CN105409764A - 一种四倍体玉米的育种方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种四倍体玉米的育种方法，育种方法包括选种、种子萌发培育、诱变和幼苗培育；诱变为采用化学诱变的方式进行；本发明玉米四倍体的诱变方法，诱变成功率高、不烂苗；化学诱变采用的诱变剂包括：秋水仙素、异生长素、萘骈乙烷、甲基磺酸乙酯、乙烯亚胺、亚硝基乙基脲烷、亚硝基甲基脲烷、硫酸二乙酯、重氮丝氨酸、丝裂毒素C的混合剂。本发明玉米四倍体的诱变方法，诱变成功率高、不烂苗，有着广泛的市场前景；诱变方法采用的化学诱变剂经过精密的配比，能够实现四倍体玉米的精确诱导；处理的玉米成长后产量高、生长周期短，具有竞争优势；育种方法操作简单，易于大范围推广。

Description

一种四倍体玉米的育种方法
技术领域
本发明属于植物育种领域，尤其涉及一种四倍体玉米的育种方法。
背景技术
人工诱变育种已成为现代育种学的重要手段之一，在农业生产中发挥了巨大的作用。因此近几十年来，人们对多倍体进行了深入研究，不仅为进化提供大量证据，而且在生产实践上有着广泛的应用价值。随着玉米杂种优势研究和利用的进一步深入，对育种材料的要求越来越高，玉米四倍体颗粒大、产量高，有很好的增产前景，将诱变育种应用于实际的玉米育种工作中是目前育种工作的重点之一。但是现在所采用的诱变剂大多成分简单，对植株的诱变准确性不高，且容易造成植株生长缓慢，容易出现烂苗、死苗现象，难以实现玉米四倍体的精确诱导。因此，有必要开发一种能够精确诱导产生玉米四倍体的育种方法，以满足市场的需求。
中国专利CN201310566078.5公开了一种利用摩擦禾的未减数配子特性培育玉米异源多倍体的方法，属于玉米远缘杂交领域。本发明以MTF-1为母本，以玉米或四倍体多年生类玉米为父本杂交，然后选择能越冬、分蘖数在15个以上，且染色体数为母本染色体数与父本雄配子染色体数之和的杂交后代植株，即为新的玉米异源多倍体。但是，该培育方法容易导致植株出现烂苗、死苗现象，质量不稳定。
中国专利CN201310115490.5公开了一种利用空间诱变选育玉米强优势杂交组合亲本的方法，步骤为：利用返回式卫星搭载玉米自交系或杂交种；回收当代种子单粒播种，不间苗，全部自交；自交一代按穗行种植，先选择优良穗行，再在优良穗行中选择优良单株自交；自交二代加大种植群体，增加选择压力，继续优中选优自交；自交三代采用双列杂交配制组合，诱变系继续自交；多点种植鉴定杂交组合，通过配合力分析选择综合性状表现优良的诱变株系和特殊配合力高的杂交组合。但是该方法不能实现精确诱变，制备失败率高，制作成本高。
因此急需一种诱变成功率高、能够精确诱导、不烂苗的玉米四倍体的育种方法。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种四倍体玉米的育种方法，育种方法包括选种、种子萌发培育、诱变和幼苗培育；诱变为采用化学诱变的方式进行；本发明玉米四倍体的诱变方法，诱变成功率高、不烂苗；化学诱变采用的诱变剂包括：秋水仙素、异生长素、萘骈乙烷、甲基磺酸乙酯、乙烯亚胺、亚硝基乙基脲烷、亚硝基甲基脲烷、硫酸二乙酯、重氮丝氨酸、丝裂毒素C的混合剂，诱变剂的重量份组成为：秋水仙素0.1份~0.3份、异生长素0.1份~0.3份、萘骈乙烷0.1份~0.3份、甲基磺酸乙酯0.1份~0.3份、乙烯亚胺0.1份~0.3份、亚硝基乙基脲烷0.1份~0.3份、亚硝基甲基脲烷0.1份~0.3份、硫酸二乙酯0.1份~0.3份、重氮丝氨酸1份~3份、丝裂毒素C1份~5份、纯净水1000份~5000份。采用的化学诱变剂经过精密的配比，能够实现四倍体玉米的精确诱导。
进一步地，选种为：选择外观形状好、无病虫害、无损伤、无腐烂斑点、无畸形的玉米种子，种植后经人工授粉培育出成熟的玉米种子。
更进一步地，种子萌发培育为：将玉米种子浸泡在水中，放入培养房中培养48h~72h，至种子发芽，培养房的温度为35℃~45℃。
更进一步地，诱变为：选用长15cm的幼芽，移栽到行距为50cm~80cm，间距为50cm~80cm的基质上进行诱变培养，培养3天~5天后在幼芽上砍三排鱼鳞口，鱼鳞口间隔3cm~5cm，将砍好鱼鳞口的幼芽固定于培育袋中，在幼芽的各个创口处均匀的涂抹诱变剂，每隔12小时涂抹一次，连续涂抹10~20次。本发明操作简单，育种时间短，育种效率高。
更进一步地，基质为锯末和河沙拌匀后喷水潮湿，其中锯末与河沙的体积比为2：1。
更进一步地，基质还需要控制湿度为70%~85%。
更进一步地，诱变培养的培养条件为：温度25℃~30℃，每天日照8h~12h，光照强度60μmol·m-2·s-1~100μmol·m-2·s-1。
进一步地，幼苗培育为：将诱变后的幼苗连同基质一起移栽到试验田中，1~3天继续涂抹诱变剂，每天一次，3天后自然生长。
进一步地，诱变剂的配置过程为：将按剂量份的秋水仙素溶于按剂量份的纯净水中，然后依次加入异生长素、萘骈乙烷、甲基磺酸乙酯、乙烯亚胺、亚硝基乙基脲烷、亚硝基甲基脲烷、硫酸二乙酯、重氮丝氨酸、丝裂毒素C，最后用饱和HCl溶液和饱和NaOH溶液调节诱变剂溶液的pH，至pH为7.0~7.5。诱变剂保存方便，可连续使用，诱变剂配置后的稳定性好。
进一步地，诱变剂配置好后，放在0℃~4℃避光保存。
本发明的优点是：
1.本发明玉米四倍体的诱变方法，诱变成功率高、不烂苗，有着广泛的市场前景；
2.本发明玉米四倍体的诱变方法采用的化学诱变剂经过精密的配比，能够实现四倍体玉米的精确诱导；
3.本发明育种方法处理的玉米成长后产量高、生长周期短，具有竞争优势；
4.本发明育种方法操作简单，易于大范围推广。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照具体实施方式，对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种四倍体玉米的育种方法
具体步骤包括选种、种子萌发培育、诱变和幼苗培育。诱变为采用化学诱变的方式进行；化学诱变采用的诱变剂包括：秋水仙素0.1份、异生长素0.1份、萘骈乙烷0.1份、甲基磺酸乙酯0.1份、乙烯亚胺0.1份、亚硝基乙基脲烷0.1份、亚硝基甲基脲烷0.1份、硫酸二乙酯0.1份、重氮丝氨酸1份、丝裂毒素C1份、纯净水1000份。诱变剂的配置过程为：将按剂量份的秋水仙素溶于按剂量份的纯净水中，然后依次加入异生长素、萘骈乙烷、甲基磺酸乙酯、乙烯亚胺、亚硝基乙基脲烷、亚硝基甲基脲烷、硫酸二乙酯、重氮丝氨酸、丝裂毒素C，最后用饱和HCl溶液和饱和NaOH溶液调节诱变剂溶液的pH，至pH为7.0；诱变剂配置好后，放在0℃避光保存。选种为：选择外观形状好、无病虫害、无损伤、无腐烂斑点、无畸形的玉米种子，种植后经人工授粉培育出成熟的玉米种子。种子萌发培育为：将玉米种子浸泡在水中，放入培养房中培养48h，至种子发芽，培养房的温度为35℃。诱变为：选用长15cm的幼芽，移栽到行距为50cm，间距为50cm的基质上进行诱变培养，培养3天后在幼芽上砍三排鱼鳞口，鱼鳞口间隔3cm，将砍好鱼鳞口的幼芽固定于培育袋中，在幼芽的各个创口处均匀的涂抹诱变剂，每隔12小时涂抹一次，连续涂抹10次；基质为锯末和河沙拌匀后喷水潮湿，控制湿度为70%，其中锯末与河沙的体积比为2：1。诱变培养的培养条件为：温度25℃，每天日照8h，光照强度60μmol·m-2·s-1。幼苗培育为：将诱变后的幼苗连同基质一起移栽到试验田中，1~3天继续涂抹诱变剂，每天一次，3天后自然生长。
实施例2
一种四倍体玉米的育种方法
具体步骤包括选种、种子萌发培育、诱变和幼苗培育。诱变为采用化学诱变的方式进行；化学诱变采用的诱变剂包括：秋水仙素0.3份、异生长素0.3份、萘骈乙烷0.3份、甲基磺酸乙酯0.3份、乙烯亚胺0.3份、亚硝基乙基脲烷0.3份、亚硝基甲基脲烷0.3份、硫酸二乙酯0.3份、重氮丝氨酸3份、丝裂毒素C5份、纯净水5000份。诱变剂的配置过程为：将按剂量份的秋水仙素溶于按剂量份的纯净水中，然后依次加入异生长素、萘骈乙烷、甲基磺酸乙酯、乙烯亚胺、亚硝基乙基脲烷、亚硝基甲基脲烷、硫酸二乙酯、重氮丝氨酸、丝裂毒素C，最后用饱和HCl溶液和饱和NaOH溶液调节诱变剂溶液的pH，至pH为7.5；诱变剂配置好后，放在4℃避光保存。选种为：选择外观形状好、无病虫害、无损伤、无腐烂斑点、无畸形的玉米种子，种植后经人工授粉培育出成熟的玉米种子。种子萌发培育为：将玉米种子浸泡在水中，放入培养房中培养72h，至种子发芽，培养房的温度为45℃。诱变为：选用长15cm的幼芽，移栽到行距为80cm，间距为80cm的基质上进行诱变培养，培养3天~5天后在幼芽上砍三排鱼鳞口，鱼鳞口间隔3cm~5cm，将砍好鱼鳞口的幼芽固定于培育袋中，在幼芽的各个创口处均匀的涂抹诱变剂，每隔12小时涂抹一次，连续涂抹20次；基质为锯末和河沙拌匀后喷水潮湿，控制湿度为85%，其中锯末与河沙的体积比为2：1。诱变培养的培养条件为：温度30℃，每天日照12h，光照强度100μmol·m-2·s-1。幼苗培育为：将诱变后的幼苗连同基质一起移栽到试验田中，1~3天继续涂抹诱变剂，每天一次，3天后自然生长。
实施例3
一种四倍体玉米的育种方法
具体步骤包括选种、种子萌发培育、诱变和幼苗培育。诱变为采用化学诱变的方式进行；化学诱变采用的诱变剂包括：秋水仙素0.2份、异生长素0.2份、萘骈乙烷0.2份、甲基磺酸乙酯0.2份、乙烯亚胺0.2份、亚硝基乙基脲烷0.2份、亚硝基甲基脲烷0.2份、硫酸二乙酯0.2份、重氮丝氨酸2份、丝裂毒素C3份、纯净水3000份。诱变剂的配置过程为：将按剂量份的秋水仙素溶于按剂量份的纯净水中，然后依次加入异生长素、萘骈乙烷、甲基磺酸乙酯、乙烯亚胺、亚硝基乙基脲烷、亚硝基甲基脲烷、硫酸二乙酯、重氮丝氨酸、丝裂毒素C，最后用饱和HCl溶液和饱和NaOH溶液调节诱变剂溶液的pH，至pH为7.25；诱变剂配置好后，放在2.5℃避光保存。选种为：选择外观形状好、无病虫害、无损伤、无腐烂斑点、无畸形的玉米种子，种植后经人工授粉培育出成熟的玉米种子。种子萌发培育为：将玉米种子浸泡在水中，放入培养房中培养60h，至种子发芽，培养房的温度为40℃。诱变为：选用长15cm的幼芽，移栽到行距为65cm，间距为65cm的基质上进行诱变培养，培养4天后在幼芽上砍三排鱼鳞口，鱼鳞口间隔4cm，将砍好鱼鳞口的幼芽固定于培育袋中，在幼芽的各个创口处均匀的涂抹诱变剂，每隔12小时涂抹一次，连续涂抹15次；基质为锯末和河沙拌匀后喷水潮湿，控制湿度为77.5%，其中锯末与河沙的体积比为2：1。诱变培养的培养条件为：温度27.5℃，每天日照10h，光照强度80μmol·m-2·s-1。幼苗培育为：将诱变后的幼苗连同基质一起移栽到试验田中，1~3天继续涂抹诱变剂，每天一次，3天后自然生长。
实施例4
一种四倍体玉米的育种方法
具体步骤包括选种、种子萌发培育、诱变和幼苗培育。诱变为采用化学诱变的方式进行；化学诱变采用的诱变剂包括：秋水仙素0.1份、异生长素0.2份、萘骈乙烷0.3份、甲基磺酸乙酯0.3份、乙烯亚胺0.2份、亚硝基乙基脲烷0.1份、亚硝基甲基脲烷0.1份、硫酸二乙酯0.2份、重氮丝氨酸3份、丝裂毒素C5份、纯净水4000份。诱变剂的配置过程为：将按剂量份的秋水仙素溶于按剂量份的纯净水中，然后依次加入异生长素、萘骈乙烷、甲基磺酸乙酯、乙烯亚胺、亚硝基乙基脲烷、亚硝基甲基脲烷、硫酸二乙酯、重氮丝氨酸、丝裂毒素C，最后用饱和HCl溶液和饱和NaOH溶液调节诱变剂溶液的pH，至pH为7.0；诱变剂配置好后，放在3℃避光保存。选种为：选择外观形状好、无病虫害、无损伤、无腐烂斑点、无畸形的玉米种子，种植后经人工授粉培育出成熟的玉米种子。种子萌发培育为：将玉米种子浸泡在水中，放入培养房中培养49h，至种子发芽，培养房的温度为39℃。诱变为：选用长15cm的幼芽，移栽到行距为58cm，间距为58cm的基质上进行诱变培养，培养4天后在幼芽上砍三排鱼鳞口，鱼鳞口间隔3cm，将砍好鱼鳞口的幼芽固定于培育袋中，在幼芽的各个创口处均匀的涂抹诱变剂，每隔12小时涂抹一次，连续涂抹12次；基质为锯末和河沙拌匀后喷水潮湿，控制湿度为75%，其中锯末与河沙的体积比为2：1。诱变培养的培养条件为：温度29℃，每天日照9h，光照强度90μmol·m-2·s-1。幼苗培育为：将诱变后的幼苗连同基质一起移栽到试验田中，1~3天继续涂抹诱变剂，每天一次，3天后自然生长。
实验例
在本实验例中，通过实验测试本发明1~4方法的育种效果。
1.试验材料
同样的玉米种2kg，1kg作为实验组，1kg作为对照组。
实验组：按照本发明实施例1~4方法育种后的玉米幼苗生长情况及产量；
对照组：用普通育种方法处理得到的玉米幼苗生长情况及产量。
2.试验方法
测试本发明实施例1~4育种后的玉米幼苗生长情况及产量、用普通育种方法处理得到的玉米幼苗生长情况及产量的情况统计。
3.试验结果
将本发明实施例1~4育种后幼苗的玉米幼苗生长情况及产量、用普通育种方法处理得到的玉米幼苗生长情况及产量的情况统计后进行分析，实验结果见表1。
表1.测试结果
材料 育种成功率 烂苗率 育种后的产量（kg/亩） 生长周期/天
实施例1育种方法 97% 2% 1250 85
实施例2育种方法 98% 2% 1150 82
实施例3育种方法 96% 2% 1200 83
实施例4育种方法 96% 2% 1200 84
普通育种方法 67% 12% 950 95
实验结果表明，与普通育种方法培育的玉米幼苗相比，本发明实施例1~4育种方法在同等情况下四倍体玉米的育种成功率、育种后的产量的性能结果测定优于普通育种方法培育的玉米幼苗，生长周期和烂苗率更低，制备方法适合推广。
以上仅为本发明的优选实施例及实验例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种四倍体玉米的育种方法，其特征在于，所述育种方法包括选种、种子萌发培育、诱变和幼苗培育；所述诱变为采用化学诱变的方式进行；所述化学诱变采用的诱变剂包括：秋水仙素、异生长素、萘骈乙烷、甲基磺酸乙酯、乙烯亚胺、亚硝基乙基脲烷、亚硝基甲基脲烷、硫酸二乙酯、重氮丝氨酸、丝裂毒素C的混合剂，所述诱变剂的重量份组成为：秋水仙素0.1份~0.3份、异生长素0.1份~0.3份、萘骈乙烷0.1份~0.3份、甲基磺酸乙酯0.1份~0.3份、乙烯亚胺0.1份~0.3份、亚硝基乙基脲烷0.1份~0.3份、亚硝基甲基脲烷0.1份~0.3份、硫酸二乙酯0.1份~0.3份、重氮丝氨酸1份~3份、丝裂毒素C1份~5份、纯净水1000份~5000份。
2.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于，所述选种为：选择外观形状好、无病虫害、无损伤、无腐烂斑点、无畸形的玉米种子，种植后经人工授粉培育出成熟的玉米种子。
3.根据权利要求2所述的育种方法，其特征在于，所述种子萌发培育为：将玉米种子浸泡在水中，放入培养房中培养48h~72h，至种子发芽，培养房的温度为35℃~45℃。
4.根据权利要求3所述的育种方法，其特征在于，所述诱变为：选用长15cm的幼芽，移栽到行距为50cm~80cm，间距为50cm~80cm的基质上进行诱变培养，培养3天~5天后在幼芽上砍三排鱼鳞口，鱼鳞口间隔3cm~5cm，将砍好鱼鳞口的幼芽固定于培育袋中，在幼芽的各个创口处均匀的涂抹诱变剂，每隔12小时涂抹一次，连续涂抹10~20次。
5.根据权利要求4所述的育种方法，其特征在于，所述基质为锯末和河沙拌匀后喷水潮湿，其中锯末与河沙的体积比为2：1。
6.根据权利要求4所述的育种方法，其特征在于，所述基质还需要控制湿度为70%~85%。
7.根据权利要求4所述的育种方法，其特征在于，所述诱变培养的培养条件为：温度25℃~30℃，每天日照8h~12h，光照强度60μmol·m-2·s-1~100μmol·m-2·s-1。
8.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于，所述幼苗培育为：将诱变后的幼苗连同基质一起移栽到试验田中，1~3天继续涂抹诱变剂，每天一次，3天后自然生长。
9.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于，所述诱变剂的配置过程为：将按剂量份的秋水仙素溶于按剂量份的纯净水中，然后依次加入异生长素、萘骈乙烷、甲基磺酸乙酯、乙烯亚胺、亚硝基乙基脲烷、亚硝基甲基脲烷、硫酸二乙酯、重氮丝氨酸、丝裂毒素C，最后用饱和HCl溶液和饱和NaOH溶液调节诱变剂溶液的pH，至pH为7.0~7.5。
10.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于，所述诱变剂配置好后，放在0℃~4℃避光保存。
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