CN103704125A - 一种利用矮败小麦种质资源培育紫色小麦的方法 - Google Patents

Abstract

矮败小麦是具有矮杆基因标记的太谷核不育小麦。分别利用创制的矮败新麦18、矮败周麦18、矮败皖麦56、矮败烟农21、矮败洛麦23小麦种质资源为母本，以山农紫麦1号、漯珍1号、周黑麦1号紫色小麦的混合花粉为轮回父本杂交连续回交，从杂交后代基础群体中的籽粒紫色的可育株中筛选农艺性状优良的紫色小麦。

Description

一种利用矮败小麦种质资源培育紫色小麦的方法

摘要 矮败小麦是具有矮杆基因标记的太谷核不育小麦。分别利用创制的矮败新麦18、矮败周麦18、矮败皖麦56、矮败烟农21、矮败洛麦23小麦种质资源为母本，以山农紫麦1号、漯珍1号、周黑麦1号紫色小麦的混合花粉为轮回父本杂交连续回交，从杂交后代基础群体中的籽粒紫色的可育株中筛选农艺性状优良的紫色小麦。 

发明所属技术领域： 

本发明属于特色农作物新品种、新技术选育领域。本发明利用我国独有的遗传资源矮败小麦及紫色小麦基因而采取的一种高效育种方法。以超前的意识使紫色小麦的培育方法在国内居于领先地位。 

随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，饮食结构正在由温饱型向功能型转变。紫色小麦拥有一种非常特殊的紫色种皮，它含有天然花青素的成份，有非常高的价值，能够保护人体细胞，减少疾病发生。目前我国育成的两紫色小麦品种的育种方法是一般育种者难以实施的。漯珍1号的育种方法是从白粒的偃师86117中选育的紫黑粒变异材料，这样的变异机率是非常低的。山农紫麦1号的育种方法更是一般育种者或本技术领域的公众难做到的，山农紫麦1号是通过分子育 种技术，将同科不同属的红高粱DNA由花粉管通道直接导入普通小麦济核916品系获得的粒色变异，经过多代定向培育而成。 

发明内容：一种利用矮败小麦种质资源培育紫色小麦的方法。包括以下步骤： 

[001]普通小麦天然突变体太谷核不育材料在小麦轮回选择和群体改良中具有非常重要的作用，其雄性不育受显性核不育单基因(ms2)控制，杂交后代总是分离出50％可育株和5％不育株，太谷核不育小麦应用于育种实践有一些不尽人意的地方。太谷核不育小麦后代的不育株和可育株的株高是一样的。它要人工鉴别育性，轮选群体株高逐渐升高等。 

[002]矮败小麦是具有矮杆基因标记的太谷核不育小麦，矮败小麦是我国具有自主知识产权的宝贵遗传资源，具有极高的技术含量，首先，矮败小麦含有农作物中雄性败育最彻底不育性最稳定的太谷核不育基因。矮败小麦含有小麦中降杆作用最强，来自于矮变1号的显性矮杆基因。太谷核不育小麦的显性不育基因与矮变1号的显性矮杆基因在4D染色体短臂上连锁十分紧密，矮败小麦后代群体中有一半靠异交结实的矮杆不育株，一半靠自交结实的非矮杆可育株。异交有利于基因的交流与重组，自交则有利于基因的纯合与稳定。矮败小麦兼有异花授粉和自花授粉的特性，是便利的遗传改良工具。显性矮杆基因Rht10与显性核不育基因ms2连锁关系的建立，使区分不育 株与可育株可以提早到拔节期。 

[003]矮败小麦技术体系突破育种“瓶颈”。矮败小麦是我国特有太谷核不育小麦的雄性败育基因和我国专家发现的小麦矮杆基因，通过染色体工程创制而成的小麦育种新种质和育种新技术。利用这一新种质和新技术从而提高新品种的产量、品质、抗病虫、抗不良环境条件的水平，实现高产、优质、抗性三者的有机结合。 

[004]矮败小麦是中国农科院作物所刘秉华研究员创制的具有矮杆基因标记的太谷核不育小麦，是具有自主知识产权的遗传资源，矮败小麦授以非矮杆父本的花粉，其后代总是有一半靠异交结实的矮杆不育株，一半靠自交结实的非矮杆可育株。矮败小麦的矮杆不育株像个基因接受器，把外来花粉(基因)接收进去并进行重组，重组后的基因通过后代分离出的非矮杆可育株自交纯合稳定，下个世代分离出的矮杆不育株可继续接收外来花粉(基因)。 

[005]1986年中国农科院作物所小麦专家利用染色体定位和端体分析一套新的定位程序和方法，将太谷核不育基因定位在4D染色体短臂上，距离着丝点31.16个交换单位。太谷核不育小麦后代的不育株和可育株的株高是一样的，它要人工鉴别育性，轮选群体的株高逐渐升高。为了解决这个问题，在太谷核不育基因成功定位的基础上，以太谷核不育小麦农大139的雄性不育株为母本，以株高不足30厘米的矮变1号小麦为 标记性状供体，通过杂交、测交和细胞学研究。从测交后代群体中筛选具有矮杆性状标记的太谷核不育小麦。第1轮的测交后代群体是321株，没有出现需要的矮杆不育类型；第2轮的群体扩大到3248株，仍然没有出现矮杆不育类型；第三轮的群体是5216株，最终从中筛选到1株需要的矮杆不育类型。这一株矮杆不育小麦，用其它小麦品种授粉，后代群体中分离出一半矮杆株，表现雄性不育；一半非矮杆株，表现正常可育，由于群体中的矮杆株都是雄性败育的，所以命名为“矮败小麦”。这样得到的矮败小麦就是原始的矮败小麦。矮败小麦是具有矮杆基因标记的太谷不育小麦。在矮败小麦后代群体中，有一半矮杆不育株和一半非矮杆可育株，二者的株高差异十分明显，在拨节期就能够鉴别出来，矮败小麦保留了太谷核不育的优点，克服了太谷核不育小麦之不足。 

[006]矮败小麦的创制者中国农科院作物所刘秉华研究员介绍说，矮败小麦是我国具有知识产权的宝贵遗传资源，它既保留了太谷核不育小麦雄性败育彻底、不育性稳定，异交结实率高的特性，在应用时又无需对育性进行鉴定，而且轮选群体株高容易得到控制，是理想的轮回选择工具。利用其可以进行复合杂交，阶梯杂交，聚合杂交和轮回选择，选育出各具特色的适合不同生态地区的小麦新品种。 

[007]矮败新麦18的制备方法或培育方法。 

首先从中国农科院作物所引进矮败小麦。引进的矮败小麦 就是上述步骤[005]当中所述的矮败小麦的培育方法。这种矮败小麦就是原始的矮败小麦，原创的矮败小麦。以从中国农科院作物所引进的矮败小麦为母本，以新麦18为轮回父本杂交连续回交6代，每次均从回交后代中选优良的矮杆不育株授新麦18的花粉，在回交第6代的基础群体中选矮杆不育株授新麦18花粉的植株所结种子即为矮败新麦18。这样通过以从中国农科院作物所引进的矮败小麦为母本，以新麦18为轮回父本杂交连续回交6代并从回交的基础群体中始终选择矮杆并且雄性不育的植株授新麦18的花粉所结种子即为新的矮败小麦即矮败新麦18。需要说明的是矮败新麦18的不育株必须接授新麦18的花粉才能保持矮败新麦18的植株性状与新麦18相似，但是株高只有45-55厘米。而普通小麦新麦18的株高比矮败新麦18要高出20厘米，在抽穗期时非常明显。田间看一目了然。 

[008]矮败周麦18小麦种质资源的制备或培育方法。 

有了申请人自己创新的矮败新麦18，就可以把优良小麦品种转育成新的矮败小麦种质资源。以矮败新麦18小麦为母本，以周麦18为轮回父本杂交连续回交6代，每次均从回交后代中选优良的植株形态近似于周麦18的矮杆雄性不育株授周麦18的花粉，在回交第6代的基础群体中选矮杆不育株授周麦18的花粉的植株所结种子即为矮败周麦18。这样以创制的矮败新麦18为母本，以周麦18为转育对象，通过连续回交6代，结合后代选择，始终选择矮杆雄性不育的单株，授周麦18花 粉，即把周麦18转育成矮败周麦18，而周麦18则成为矮败周麦18的同型保持系，因为目前矮败周麦18没有恢复系。需要说明的是矮败周麦18的不育株必须接授周麦18的花粉才能保持矮败周麦18的植株性状与周麦18相似，但是株高只有45-55厘米。而普通小麦周麦18的株高比矮败周麦18要高出25厘米，在抽穗期时非常明显，田间看一目了然。 

[009]矮败皖麦56小麦种质资源的制备或培育方法。有了申请人自己创新的矮败新麦18，就可以把优良小麦品种转育成新的矮败小麦种质资源。以矮败新麦18小麦为母本，以皖麦56为轮回父本杂交连续回交6代，每次均从回交后代中选优良的植株形态近似于皖麦56的矮杆雄性不育株授皖麦56的花粉，在回交第6代的基础群体中选矮杆不育株授皖麦56的花粉，从回交第6代的基础群体中选矮杆不育株授皖麦56花粉的植株所结种子即为矮败皖麦56。这样以创制的矮败新麦18为母本，以皖麦56为转育对象，通过连续回交6代结合后代选择，始终选择矮杆雄性不育的单株授皖麦56的花粉，即把皖麦56转育成矮败皖麦56，而皖麦56则成为矮败皖麦56的同型保持系，因为目前矮败皖麦56没有恢复系。需要说明的是矮败皖麦56的不育株必须接授皖麦56的花粉才能保持矮败皖麦56的植株性状与皖麦56相似，但是矮败皖麦56株高只有45-55厘米，而普通小麦皖麦56的株高比矮败皖麦56要高出25厘米，在抽穗期非常明显，田间看一目了然。 

[010]矮败烟农21小麦种质资源的制备或培育方法。 

有了申请人自己创新的矮败新麦18，就可以把优良小麦品种转育成新的矮败小麦种质资源。以矮败新麦18小麦为母本，以烟农21为轮回父本杂交连续回交6代，每次均从回交后代中选优良的植株形态近似于烟农21的矮杆雄性不育株授烟农21的花粉，在回交第6代的基础群体中选矮杆不育株授烟农21的花粉。从回交第6代的基础群体中选矮杆不育株授烟农21花粉的植株所结种子即为矮败烟农21。这样以创制的矮败新麦18为母本，以烟农21为转育对象，通过连续回交6代结合后代选择，始终选择矮杆雄性不育的单株授烟农21的花粉，即把烟农21转育成矮败烟农21，而烟农21则成为矮败烟农21的同型保持系，因为目前矮败烟农21没有恢复系。需要说明的是矮败烟农21的不育株必须接受烟农21的花粉才能保持矮败烟农21的植株性状与烟农21相似，但矮败烟农21株高只有45-55厘米，而普通小麦烟农21的株高比矮败烟农21要高出25厘米，在抽穗期非常明显，田间看一目了然。 

[011]矮败洛麦23小麦种质资源的制备或培育方法。 

有了申请人自己创新的矮败新麦18，就可以把优良小麦品种转育成新的矮败小麦种质资源。以矮败新麦18小麦为母本，以洛麦23为轮回父本杂交连续回交6代，每次均从回交后代中选优良的植株形态近似于洛麦23的矮杆雄性不育株授洛麦23的花粉，在回交第6代的基础群体中选矮杆不育株授洛麦23 的花粉。从回交第6代的基础群体中选矮杆不育株授洛麦23花粉的植株所结种子即为矮败洛麦23。这样以创制的矮败新麦18为母本，以洛麦23为转育对象，通过连续回交6代结合后代选择，始终选择矮杆雄性不育的单株授洛麦23的花粉，即把洛麦23转育成矮败洛麦23，而洛麦23则成为矮败洛麦23的同型保持系，因为目前矮败洛麦23没有恢复系。需要说明的是矮败洛麦23的不育株必须接受洛麦23的花粉才能保持矮败洛麦23的植株性状与洛麦23相似，但矮败洛麦23株高只有45-55厘米，而普通小麦洛麦23的株高比矮败洛麦23要高出25厘米，在抽穗期非常明显，田间看一目了然。 

[012]本申请所涉及到的紫色小麦的购买引进或争集渠道。漯珍1号是从河南省漯河市农科所引进。山农紫麦1号是从山东农业大学引进，农业部新品种保藏中心保藏编号20060456.2。周黑麦1号是从河南省周口市农业科学院引进。 

漯珍1号是河南省漯河市农科所和河南农业大学等单位合作，1991年从偃师86117(黔丰1号//山前/偃师4号//小偃5号)白粒品种中选育出的黑粒变异材料，经过数年连续定向培育性状已经稳定的珍稀黑粒小麦新品种，1997年10月河南省农作物品种审定委员会通过备案。可以在适宜地区种植利用。特征特性：漯珍1号属半冬性品种，株高74-76cm，幼苗匍匐，分蘖力强，株型紧凑，叶片宽大，穗长方形，长芒、白壳，穗长10cm左右。多花多实，每穗小穗数20.8个，穗粒数40.9粒， 籽粒紫黑色，椭圆形，干粒重32克左右，熟期中等。该品种根系发达，茎杆粗壮，抗倒抗寒，抗逆力强。该品种高抗条锈和叶锈，中抗白粉病，感叶枯病和纹枯病。 

紫色小麦拥有一种非常特殊的紫色种皮，它含有天然花青素的成份，有非常高的价值(抗氧化剂)，能够保护人体细胞，减少疾病发生。要想培育出新的紫色小麦。除了利用矮败小麦的雄性完全败育的特点，因为矮败小麦中的雄性不育株只能做母本，而不能做父本，还要有紫色小麦原始材料。本发明所用的亲本山农紫麦1号系从山东农业大学引进。山农紫麦1号系山东农业大学通过分子育种技术，将同科不同属的红高粱DNA，由花粉管通道直接导入普通小麦济核916品系获得的粒色变异，经过多代定向培育而成。2013年3月1日取得国家农业部授予的植物新品种权证书。保藏编号20060456.2，公告号：CNA003414E。2010年9月通过山东省农作物品种审定委员会审定，审定编号：鲁农审2010072号，是山东省第一个正式审定的紫色小麦品种。特征特性：山农紫麦1号为半冬性品种，幼苗半匍匐，株型紧凑，株高85cm左右，穗近似长方形，千粒重38-40克，籽粒饱满度好，硬质。高抗条锈、叶锈病，轻感白粉病。成熟期中等偏早，熟相较好。营养丰富，紫色食品由于集天然色、香、味和营养保健等优点于一体，近年来在食品市场深受欢迎，山农紫麦1号全麦粉除了可以用于制作馒头、面条、烙饼、糕点等大众化食品以及紫色面包配粉外，还可进 行深加工，有关专家认为紫色小麦食品的开发利用具有广阔的发展前景。据国家农业部谷物及制品质量监督检验测试中心检测。山农紫麦1号与普通小麦相比，矿质营养元素含量丰富，特别是对人体有益的硒、钙、锌、铜、磷、铁等多种矿质元素含量高，且含有大量天然色素，具有抗氧化、防衰老、保护血管、抗坏血酸、预防癌症等多种保健功能。 

[013]利用矮败周麦18小麦种质资源培育紫色小麦的方法。 

方法一：以创制的矮败周麦18小麦为母本，以漯珍1号、山农紫麦1号、周黑麦1号共3个紫色小麦品种为轮回父本，分别进行杂交回交，各矮败周麦18杂交回交所收的种子按等量混合组成矮败周麦18(已授紫色小麦的花粉)小麦轮回选择的基础群体，经过3轮选择后，从基础群体中选择可育株高75-85厘米，优良紫色单株3000株，因矮杆的45-55厘米的都是矮败小麦，经过室内考种、淘汰可育的白粒单株、淘汰同一株麦穗即有紫粒又有白粒的单株，还要淘汰虽然籽粒全是紫色但综合农艺性状不好的单株。然后再经过系谱法选育，在F6代时各种性状趋于稳定，即可筛选出农艺性状优良的紫色小麦。方法二：以创制的矮败周麦18小麦为母本，以紫色小麦漯珍1号、山农紫麦1号、周黑麦1号3个紫色小麦的混合花粉为轮回父本杂交连续回交6代，每次均从回交后代群体中的矮杆不育株授山农紫麦1号、漯珍1号、周黑麦1号的混合花粉，从杂交回交6代后的基础群体中选优良株高75-85厘米的 可育株3000株(因为矮败周麦18小麦后代中的矮杆45-55厘米均是雄性不育株)，过过室内考种、淘汰全白粒单株、淘汰同一株麦穗即有紫粒又有白粒的单株，还要淘汰虽然籽粒全是紫色，但是综合农艺性状不好的单株。然后再经过系谱选育法最后筛选出农艺性状优良的紫色小麦。 

[014]利用矮败皖麦56小麦种质资源培育紫色小麦的方法。 

方法一：以创制的矮败皖麦56小麦为母本，以漯珍1号、山农紫麦1号、周黑麦1号共3个紫色小麦品种为轮回父本分别进行杂交回交，各矮败皖麦56杂交回交所收的种子按等量混合组成矮败皖麦56(已授紫色小麦的花粉)小麦轮回选择的基础群体，经过3轮选择后，从基础群体中选择可育株高75-85厘米，优良紫色单株3000株，因矮杆株株高45-55厘米的都是矮败小麦，经过室内考种、淘汰可育的白粒单株，还要淘汰虽然籽粒全是紫色但综合农艺性状不好的单株。然后再经过系谱法选育，在F6代时各种性状趋于稳定，即可筛选出农艺性状优良的紫色小麦。方法二：以创制的矮败皖麦56小麦为母本，以紫色小麦的混合花粉为轮回父本杂交连续回交6代，每次均以回交后代的矮杆不育株授山农紫麦1号、漯珍1号、周黑麦1号的混合花粉。从杂交回交6代后的基础群体中选优良株高75-85厘米可育株。经过室内考种、淘汰可育的白粒单株、淘汰同一株麦穗，即有紫粒又有白粒的单株，还要淘汰虽然籽粒全是紫色但是综合农艺性状不好的单株。然后再经过系谱法选 育最后筛选出农艺性状优良的紫色小麦。 

[015]利用矮败新麦18小麦种质资源培育紫色小麦的方法。 

方法一：以创制的矮败新麦18小麦为母本，以漯珍1号、山农紫麦1号、周黑麦1号共3个紫色小麦品种为轮回父本分别进行杂交回交，各矮败新麦18杂交回交所收的种子按等量混合组成矮败新麦18(已授紫色小麦的花粉)小麦轮回选择的基础群体，经过3轮选择后，从基础群体中选择可育株高75-85厘米，(因矮杆株株高45-55厘米的都是矮败小麦)优良紫色单株3000株，经过室内考种、淘汰可育的白粒单株、淘汰同一株麦穗即有紫粒又有白粒的单株，还要淘汰虽然籽粒全是紫色但综合农艺性状不好的单株。然后再经过系谱法选育，在F6代时各种性状趋于稳定，即可筛选出农艺性状优良的紫色小麦。方法二：以创制的矮败新麦18小麦为母本，以紫色小麦漯珍1号、山农紫麦1号、周黑麦1号3个紫色小麦的混合花粉为轮回父本杂交连续回交6代，每次均以回交后代的矮杆不育株授山农紫麦1号、漯珍1号、周黑麦1号的混合花粉。从杂交回交6代后的基础群体中选优良株高75-85厘米可育株。经过室内考种、淘汰可育的白粒单株、淘汰同一株麦穗即有紫粒又有白粒的单株，还要淘汰虽然籽粒全是紫色但是综合农艺性状不好的单株，然后再经过系谱法选育最后筛选出农艺性状优良的紫色小麦。 

[016]利用矮败烟农21小麦种质资源培育紫色小麦的方法。 

方法一：以创制的矮败烟农21小麦为母本，以漯珍1号、山农紫麦1号，周黑麦1号共3个紫色小麦品种为轮回父本分别进行杂交回交，各矮败烟农21杂交回交所收的种子按等量混合组成矮败烟农21(已授紫色小麦的花粉)小麦轮回选择的基础群体，经过3轮选择后，从基础群体中选择可育株高75-85厘米，(因矮杆株株高45-55厘米的都是矮败小麦)优良紫色单株3000株，经过室内考种、淘汰可育的白粒单株淘汰同一株麦穗即有紫粒又有白粒的单株，还要淘汰虽然籽粒全是紫色但综合农艺性状不好的单株。然后再经过系谱法选育，在F6代时各种性状趋于稳定，即可筛选出农艺性状优良的紫色小麦。方法二：以创制的矮败烟农21小麦为母本，以紫色小麦漯珍1号、山农紫麦1号、周黑麦1号3个紫色小麦的混合花粉为轮回父本杂交连续回交6代，每次均以回交后代的矮杆不育株授山农紫麦1号、漯珍1号、周黑麦1号的混合花粉。从杂交回交6代后的基础群体中选优良株高75-85厘米可育株。经过室内考种、淘汰可育的白粒单株、淘汰同一株麦穗即有紫粒又有白粒的单株，还要淘汰虽然籽粒全是紫色但是综合农艺性状不好的单株，然后再经过系谱法选育最后筛选出农艺性状优良的紫色小麦。 

[017]利用矮败洛麦23小麦种质资源培育紫色小麦的方法 

方法一：以创制的矮败洛麦23小麦为母本，以漯珍1号、山农紫麦1号、周黑麦1号共3个紫色小麦品种为轮回父本分 别进行杂交回交，各矮败洛麦23杂交回交所收的种子按等量混合组成矮败洛麦23(已授紫色小麦的花粉)小麦轮回选择的基础群体，经过3轮选择后，从基础群体中选择可育株高75-85厘米，(因矮杆株株高45-55厘米的都是矮败小麦)优良紫色单株，淘汰同一株麦穗即有紫粒又有白粒的单株，还要淘汰虽然籽粒全是紫色但综合农艺性状不好的单株。然后再经过系谱法选育，在F6代时各种性状趋于稳定，即可筛选出农艺性状优良的紫色小麦。方法二：以创制的矮败洛麦23小麦为母本，以紫色小麦漯珍1号、山农紫麦1号、周黑麦1号3个紫色小麦的混合花粉为轮回父本杂交连续回交6代，每次均以回交后代的矮杆不育株授山农紫麦1号、漯珍1号、周黑麦1号3个紫色小麦的混合花粉。从杂交回交6代后的基础群体中选优良株高75-85厘米可育株。经过室内考种、淘汰可育的白粒单株、淘汰同一株麦穗即有紫粒又有白粒的单株，还要淘汰虽然籽粒全是紫色，但是综合农艺性状不好的单株，然后再经过系谱法选育，最后筛选出农艺性状优良的紫色小麦。 

Claims (1)

1.矮败小麦是具有矮杆基因标记的太谷核不育小麦。分别利用创制的矮败新麦18、矮败周麦18、矮败皖麦56、矮败烟农21、矮败洛麦23小麦种质资源为母本，以山农紫麦1号、漯珍1号、周黑麦1号紫色小麦的混合花粉为轮回父本杂交连续回交，从杂交后代基础群体中的籽粒紫色的可育株中筛选农艺性状优良的紫色小麦。本申请请求保护的范围是一种利用矮败小麦种质资源培育紫色小麦的方法。