CN102972284A - 一种获得人工合成六倍体小麦的新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种获得人工合成六倍体小麦的新方法，其包括以下步骤：1）远缘杂交：以节节麦为母本，普通小麦为父本进行远缘杂交，取杂种胚进行幼胚拯救，获得试管苗；试管苗经过越夏，在11月份利用秋水仙素进行人工加倍，正常培育管理，第二年获得节节麦-小麦八倍体种子；2）获得人工六倍体小麦：利用获得的节节麦-小麦八倍体和含有各种优良基因的四倍体小麦杂交，直接获得人工六倍体小麦。该方法简单易行，可以更方便人工合成具有丰富遗传背景的六倍体小麦种质。
Description
技术领域
本发明属于作物遗传育种技术领域，具体涉及一种小麦及小麦近缘种间的远缘杂交合成人工六倍体小麦的方法，该方法可以更加方便人工合成具有丰富遗传背景的六倍体小麦种质。
背景技术
小麦（Triticum aestivum L. 2n=6x=42，AABBDD）是我国主要的粮食作物之一。长期以来，在广大育种工作者的努力下，已培育和推广了大量的小麦品种（系），这些品种（系）在我国农业科技进步与粮食增长中发挥了重要作用。然而，这些品种绝大多数是通过小麦品种间杂交选育而来的，虽然育成品种具有较好的综合农艺性状，但由于长期的定向遗传改良，使得大多数品种间具有极高的遗传相似性，其遗传背景比较狭窄，造成育成品种在抗生物胁迫、环境胁迫或品质上很难有新的突破，成为育种工作中的主要障碍。因此，需要进一步提高育种潜力，必须丰富育种材料的遗传多样性。
重视并开发利用具有优良基因的小麦近缘种属野生资源，以丰富现有小麦品种的遗传背景，是培育优质、丰产、多抗、广适性小麦新品种的基础。野生二粒小麦（Triticum dicoccoides, 2n= 4x=28, AABB）是普通小麦A、B染色体组的供体种之一，具有粒大、蛋白质（20－27%）及矿质元素含量高、抗锈、抗白粉病等优良性状。硬粒小麦（Triticum durum, 2n= 4x= 28）是小麦属的一个四倍体种，其染色体组为AABB，较普通小麦有抗旱、抗真菌性病害等有利基因。节节麦（Aegilops tauschii Cosson，2n=2x=14，DD）是普通小麦D基因组的供体种，含有丰富的抗病、抗虫、抗逆、优质等优异基因。为了利用这些近缘种属中的有利基因，以拓展普通小麦的遗传背景，通过与普通小麦杂交转育的直接途径和利用四倍体小麦-节节麦人工合成种的间接途径可以将这些近缘种属的一些有利基因转移于小麦中。尤其是四倍体小麦-节节麦人工合成种不仅可以克服杂种不育，形成异源多倍体，对外源有利基因进行准确评价，同时它还可以作为转移外源有利基因的中间桥梁物种而永久使用。
在获得四倍体小麦-节节麦人工合成种的过程中，现有技术是利用节节麦和四倍体小麦远缘杂交、人工加倍后合成六倍体小麦。但该技术的局限在于每获得一个四倍体小麦-节节麦人工合成种都必须利用幼胚拯救技术获得远缘杂种F1和利用秋水仙素人工加倍方法克服远缘杂种F1杂种不育问题。现有技术使得每获得一个人工六倍体种都必须耗费大量的人力、物力，并且步骤繁琐，成活率不高。
发明内容
本发明目的在于提供一种小麦及小麦近缘种间的远缘杂交合成人工六倍体小麦的方法，该方法简单易行，可以更方便人工合成具有丰富遗传背景的六倍体小麦种质。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种获得人工合成六倍体小麦的新方法，其包括以下步骤：
1）远缘杂交：以含有优良基因的节节麦为母本，需要改良的普通小麦为父本进行远缘杂交，取杂种胚进行幼胚拯救，获得试管苗；试管苗经过越夏，在11月份利用秋水仙素进行人工加倍，正常培育管理，第二年获得节节麦-小麦八倍体种子；
2）获得人工六倍体小麦：利用获得的节节麦-小麦八倍体和含有各种优良基因的四倍体小麦杂交，直接获得人工六倍体小麦。
所述含有各种优良基因的四倍体小麦可以是编号为KU-13441的野生二粒小麦、编号为KU-14493的野生二粒小麦、编号为KU-11557的野生二粒小麦、硬粒小麦DR147等。 上述的野生二粒小麦由日本京都大学国家小麦资源工程中心提供。
具体的，所述获得人工合成六倍体小麦的新方法，其包括以下步骤：
1）远缘杂交：4月中下旬，以节节麦为母本，普通小麦为父本配制杂交组合，选取长势较好的节节麦穗子进行人工去雄，去雄后套袋隔离，待节节麦颖壳张开，此时节节麦雌蕊成熟，取成熟的普通小麦的花粉涂抹在节节麦雌蕊柱头上进行人工授粉，授粉14－16天后，取杂种胚进行幼胚拯救，诱导胚萌发获得试管苗；试管苗经过越夏，9月份移至花盆盆栽，11月份用秋水仙素溶液采用浸根法对幼苗进行人工加倍后直接移入大田，正常培育管理，第二年获得节节麦-小麦八倍体种子；
2）获得人工六倍体小麦：利用获得的节节麦-小麦八倍体和含有各种优良基因的四倍体小麦正反交，以含有各种优良基因的四倍体小麦为母本，选取长势较好的四倍体小麦穗子进行人工去雄，去雄后套袋隔离，待四倍体小麦颖壳张开，此时四倍体小麦雌蕊成熟，取成熟的节节麦-小麦八倍体的花粉涂抹在四倍体小麦雌蕊柱头上进行人工授粉，正常生长发育，获得人工六倍体小麦。
步骤1）中所述的幼胚拯救具体为：在无菌、室温条件下，挑选成熟的心形胚放至MS培养基上，经黑暗培养10－14天后转入光照环境培养10－14天，光照强度为250－300 μmol·m–2·s–1。
本发明方法选择含有优良基因的节节麦和需要改良的普通小麦作为亲本，利用节节麦与普通小麦远缘杂交，利用幼胚拯救技术获得远缘杂种F1并采用秋水仙素浸根法人工加倍获得节节麦-普通小麦八倍体。获得的节节麦-普通小麦八倍体可作为一个永久的中间桥梁物种，与各种四倍体小麦（如野生二粒小麦、硬粒小麦等）杂交可以直接获得六倍体小麦。该方法的创新点在于：只需一次利用幼胚拯救技术获得远缘杂种F1和采用秋水仙素人工加倍方法克服远缘杂种不育获得节节麦-普通小麦八倍体，获得节节麦-小麦八倍体后，即可和各种四倍体小麦杂交，直接获得人工六倍体小麦。在八倍体与四倍体杂交的过程中，不需要其他特殊的步骤，与传统的品种间杂交的方法一样，简便易行，可以大量获得各种人工六倍体小麦。
和现有技术相比，本发明方法的优点在于：可以在短时间内大量地获得人工六倍体小麦，并且由于该人工六倍体小麦含有部分普通小麦的遗传物质，使得该种质与小麦的杂交亲和力更强，可更加快捷地创造出小麦育种中需要的优良中间材料，以拓展普通小麦的遗传背景，丰富普通小麦的遗传多样性，为培育优质、丰产、多抗、广适性小麦新品种奠定基础。
附图说明
图1为本发明的育种路线图。
具体实施方式
以下以通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
一种获得人工合成六倍体小麦的新方法，其包括以下步骤：
1）远缘杂交：4月中下旬，以含有抗穗发芽基因的节节麦（采集地：河南新乡，由河南大学植物种质资源与遗传工程实验室提供，编号T015）为母本，普通小麦周麦16为父本配制杂交组合，选取长势较好的节节麦穗子人工去雄50朵小花，去雄后套袋隔离，约4天后待节节麦颖壳张开，此时节节麦雌蕊成熟，取成熟的小麦周麦16的花粉涂抹在节节麦雌蕊柱头上进行人工授粉，授粉14天后，取杂种胚进行幼胚拯救，诱导胚萌发获得试管苗；试管苗经过越夏，9月份移至花盆盆栽，11月份用质量浓度1%的秋水仙素溶液采用浸根法对幼苗进行人工加倍后直接移入大田，正常培育管理，第二年获得节节麦-小麦八倍体种子S-T015-周麦16；所述的幼胚拯救具体为：在无菌、室温条件下，挑选成熟的心形胚放至MS培养基上，经黑暗培养14天后转入光照环境培养14天，光照强度280 μmol·m–2·s–1。
2）获得人工六倍体小麦：利用获得的节节麦-小麦八倍体S-T015-周麦16和野生二粒小麦KU-13441杂交，以野生二粒小麦KU-13441为母本，选取长势较好的野生二粒小麦KU-13441穗子人工去雄10朵小花，去雄后套袋隔离，待野生二粒小麦KU-13441颖壳张开，此时野生二粒小麦KU-13441雌蕊成熟，取成熟的节节麦-小麦八倍体S-T015-周麦16的花粉涂抹在野生二粒小麦KU-13441雌蕊柱头上进行人工授粉，正常生长发育，获得来源于野生二粒小麦的人工六倍体小麦S-T015-周麦16 - KU-13441，其表型特征偏向于母本野生二粒小麦。
实施例2
用野生二粒小麦KU-14493替换野生二粒小麦KU-13441，其它参照实施例1，获得来源于野生二粒小麦的人工六倍体小麦S-T015-周麦16 - KU-14493。
实施例3
用野生二粒小麦KU-11557替换野生二粒小麦KU-13441，其它参照实施例1，获得来源于野生二粒小麦的人工六倍体小麦S-T015-周麦16 - KU-11557。
实施例4
用硬粒小麦DR147替换野生二粒小麦KU-13441，其它参照实施例1，获得来源于野生二粒小麦的人工六倍体小麦S-T015-周麦16 -DR 147。
Claims (3)
1.一种获得人工合成六倍体小麦的新方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）远缘杂交：以节节麦为母本，普通小麦为父本进行远缘杂交，取杂种胚进行幼胚拯救，获得试管苗；试管苗经过越夏，在11月份利用秋水仙素进行人工加倍，正常培育管理，第二年获得节节麦-小麦八倍体种子；
2）获得人工六倍体小麦：利用获得的节节麦-小麦八倍体和含有优良基因的四倍体小麦杂交，直接获得人工六倍体小麦。
2.如权利要求1所述获得人工合成六倍体小麦的新方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）远缘杂交：4月中下旬，以节节麦为母本，普通小麦为父本配制杂交组合，选取长势较好的节节麦穗子进行人工去雄，去雄后套袋隔离，待节节麦颖壳张开，此时节节麦雌蕊成熟，取成熟的普通小麦的花粉涂抹在节节麦雌蕊柱头上进行人工授粉，授粉14－16天后，取杂种胚进行幼胚拯救，诱导胚萌发获得试管苗；试管苗经过越夏，9月份移至花盆盆栽，11月份用秋水仙素溶液采用浸根法对幼苗进行人工加倍后直接移入大田，正常培育管理，第二年获得节节麦-小麦八倍体种子；
2）获得人工六倍体小麦：利用获得的节节麦-小麦八倍体和含有优良基因的四倍体小麦杂交，以含有各种优良基因的四倍体小麦为母本，选取长势较好的四倍体小麦穗子进行人工去雄，去雄后套袋隔离，待四倍体小麦颖壳张开，此时四倍体小麦雌蕊成熟，取成熟的节节麦-小麦八倍体的花粉涂抹在四倍体小麦雌蕊柱头上进行人工授粉，正常生长发育，获得人工六倍体小麦。
3.如权利要求2所述获得人工合成六倍体小麦的新方法，其特征在于，步骤1）中所述的幼胚拯救具体为：在无菌、室温条件下，挑选成熟的心形胚放至MS培养基上，经黑暗培养10－14天后转入光照环境培养10－14天，光照强度为250－300 μmol·m–2·s–1。
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