CN103766142B - 一种植物诱导育种目标植物变异的育种方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植物诱导育种目标植物变异的育种方法，包括以下步骤：1）培育诱导植物幼苗，将诱导植物幼苗上的芽点或者节点，作为植入切口点；2）选取育种目标植物幼苗，待用；3）在植入切口点切口；4）将育种目标植物幼苗植入切口中；5）将育种目标植物和诱导植物固定，湿土覆盖，压实；6）遮阴养护，每日洒水；7）45-60天后，将诱导植物切口两侧5-10cm处剪断，将剪下的一截诱导植物茎连同育种目标植物和切口周围土壤一起移栽即得。本发明可以实现包括同缘、近缘或远缘植物间的诱变育种，适用于大部分的植物，具有育种成功率高，诱变机率高、诱变综合性能良好、诱变性能多样化、稳定快等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种植物诱导育种目标植物变异的育种方法，属于植物育种领域。
背景技术
随着世界人口的不断增长，对于粮食的需求也不断增加。因此，培育农作物新品种，以提高传统农作物品质、产量的水平已经亟不可待。同时，随着生活水平的提高，人们对生活品质的要求越来越高，已经不满足于现有的植物品种。因此，植物育种已经成为国际学者研究的热门课题。
目前常见的育种方法有选择育种、杂交育种、诱变育种（诱变育种又分为物理诱变育种和化学诱变育种）、生物技术育种等，但是这些育种手段不同程度存在以下缺陷：1、育种周期长，从杂交稻育出品种一般需要几年甚至几十年，如徐昭玺从选择、纯化、淘汰和品系比较等，培育出边条人参新品种“边条1号”花费了近20年时间；2、育种成功率低；3、育种可预见性低，育种人往往培育几十甚至上百个杂交组合，但是杂交新品系的综合性能欠佳。因此，寻求一种新的植物育种方法已经亟不可待。
发明内容
本发明的目的是提供一种植物诱导育种目标植物变异的育种方法，可以实现包括同缘、近缘或远缘植物间的诱变育种。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是提供一种植物诱导育种目标植物变异的育种方法，包括以下步骤：
1）培育诱导植物幼苗，将诱导植物幼苗上的芽点或者节点，作为植入切口点；
2）选取育种目标植物幼苗，待用；
3）在植入切口点切口；
4）将育种目标植物幼苗下部削成与切口吻合的形状，然后植入切口中；
5）将育种目标植物和诱导植物固定，湿土覆盖，压实；
6）遮阴养护，每日洒水；
7）45-60天后，将诱导植物切口两侧5-10cm处剪断，将剪下的一截诱导植物茎连同育种目标植物和切口周围土壤一起挖出，移栽即得。
步骤1）的植入切口点为距离诱导植物幼苗根部3-10cm处的芽点或节点。
步骤2）的育种目标植物幼苗高度为3-10cm。
步骤3）在植入切口点顺着诱导植物茎的生长方向切口。
步骤4）的植入环境为温度25-30℃，相对湿度75-85%。
步骤4）的植入时间为凌晨1-3点、上午8-11点或下午3-6点。
步骤5）的湿土含水量是75-85%。
步骤6）的洒水为每日8-15次。
本发明将待诱导的植物作为育种目标植物，并选择性状特点明显、诱变效果显著且易于进行植入诱变操作的植物作为诱变植物，对育种目标植物进行诱变育种。
目前已经实现的育种目标植物包括：小麦、大麦、大豆、玉米、水稻、谷子、高粱、燕麦、野燕麦、绿豆、芝麻、油菜籽、花生、棉花、红薯、土豆、山药、南瓜、辣椒、甜瓜、西瓜、月季花、桔梗等。
已经证明具有优良诱导作用的诱导植物包括：土豆、红薯、芋头、雪莲、花生、玉米、高粱、大豆、大麦、芝麻、油菜籽；山药、人参、何首乌、生地、金银花、板蓝根、向日葵、蓖麻、大丽花、牡丹、芍药、月季花、指甲草、核桃、辣木树、石榴树、无花果、批把树、酸枣树、香椿树、竹子、甘蔗、马齿菜、仙人掌、芦荟、艾草、南瓜、葫芦、丝瓜、苦瓜、豆角、甜瓜、西瓜、大姜、西红柿、茄子、苋菜、生菜、紫苏、辣椒、草莓、苜蓿草、野塘蒿、蒙山莴苣、射干草等。
本发明具有以下优点：
1）可以实现同缘、近缘或远缘植物间的诱变育种；育种目标植物、诱导植物选择范围广泛，适用于大部分的植物，可在一定程度上实现任意植物的诱变育种。
2）植入成活率90%以上，诱变率30%以上，变异理想率10%以上；诱变强度大、多样化、稳定快，诱变综合性能好。
3）育种成功概率高，可到90%以上，克服了常规育种方法成功概率低的缺点。
4）育种周期缩短三分之一到二分之一（以小麦为例，常规育种一般需要10年左右，采用本发明的方法仅需3-5年），育种效率高，可实现多品种、工厂化、批量诱变育种。
5）育种成本低，综合成本降低数倍。
6）技术简便，操作性强，便于推广。
具体实施方式
实施例1
本实施例以红薯作为育种目标植物，以何首乌作为诱导植物，实施植入分体，进行红薯诱变育种，包括以下步骤：
1）栽种何首乌种子，直至其幼苗长至30-50cm，将何首乌茎距离根上部3-5cm处的芽点，作为植入切口点；
2）选择幼苗高度为3-5cm的红薯幼苗，待用；
3）在植入切口点顺着何首乌茎的生长方向切口，切口大小和深浅根据红薯幼苗粗细而定；
4）将红薯幼苗下部削成与切口吻合的形状，在凌晨2点、温度25℃，相对湿度85%的条件下，将红薯幼苗植入切口中；
5）将红薯幼苗和何首乌幼苗用薄膜固定，含水量85%湿土覆盖，压实；
6）遮阴养护，每日用电动喷雾器雾状喷洒水8-10次；
7）10-15天，红薯幼苗在切口上部开始生出1-2条自生根；到45天时，红薯幼苗已经生出3-5条自生根，能独立生长；
8）将何首乌幼苗切口两侧10cm处剪断，将剪下的一截何首乌茎连同红薯幼苗和切口周围土壤一起挖出，移栽到准备好的育苗田地，继续进行养护性生长。
将当年红薯结出的小红薯，作为种子，第二年育苗种植，待红薯收获时，与未诱变红薯比较发现，采用本发明诱变育种的红薯薯块发生明显表观变异，外形如同何首乌状，还有连体3个、4个、5个成串，味道也同未诱变红薯相异。实验证明，植入成活率90%以上，诱变率30%以上，变异理想率10%以上，育种成功率90%以上。
实施例2
本实施例以大豆作为育种目标植物，以土豆作为诱导植物，实施植入分体，进行大豆诱变育种，包括以下步骤：
1）栽种土豆种子，直至其幼苗长至30-50cm，将土豆茎距离根上部3-5cm处的芽点，作为植入切口点；
2）选择幼苗高度为3-5cm的大豆幼苗，待用；
3）在植入切口点顺着土豆茎的生长方向切口，切口大小和深浅根据大豆幼苗粗细而定；
4）将大豆幼苗下部削成与切口吻合的形状，在凌晨1点、温度25℃，相对湿度75%的条件下，将大豆幼苗植入切口中；
5）将大豆幼苗和土豆幼苗用薄膜固定，含水量85%湿土覆盖，压实；
6）遮阴养护，每日用电动喷雾器雾状喷洒水10-15次；
7）15天左右，大豆幼苗在切口上部开始生出自生根；到45天左右时，大豆幼苗已经生出5-7条自生根，能独立生长；
8）将土豆幼苗切口两侧10cm处剪断，将剪下的一截土豆茎连同大豆幼苗和切口周围土壤一起挖出，移栽到准备好的育苗田地，继续进行养护性生长。
当年大豆结出10粒种籽。第二年播种成活6棵，收获F1代，播种试验田，大豆幼苗与未诱变大豆幼苗相比，发生明显变异，诱变后的大豆株高80-90cm，未诱变大豆株高70-75cm；待大豆收获时，表现出明显丰产特征：棵型紧凑、结夹多、每棵粒数平均达到180粒。经农民大田种植，亩产达到290公斤以上，而未诱变大豆的亩产为160-200公斤；经农业部农产品监督检验中心检测，蛋白质含量达到44%以上，比未诱变大豆高3个百分点以上；比美国转基因大豆高9个百分点。实验证明，植入成活率90%以上，诱变率30%以上，变异理想率10%以上，育种成功率90%以上。
实施例3
本实施例以大豆作为育种目标植物，以花生作为诱导植物，实施植入分体，进行大豆诱变育种，包括以下步骤：
1）栽种花生种子，直至其幼苗长至30-50cm，将花生茎距离根上部3-5cm处的芽点，作为植入切口点；
2）选择幼苗高度为3-5cm的大豆幼苗，待用；
3）在植入切口点顺着花生茎的生长方向切口，切口大小和深浅根据大豆幼苗粗细而定；
4）将大豆幼苗下部削成与切口吻合的形状，在凌晨1点、温度25℃，相对湿度75%的条件下，将大豆幼苗植入切口中；
5）将大豆幼苗和花生幼苗用薄膜固定，含水量80%湿土覆盖，压实；
6）遮阴养护，每日用电动喷雾器雾状喷洒水10-15次；
7）15天左右，大豆幼苗在切口上部开始生出自生根；到45左右天时，大豆幼苗已经生出5-7条自生根，能独立生长；
8）将花生幼苗切口两侧10cm处剪断，将剪下的一截花生茎连同大豆幼苗和切口周围土壤一起挖出，移栽到准备好的育苗田地，继续进行养护性生长。
将当年的大豆种子在第二年进行播种，培育出的高油大豆含油量达到23%，比未诱变大豆高6个百分点，比美国转基因大豆高3个百分点。实验证明，植入成活率90%以上，诱变率30%以上，变异理想率10%以上，育种成功率90%以上。
实施例4
本实施例以棉花作为育种目标植物，以大丽花作为诱导植物，实施植入分体，进行棉花诱变育种，包括以下步骤：
1）栽种大丽花种子，直至其幼苗长至30-50cm，将大丽花茎距离根上部6-10cm处的芽点，作为植入切口点；
2）选择幼苗高度为5-10cm的棉花幼苗，待用；
3）在植入切口点顺着大丽花茎的生长方向切口，切口大小和深浅根据棉花幼苗粗细而定；
4）将棉花幼苗下部削成与切口吻合的形状，在下午3点、温度30℃，相对湿度80%的条件下，将棉花幼苗植入切口中；
5）将棉花幼苗和大丽花幼苗用薄膜固定，含水量75%湿土覆盖，压实；
6）遮阴养护，每日用电动喷雾器雾状喷洒水10次左右；
7）20天左右，棉花幼苗在切口上部开始生出自生根；到45-60天时，棉花幼苗已经能独立生长；
8）将大丽花幼苗切口两侧10cm处剪断，将剪下的一截大丽花茎连同棉花幼苗和切口周围土壤一起挖出，移栽到准备好的育苗田地，继续进行养护性生长。
当年棉花开花结籽，作为种子，第二年育苗种植，待棉花开花采摘时，棉花绒呈现浅红色，与未诱变棉花白色绒明显不同。实验证明，植入成活率90%以上，诱变率30%以上，变异理想率10%以上，育种成功率90%以上。
实施例5
本实施例以棉花作为育种目标植物，以向日葵作为诱导植物，实施植入分体，进行棉花诱变育种，包括以下步骤：
1）栽种向日葵种子，直至其幼苗长至30-50cm，将向日葵茎距离根上部6-10cm处的芽点，作为植入切口点；
2）选择幼苗高度为5-10cm的棉花幼苗，待用；
3）在植入切口点顺着向日葵茎的生长方向切口，切口大小和深浅根据棉花幼苗粗细而定；
4）将棉花幼苗下部削成与切口吻合的形状，在下午6点、温度30℃，相对湿度80%的条件下，将棉花幼苗植入切口中；
5）将棉花幼苗和向日葵幼苗用薄膜固定，含水量80%湿土覆盖，压实；
6）遮阴养护，每日用电动喷雾器雾状喷洒水10次左右；
7）20天，棉花幼苗在切口上部开始生出自生根；到45-60天时，棉花幼苗已经能独立生长；
8）将向日葵幼苗切口两侧10cm处剪断，将剪下的一截向日葵茎连同棉花幼苗和切口周围土壤一起挖出，移栽到准备好的育苗田地，继续进行养护性生长。
当年棉花开花结籽，作为种子，第二年育苗种植，待棉花开花采摘时，棉花绒呈现浅黑色，与未诱变棉花白色绒明显不同。实验证明，植入成活率90%以上，诱变率30%以上，变异理想率10%以上，育种成功率90%以上。
实施例6
本实施例以花生作为育种目标植物，以核桃树幼苗作为诱导植物，实施植入分体，进行花生诱变育种，包括以下步骤：
1）培养核桃树幼苗，直至其幼苗长至5-10cm，将核桃幼苗距离根上部3-5cm处的芽点，作为植入切口点；
2）选择幼苗高度为3-5cm的花生幼苗，待用；
3）在植入切口点顺着核桃树茎的生长方向切口，切口大小和深浅根据花生幼苗粗细而定；
4）将花生幼苗下部削成与切口吻合的形状，在上午8点、温度26℃，相对湿度83%的条件下，将花生幼苗植入切口中；
5）将花生幼苗和核桃幼苗用薄膜固定，含水量75%湿土覆盖，压实；
6）遮阴养护，每日用电动喷雾器雾状喷洒水10-15次；
7）15天左右，花生幼苗在切口上部开始生出自生根；到50天左右时，花生幼苗已经长出5-7条自生根，能独立生长；
8）将核桃幼苗切口两侧5cm处剪断，将剪下的一截核桃树茎连同花生幼苗和切口周围土壤一起挖出，移栽到准备好的育苗田地，继续进行养护性生长。
当年花生结出8粒种籽。第二年播种成活5棵，收获F1代，播种试验田，花生幼苗与未诱变花生幼苗相比，发生明显变异，诱变后的花生株高40-50cm，未诱变花生株高30-35cm；待花生收获时，表现出明显丰产特征：结果多、果皮薄。经农民大田种植，春种花生亩产达到600公斤以上，夏种花生亩产达到450公斤以上；经农业部农产品监督检验中心检测，油脂含量达到52.9%，比未诱变花生高5个百分点左右。实验证明，植入成活率90%以上，诱变率30%以上，变异理想率10%以上，育种成功率90%以上。
实施例7
本实施例以小麦作为育种目标植物，以土豆作为诱导植物，实施植入分体，进行小麦诱变育种，包括以下步骤：
1）栽种土豆幼苗，直至其幼苗长至5-10cm，将土豆幼苗距离根上部3-5cm处的芽点，作为植入切口点；
2）选择幼苗高度为3-5cm的小麦幼苗，待用；
3）在植入切口点顺着土豆茎的生长方向切口，切口大小和深浅根据小麦幼苗粗细而定；
4）将小麦幼苗下部削成与切口吻合的形状，在上午11点、温度30℃，相对湿度75%的条件下，将小麦幼苗植入切口中；
5）将小麦幼苗和土豆幼苗用薄膜固定，含水量85%湿土覆盖，压实；
6）遮阴养护，每日用电动喷雾器雾状喷洒水12次；
7）10-15天，小麦幼苗在切口上部开始生出1-2条自生根；到45-60天时，小麦幼苗已经长出3-5条自生根，能独立生长；
8）将土豆幼苗切口两侧5cm处剪断，将剪下的一截土豆茎连同小麦幼苗和切口周围土壤一起挖出，移栽到准备好的育苗田地，继续进行养护性生长。
当年小麦结出12粒种籽。第二年播种成活5棵，收获F1代，播种试验田，与未诱变小麦相比，发生明显变异，诱变后的小麦株高70-75cm，未诱变小麦80-85cm；待小麦收获时，表现出明显丰产特征：穗型大、粒数多、千粒重达50-55g，未诱变小麦为40-42g。经农民大田种植，亩产达到700公斤以上；经农业部农产品监督检验中心检测，蛋白质含量16.56%（未诱变小麦14%）、维生素含量均高于未诱变小麦。实验证明，植入成活率90%以上，诱变率30%以上，变异理想率10%以上，育种成功率90%以上。
实施例8
本实施例以辣椒作为育种目标植物，以茄子为诱导植物，实施植入分体，进行辣椒诱变育种，包括以下步骤：
1）栽种茄子幼苗，直至其幼苗长至5-10cm，将茄子幼苗距离根上部3-5cm处的芽点，作为植入切口点；
2）选择幼苗高度为3-5cm的辣椒幼苗，待用；
3）在植入切口点顺着茄子茎的生长方向切口，切口大小和深浅根据辣椒幼苗粗细而定；
4）将辣椒幼苗下部削成与切口吻合的形状，在上午10点、温度28℃，相对湿度77%的条件下，将辣椒幼苗植入切口中；
5）将辣椒幼苗和茄子幼苗用薄膜固定，含水量85%湿土覆盖，压实；
6）遮阴养护，每日用电动喷雾器雾状喷洒水10次左右；
7）10-15天，辣椒幼苗在切口上部开始生出1-2条自生根；到50天左右时，辣椒幼苗已经长出3-5条自生根，能独立生长；
8）将茄子幼苗切口两侧5cm处剪断，将剪下的一截茄子茎连同辣椒幼苗和切口周围土壤一起挖出，移栽到准备好的育苗田地，继续进行养护性生长。
当年辣椒开花结椒，作为种子，第二年育苗种植，与未诱变辣椒相比，发生明显变异，诱变后的辣椒株高75-80cm，未诱变辣椒株高65-70cm；叶子变大，长势旺盛；待结出辣椒，果形变粗、变短，皮肉厚。实验证明，植入成活率90%以上，诱变率30%以上，变异理想率10%以上，育种成功率90%以上。
实施例9
本实施例以甜瓜作为育种目标植物，以西瓜作为诱导植物，实施植入分体，进行甜瓜诱变育种，包括以下步骤：
1）栽种西瓜幼苗，直至其幼苗长至10-15cm，将西瓜幼苗距离根上部3-5cm处的芽点，作为植入切口点；
2）选择幼苗高度为5-8cm的甜瓜幼苗，待用；
3）在植入切口点顺着西瓜茎的生长方向切口，切口大小和深浅根据甜瓜幼苗粗细而定；
4）将甜瓜幼苗下部削成与切口吻合的形状，在凌晨3点、温度25℃，相对湿度81%的条件下，将甜瓜幼苗植入切口中；
5）将甜瓜幼苗和西瓜幼苗用薄膜固定，含水量85%湿土覆盖，压实；
6）遮阴养护，每日用电动喷雾器雾状喷洒水10次左右；
7）10-15天，甜瓜幼苗在切口上部开始生出2-3条自生根；到50天左右时，甜瓜幼苗已经长出3-5条自生根，能独立生长；
8）将西瓜幼苗切口两侧10cm处剪断，将剪下的一截西瓜茎连同甜瓜幼苗和切口周围土壤一起挖出，移栽到准备好的育苗田地，继续进行养护性生长。
当年甜瓜开花结果，作为种子，第二年育苗种植，与未诱变甜瓜相比，发生明显变异，叶子变大，颜色深绿，秧蔓长，分枝多，结果多；果形变圆、变大，肉厚，甜度提高。实验证明，植入成活率90%以上，诱变率30%以上，变异理想率10%以上，育种成功率90%以上。
实施例10
本实施例以月季作为育种目标植物，以妁药作为诱导植物，实施植入分体，进行月季诱变育种，包括以下步骤：
1）栽种妁药幼苗，直至其幼苗长至5-10cm，将妁药幼苗距离根上部3-5cm处的芽点，作为植入切口点；
2）选择幼苗高度为3-5cm的月季幼苗，待用；
3）在植入切口点顺着妁药茎的生长方向切口，切口大小和深浅根据月季幼苗粗细而定；
4）将月季幼苗下部削成与切口吻合的形状，在下午4点、温度28℃，相对湿度77%的条件下，将月季幼苗植入切口中；
5）将月季幼苗和妁药幼苗用薄膜固定，含水量85%湿土覆盖，压实；
6）遮阴养护，每日用电动喷雾器雾状喷洒水10次左右；
7）10-15天，月季幼苗在切口上部开始生出3-5条自生根；到50天左右时，月季幼苗已经长出5-8条自生根，能独立生长；
8）将妁药幼苗切口两侧5cm处剪断，将剪下的一截妁药茎连同月季幼苗和切口周围土壤一起挖出，移栽到准备好的育苗田地，继续进行养护性生长。
当年月季幼苗长大开花，与未诱变月季相比，花瓣增多，颜色艳丽；作为种子，第二年扦插育苗开花，与未诱变月季相比，发生明显变异，花型变大，花瓣更密，颜色呈彩虹，长势旺盛。实验证明，植入成活率90%以上，诱变率30%以上，变异理想率10%以上，育种成功率90%以上。
Claims (7)
1. 一种植物诱导育种目标植物变异的育种方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）培育诱导植物幼苗，将诱导植物幼苗上的芽点或者节点，作为植入切口点；
2）选取育种目标植物幼苗，待用；
3）在植入切口点切口；
4）将育种目标植物幼苗下部削成与切口吻合的形状，然后植入切口中；
5）将育种目标植物和诱导植物固定，湿土覆盖，压实；
6）遮阴养护，每日洒水；
7）45-60 天后，将诱导植物切口两侧5-10cm 处剪断，将剪下的一截诱导植物茎连同育种目标植物和切口周围土壤一起挖出，移栽即得；
步骤1）的植入切口点为距离诱导植物幼苗根部3-10cm 处的芽点或节点。
2. 根据权利要求1 所述的一种植物诱导育种目标植物变异的育种方法，其特征在于，步骤2）的育种目标植物幼苗高度为3-10cm。
3. 根据权利要求1 所述的一种植物诱导育种目标植物变异的育种方法，其特征在于，步骤3）在植入切口点顺着诱导植物茎的生长方向切口。
4. 根据权利要求1 所述的一种植物诱导育种目标植物变异的育种方法，其特征在于，步骤4）的植入环境为温度25-30℃，相对湿度75-85%。
5. 根据权利要求1 所述的一种植物诱导育种目标植物变异的育种方法，其特征在于，步骤4）的植入时间为凌晨1-3 点、上午8-11 点或下午3-6 点。
6. 根据权利要求1 所述的一种植物诱导育种目标植物变异的育种方法，其特征在于，步骤5）的湿土含水量是75-85%。
7. 根据权利要求1 所述的一种植物诱导育种目标植物变异的育种方法，其特征在于，步骤6）的洒水为每日8-15 次。
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