg以上，产鲜穗750kg，苞叶干品80kg以上，雄穗10kg(按采收1/2植株计)以上，穗轴干品120kg以上，茎秆干品700kg/亩以上。单位面积产量高于其他色素植物；

4.籽粒可以用来加工花青素玉米食品、花青素饮料或提取花青素；花药、花丝、苞叶、穗轴可以用来加工花青素食品、花青素玉米茶、花青素饮料和提取花青素；茎秆可以用来加工花青素玉米茶或提取花青素等；

5.适应性强，对土壤和气候没有严格要求，栽培技术简单，可大面积种植。适合花青素加工的规模化原料生产；

6.采收、贮藏技术简单、操作容易、成本低；

7.花青素含量高，较其他植物的花青素功效更好。

具体实施方式

实施例1

1.沈农ZS717紫玉米自交系的选育

以植株、苞叶、籽粒、穗轴为紫色的国外紫玉米试材Stock 6为母本，以中国白糯玉米中糯1号为父本杂交，通过二环系选育法选育出ZS717紫玉米自交系：

F1选择植株、苞叶、果皮、穗轴紫色的单株自交。收获后以微创单粒鉴定法进行胚乳选择，选得糯质、白色的单粒；

F2～F3，按F1的方法进行选择；

F4，选择植株、苞叶、果皮、穗轴紫色的单株自交，收获后获得胚乳糯质、胚乳白色纯合的果穗；

F5，选择植株、苞叶、果皮、轴色纯合，白糯纯合穗行自交，获得优良单株；

F6，对穗行进行株系选择，自交；

F7～F9，选择内容同F6代；

F10，自交。即完成沈农ZS717紫玉米自交系选育。该系植株、苞叶、果皮、轴紫色，胚乳白糯，富含花青素。供作紫玉米杂交种之亲本。

2.紫玉米杂交种的配制

以沈农ZS717紫糯玉米作母本，以沈农ZF740紫糯玉米为父本制种，制成F1代的表现为紫色糯质，鲜食和籽粒兼用型的紫糯玉米单交种。次年进行紫糯玉米栽培生产。具体制种方法按常规技术进行。

实施例2

1.沈农ZF740紫玉米自交系的选育

以含有紫色植株、紫苞叶、紫果皮、紫穗轴、紫花丝及糯质性状的群体材料为基础，经过一环系选育法选育紫玉米自交系：

S1，选择植株、苞叶、果皮、穗轴紫色的单株自交；收获后以微创伤单粒鉴定法鉴定籽粒，获得胚乳糯质纯合的单粒；

S2，选择植株、苞叶、果皮、穗轴紫色的单株自交；对收获的单果穗以微创伤单粒鉴定法鉴定籽粒，获得糯质纯合、白色胚乳的单穗和单粒；

S3，选择植株、苞叶、果皮、穗轴紫色的单株自交；对收获的果穗以微创伤单粒鉴定法鉴定籽粒，获得糯质纯合、白色胚乳的单穗和单粒；

S4，选择植株、苞叶、果皮、穗轴紫色的单株自交；对收获的果穗以微创伤单粒鉴定法进行胚乳鉴定，获得糯质纯合、白色胚乳的单穗；

S5，选择植株、苞叶、果皮、穗轴紫色的单株自交，获得糯质、胚乳白色纯合的穗行或果穗。

S6，获得植株、苞叶、果皮、穗轴紫色，白胚乳、糯质纯合穗行，自交。

S7，对上述各性状纯合的穗行自交，对穗行进行株系选择。

S8～S10，选择内容同S7代。

S11，选择优良穗行，完成紫糯玉米自交系沈农ZF740选育。该系植株、苞叶、果皮、穗轴、糊粉层紫色，胚乳糯质、白色，富含花青素。供作紫玉米杂交种之亲本。

2.紫糯玉米杂交种配制

以沈农ZS717作母本，以沈农ZF740为父本制种，制成鲜食和籽粒兼用型，F1表现为紫糯的紫玉米单交种。次年进行紫糯玉米栽培生产。具体方法同实施例1。

实施例3

1.沈农ZS513紫玉米自交系的选育

以植株、苞叶、籽粒、穗轴为紫色的国外紫玉米试材Stock 6为母本，以中国白糯玉米中糯1号为父本杂交，通过二环系选育法选育出ZS717紫玉米自交系：

F1选择植株、苞叶、果皮、穗轴紫色的单株自交。收获后以微创伤鉴定法进行单粒鉴定，选择胚乳为白色、非糯质的单粒；

F2～F3，按F1的方法进行选择；

F4，选择植株、苞叶、果皮、穗轴紫色的单株自交，收获后获得胚乳为白色非糯质的纯合果穗；

F5，获得植株、苞叶、果皮、轴色纯合，胚乳白色的纯合穗行，选择优良单株自交；

F6，获得上述各性状纯合的穗行，对穗行进行株系选择；

F7～F9，选择内容同F6代；

F10，自交，即完成沈农ZS513紫玉米自交系选育。该系植株和果穗紫色，胚乳白色、富含花青素。供作紫玉米杂交种之亲本。

2.紫玉米杂交种配制

以沈农ZS513作母本，以紫玉米为父本制种，制成F1表现为紫色纯合型的紫玉米单交种。次年进行紫玉米栽培生产。具体制种方法按常规技术进行。

实施例4

1.紫糯玉米自交系的选育

选育方法同实施例1、2。

2.紫玉米杂交种配制

以沈农ZS717作母本，以沈糯512糯玉米为父本制种，制成F1表现紫糯的，杂合型紫糯玉米单交种。次年进行紫玉米栽培生产。具体制种方法按常规技术进行。成熟后收获的母本即紫糯玉米种子，供下年生产使用。

实施例5

1.紫玉米自交系的选育

选育方法同实施例1、2。

2.紫玉米杂交种配制

以沈农ZS513作母本，以辽68普通玉米为父本制种，制成F1表现为紫色的杂合型紫玉米单交种。次年进行紫玉米栽培生产。具体制种方法按常规技术进行。

实施例6

1.紫玉米自交系的选育

选育方法同实施例1、2。

2.紫玉米杂交种配制

以沈农ZS513作母本，以紫玉米为父本制种，制成F1表现为紫色纯合型的紫玉米单交种。次年进行紫玉米栽培生产。具体制种方法按常规技术进行。

Claims (8)

1.一种花青素型紫玉米的选育技术，其特征是：(1)采用多位点花青素显性基因纯合，多性状聚合，早代选择，微创伤单粒鉴定的育种方法育成花青素高含量的紫玉米自交系；(2)以紫糯玉米与紫糯玉米杂交配制成紫糯玉米杂交种，或紫糯玉米与糯玉米杂交配制成紫糯玉米杂交种，或紫玉米与紫玉米杂交、紫糯玉米与紫玉米杂交配制成紫玉米杂交种，或紫玉米、紫糯玉米与紫色性状为隐性的普通玉米杂交配制成紫玉米杂交种。

2.根据权利要求1所述的花青素型紫玉米的选育技术，其特征是：先以常规方法将与各器官花青素有关的基因，包括苞叶、叶鞘、茎杆花青素基因A1、A2，果皮和穗轴花青素基因P1，花药、糊粉粒、支持根花青素基因R，加深植株颜色的基因C2，叶鞘、茎杆、苞叶、雄穗色素加强基因B聚合，构建成富含花青素的遗传背景A1A2C2BP1R；然后在花青素的遗传背景下，将糯质、大苞叶、大果穗、高产、高配合力、优良的农艺性状聚合，育成紫色糯玉米自交系。

3.根据权利要求1所述的花青素型紫玉米的选育技术，其特征是：在自交系选育过程中，根据胚乳在自交当代发生分离的特点，在含水量降到16％以下时，在籽粒上方的一角，切破侧面果皮2～3mm，露出胚乳，对胚乳进行蜡质或非蜡质的单粒鉴定和选择。

4.根据权利要求1所述的花青素型紫玉米的选育技术，其特征是：以花青素显性基因纯合的紫糯玉米自交系沈农ZS717为母本、沈农ZF740为父本制种，或反交制种，制成紫糯玉米杂交种。

5.根据权利要求1所述的花青素型紫玉米的选育技术，其特征是：以花青素显性基因纯合的紫糯玉米自交系沈农ZS717或沈农ZF740为母本，以普通型紫玉米为父本制成紫玉米杂交种。

6.根据权利要求1所述的花青素型紫玉米的选育技术，其特征是：以沈农ZF740或沈农ZF740或ZS513作母本，以紫色性状为隐性的普通玉米为父本，制成紫玉米杂交种。

7.根据权利要求1所述的花青素型紫玉米的选育技术，其特征是：以花青素显性基因纯合的紫玉米沈农ZS513为亲本，与紫色纯合的玉米自交系杂交，配制成紫色纯合型紫玉米单交种。

8.根据权利要求1所述的花青素型紫玉米的选育技术，其特征是：以花青素显性基因纯合的紫糯玉米自交系沈农ZS717或沈农ZF740为母本，与普通糯玉米自交系杂交，配制成紫糯玉米单交种。