CN105265303A - 一种短年限低成本草莓杂交育种法 - Google Patents

Abstract

一种短年限低成本草莓杂交育种法。属草莓杂交育种技术。其特征是在杂交育种过程中采用如下方法：方法A、采用时间倒推方法提前杂交进行时间，将杂交获种——播种育苗——优系初选中的物候期选择、优株选评放在第一年进行；方法B、采用集约化集中播种育苗及芽苗移栽方法，替代穴盘一次性播种育苗方法；方法C、采用单株选择、逐步直接淘汰方法，替代物候期、株型、果实品质、抗病筛选步骤中的每株后代都进行调查和统计的方法；方法D、采用露地自然鉴定法进行抗病筛选，替代抗病筛选步骤中的实验室条件下接种鉴定方法。与现有技术相比显示了：将现有技术的品种选育周期至少要6年时间大幅度缩短到4年时间；大幅度降低了育种成本。

Description

一种短年限低成本草莓杂交育种法

技术领域

本发明属于草莓杂交育种技术，特别是一种短年限低成本草莓杂交育种法。

背景技术

草莓是由两个基因型不同的配子结合而成的杂合体，其DNA存在着不同的等位基因，如Aa、AaBb、AaBbCc等等。在它们的自交后代中，这几对基因所控制的性状会发生分离。在其实生群体中，每一单株在遗传性状上均不同于其他植株，表现在后代出现遗传性状严重分离现象，这就为育种工作提供了不同于其他植物的可选育基础。现有技术草莓杂交育种方法，均采用当年杂交，次年播种、育苗，第3年进入选种圃，第4年进行抗病性鉴定，第5年才能入围复选圃，第6年进行决选，才能育成品种。即现有技术一个品种选育周期至少要6年时间。不仅育种年限长，而且投入成本高，这给草莓杂交育种造成困扰，阻碍了草莓育种规模的扩大，导致自主选育草莓新品种的数量和质量大幅下降。

由此可见，研究并设计发明一种既能缩短草莓杂交育种年限、又能降低育种成本的短年限低成本草莓杂交育种法是必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，研究并设计一种既能缩短草莓杂交育种年限、又能降低育种成本的短年限低成本草莓杂交育种法。

本发明的目的是这样实现的：一种短年限低成本草莓杂交育种法，包括连续进行的杂交获种——播种育苗——优系初选——优系复选——优系决选等步骤，其特征是在杂交育种过程中采用如下方法：

方法A、采用时间倒推方法提前杂交进行时间，将杂交获种——播种育苗——优系初选中的物候期选择、优株选评放在第一年进行；

方法B、采用集约化集中播种育苗及芽苗移栽方法，替代优系初选——优系复选——优系决选中的穴盘一次性播种育苗方法；

方法C、采用单株选择、逐步直接淘汰方法，替代优系初选——优系复选——优系决选的物候期、株型、果实品质、抗病筛选步骤中的每株后代都进行调查和统计的方法；

方法D、采用露地自然鉴定法进行抗病筛选，替代优系初选——优系复选——优系决选的抗病筛选步骤中的实验室条件下接种鉴定方法。

所述方法A包括如下内容：从4月底5月初往前倒推60-90天，推算出草莓杂交的时间在第1年的2月上旬到3月上旬进行杂交；在第1年4月中旬收获种子，并进行高温——低温——浸酸种子处理；第1年4月下旬到5月上旬择时进行播种；第1年6月份芽苗移栽；第1年8月下旬到9月上旬小苗定植；第1年9月中旬到12月上旬进行物候期筛选；在第1年12月份进行株型筛选。

所述方法B包括如下内容：将处理好的种子掺适量细稻田土，均匀撒播在装有基质的自动恒湿盆内，自动恒湿盆内下层铺设9-11cm厚度的丹麦品氏托普细质泥炭基质，上层铺设3-5cm厚度的细稻田土，压实后均匀播种，再覆盖过50目细筛的、厚度为种子2-3倍的细稻田土，最后足量浇水并覆盖塑料薄膜；待种子萌发后伸展出2张子叶时，用镊子小心地将芽苗连同胚根一起挑出栽培土层，移栽到盛有5份砻糠发酵基质和3份丹麦品氏细质泥炭基质体积比的混合基质的15孔穴盘中，移栽后立即用喷雾器喷洒细雾状足量定根水。

所述方法C包括如下内容：以物候期、株型、品质、抗病为筛选指标，按照时间的推移，依次分步骤进行：

步骤1、物候期筛选：第1年的9月中旬到12月上旬，以目前主栽品种‘红颊’为对照，以‘红颊’果实成熟期12月上旬为时间节点，保留12月份之前开花的株系，凡在12月上旬还未开花的单株，全部淘汰掉；

步骤2、株型筛选：第1年的12月份，对步骤1保留下来的株系中保留休眠浅的、株型直立、叶柄开张角度小于40度的单株；直接淘汰掉休眠深的、株型匍匐、叶柄开张角度大于50度的单株；暂时保留叶柄开张角度在40-50度之间的、半直立、休眠习性介于两者之间的单株，留后观察；并在留下的单株中，株型直立或半直立、花序高于或平于叶面、株高在15cm以上的单株予以保留，其余直接淘汰；

步骤3、果实品质筛选：第2年的1-3月份，在步骤2筛选出的后代单株中进行，以‘红颊’为对照，首先采用手捏方式以抓在手上的手感及经验判断，淘汰掉明显比‘红颊’果实软的单株；再结合品尝的口感判断，直接淘汰掉口感比‘红颊’差得多的单株，保留口感与‘红颊’相同或相近的单株，并将保留下来的单株进行挂牌编号；

步骤4、抗病筛选：第2年的3月上旬，将步骤3中有编号的株系分别定植到划好小区的育苗圃内，每个单株一个小区结合扩大繁殖，等到8月下旬调查所有编号株系炭疽病的发病指数(DI)，病死株率以及株发病率，保留发病指数(DI)≤30.0的株系，直接淘汰发病指数(DI)＞30.0的株系；在优系复选、优系决选的物候期、株型、果实品质、抗病筛选步骤中重复上述过程；其中品质调查时增加可溶性固形物的含量、有机酸的含量、果实硬度等指标，果实硬度和固酸比仍然以‘红颊’为对照，直接淘汰掉小于‘红颊’的株系，保留大于等于‘红颊’的株系，即为复选、决选优系。

所述方法D包括如下内容：第2年的3月上旬，将步骤3中有编号的株系分别定植到划好小区的育苗圃内，每个单株一个小区结合扩大繁殖，直接在露地自然条件下进行抗炭疽病筛选，除不喷施任何化学和生物杀菌剂外，其余管理同常规田间管理，等到8月下旬调查所有编号株系炭疽病的发病指数(DI)，病死株率以及株发病率。根据免疫(I)DI＝0；高抗(HR)0＜DI≤5.0；抗病(R)5.0＜DI≤10.0；中抗(MR)10.0＜DI≤30.0；感病(S)30.0＜DI≤50.0；高感(HS)50.0＜DI≤100.0的分级标准，保留发病指数(DI)≤30.0的株系，直接淘汰发病指数(DI)＞30.0的株系；在优系复选、优系决选的抗病筛选步骤中重复上述过程。

本发明的技术方案经实施，与现有技术杂交育种相比，有如下有益结果：

1、杂交育种周期大幅度缩短。现有技术草莓杂交育种方法，均采用当年杂交，次年播种、育苗，第3年进入选种圃，第4年进行抗病性鉴定，第5年才能入围复选圃，第6年进行决选，才能育成品种。即现有技术一个品种选育周期至少要6年时间。本发明利用时间倒推法推算出合理杂交时间进行杂交、收种，当年收集种子，当年播种，并按照时间的推移进行有目的的对后代单株进行选择，充分利用时间，将现有技术的一个品种选育周期至少要6年时间大幅度缩短到4年时间。

2、大幅度降低了育种成本。由于上述原因，本发明可节约2年的育种时间，而这2年内，草莓种子、种苗均需要妥善保存和大量人工管理、配套相应的设施、农资以及人力的投入；其次，本发明的单株选择法采用四个步骤，逐步直接淘汰方式，与现有技术的传统选择法对每株后代都进行调查和统计相比，也必然节省了大量的人力：再者，当年收集种子，当年播种，不仅比现有技术从杂交获得种子的延续时间节省1年，而且新种子比陈种子的播种出苗率还提高了10-20％，从而也节约了所需种子成本。综上所述，从三方面大幅度降低了育种成本。

3、选出真正的抗病品种机率大。与现有技术的实验室选种相比，由于实验室条件是可控的，可重复的，在实验室条件下选出的抗病株系，要想成为真正的抗病品种，还需要进一步经过自然条件下抗病性的检验。而本发明采用直接在露地自然条件下进行抗病筛选的方式，即在不喷施任何杀菌剂，自然降雨等非人为条件下的抗病力，是不可控、不可重复的，是后代株系的真实抗病能力的体现，一旦通过了这样的抗病试验，即可直接认定该优系为抗病品种。

具体实施方式

下面结合进行的对比试验例将本发明的实施细节说明如下：

父本花粉采集：在第1年的1月份，选择含苞待放的‘红颊’花蕾，在室内用镊子取出花药，置于培养皿内，在18～25℃条件下使其开药。将花粉收集在小瓶内，粘上标签，注明品种，放在-20℃冰箱中储存待用。

采用倒推法提前杂交时间：本试验依据草莓果实发育期即从现蕾到果实采收约需40-60天，种子处理约需20-30天，采用倒推法从4月底5月初往前倒推60-90天，推算出草莓杂交的时间，为2月上旬到3月上旬。

为了验证推算的时间是否合理，又设置了5个时间段进行杂交：1号处理12月上旬-1月下旬、2号处理2月上旬-2月中旬、3号处理2月中旬-3月上旬、4号处理3月中旬-4月中旬和5号处理4月中旬-5月中旬5个时间段内进行了杂交。结果(见表1)表明：2号处理和3号处理苗龄适中，播期适宜，即2月上旬-3月下旬为最佳杂交时间；1号处理播期稍早，可以延迟到4月底播种即可获得适宜苗龄，但此时草莓果的售价高，化费成本较大；现有技术的4号和5号处理当年播种播期晚，苗龄偏小，不适宜当年定植，要延迟到次年播种。

表1杂交时间对草莓播种时间及苗龄的影响

杂交：第1年的2月上旬到3月上旬，选择生长健壮的‘香野’植株作为母本，取其花序的1、2、3级次含苞待放花蕾，剥除花瓣，去掉雄蕊花药，用授粉棒蘸取准备好的花粉点授到雌蕊柱头上，套上纸袋，并在纸袋上标注好编号。

采用倒推法确定杂交时间，确保能在杂交第1年收获种子和播种：草莓种子播种适期在每年的4月底5月初，由于果实发育期即从现蕾到果实采收约需40-60天，种子处理约需20-30天，采用倒推法从4月底5月初往前倒推60-90天，可推算出草莓杂交的时间在每年的2月上旬到3月上旬，即在第1年的2月上旬到3月上旬进行杂交。

种子采集及处理：第1年4月中下旬果子采收后，用小刀片把种子连同部分果肉一起削下来，种子面朝上平贴在报纸上，太阳下暴晒或恒温烘箱中30-35℃烘干果肉，露出种子，暴晒或烘干至报纸发焦，种子一碰即落时，把报纸平放入直径50cm以上的脸盆内，种子朝上，将培养皿的盖子倒扣在草莓种子上，均匀用力划拉，种子就落入脸盆内，再将报纸屑清理干净即可快速采集到种子。种子处理：在第一年4月下旬到5月初，对当年收获的种子进行干燥预处理，即将草莓种子置于阳光下曝晒或30℃以下低温烘干，使种子含水量达到12～14％后备用；高温处理，即将经干燥预处理的种子置于器皿内，放入恒温箱或干燥箱，实施温度由低到高的分步处理过程为第一步先在30±2℃恒温处理24±1小时，第二步再在35±2℃恒温处理24±1小时，最后第三步在40±2℃恒温处理120±5小时，然后任其自然冷却降至室温后备用；低温处理，即将经高温处理后的种子移入铺有吸水纸的有盖器皿内，使用喷雾器用蒸馏水将种子喷湿，以种子表面湿润、未见明水出现为度，加上器皿盖，然后置于冰箱冷藏室内在0±1℃恒温处理168±5小时后，再置于阳光下曝晒或30℃以下低温烘干，使种子含水量达到12～14％后备用；浸酸处理，即将经低温处理后的种子移入器皿内，倒入浓酸，如浓度为98％的硫酸，以种子全部浸入酸中为度，均匀持续地小幅晃动器皿历时60±5秒钟；然后迅速地把处理好的种子倒入浸在清水中的尼龙丝网漏斗内，再用清水反复冲洗，以便漂去种子上的浓酸，再经晾干供播种育苗用。

集约化集中播种育苗及芽苗移栽：第1年在4月下旬到5月上旬择时进行播种，将处理好的种子掺适量细稻田土，均匀撒播在装有基质的自动恒湿盆内，自动恒湿盆内下层铺设9-11cm厚度的丹麦品氏托普细质泥炭基质，上层铺设3-5cm厚度的细稻田土，压实后均匀播种，再覆盖过50目细筛的、厚度为种子2-3倍的细稻田土，最后足量浇水并覆盖塑料薄膜。在6月份，待种子萌发后伸展出2张子叶时，用镊子小心地将芽苗连同胚根一起挑出栽培土层，移栽到盛有混合基质的15孔穴盘中，移栽后立即用喷雾器喷洒细雾状足量定根水。其中15孔穴盘中的混合基质是5份砻糠发酵基质和3份丹麦品氏细质泥炭基质体积比的混合物，移栽芽苗前要先将穴盘中的基质浇透水。与常规将种子直接播种在穴盘内一次性成苗的育苗方法相比，此法培育出的幼苗整齐一致，出苗率、成苗率高，经调查出苗率、成苗率可达到34.7％和92.8％，是常规育苗成苗率的2-3倍，因此，相同面积的土地上可育苗数比常规高出2-3倍。

表2草莓不同育苗方式对成苗的影响

育苗方式	出苗率(％)	成苗率(％)	整齐度
				穴盘点播	34.7	40.2	不整齐
集中播种	78.6	92.8	整齐

定植：待到第1年8月下旬到9月上旬，小苗展出4-5张真叶时，在6米跨度的大棚内，按每条垄宽1米，起6条垄，每垄背宽20-30cm，垄深30cm，草莓苗按株、行距15×20cm呈三角形定植在垄背两行。

逐步淘汰法初选优株：

步骤1、物候期筛选：在第1年的9月中旬到12月上旬，进行物候期筛选，以目前主栽品种‘红颊’为对照，以‘红颊’果实成熟期12月上旬为时间节点，保留12月份之前开花的株系，凡在12月上旬还未开花的单株，全部淘汰掉。与其他选择法相比，可以节省大量的调查、记载工作。

步骤2、株型筛选：在第1年的12月份，对第一步保留下来的株系进行株型筛选。此时，气温相对较低，休眠浅的单株对低温反应不敏感，仍然能保持正常生长，休眠深的单株对低温反应很敏感，遭遇低温时植株就会停长，且缩在一起，以抵御低温。而休眠浅的植株株型一般较直立，叶柄开张角度小于40度，筛选时要保留这种株型；休眠深的植株株型匍匐，叶柄开张角度大于50度，这种株型直接淘汰掉；叶柄开张角度在40-50度之间的株型属于半直立型，休眠习性介于两者之间，可以暂时保留下来，留后观察。另外在留下的单株中，还要综合考量花序的高低以及株高等指标。株型直立或半直立、花序高于或平于叶面、株高在15cm以上的单株予以保留，其余直接淘汰。

步骤3、果实品质筛选：第2年的1-3月份，在第二步筛选出的后代单株中进行品质筛选：以‘红颊’为对照，首先淘汰果实过软的单株，果实硬度初选主要采用手捏，以抓在手上的手感及经验判断，把明显比‘红颊’果实软的单株淘汰掉，再结合品尝的口感，综合判断，果实的口感与‘红颊’差不多的保留，差得多的淘汰，并将保留下来的单株进行挂牌编号。

步骤4、在露地自然条件下直接进行抗病筛选，即露地自然鉴定法抗病筛选：在第2年的3月上旬，将所有编号的株系分别定植到划好小区的育苗圃内，每个单株一个小区，结合扩大繁殖，在露地自然条件下进行抗炭疽病筛选，除不喷施任何化学和生物杀菌剂外，其余管理同常规田间管理。由于每年7、8月份的高温、多雨季节，是炭疽病的高发期，所以要等到第2年的8月下旬，再调查所有编号株系炭疽病的发病指数(DI)，病死株率以及株发病率。根据如下分级标准：免疫(I)DI＝0；高抗(HR)0＜DI≤5.0；抗病(R)5.0＜DI≤10.0；中抗(MR)10.0＜DI≤30.0；感病(S)30.0＜DI≤50.0；高感(HS)50.0＜DI≤100.0判断编号株系是否为抗病品种。发病指数(DI)≤30.0的株系即为初选优系，淘汰其余株系。

本试验采用初选的58个优良单株做母苗，在3月中旬定植到繁苗田，露地自然条件下不喷施任何杀菌剂，即第2年当年可完成抗病初选，且获得的抗病株系适应性强，能真实反映品种的抗病特性，假抗病株率为0；室内接种法首先取58个初选优良单株的幼嫩匍匐茎顶端，在无菌条件下培养成无菌苗以及分离炭疽病、白粉病、灰霉病病菌，获得纯菌丝，然后再用病菌溶液侵染无菌苗，进行抗病鉴定，获得的抗病株系经组织培养扩繁、炼苗，第2年定植到大田进行田间鉴定。结果(见表2)表明：室内接种法获得的抗病株率尽管比露地自然鉴定法高出12.1％，但经大田检验后假抗病率达到15.5％，比露地自然鉴定法高出了12.1％，且用时比后者多1年。

表3两种抗病性鉴定法准确度比较

初选优系复选、决选：在第二年的8月下旬到9月上旬，将初选的优系定植到采果田大棚内，继续观察、记载其物候期和株型，筛选标准与初选相同，继续筛选优良株系，淘汰不良株系。此时重点调查保留株系的品质和抗病性。品质调查主要包括果实硬度、可溶性固形物的含量、有机酸的含量、固酸比以及口感等指标。以‘红颊’为对照，果实硬度和固酸比大于等于‘红颊’的、口感好的株系即为复选优系。第3年的3月上中旬，结合扩大繁苗，对复选优系进行抗病性鉴定，鉴定方法同上。再次入选的优系进入第3年8-12月份的决选，决选方法同复选，第4年3-8月份，再次进行抗病性鉴定，此时决选出的优系即成新品种。新品种的选用周期为4年，与常规育种周期6年相比，缩短了2年；单株选择采用逐步淘汰法，减少了大量的调查工作量和人力、物力投入，降低了人力和物质成本；抗病性鉴定采用露地自然条件鉴定，与常规实验室条件下鉴定方法相比，选出真正的抗病品种机率大。

Claims (5)

1.一种短年限低成本草莓杂交育种法，包括连续进行的杂交获种——播种育苗——优系初选——优系复选——优系决选等步骤，其特征是在杂交育种过程中采用如下方法：

方法A、采用时间倒推方法提前杂交进行时间，将杂交获种——播种育苗——优系初选中的物候期选择、优株选评放在第一年进行；

方法B、采用集约化集中播种育苗及芽苗移栽方法，替代优系初选——优系复选——优系决选中的穴盘一次性播种育苗方法；

方法C、采用单株选择、逐步直接淘汰方法，替代优系初选——优系复选——优系决选的物候期、株型、果实品质、抗病筛选步骤中的每株后代都进行调查和统计的方法；

方法D、采用露地自然鉴定法进行抗病筛选，替代优系初选——优系复选——优系决选的抗病筛选步骤中的实验室条件下接种鉴定方法。

2.根据权利要求1所述的短年限低成本草莓杂交育种法，其特征是所述方法A包括如下内容：从4月底5月初往前倒推60-90天，推算出草莓杂交的时间在第1年的2月上旬到3月上旬进行杂交；在第1年4月中旬收获种子，并进行高温——低温——浸酸种子处理；第1年4月下旬到5月上旬择时进行播种；第1年6月份芽苗移栽；第1年8月下旬到9月上旬小苗定植；第1年9月中旬到12月上旬进行物候期筛选；在第1年12月份进行株型筛选。

3.根据权利要求1所述的短年限低成本草莓杂交育种法，其特征是所述方法B包括如下内容：将处理好的种子掺适量细稻田土，均匀撒播在装有基质的自动恒湿盆内，自动恒湿盆内下层铺设9-11cm厚度的丹麦品氏托普细质泥炭基质，上层铺设3-5cm厚度的细稻田土，压实后均匀播种，再覆盖过50目细筛的、厚度为种子2-3倍的细稻田土，最后足量浇水并覆盖塑料薄膜；待种子萌发后伸展出2张子叶时，用镊子小心地将芽苗连同胚根一起挑出栽培土层，移栽到盛有5份砻糠发酵基质和3份丹麦品氏细质泥炭基质体积比的混合基质的15孔穴盘中，移栽后立即用喷雾器喷洒细雾状足量定根水。

4.根据权利要求1所述的短年限低成本草莓杂交育种法，其特征是所述方法C包括如下内容：以物候期、株型、品质、抗病为筛选指标，按照时间的推移，依次分步骤进行：

步骤1、物候期筛选：第1年的9月中旬到12月上旬，以目前主栽品种‘红颊’为对照，以‘红颊’果实成熟期12月上旬为时间节点，保留12月份之前开花的株系，凡在12月上旬还未开花的单株，全部淘汰掉；

步骤2、株型筛选：第1年的12月份，对步骤1保留下来的株系中保留休眠浅的、株型直立、叶柄开张角度小于40度的单株；直接淘汰掉休眠深的、株型匍匐、叶柄开张角度大于50度的单株；暂时保留叶柄开张角度在40-50度之间的、半直立、休眠习性介于两者之间的单株，留后观察；并在留下的单株中，株型直立或半直立、花序高于或平于叶面、株高在15cm以上的单株予以保留，其余直接淘汰；

步骤3、果实品质筛选：第2年的1-3月份，在步骤2筛选出的后代单株中进行，以‘红颊’为对照，首先采用手捏方式以抓在手上的手感及经验判断，淘汰掉明显比‘红颊’果实软的单株；再结合品尝的口感判断，直接淘汰掉口感比‘红颊’差得多的单株，保留口感与‘红颊’相同或相近的单株，并将保留下来的单株进行挂牌编号；

步骤4、抗病筛选：第2年的3月上旬，将步骤3中有编号的株系分别定植到划好小区的育苗圃内，每个单株一个小区结合扩大繁殖，等到8月下旬调查所有编号株系炭疽病的发病指数(DI)，病死株率以及株发病率，保留发病指数(DI)≤30.0的株系，直接淘汰发病指数(DI)＞30.0的株系；

在优系复选、优系决选的物候期、株型、果实品质、抗病筛选步骤中重复上述过程；其中品质调查时增加可溶性固形物的含量、有机酸的含量、果实硬度等指标，果实硬度和固酸比仍然以‘红颊’为对照，直接淘汰掉小于‘红颊’的株系，保留大于等于‘红颊’的株系，即为复选、决选优系。

5.根据权利要求1所述的短年限低成本草莓杂交选种法，其特征是所述方法D包括如下内容：第2年的3月上旬，将步骤3中有编号的株系分别定植到划好小区的育苗圃内，每个单株一个小区结合扩大繁殖，直接在露地自然条件下进行抗炭疽病筛选，除不喷施任何化学和生物杀菌剂外，其余管理同常规田间管理，等到8月下旬调查所有编号株系炭疽病的发病指数(DI)，病死株率以及株发病率。根据免疫(I)DI＝0；高抗(HR)0＜DI≤5.0；抗病(R)5.0＜DI≤10.0；中抗(MR)10.0＜DI≤30.0；感病(S)30.0＜DI≤50.0；高感(HS)50.0＜DI≤100.0的分级标准，保留发病指数(DI)≤30.0的株系，直接淘汰发病指数(DI)＞30.0的株系；在优系复选、优系决选的抗病筛选步骤中重复上述过程。