CN103503769A - 一种小麦诱变育种的新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小麦诱变育种的新方法，该方法步骤为：选择综合性状优良，丰产潜力大的小麦品种为处理亲本，在播种前4天进行种子晾晒2天，放入磁场强度为200mT的种子磁化机内磁化48小时，获得M0代种子，种植得到M1和M2代性状变异单株，以单株为单位进行种植，自交纯化2次至M4代，定向培育得到M5代变异单株，以单株为单位收获、脱粒；培育得到M6代变异系，获得M6代，鉴定株系性状稳定性，对农艺性状优良的株系，混合收获，得到性状变异小麦新种质。本方法可以诱导小麦多性状发生变异，变异的方向和性质相对稳定；入选性状均比野生型发生显著变异，与其它诱变方法相比，价格低廉、对人及环境无污染、无伤害。
Description
技术领域
本发明属于小麦遗传育种种质资源创新与利用研究领域，尤其涉及一种小麦诱变育种的新方法。
背景技术
小麦是我国仅次于水稻和玉米的第三大粮食作物，历年种植面积为全国耕地总面积的22-30％和粮食作物总面积的20-27％，在粮食安全中占有举足轻重的位置。世界作物育种史表明，突破性进展取决于关键遗传资源的发现、创造和利用。在近代育种历史上，曾使作物单产水平产生过两次大的飞跃的矮化育种和杂种优势利用，其关键是重要遗传资源(基因)的发现和应用。鉴于诱变技术既能够使生物产生新的基因，也可能使某些基因失去功能，能打破性状连锁、有效改良个别性状、变异较易稳定、周期短等特点，一直广泛用于育种实践。据不完全统计，截止到2011年，利用突变体后代已育成植物新品种2956个。在理论研究方面，基于以突变体为基础的杂交后代、近等基因系及突变体库的构建与应用，已成为基因组学、代谢组学、蛋白质组学及生理生化等学科的活跃研究领域。突变体一经发现，可直接对衍生后代变异性状分离表现进行遗传规律研究，指导和应用于遗传育种。
目前诱变育种多采用χ射线、γ射线、紫外线、中子线、激光微束、离子束，激光、电离辐射等和化学方法(碱基类似物、硫酸二乙脂、亚硝酸、秋水仙素等)诱导小麦发生基因突变，均存在污染大，成本高等问题。
本发明利用了磁化处理种子的方式，种子磁化处理对农作物的影响为：适宜的剂量处理不同作物种子，可以达到一定的增产作用，其研究结果为：玉米增产8.1％左右，小麦增产7.6％左右，水稻增产5.2-8.2％，蔬菜增产15-20％，棉花增产8-12％，大豆增产9.5-10.5％(刘琼，1998)，但不同场强及不同处理时间，结果不一。依艳丽等(2001)分别用100mT、200mT、300mT、500mT、700mT场强，5min、30min共10个处理组合对小麦品种铁春1号进行处理发现，以200mT处理30min的效果最好，其株高、穗长、总干物重、稳重和千粒重分别比对照提高12.0％、2.6％、23.7％、29.7％、和10.6％，其次为200mT处理5min的；而用700mT处理5min，对小麦植株株高、穗长、干物重等性状产生不利影响，分别比对照降低7.84％、1.28％和2.54％。
吴士筠等(2006)用1000mT、1500mT、1800mT、2300mT5种不同恒定磁场对水稻种子处理20min，水稻染色体均出现染色体环等畸变现象，其中包括无着丝粒、有着丝粒环及染色体间缺失后融合的倒“B”型染色体环。磁场对染色体结构的影响是造成水稻遗传特性改变的重要原因之一。毛宁等(1998)研究认为磁场对DNA的弱氢键产生影响，导致构象改变。黄德盈等(1995)通过不同强度磁场对质粒PBR322DNA处理后的确切研究结果亦发现，磁场作用产生了被限制性酶Hinf I识别的新的序列，证明了磁场能引起质粒DNA点突变，也完全可能引起基因的突变。
但目前尚无发现利用磁化处理技术诱导小麦性状变异，获得新种质资源的报导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小麦诱变育种的新方法，旨在解决解决传统的诱变育种诱导小麦发生基因突变，均存在污染大，成本高等的问题。
本发明是这样实现的，一种小麦诱变育种的新方法，该小麦诱变育种的新方法的步骤包括：
步骤一、选择亲本：选择小麦品种为处理亲本；
步骤二、挑选种子：在播种之前，对即将处理的种子进行人工挑选，选择饱满度高的种子，将挑选的种子进行晾晒；
步骤三、磁化处理种子：将挑选好的种子放入含有磁场的种子磁化机内进行磁化处理，获得M0代种子；
步骤四、种植并得到M1代变异单株：将磁化处理的M0代种子进行单粒点播；获得M1代，选择性状变异M1代单株，以单株为单位进行收获、脱粒；
步骤五、种植并得到M2代变异单株：将第四步获得M1代单株，以单株为单位进行单粒点播，获得M2代，选择性状变异的单株，以单株为单位收获、脱粒；
步骤六、种植并得到M4代变异单株：将第五步入选的M2代变异单株，继续以单株为单位进行种植，自交纯化2次至M4代，以单株为单位收获、脱粒；
步骤七、继续定向培育得到M5代变异单株：将第六步获得种子定向选育，获得M5代，以单株为单位收获、脱粒；
步骤八、继续培育得到M6代变异系：将第七步获得种子选育，获得M6代，对株系性状进行鉴定，收获；
步骤九、获得新种质：将第八步获得种子进行繁种，获得性状变异小麦新种质。
进一步，挑选种子的最佳时间为播种的前4天，对即将处理的种子进行人工挑选，并将挑选的种子晾晒2天。
进一步，在磁化处理种子时，所用的种子磁化机内的磁场强度为200毫斯特拉，挑选好的种子进行磁化处理的时间为48小时。
进一步，将磁化处理的M0代种子按株距10cm、行距20cm进行单粒点播。
进一步，M1代单株，以单株为单位按株距10cm、行距20cm进行单粒点播。
进一步，M0代种子经田间种植得到M1代种子。
本发明提供的小麦诱变育种的新方法可以诱导小麦多性状发生变异，后代性状变异的方向和性质相对稳定，并且入选性状均比野生型发生显著变异。该方法与其它诱变方法相比，价格低廉、对人及环境无污染、无伤害，与现有技术相比本发明存在很大的优势。由于将挑选好的种子放入磁场强度为200mT的种子磁化机内进行磁化处理48小时，获得M0代种子；M0代种子经田间种植，得到的M1代种子，一部分植株性状发生变异，并且该变异性状可以遗传给下一代；这样，经过几代的培育和筛选，可以得到稳定的新种质，并且生物优良性状明显，可以大幅度改良性状，突变率高。
附图说明
图1是本发明提供的小麦诱变育种的新方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明提供的小麦诱变育种的新方法的流程。为了便于说明，仅仅示出了与本发明相关的部分。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
本发明实施例是这样实现的，一种小麦诱变育种的新方法，该方法的步骤包括：
在步骤S101中：亲本选择：选择综合性状优良，丰产潜力大的小麦品种为处理亲本。即选择综合性状优良、适应性广、丰产潜力大的普通小麦(T.aestivum)品种“邯6172”和“石4185”为处理亲本，为新种质创造提供优良的遗传基础。前者先后通过晋、冀、鲁三省和黄淮南片、黄淮北片两大生态区国家审定。后者自1997年审定以来，一直蝉联国家、河北省区域试验对照品种。当然，也可以采用其它综合性状优良，丰产潜力大的小麦品种。
在步骤S102中：挑选种子：在播种之前，对即将处理的种子进行人工挑选，选择饱满度高的种子5000粒，并将挑选的种子进行晾晒；
在步骤S103中：磁化处理种子：将挑选并晾晒后的种子放入含有磁场的种子磁化机内进行磁化处理，获得M0代种子；
在步骤S104中：种植并得到M1代变异单株：将磁化处理的M0代种子按一定的株距、行距和行长进行单粒点播；获得M1代，选择变异单株，以单株为单位进行收获、脱粒，M1代各入选120株；
在步骤S105中：种植并得到M2代变异单株：将第四步获得M1代单株，以单株为单位按一定的株距、行距和行长进行单粒点播，获得M2代，选择矮秆变异单株，以单株为单位收获、脱粒，M2代各入选130株；
在步骤S106中：种植并得到M4代矮秆变异单株：将第五步入选的M2代矮秆单株，继续以单株为单位进行种植，自交纯化2次至M4代，同时兼顾抽穗期、千粒重等性状，以单株为单位收获、脱粒，M3代各入选60株，M4代各入选30株；
在步骤S107中：继续定向培育得到M5代变异单株：将第六步获得的种子继续定向选育，获得M5代，以单株为单位收获、脱粒，M5代各入选20株；
在步骤S108中：继续培育得到M6代变异株系：将第七步获得的种子继续选育，获得M6代，鉴定株系性状稳定性，对农艺性状优良的稳定变异株系，混合收获，结合室内对其他性状的测量，M6代邯6172选留5个株系、石4185选留12个株系；
在步骤S109中：获得新种质：将第八步获得的种子进行繁种，获得系列小麦矮秆、大穗、大粒、茎粗、壁厚等新种质。
进一步，在挑选种子时，最好在播种的前4天，对即将处理的种子进行人工挑选。然后选择饱满度高的种子5000粒，并将挑选的种子最好晾晒2天。
进一步，在磁化处理种子时，所用的种子磁化机内的磁场强度以200mT(毫斯特拉)为最宜，将挑选好的种子放入的进行磁化处理的时间以48小时为最宜。
进一步，将磁化处理的M0代种子最好按株距10cm、行距20cm进行单粒点播；M1代单株，最好以单株为单位按株距10cm、行距20cm进行单粒点播。
进一步，由于将挑选好的种子放入磁场强度为200mT的种子磁化机内进行磁化处理48小时，获得M0代种子；M0代种子经田间种植，得到的M1代种子，一部分发生性状变异，并且该变异性状可以遗传给下一代；这样，经过几代的培育和筛选，可以得到稳定的变异新种质。
进一步，应用上述方法，创造出具有邯6172遗传背景5个矮秆新种质，株高53.32-60.31cm，农艺性状表现见下表1。较野生型降低9.69-20.16％；具有石4185遗传背景12个矮秆、成穗率高、大穗、多小穗、高穗粒数、高千粒重等变异新种质。见表2。其中矮秆新种质Y10-60，株高较野生型降低8.28％；高成穗率新种质Y10-6，成穗率较野生型提高70.69％；大穗新种质Y10-3、Y13-33及衡大1号，穗长分别较野生型提高34.67％、48.00％及73.33％；高千粒重新种质Y12-3、Y12-42及Y13-13，千粒重分别较野生型提高25.57％、17.72％及25.06％。
表1矮生新种质性状表现
表2石4185变异系表现
由表1看出，5个矮秆新种质，株高同诱变亲本相比，分别降低了13.46cm、8.52cm、6.47cm、9.56cm和8.40cm，降低幅度分别为20.16％、12.67％、9.69％、14.32％和12.58％，显著性测定分析表明，株高同亲本相比差异均达到极显著水平。
由表2看出，在入选变异系中，与野生型对照相比，株高变异范围为-8.28％-29.66％，株穗数变异范围为-27.59％-93.10％，穗长变异范围-5.33％-73.33％，穗下茎节长度变异范围超对照13.45％-40.34％，小穗数变异范围-6.78-27.68％，穗粒数变异范围-24.85％-17.03％，千粒重变异范围-8.61％-25.57％。而大穗变异系“衡大1号”穗长13.0cm，超野生型73.33％。对衡大1号茎秆进行解剖，发现茎秆直径变粗、壁厚增加，1-5节直径分别增加24.39-50.00％，壁厚增加0-36.36％(见表3)，是一个具有优良遗传背景的大穗变异系。以该大穗系为母本配制杂交组合进行超高产品种选育，目前已获得7个新品系进入产量比较阶段，展示出较好的应用前景。
表3衡大1号茎节直径与壁厚变异
本发明提供的小麦诱变育种方法，该方法包括：选择亲本：选择综合性状优良，丰产潜力大的小麦品种为处理亲本；挑选种子：在播种之前，对即将处理的种子进行人工挑选，选择饱满度高的种子若干，将挑选的种子进行晾晒；磁化处理种子：将挑选好的种子放入含有磁场的种子磁化机内进行磁化处理，获得M0代种子；种植并得到M1代变异单株：将磁化处理的M0代种子按一定的株距和行距进行单粒点播；获得M1代，选择变异M1代单株，以单株为单位进行收获、脱粒；种植并得到M2代性状变异单株：将第四步获得M1代单株，以单株为单位按一定的株距和行距进行单粒点播，获得M2代，选择性状变异的单株，以单株为单位收获、脱粒；种植并得到M4代变异单株：将第五步入选的M2代变异单株，继续以单株为单位进行种植，自交纯化2次至M4代，同时兼顾其他性状，以单株为单位收获、脱粒；继续定向培育得到M5代变异单株：将第六步获得种子继续定向选育，获得M5代，以单株为单位收获、脱粒；继续培育得到M6代变异系：将第七步获得种子继续选育，获得M6代，鉴定株系性状稳定性，对农艺性状优良的株系，混合收获；获得新种质：将第八步获得种子进行繁种，获得性状变异小麦新种质。
本发明提供的小麦诱变育种的新方法可以诱导小麦多性状发生变异，更重要的是，变异的方向和性质相对稳定。
本方法与现有技术相比具有很大的优势，由于将挑选好的种子放入磁场强度为200mT的种子磁化机内进行磁化处理48小时，获得M0代种子；M0代种子经田间种植，得到的M1代种子，一部分植株性状发生变异，并且该变异性状可以遗传给下一代；这样，经过几代的培育和筛选，可以得到稳定的变异新种质，并且生物优良性状明显，可以大幅度改良性状。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种小麦诱变育种的新方法，其特征在于，该小麦诱变育种的新方法的步骤包括：
步骤一、选择亲本：选择小麦品种为处理亲本；
步骤二、挑选种子：在播种之前，对即将处理的种子进行人工挑选，选择饱满度高的种子，将挑选的种子进行晾晒；
步骤三、磁化处理种子：将挑选好的种子放入含有磁场的种子磁化机内进行磁化处理，获得M0代种子；
步骤四、种植并得到M1代变异单株：将磁化处理的M0代种子进行单粒点播；获得M1代，选择性状变异M1代单株，以单株为单位进行收获、脱粒；
步骤五、种植并得到M2代变异单株：将第四步获得M1代单株，以单株为单位进行单粒点播，获得M2代，选择性状变异的单株，以单株为单位收获、脱粒；
步骤六、种植并得到M4代变异单株：将第五步入选的M2代变异单株，继续以单株为单位进行种植，自交纯化2次至M4代，以单株为单位收获、脱粒；
步骤七、继续定向培育得到M5代变异单株：将第六步获得种子定向选育，获得M5代，以单株为单位收获、脱粒；
步骤八、继续培育得到M6代变异系：将第七步获得种子选育，获得M6代，对株系性状进行鉴定，收获；
步骤九、获得新种质：将第八步获得种子进行繁种，获得性状变异小麦新种质。
2.如权利要求1所述的小麦诱变育种的新方法，其特征在于，挑选种子的最佳时间为播种的前4天，对即将处理的种子进行人工挑选，并将挑选的种子晾晒2天。
3.如权利要求1所述的小麦诱变育种的新方法，其特征在于，在磁化处理种子时，所用的种子磁化机内的磁场强度为200毫斯特拉，挑选好的种子进行磁化处理的时间为48小时。
4.如权利要求1所述的小麦诱变育种的新方法，其特征在于，将磁化处理的M0代种子按株距10cm、行距20cm进行单粒点播。
5.如权利要求1所述的小麦诱变育种的新方法，其特征在于，M1代单株，以单株为单位按株距10cm、行距20cm进行单粒点播。
6.如权利要求1所述的小麦诱变育种的新方法，其特征在于，M0代种子经田间种植得到M1代种子。
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