CN103891597B - 菘蓝12c6+离子束辐射育种方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种菘蓝¹²C⁶⁺离子束辐射育种方法，该方法包括以下步骤：⑴依据育种目标选择了两类亲本材料：一是从地方品种中选出的抗逆性较强的地方种质；二是从安徽菘蓝种质中选出育种系；⑵将两类亲本材料进行正反交后筛选留种；⑶种子用温水浸泡后，干燥或自然风干，得到干燥的种子；⑷将籽粒饱满的干燥的种子浸泡后凉去表面水迹，以¹²C⁶⁺离子束照射样品，得到辐照种子；⑸将辐照种子种植于田间，形成第一代群体，以原始亲本为对照精选200个变异单株；⑹将变异单株继续种植，从第二代单株收获留种，并连续留种选育至三~四代；⑺对优良突变品系进行鉴定试验。本发明效率高，实现了在较短的育种周期内产量、品质、抗逆性等多个性状同步改良的目的。

Description

菘蓝12C6+离子束辐射育种方法

技术领域

本发明涉及中草药生物技术育种领域，尤其涉及菘蓝¹²C⁶⁺离子束辐射育种方法。

背景技术

重离子束作为一种新兴的辐射诱变源，具有传能线密度高的特点。在植物种质诱变育种操作中，其单位剂量的诱变效率较Ｘ射线、γ射线、电子束等低LET变效率要高出10倍，因此，它对生物介质作用到的部位损伤很密，造成细胞核中DNA分子双链断裂比例显著增加，表现出损伤程度比较严重，突变率高而且损伤不易修复，突变体稳定。这些特性在诱变育种中具有很大的优越性，可以采用较小的剂量达到诱变目的，而且突变率高、突变体稳定性好和育种周期短。重离子参数多样，有利于拓宽突变谱。采用不同种类、不同能量和不同剂量的重离子束对生物体系(例如:作物种子、微生物等)做不同方式的处理，可获得人类不同需求的多种类型突变体(例如：丰产、优质、抗病、矮杆、耐旱、耐寒、耐热、早熟、不易退化等)。

菘蓝(IsatisindigoticaFort.)系十字花科（Cruciferae）菘蓝属两年生草本植物，经过现代药理学研究证明，菘蓝根与菘蓝叶具有较好的治疗流行性感冒、流行性腮腺炎、流行性乙型脑炎、扁桃体炎、痈肿疮毒等症之功效，是我国常用的40种大宗中药材品种之一，菘蓝制剂的生产销售堪称中药之最。中国药典2010年版一部也以靛玉红的含量作为大青叶药材及其制剂的质量控制指标。我国有丰富的菘蓝资源，但品种种性退化（有效成分含量下降），抗逆性、药材质量和产量逐年下降。因此如何生产出产量和质量全优的药材，成为菘蓝栽培育种的方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高效率的菘蓝¹²C⁶⁺离子束辐射育种方法。

为解决上述问题，本发明所述的菘蓝¹²C⁶⁺离子束辐射育种方法，包括以下步骤：

⑴依据育种目标选择了两类亲本材料：一是从地方品种中选出的抗逆性较强的地方种质，育种中作为杂交后代耐旱基因的来源；二是从安徽菘蓝种质中选出的生长速度和再生快、水肥充足条件下生产性能优良的育种系；

⑵将所述步骤⑴中的两类亲本材料按常规方法进行正反交，从产生的杂交系中结合产量、抗病性、抗寒性和有效成分含量按常规方法进行筛选留种；

⑶将所述步骤⑵所得的种子用30~50℃的温水浸泡12~36小时后，干燥或自然风干，得到干燥的种子；

⑷将籽粒饱满的所述干燥的种子在质量浓度为2%的DMSO水溶液中浸泡45min，然后在超净工作室内凉去表面水迹，以初始能量为180~360MeV/u的¹²C⁶⁺离子束依次经过束流管道的镍窗、电离室、空气、降能片后照射样品，全部过程在室温和大气环境条件下进行，辐照剂量分别为10~140Gy，剂量率为10~40Gy/min，得到辐照种子；

⑸将所述辐照种子按株距8cm、行距20cm种植于田间，形成第一代群体，以原始亲本为对照，按照株高、叶长、叶宽、茎粗、地上生物量、有效成分含量为指标精选200个变异单株；

⑹将所述变异单株继续种植，选择目标位生物产量大、种子产量好、抗性强、品质优异即有效成分含量高的有益性状从第二代单株收获留种，并连续留种选育至三~四代；

⑺对所述步骤⑹所得的优良突变品系的产量、品质、抗性进行鉴定试验，SRAP分子标记观察检测遗传稳定性，表现稳定的品系进行省级区域生产试验和品质检测，之后进行品种技术鉴定，申报新品种。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明将用温水浸泡过的种子作为重离子束辐照的受体，较休眠的种子更加敏感，容易产生突变。

2、本发明首次建立了一套完整的菘蓝诱变育种程序，通过能量为180~360MeV/u，剂量率为10~40Gy/min的¹²C⁶⁺离子束辐照对菘蓝诱变突变率很高，运用本发明可以改善菘蓝遗传结构单一的现状，为菘蓝选育提供技术支持，并筛选出适宜我国西北干旱半干旱种植的高产、优质菘蓝种质资源，为菘蓝的遗传育种准备大量突变材料。

3、遗传物质发生明显变异：应用新型分析标记SRAP技术，对中青1号与原始亲本的DNA进行扩增，20对SRAP随机引物，其中7对引物表现出良好的多态性，因此新品种与原始亲本在DNA水平上存在较大差异，从分子水平上证明本发明¹²C⁶⁺离子束辐照诱变是一种菘蓝育种的有效途径。

4、经测试，按照本发明方法育种后新品系菘蓝地上部分（干大青叶）平均亩产量200.87Kg，较对照增加7.1%；干货板蓝根平均亩产量325.64Kg，较对照增加5.6%；大青叶中靛玉红含量平均为0.2876mg/g，较对照增加6.2%。同时，本发明育种周期比常规杂交育种缩短3~4年，实现了在较短的育种周期内产量、品质、抗逆性等多个性状同步改良的目的。

具体实施方式

实施例1菘蓝¹²C⁶⁺离子束辐射育种方法，包括以下步骤：

⑴依据育种目标选择了两类亲本材料：一是从地方品种中选出的抗逆性较强的地方种质，育种中作为杂交后代耐旱基因的来源；二是从安徽菘蓝种质中选出的生长速度和再生快、水肥充足条件下生产性能优良的育种系。

⑵将步骤⑴中的两类亲本材料按常规方法进行正反交，从产生的杂交系中结合产量、抗病性、抗寒性和有效成分含量按常规方法进行筛选留种。

⑶将步骤⑵所得的种子用30℃的温水浸泡36小时后，干燥或自然风干，得到干燥的种子。

⑷将籽粒饱满的干燥的种子在质量浓度为2%的DMSO水溶液中浸泡45min，然后在超净工作室内凉去表面水迹，在兰州重离子加速器大科学装置上以初始能量为180MeV/u的¹²C⁶⁺离子束依次经过束流管道的镍窗、电离室、空气、降能片后照射样品，全部过程在室温和大气环境条件下进行，辐照剂量分别为10Gy，剂量率为10Gy/min，得到辐照种子。

⑸将辐照种子按株距8cm、行距20cm种植于田间，形成第一代群体，以原始亲本为对照，按照株高、叶长、叶宽、茎粗、地上生物量、有效成分含量为指标精选200个变异单株。

⑹将变异单株继续种植，选择目标位生物产量大、种子产量好、抗性强、品质优异即有效成分含量高的有益性状从第二代单株收获留种，并连续留种选育至三代。

⑺对步骤⑹所得的优良突变品系的产量、品质、抗性进行鉴定试验，SRAP分子标记观察检测遗传稳定性，表现稳定的品系进行省级区域生产试验和品质检测，之后进行品种技术鉴定，申报新品种。

实施例2菘蓝¹²C⁶⁺离子束辐射育种方法，包括以下步骤：

⑴依据育种目标选择了两类亲本材料：一是从地方品种中选出的抗逆性较强的地方种质，育种中作为杂交后代耐旱基因的来源；二是从安徽菘蓝种质中选出的生长速度和再生快、水肥充足条件下生产性能优良的育种系。

⑵将步骤⑴中的两类亲本材料按常规方法进行正反交，从产生的杂交系中结合产量、抗病性、抗寒性和有效成分含量按常规方法进行筛选留种。

⑶将步骤⑵所得的种子用50℃的温水浸泡12小时后，干燥或自然风干，得到干燥的种子。

⑷将籽粒饱满的干燥的种子在质量浓度为2%的DMSO水溶液中浸泡45min，然后在超净工作室内凉去表面水迹，在兰州重离子加速器大科学装置上以初始能量为360MeV/u的¹²C⁶⁺离子束依次经过束流管道的镍窗、电离室、空气、降能片后照射样品，全部过程在室温和大气环境条件下进行，辐照剂量分别为140Gy，剂量率为40Gy/min，得到辐照种子。

⑸将辐照种子按株距8cm、行距20cm种植于田间，形成第一代群体，以原始亲本为对照，按照株高、叶长、叶宽、茎粗、地上生物量、有效成分含量为指标精选200个变异单株。

⑹将变异单株继续种植，选择目标位生物产量大、种子产量好、抗性强、品质优异即有效成分含量高的有益性状从第二代单株收获留种，并连续留种选育至四代。

⑺对步骤⑹所得的优良突变品系的产量、品质、抗性进行鉴定试验，SRAP分子标记观察检测遗传稳定性，表现稳定的品系进行省级区域生产试验和品质检测，之后进行品种技术鉴定，申报新品种。

实施例3菘蓝¹²C⁶⁺离子束辐射育种方法，包括以下步骤：

⑴依据育种目标选择了两类亲本材料：一是从地方品种中选出的抗逆性较强的地方种质，育种中作为杂交后代耐旱基因的来源；二是从安徽菘蓝种质中选出的生长速度和再生快、水肥充足条件下生产性能优良的育种系。

⑵将步骤⑴中的两类亲本材料按常规方法进行正反交，从产生的杂交系中结合产量、抗病性、抗寒性和有效成分含量按常规方法进行筛选留种。

⑶将步骤⑵所得的种子用40℃的温水浸泡24小时后，干燥或自然风干，得到干燥的种子。

⑷将籽粒饱满的干燥的种子在质量浓度为2%的DMSO水溶液中浸泡45min，然后在超净工作室内凉去表面水迹，在兰州重离子加速器大科学装置上以初始能量为270MeV/u的¹²C⁶⁺离子束依次经过束流管道的镍窗、电离室、空气、降能片后照射样品，全部过程在室温和大气环境条件下进行，辐照剂量分别为80Gy，剂量率为25Gy/min，得到辐照种子。

⑸将辐照种子按株距8cm、行距20cm种植于田间，形成第一代群体，以原始亲本为对照，按照株高、叶长、叶宽、茎粗、地上生物量、有效成分含量为指标精选200个变异单株。

⑹将变异单株继续种植，选择目标位生物产量大、种子产量好、抗性强、品质优异即有效成分含量高的有益性状从第二代单株收获留种，并连续留种选育至三代。

⑺对步骤⑹所得的优良突变品系的产量、品质、抗性进行鉴定试验，SRAP分子标记观察检测遗传稳定性，表现稳定的品系进行省级区域生产试验和品质检测，之后进行品种技术鉴定，申报新品种。

Claims (1)

1.菘蓝¹²C⁶⁺离子束辐射育种方法，包括以下步骤：

⑴依据育种目标选择了两类亲本材料：一是从地方品种中选出的抗逆性较强的地方种质，育种中作为杂交后代耐旱基因的来源；二是从安徽菘蓝种质中选出的生长速度和再生快、水肥充足条件下生产性能优良的育种系；

⑵将所述步骤⑴中的两类亲本材料按常规方法进行正反交，从产生的杂交系中结合产量、抗病性、抗寒性和有效成分含量按常规方法进行筛选留种；

⑶将所述步骤⑵所得的种子用30~50℃的温水浸泡12~36小时后，干燥或自然风干，得到干燥的种子；

⑷将籽粒饱满的所述干燥的种子在质量浓度为2%的DMSO水溶液中浸泡45min，然后在超净工作室内凉去表面水迹，以初始能量为180~360MeV/u的¹²C⁶⁺离子束依次经过束流管道的镍窗、电离室、空气、降能片后照射样品，全部过程在室温和大气环境条件下进行，辐照剂量分别为10~140Gy，剂量率为10~40Gy/min，得到辐照种子；

⑸将所述辐照种子按株距8cm、行距20cm种植于田间，形成第一代群体，以原始亲本为对照，按照株高、叶长、叶宽、茎粗、地上生物量、有效成分含量为指标精选200个变异单株；

⑹将所述变异单株继续种植，选择目标位生物产量大、种子产量好、抗性强、品质优异即有效成分含量高的有益性状从第二代单株收获留种，并连续留种选育至三~四代；

⑺对所述步骤⑹所得的优良突变品系的产量、品质、抗性进行鉴定试验，SRAP分子标记观察检测遗传稳定性，表现稳定的品系进行省级区域生产试验和品质检测，之后进行品种技术鉴定，申报新品种。