CN104938326A - 一种高花青素紫甘薯品种的快速选育方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高花青素紫甘薯品种的快速选育方法，属于杂交育种技术领域。本发明的选育方法，包括：获得F1代杂交实生种子、采用柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液提取比色法测定薯块花青素含量、选择花青素含量≧70mg/100g鲜薯的单株、快速繁育和育种步骤。将高花青素含量指标鉴选提至首轮，淘汰花青素含量﹤70mg/100g的材料；最大限度保证了杂交后代中高花青素单株入选；且“根据柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液提取比色法筛选出的单株数量”显著少于“根据目测薯肉颜色深浅筛选出的单株数量”；所以，需要进行后续田间鉴定的单株数量大幅度降低，工作量显著减少；能够一次完成异地多点产量比较试验，育种年限缩短2-3年。

Description

一种高花青素紫甘薯品种的快速选育方法

技术领域

本发明涉及一种高花青素紫甘薯品种的快速选育方法，属于杂交育种技术领域。

背景技术

高花青素甘薯因富含花青素，薯肉呈紫色或深紫色，科学研究表明，花青素是一种强抗氧化剂，能够保护人体免受自由基的损伤，具有抗突变、抗炎症功效，而且花青素是一种水溶性天然色素，可取代食品加工业应用的人工合成色素，因而高花青素型紫甘薯市场前景非常广阔。我国自2003年前后引进种植日本鲜食紫甘薯品种农林54，2004年开始利用日本品种山川紫和綾紫加工提取花青素，2010年后开始大量利用高花青素紫甘薯生产紫薯泥和紫薯全粉。但由于气候和环境条件的差异，山川紫和綾紫在我国单位面积鲜薯产量低，薯块花青素含量难以满足加工企业对花青素含量指标（≧70mg/100g鲜薯）的要求。国内育种者自2000年以后开始关注紫甘薯品种的培育，但由于起步晚，高花青素紫甘薯品种资源少，基因库狭窄，除山东省农业科学院育成的高花青素品种济紫薯1号（专利申请者为第一育成人）花青素含量显著超过綾紫外，其他紫薯品种花青素含量均在50mg/100鲜薯以下，不符合加工企业的需求，因此，培育高花青素含量的甘薯品种对于提高我国紫甘薯育种水平，促进紫甘薯加工产业的发展具有重要意义。

传统紫甘薯杂交育种程序是：选择紫色薯肉的甘薯作为亲本之一，采用定向杂交或者小集团放任授粉的方式获得F1代杂交种子，将F1代杂交实生种子播种，出苗后移栽到干净无病、土壤肥、水条件适中、可充分发挥甘薯生长潜力的大田环境中，根据薯肉颜色目测结合产量水平筛选单株（首轮筛选）；然后将上一步骤入选单株进行快速繁育，后分别于不同年份、不同地点进行薯块产量、品质等性状的田间鉴定，经3-5年的鉴定筛选，入选品系最后再用柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液提取比色法鉴选高花青素含量的甘薯品系。传统紫甘薯杂交育种方法存在一定的不足：首先，搭配杂交组合时关注父、母亲本产量水平和品质性状较多，对亲本花青素含量关注较少，后代超高花青素含量单株出现几率低；其次， 因甘薯自交和同群不孕，开放式昆虫自然传粉的授粉方式结实率相对较低；再次，根据目测薯肉颜色深浅和产量水平筛选出的F1代杂交单株群体数量较大，在田间鉴定时需要较多的人力、物力；通常来说，需要2-3年的时间完成后续的产量、品质、抗病性等田间和室内分析鉴定。因此，传统紫甘薯杂交育种程序工作量大，育种年限长，成本高。

发明内容

本发明所要解决的问题为：提供一种高花青素甘薯品种的快速选育方法，获得高花青素的甘薯新品种。

本发明的技术方案如下：

    一种高花青素紫甘薯品种的快速选育方法，包括以下步骤：

    1、获得F1代杂交实生种子

以花青素含量超过50mg/100g鲜薯的紫甘薯品种作为杂交亲本，开花后将所有亲本的花粉混合均匀，对所有亲本进行人工授粉，获得F1代实生种子；

    2、高花青素甘薯单株筛选

将F1代杂交实生种子播种出苗后，移植于能充分发挥甘薯生长潜力的干净无病地块，收获后采用柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液提取比色法测定薯块花青素含量；选择花青素含量≧70mg/100g鲜薯的单株；

    3、高花青素单株快速繁育

将花青素含量≧70mg/100g鲜薯的单株快速繁殖，得到高花青素的甘薯品系；

    4、育种

    将高花青素的甘薯品系，于同一年分别进行异地多点产量比较试验，同时测定产量、干物质含量，筛选出产量、干物质含量符合要求的品系。

    所述“产量、干物质含量符合要求”是指所要选择的品系要符合目标品系对产量、干物质含量的要求。例如实施例1、2中，对目标品系的要求为产量优于徐薯18、干物质单产比徐薯18增产20%；则以徐薯18的产量、干物质含量为标准进行比较，筛选产量优于徐薯18、平均干物质单产比徐薯18增产20%的品系。

上述选育方法，考虑到亲本之间杂交亲和性，亲本数宜保持在6个以上，且全部为花青素含量超过50mg/100g鲜薯的紫甘薯品种。

上述选育方法，所述“将F1代杂交实生种子播种出苗后，移植”是指：将F1代杂交实生种子播种于温棚蛭石粉中，出苗后加强管理，打顶促分枝生长；从每个单株上剪取生长基本一致、4-5个间节长度的茎尖苗，去掉茎基部2片叶；将茎尖苗移植。

上述选育方法中没有涉及的操作均为常规操作。本发明中所述产量为鲜薯产量。

本发明的有益效果在于:

1、本发明针对传统育种方法的缺陷， 在搭配杂交组合时即利用花青素含量≧50mg/100g的紫甘薯品种为亲本，显著提高了后代获得≧70mg/100g高花青素单株的几率；

2、本发明采用的杂交亲本花粉混合后人工授粉的方法，克服了甘薯品种同群不孕的缺陷，杂交结实率显著提高；

3、本发明将高花青素含量指标鉴选提至首轮，淘汰花青素含量﹤70mg/100g的材料；“根据柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液提取比色法筛选出的单株数量”显著少于“根据目测薯肉颜色深浅筛选出的单株数量”；所以，需要进行后续田间鉴定的单株数量大幅度降低，工作量显著减少；能够一次完成异地多点产量比较试验，育种年限缩短2-3年；

4、本发明将高花青素含量材料鉴选提至首轮，最大限度保证了杂交后代中高花青素单株入选；

5. 本发明提供的高花青素甘薯品种的快速选育方法，具有育种方法简单，育种周期短（比常规育种方法育种周期缩短2-3年），准确度高，盲目性小，效率高的特点；培育出高花青素含量、综合性状好的甘薯新品种，具有很好的经济、社会和生态效益。

具体实施方式

实施例1

1.育种过程

（1）杂交组合配置

杂交组合1：选择花青素含量≧50mg/100g的高花青素甘薯品种凌紫、山川紫、农林54、济紫01121、济紫01214和济紫20058做亲本。对亲本分别采用将亲本花粉混合均匀后进行人工授粉（简称“人工授粉”）、开放式昆虫自然传粉（简称“自然传粉”）的两种方式进行授粉，分别获得F1代有性杂交种子。结果如表1所示：

表1  不同授粉方法的结果比较

项目	人工授粉	自然传粉
			开花数（朵）	3780	4120
结果数（个）	2173	1454
			结实率（%）	57.2	35.8
杂交种子（粒）	3476	2617

表1结果显示，花粉混合均匀后再人工授粉方式的结实率和收获的杂交种子数显著高于昆虫自然传粉方式。

杂交组合2：选择凌紫、群紫1号、济薯18、徐薯18、济薯15和广紫薯1号做亲本。其中，凌紫花青素含量60-80mg/100g，其他紫薯品种花青素含量均在0-30mg/100g。亲本花粉混合均匀后人工授粉，获得F1代有性杂交种子2560粒。

（2）F 1 代甘薯单株筛选

分别将杂交组合1人工授粉获得的F1代杂交实生种子、杂交组合2人工授粉获得的F1代杂交实生种子播种于温棚蛭石粉中，出苗后加强管理，打顶促分枝生长，薯苗长20厘米左右时，从每个单株上剪取2个生长基本一致、4-5个间节长度的茎尖苗，去掉茎基部2片叶；每个单株的茎尖苗一式两份分别种植于肥水适中、可充分发挥甘薯生长潜力的大田中，收获时分别采取柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液提取比色测定花青素含量法（A法）和薯肉紫颜色深浅目测法（B法）筛选单株。A法的筛选标准为：选择花青素含量≧70mg/100g鲜薯的单株；B法的筛选标准为：目测筛选薯肉颜色深度超过对照品种山川紫的单株；筛选结果如表2所示：

表2  不同鉴选方法F1代入选结果

由表2结果可以看出，收获时采取柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液提取比色法（A法）鉴选杂交后代入选个数显著少于B法，但准确度高，盲目性小。比较杂交组合1-人工授粉和杂交组合2-人工授粉的F1代单株的花青素含量可以得知，亲本花青素含量高低对超高花青素含量杂交后代的产生具有显著影响，高花青素含量的亲本组合（杂交组合1）后代出现花青素含量≧70mg/100g高花青素单株的几率极显著超过低花青素含量的亲本组合（杂交组合2）。从杂交组合1-人工授粉获得的F1代杂交实生种子中选出的16个杂交后代的花青素含量分布在71-130mg/100g之间。

（3）快速繁育

将步骤（2）杂交组合1采用人工授粉、A法鉴选获得16个花青素含量高于70mg/100g鲜薯的单株进行高倍快速繁育，得到高花青素甘薯新品系16个；将步骤（2）杂交组合1采用人工授粉、B法鉴选获得的75个F1代单株快速繁育，得到75个新品系。

（4）品系比较试验

将步骤（3）A法鉴选获得的16个高花青素甘薯新品系分别进行3个不同产区产量比较试验，同时种植徐薯18作为对照品种；筛选产量优于徐薯18、干物质单产比徐薯18增产20%以上，花青素含量≧70mg/100g的品系，获得5个品系；

将步骤（3）B法鉴选得到的75个甘薯新品系分别进行多点、多年产量比较试验，花青素含量比较试验，以徐薯18作为对照品种；筛选产量（鲜薯平均单产）优于徐薯18、干物质单产比徐薯18增产20%以上，花青素含量≧70mg/100g的品系，获得2个品系；（品系较多，无法在一年内进行比较试验，只能分多年进行）

上述两种鉴选方法的鉴选用地、育成所用时间、鉴选结果比较，如表3所示：

表3 不同鉴选方法获得的品系比较试

项目	A法鉴选	B法鉴选
			鉴选用地（亩）	12	186
杂交-提交参加区域试验所用时间（年）	3	5以上

由表3结果可以看出，本发明品种育成时间缩短2年以上，用地数量和工作量大幅减少，不仅显著降低育种成本，且准确性和育种效率显著提高。

实施例2

1.育种过程

（1）杂交组合配置

杂交组合1：选择花青素含量≧50mg/100g的高花青素甘薯品种凌紫、山川紫、徐紫薯43-14、济紫08123、济紫08365和济紫08265 做亲本， 分别采用亲本花粉混合均匀后人工授粉和开放式昆虫自然传粉的两种授粉方式分别获得F1代有性杂交种子。结果如表4所示：

表4  不同授粉方法结实率比较

项目	花粉混合人工授粉	昆虫自然传粉
			开花数（朵）	4520	3845
结果数（个）	2770	1195
			结实率（%）	61.3	31.1
杂交种子（粒）	4100	1635

表4结果显示，不同授粉方式结实率和杂交种子数差异极大，花粉混合均匀后再人工授粉方式的结实率和收获的杂交种子数显著高于昆虫自然传粉方式。

杂交组合2：选择凌紫、山川紫、济薯18、宁紫薯1号、群紫1号和广紫薯1号做亲本，其中凌紫花青素含量60-80mg/100g，其他紫薯品种花青素含量均在30mg/100g以下。采用亲本花粉混合均匀后人工授粉的方式授粉，获得F1代有性杂交种子3215粒。

（2）F 1 代甘薯单株筛选

将杂交组合1采用人工授粉获得的F1代杂交实生种子播种于温棚蛭石粉中，出苗后加强管理，打顶促分枝生长，选生长发育健康的植株，每个单株一式两份分别种植于肥水适中，可充分发挥甘薯生长潜力的大田中，收获后采取柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液提取比色测定花青素含量的方法（A法）和薯肉紫颜色深浅目测法（B法）筛选高花青素含量的单株。A法的筛选标准为：选择花青素含量≧70mg/100g鲜薯的单株；B法的筛选标准为：目测筛选薯肉颜色深度超过对照品种山川紫的单株；筛选结果如表5所示：

表5  不同鉴选方法F1代入选结果（杂交组合1-人工授粉）

项目	A法鉴选	B法鉴选
			F1代单株种植数	2550	2550
F1代单株入选个数	21	105
			F1代单株入选率（%）	0.82	4.1

由表2结果可以看出，收获时采取柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液提取比色法（A法）鉴选杂交后代入选个数显著少于B法，但准确度高，盲目性小。21个入选的杂交后代花青素含量分布在71-180mg/100g鲜薯之间。

杂交组合1人工授粉获得的F1代、杂交组合2人工授粉获得的F1代均采用A法进行鉴选，鉴选结果如表6所示：

表6  不同杂交组合F1入选结果（A法鉴选）

项目	杂交组合1	杂交组合2
			F1代单株种植数	2550	2322
F1代单株入选个数	21	2
			F1代单株入选率（%）	0.82	0.08

由表6结果可见，亲本花青素含量高低对超高花青素含量杂交后代的产生具有显著影响，高花青素含量的亲本组合（杂交组合1）后代出现高花青素含量单株的几率极显著超过低花青素含量的亲本组合（杂交组合2）。

（3）快速繁育

将步骤（2）杂交组合1采用人工授粉、A法鉴选获得21个花青素含量高于70mg/100g鲜薯的单株高倍快速繁育，得到高花青素甘薯新品系21个；将步骤（2）杂交组合1采用人工授粉、B法鉴选获得的105个F1代单株快速繁育，得到105个新品系。

（4）品系比较试验

将步骤（3）A法鉴选获得的21个高花青素甘薯新品系分别进行3个不同产区产量比较试验，同时种植徐薯18作为对照品种；筛选产量优于徐薯18、干物质单产比徐薯18增产10%以上，花青素含量≧70mg/100g的品系，获得7个品系；

将步骤（3）B法得到的105个甘薯新品系分别进行多点、多年产量比较试验，花青素含量比较试验，以徐薯18作为对照品种；筛选产量优于徐薯18、干物质单产比徐薯18增产20%以上，花青素含量≧70mg/100g的品系，获得4个品系；（品系较多，无法在一年内进行比较试验，只能分多年进行）

上述两种鉴选方法的鉴选用地、育成所用时间、鉴选结果比较，如表7所示：

表7 不同鉴选方法获得的品系比较试验结果

项目	A法鉴选	B法鉴选
			鉴选用地（亩）	15	210
杂交-提交参加区域试验所用时间（年）	3	5以上

由表7结果可以看出，本发明品种育成时间缩短2年以上，用地数量和工作量大幅减少，不仅显著降低育种成本，且准确性和育种效率显著提高。

Claims (4)

1.一种高花青素紫甘薯品种的快速选育方法，其特征在于，包括以下步骤：

    1、获得F1代杂交实生种子

以花青素含量超过50mg/100g鲜薯的紫甘薯品种作为杂交亲本，开花后将所有亲本的花粉混合均匀，对所有亲本进行人工授粉，获得F1代实生种子；

    2、高花青素甘薯单株筛选

将F1代杂交实生种子播种出苗后，移植于能充分发挥甘薯生长潜力的干净无病地块，收获后采用柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液提取比色法测定薯块花青素含量；选择花青素含量≧70mg/100g鲜薯的单株；

    3、高花青素单株快速繁育

将花青素含量≧70mg/100g鲜薯的单株快速繁殖，得到高花青素的甘薯品系；

    4、育种

    将高花青素的甘薯品系，于同一年分别进行异地多点产量比较试验，同时测定产量、干物质含量，筛选出产量、干物质含量符合要求的品系。

2.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，以徐薯18作为对照。

3.根据权利要求1或2所述的选育方法，其特征在于，所述“将F1代杂交实生种子播种出苗后，移植”是指：将F1代杂交实生种子播种于温棚蛭石粉中，出苗后加强管理，打顶促分枝生长；从每个单株上剪取生长基本一致、4-5个间节长度的茎尖苗，去掉茎基部2片叶；将茎尖苗移植。

4.根据权利要求3所述的选育方法，其特征在于，亲本数保持在6个以上，且全部为花青素含量超过50mg/100g鲜薯的紫甘薯品种。