CN106171958A - 一种小麦赤霉病抗病育种方法 - Google Patents

一种小麦赤霉病抗病育种方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106171958A
CN106171958A CN201610564054.XA CN201610564054A CN106171958A CN 106171958 A CN106171958 A CN 106171958A CN 201610564054 A CN201610564054 A CN 201610564054A CN 106171958 A CN106171958 A CN 106171958A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wheat
breeding
root
scab
culture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610564054.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106171958B (zh
Inventor
王纪芝
尹纪岩
宋立胜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao Agricultural University
Original Assignee
Jiangsu Qiangnong Agriculture Technology Service Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Qiangnong Agriculture Technology Service Co Ltd filed Critical Jiangsu Qiangnong Agriculture Technology Service Co Ltd
Priority to CN201610564054.XA priority Critical patent/CN106171958B/zh
Publication of CN106171958A publication Critical patent/CN106171958A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106171958B publication Critical patent/CN106171958B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H1/00Processes for modifying genotypes ; Plants characterised by associated natural traits
    • A01H1/02Methods or apparatus for hybridisation; Artificial pollination ; Fertility
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H4/00Plant reproduction by tissue culture techniques ; Tissue culture techniques therefor
    • A01H4/001Culture apparatus for tissue culture
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H4/00Plant reproduction by tissue culture techniques ; Tissue culture techniques therefor
    • A01H4/008Methods for regeneration to complete plants

Abstract

本发明公开了一种小麦赤霉病抗病育种方法,该育种方法的步骤包括:(1)筛选小麦赤霉病高抗资源和育种主干亲本;(2)鉴定赤霉病粗毒素筛选压;(3)将赤霉病高抗资源和育种主干亲本杂交,获得F1杂交种;(4)F1杂交种花培获得单倍体植株;(5)单倍体植株继代壮根;(6)单倍体植株浸根加倍;(7)花培苗单株收种获得花培家系,进一步农艺性状、赤霉病抗性筛选获得小麦赤霉病抗性品系。本发明的小麦赤霉病抗病育种方法大大加快了小麦赤霉病抗病育种速度,显著缩短赤霉病抗病育种周期,3年即可实现赤霉病抗性育种,具有重要的产业价值。

Description

一种小麦赤霉病抗病育种方法
技术领域
本发明涉及作物遗传育种领域,尤其涉及一种大大加快了小麦赤霉病抗性育种速度、显著缩短赤霉病抗病育种周期的小麦赤霉病抗病育种方法。
背景技术
小麦赤霉病(Fusarium head blight,FHB),又名红头瘴、烂麦头、麦穗枯、红麦头,是全球性小麦主要病害之一,由亚洲镰刀菌(Fusarium asiaticum)和禾谷镰刀菌(F.graminearium)引发的,主要发生于温暖湿润地区。中国长江中下游麦区和东北东部春麦区为该病的主要流行区,致病菌以禾谷镰刀菌为主,占小麦赤霉病病原菌的94.5%。20世纪60年代以后陕西关中灌区赤霉病逐年加重。80年代以后,由于扩大灌溉、气候变暖、秸秆还田等原因,小麦赤霉病逐渐向黄淮麦区、北方麦区等地区扩展。1985年全国赤霉病大流行,仅河南省发病面积就达到3.0×106hm2。2000年以来,赤霉病在中国大流行频率不断增加,发病面积呈明显扩大趋势,有9个年份赤霉病的发生面积超过3.3×106hm2,目前中国小麦受害面积约为7.00×106hm2,其中长江中下游冬麦区是小麦赤霉病的多发区和重发区。中国黄淮麦区、关中麦区以及东北东部春麦区近年来小麦赤霉病发生也日趋严重。
赤霉病严重威胁小麦安全生产,一般流行年份可引起5%~10%的产量损失,大流行年份可导致相当田块绝收,从而严重影响着国内小麦主产区的粮食安全和食品安全。赤霉病不仅造成小麦产量巨大损失,使小麦的产量和品质下降,该病菌为害小麦后,可产生多种真菌毒素,其中以脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)毒性最强。这些毒素会污染面粉,并可在食物链中长期存留,产生致癌物质,严重影响籽粒的食用、饲用和种用价值。因此,小麦赤霉病已成为世界高度关注的一类病害。
目前,小麦赤霉病的防治主要依赖于化学防治,但防治药剂较少,抗性产生严重。20世纪80年代发现灰霉病菌、甜菜霜霉病菌等对多菌灵产生了抗药性,给化学防治带来严峻的考验。另外,采用栽培措施和化学防治方法虽然取得了一定的防治效果,但均不能从根本上解决赤霉病的为害,尤其是抽穗期喷施农药后籽粒农药残留和环境污染问题突出,因此选育抗赤霉病品种仍然是目前解决这一问题的最经济有效方法。
在初期小麦抗赤霉病育种中主要采用传统的抗病育种方法进行育种,如利用引种、选择育种、杂交育种等常规育种途径选育出一批垂直抗性和水平抗性较好的优良品种和品系,但是常规育种消耗时间长,需要长期大量的人工大田筛选,费时费力,效率低下,已越来越不能满足小麦赤霉病抗病育种的需求。
与传统的育种方法相比,单倍体育种可以缩短育种时间提高选择效率。从20世纪70年代以来,单倍体育种技术已广泛的用于小麦育种,至今已培育出许多优良品种,是小麦育种的有效途径之一,而且单倍体诱导可以与分子标记和遗传操作技术相结合用于作物的遗传改良研究。目前,小麦单倍体育种主要是通过花药培养途径来实现的。
已有研究表明,禾谷镰刀菌侵染小麦后可以产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)为主的次生代谢毒素,小麦对DON毒素的敏感性与小麦赤霉病抗性呈负相关。因此,利用赤霉病病菌毒素对小麦进行筛选成为赤霉病抗病育种的重要思路。但是,普通小麦是6倍体,体细胞中含有6个染色体组,42条染色体,基因组庞大,而且小麦对赤霉病的抗性受数量性状控制,抗性遗传复杂,基因的补偿效应导致常规的小麦组织对赤霉病的抵抗消弱了小麦组织对赤霉病毒素的敏感性,导致常规的粗毒素筛选敏感性不强。
通常花药培养育种阶段会产生大量的小麦单倍体植株,通常花培的诱导培养阶段和分化培养阶段应尽量减少单倍体植株的比例,通过自然加倍或者人工诱导加倍来尽量实现单倍体植株恢复倍性。然而,单倍体植株由于其染色体组和染色体数量减半,单倍体植株对赤霉病毒素的敏感性大大提高,成为我们的重点研究方向。
发明内容
本发明的目的是针对现有小麦赤霉病抗病育种育种周期长、需要大量的人工大田筛选、效率低下等缺陷,提供了一种大大加快了小麦赤霉病抗性育种速度、显著缩短赤霉病抗病育种周期的小麦赤霉病抗病育种方法。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的:
一种小麦赤霉病抗病育种方法,其特征在于:该育种方法的步骤如下:
(1)筛选小麦赤霉病高抗资源和育种主干亲本:在小麦赤霉病重灾区采用多年多点法小区种植小麦资源,调查小麦资源库各材料赤霉病发病率,选取发病率低于0.5%且抗性稳定的小麦品种或家系作为小麦赤霉病高抗资源;选择小麦赤霉病抗性不足但农艺性状优良的地方主栽品种作为育种主干亲本;正季种植小麦赤霉病高抗资源和育种主干亲本;
(2)鉴定赤霉病粗毒素筛选压:选取步骤(1)种植的赤霉病高抗资源和育种主干的花药分别进行花药诱导培养获得花药愈伤,在分化培养基中加入梯度浓度的粗毒素提取液,然后将赤霉病高抗资源和育种主干亲本的花药愈伤转移到该分化培养基中进行分化培养,筛选赤霉病高抗资源和育种主干亲本花药愈伤分化率均为0.75%~1.5%的分化培养基添加的粗毒素浓度水平,将二者的平均值的粗毒素水平确定为赤霉病粗毒素筛选压;
(3)将赤霉病高抗资源和育种主干亲本杂交,获得F1杂交种:将步骤(1)正季种植的赤霉病高抗资源和育种主干亲本杂交,获得F1杂交种;
(4)F1杂交种花培获得单倍体植株:F1杂交种正季播种种植,选取健壮主穗花药进行花药诱导培养,获得花药愈伤组织,并挑选直径0.5~0.8cm的花药愈伤接种于添加了赤霉病粗毒素筛选压的分化培养基中分化培养,获得单倍体植株;
(5)单倍体植株继代壮根:待单倍体植株苗长至3-5cm之后转接于生根培养基进行继代壮根,15d后可观察到单倍体植株生长出旺盛的白色根系,打开封口膜炼苗;
(6)单倍体植株浸根加倍:将壮根并炼苗后的小麦单倍体植株取出,洗净根部培养基残留,剪去部分根须,留根长度2~3cm,用添加了2%二甲基亚砜+0.5‰秋水仙碱溶液浸泡根系,25℃条件下处理24h,处理结束后再用清水将药液冲洗干净,然后将植株移栽到温室中,遮阴5~7d后常规栽培管理;
(7)花培苗单株收种获得花培家系,进一步农艺性状、赤霉病抗性筛选获得小麦赤霉病抗性品系:温室种植小麦花培苗,单株收种获得赤霉病抗性得到改良的小麦赤霉病新家系,不同花培家系进一步大田播种,农艺性状、赤霉病抗性筛选获得农艺形状良好且赤霉病抗性得到改良的小麦新品系。
所述步骤(2)和步骤(4)中小麦花药诱导培养的过程如下:
(a)花药取材与低温预处理:花培材料常规大田种植,4月中下旬小麦孕穗期时于每日9点~11点取材小孢子发育处于单核晚期的主茎穗的中部小穗,剥掉旗叶外其他叶子,75%酒精擦拭表面后插入盛少许纯净水的烧杯中,用黑色塑料袋套住杯子,放入4℃冰箱低温预处理3~5d;
(b)花药接种:预处理后取出材料,用75%酒精消毒幼穗表面,然后放进超净工作台,从旗叶中拨出麦穗放入灭菌过的消毒盒中,倒入1‰升汞溶液至幼穗浸没,期间不时晃动瓶子,保证幼穗与消毒液浸泡均匀,消毒10min后,将幼穗用无菌水冲洗3~4次,用消毒后的镊子夹取幼穗中部小穗两边的花药,最后用消毒过的剪刀剪开花药上部,抖药法接种花药于小麦花药诱导培养基上;
(c)诱导培养:将小麦花药诱导培养基置于24~26℃的黑暗环境中诱导愈伤组织,30~40天后在花药的边缘出现白-淡黄色的无定型细胞团,即小麦花药愈伤组织。
所述步骤(a)中的取材小孢子发育处于单核晚期的麦穗的形态学标准为:幼穗顶部位于旗叶的叶耳与旗叶叶耳1/3~2/3处的小麦植株,用剪刀沿着茎部剪断所获得的部分。
所述步骤(b)和(c)中的小麦花药诱导培养基为改良癸培养基,其配方为:NH4NO3200mg/L,KNO3 1400mg/L,KH2PO4 500mg/L,CaCl2 150mg/L,MgSO4∙7H2O 100mg/L,Na2-EDTA37.25mg/L,FeSO4∙7H2O 27.85mg/L,MnSO4∙4H2O 4.0mg/L,ZnSO4∙7H2O 2.0mg/L,生物素2.0mg/L,H3BO3 1.5mg/L,KI 1.0mg/L,CaSO4∙5H2O 0.1mg/L,CoCl2∙6H2O 0.2mg/L,甘氨酸2.0mg/L,维生素B1 1.0mg/L,维生素B6 0.5mg/L,烟酸 0.5mg/L,肌醇 100mg/L,KT 1.5mg/L,IAA 0.5mg/L,丝氨酸 0.25mg/L,谷氨酰胺 5.0mg/L,水解酪蛋白 0.4g/L,植物血凝素3.5mg/L,AgNO3 5.0mg/L,幼穗提取液 25mg/L,琼脂 7g/L,麦芽糖 90g/L,pH值为5.8。
所述幼穗提取液的获取方法为:将小麦幼穗洗净后称取30g,切成碎片,加入100ml蒸馏水,煮沸20min,用4~6层纱布过滤静置,待沉淀后取上清液。
所述步骤(2)和(4)中粗毒素的制备方法为:大田剪取赤霉病发病麦穗,带回实验室-20℃下保存,提取时取出麦穗,搅碎器打碎,称取10g样品于150mL锥形瓶中,加入50mL84%乙腈水溶液,均质器混匀3分钟后过滤,滤液过MycoSep 226多功能净化柱,取4mL净化液于50℃水浴中氮吹至近干,以甲醇-10mmol/L乙酸铵溶液(1:1,v:v)溶解,混匀并定容至1mL,过0.22μm MICRO PES聚醚砜膜后,-20℃保存备用。
所述步骤(2)和(4)中的分化培养基的配方为:C17+蔗糖30g/L+琼脂5.5g/L+AgNO31.5mg/L+山梨醇80mol/L+NAA 0.15mg/L+KT 1.5mg/L+ABA 0.1mg/L,pH值为5.8。
所述步骤(2)和(4)中的分化培养的条件为:将分化培养基置于温度为25~27℃,光照强度为1500~2000Lx,光周期为光14h/暗10h的培养室条件下进行分化培养。
所述步骤(5)中的生根培养基的配方为:1/2MS基本培养基+多效唑3.0g/L,pH值为5.8;所述的生根培养的条件为:将生根培养基置于温度为27~29℃,光照强度为2500~3000Lx,光周期为光14h/暗10h的培养室条件下生根壮苗。
所述步骤(5)中的炼苗方法为:将生根培养的培养瓶封口膜打开,在培养室内进行开瓶练苗4~6天,然后转移到光照强度为3000~6000Lx,温度为10~30℃,湿度为70~85%,利用自然光炼苗7~10天。
本发明相比现有技术有如下优点:
本发明的育种方法与常规育种方法相比,通过调控小麦花药培养过程,大大提高了小麦单倍体植株的诱导比例,利用小麦单倍体植株对赤霉病病菌粗毒素敏感度高的优点进行粗毒素筛选,极大地提高了筛选效率,进而利用单倍体加倍手段获得倍性恢复的正常六倍体小麦植株,从而大大加快了小麦赤霉病抗病育种速度,显著缩短赤霉病抗病育种周期,3年即可实现赤霉病抗性育种,具有重要的产业价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
一种小麦赤霉病抗病育种方法,该育种方法的步骤如下:
(1)筛选小麦赤霉病高抗资源和育种主干亲本:在小麦赤霉病重灾区采用多年多点法小区种植小麦资源,调查小麦资源库各材料赤霉病发病率,选取平均发病率低于0.5%且抗性稳定的小麦品种或家系作为小麦赤霉病高抗资源;选择小麦赤霉病抗性不足但农艺性状优良的地方主栽品种作为育种主干亲本;正季种植小麦赤霉病高抗资源和育种主干亲本;
(2)鉴定赤霉病粗毒素筛选压:选取步骤(1)种植的赤霉病高抗资源和育种主干的花药分别进行花药诱导培养,诱导培养的过程如下:
(a)花药取材与低温预处理:花培材料常规大田种植,4月中下旬小麦孕穗期时于每日9点~11点取材小孢子发育处于单核晚期的主茎穗的中部小穗,小孢子发育处于单核晚期的形态学标准为:幼穗顶部位于旗叶的叶耳与旗叶叶耳1/3~2/3处的小麦植株,用剪刀沿着茎部剪断所获得的部分;剥掉旗叶外其他叶子,75%酒精擦拭表面后插入盛少许纯净水的烧杯中,用黑色塑料袋套住杯子,放入4℃冰箱低温预处理3~5d;
(b)花药接种:预处理后取出材料,用75%酒精消毒幼穗表面,然后放进超净工作台,从旗叶中拨出麦穗放入灭菌过的消毒盒中,倒入1‰升汞溶液至幼穗浸没,期间不时晃动瓶子,保证幼穗与消毒液浸泡均匀,消毒10min后,将幼穗用无菌水冲洗3~4次,用消毒后的镊子夹取幼穗中部小穗两边的花药,最后用消毒过的剪刀剪开花药上部,抖药法接种花药于小麦花药诱导培养基上,小麦花药诱导培养基为改良癸培养基,其配方为:NH4NO3 200mg/L,KNO3 1400mg/L,KH2PO4 500mg/L,CaCl2 150mg/L,MgSO4∙7H2O 100mg/L,Na2-EDTA 37.25mg/L,FeSO4∙7H2O 27.85mg/L,MnSO4∙4H2O 4.0mg/L,ZnSO4∙7H2O 2.0mg/L,生物素 2.0mg/L,H3BO3 1.5mg/L,KI 1.0mg/L,CaSO4∙5H2O 0.1mg/L,CoCl2∙6H2O 0.2mg/L,甘氨酸 2.0mg/L,维生素B1 1.0mg/L,维生素B6 0.5mg/L,烟酸 0.5mg/L,肌醇 100mg/L,KT 1.5mg/L,IAA0.5mg/L,丝氨酸 0.25mg/L,谷氨酰胺 5.0mg/L,水解酪蛋白 0.4g/L,植物血凝素 3.5mg/L,AgNO3 5.0mg/L,幼穗提取液 25mg/L(幼穗提取液的获取方法为:将小麦幼穗洗净后称取30g,切成碎片,加入100ml蒸馏水,煮沸20min,用4~6层纱布过滤静置,待沉淀后将取上清液),琼脂 7g/L,麦芽糖 90g/L,pH值为5.8;
(c)诱导培养:将小麦花药诱导培养基置于24~26℃的黑暗环境中诱导愈伤组织,30~40天后在花药的边缘出现白-淡黄色的无定型细胞团,即小麦花药愈伤组织;
获得花药愈伤后,在分化培养基中加入梯度浓度的粗毒素提取液,粗毒素的制备方法为:大田剪取赤霉病发病麦穗,带回实验室-20℃下保存,提取时取出保存的麦穗,搅碎器打碎,称取10g样品于150mL锥形瓶中,加入50mL84%乙腈水溶液,均质器混匀3分钟后过滤,滤液过MycoSep 226多功能净化柱,取4mL净化液于50℃水浴中氮吹至近干,以甲醇-10mmol/L乙酸铵溶液(1:1,v:v)溶解,混匀并定容至1mL,过0.22μm MICRO PES聚醚砜膜后,-20℃保存备用;然后将赤霉病高抗资源和育种主干亲本的花药愈伤转移到该分化培养基(分化培养基的配方为:C17+蔗糖30g/L+琼脂5.5g/L+AgNO31.5mg/L+山梨醇80mol/L+NAA 0.15mg/L+KT 1.5mg/L+ABA 0.1mg/L,pH值为5.8)中,将分化培养基置于温度为25~27℃,光照强度为1500~2000Lx,光周期为光14h/暗10h的培养室条件下分化培养;筛选赤霉病高抗资源和育种主干亲本花药愈伤分化率均为0.75%~1.5%的分化培养基添加的粗毒素浓度水平,将二者的平均值的粗毒素水平确定为赤霉病粗毒素筛选压;
(3)将赤霉病高抗资源和育种主干亲本杂交,获得F1杂交种:将步骤(1)正季种植的赤霉病高抗资源和育种主干亲本杂交,获得F1杂交种;
(4)F1杂交种花培获得单倍体植株:F1杂交种正季播种种植,选取健壮主穗花药进行花药诱导培养,花药诱导培养的培养基配方、培养条件和过程同步骤(2),获得花药愈伤组织;并挑选直径0.5~0.8cm的花药愈伤接种于添加了赤霉病粗毒素筛选压的分化培养基中分化培养,获得单倍体植株,分化培养的培养基配方、培养条件、赤霉病粗毒素获取方法和过程均同步骤(2);
(5)单倍体植株继代壮根:待单倍体植株苗长至3-5cm之后转接于生根培养基(生根培养基的配方为:1/2MS基本培养基+多效唑3.0g/L,pH值为5.8),将生根培养基置于温度为27~29℃,光照强度为2500~3000Lx,光周期为光14h/暗10h的培养室条件下生根壮苗;15d后可观察到单倍体植株生长出旺盛的白色根系,将生根培养的培养瓶封口膜打开,在培养室内进行开瓶练苗4~6天,然后转移到光照强度为3000~6000Lx,温度在10~30℃,湿度为70~85%,利用自然光炼苗7~10天;
(6)单倍体植株浸根加倍:将壮根并炼苗后的小麦单倍体植株取出,洗净根部培养基残留,剪去部分根须,留根长度2~3cm,用添加了2%二甲基亚砜+0.5‰秋水仙碱溶液浸泡根系,25℃条件下处理24h,处理结束后再用清水将药液冲洗干净,然后将植株移栽到温室中,遮阴5~7d后常规栽培管理;
(7)花培苗单株收种获得花培家系,进一步农艺性状、赤霉病抗性筛选获得小麦赤霉病抗性品系:温室种植小麦花培苗,单株收种获得赤霉病抗性得到改良的小麦赤霉病新家系,不同花培家系进一步大田播种,农艺性状、赤霉病抗性筛选获得农艺形状良好且赤霉病抗性得到改良的小麦新品系。
实施例
2012年开始,采用本发明的赤霉病抗病育种方法进行强筋优质小麦新品种郑麦9023的赤霉病抗性改良工作,其育种步骤如下。
(1)分别筛选三抗6号和郑麦9023作为小麦赤霉病高抗资源和育种主干亲本:
郑麦9023为河南省农科院选育的强筋类型早熟优质小麦品种,属弱春性、强筋、优质、早熟品种,幼苗半直立,分蘖力中等,春季生长迅速,株高82厘米左右,株型紧凑直立,穗层整齐,落黄较好,穗纺锤形,长芒,白壳,硬质白粒,亩穗数40万左右,穗粒数32粒左右,千粒重42克以上,产量水平550公斤/亩左右,农艺性状非常好,种植面积位居我国当前优质小麦品种种植面积第一位,然而,郑麦9023赤霉病抗性不高,因此,急需进行赤霉病抗病性改良。三抗6号是朝晖种业选育的半冬性早熟型小麦新品种小麦品种,该品种叶功能突出、千粒重高、穗头大、高抗赤霉病,2012年赤霉病高发年,我们在多个试验点小区种植小麦资源,调查小麦资源库各材料赤霉病发病率,结果发现大多数小麦品种资源减产超过70%,而三抗6号经受住了考验,感病率不超过千分之一,抗病表现极佳,我们推断三抗6号具有高抗赤霉病基因,因此,选用三抗6号作为小麦赤霉病高抗资源,进行郑麦9023的赤霉病抗性改良的亲本。
(2)鉴定赤霉病粗毒素筛选压:
2013年正季种植三抗6号和郑麦9023,选取单核晚期的花药分别进行花药诱导培养,分别获得花药愈伤,在分化培养基中加入梯度浓度的粗毒素提取液,然后分别将三抗6号和郑麦9023的花药愈伤转移到该分化培养基中进行分化培养,结果如下表1、表2:
由上表1和2我们可以发现,三抗6号的花药愈伤分化率为1%的分化培养基添加的粗毒素浓度水平约为4%,郑麦9023的花药愈伤分化率为1%的分化培养基添加的粗毒素浓度水平约为9%,取二者的平均值6.5%的粗毒素浓度添加水平确定为赤霉病粗毒素筛选压。
同时,我们选择不加粗毒素的分化培养基分化出的花培植株进行倍性鉴定,发现花培植株中单倍体植株的比例高达90.3%,远远高于常规花药培养中单倍体植株的比例,进一步统计添加了粗毒素的分化培养基中分化苗的单倍体植株比例,发现二者并无显著差异,因此,本发明提供的分化培养基可以提高愈伤组织分化阶段分化出的单倍体植株的比例,减少了单倍体植株自然加倍的出现。
(3)将三抗6号和郑麦9023杂交,获得F1杂交种,F1杂交种花培获得单倍体植株:
将2013年正季种植的三抗6号和郑麦9023杂交,获得F1杂交种,F1杂交种2014年正季种植,选取健壮主穗花药进行花药诱导培养,获得花药愈伤组织,并挑选直径0.5~0.8cm的花药愈伤接种于添加了6.5%粗毒素的分化培养基中分化培养,获得单倍体植株102棵。
(4)单倍体植株继代壮根:
待单倍体植株苗长至3-5cm之后转接于生根培养基进行继代壮根,15d后可观察到单倍体植株生长出旺盛的白色根系,将生根培养的培养瓶封口膜打开,在培养室内进行开瓶练苗4~6天,然后转移到光照强度为3000~6000Lx,温度为10~30℃,湿度为70~85%的条件下,利用自然光炼苗7~10天。
(5)单倍体植株浸根加倍:
将壮根并炼苗后的小麦单倍体植株取出,洗净根部培养基残留,剪去部分根须,留根长度2~3cm,用添加了2%二甲基亚砜+0.5‰秋水仙碱溶液浸泡根系,25℃条件下处理24h,处理结束后再用清水将药液冲洗干净,然后将植株移栽到温室中,遮阴5~7d后常规栽培管理。
(6)花培苗单株收种获得花培家系,进一步农艺性状、赤霉病抗性筛选获得小麦赤霉病抗性品系:
2015年温室种植小麦花培苗,单株收种获得99个花培家系,2015年正季大田播种,2016年春季进行农艺性状和赤霉病抗性鉴定筛选到了农艺形状良好且赤霉病抗性得到改良的小麦新品系2个。
由此可见,本发明的育种方法与常规育种方法相比,通过调控小麦花药培养过程,大大提高了小麦单倍体植株的诱导比例,利用小麦单倍体植株对赤霉病病菌粗毒素敏感度高的优点进行粗毒素筛选,极大地提高了筛选效率,利用单倍体加倍手段获得倍性恢复的正常六倍体小麦植株,从而大大加快了小麦赤霉病抗病育种速度,显著缩短赤霉病抗病育种周期,3年即可实现小麦赤霉病抗性育种,具有重要的产业价值。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内;本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种小麦赤霉病抗病育种方法,其特征在于:该育种方法的步骤如下:
(1)筛选小麦赤霉病高抗资源和育种主干亲本:在小麦赤霉病重灾区采用多年多点法小区种植小麦资源,调查小麦资源库各材料赤霉病发病率,选取发病率低于0.5%且抗性稳定的小麦品种或家系作为小麦赤霉病高抗资源;选择小麦赤霉病抗性不足但农艺性状优良的地方主栽品种作为育种主干亲本;正季种植小麦赤霉病高抗资源和育种主干亲本;
(2)鉴定赤霉病粗毒素筛选压:选取步骤(1)种植的赤霉病高抗资源和育种主干的花药分别进行花药诱导培养获得花药愈伤,在分化培养基中加入梯度浓度的粗毒素提取液,然后将赤霉病高抗资源和育种主干亲本的花药愈伤转移到该分化培养基中进行分化培养,筛选赤霉病高抗资源和育种主干亲本花药愈伤分化率均为0.75%~1.5%的分化培养基添加的粗毒素浓度水平,将二者的平均值的粗毒素水平确定为赤霉病粗毒素筛选压;
(3)将赤霉病高抗资源和育种主干亲本杂交,获得F1杂交种:将步骤(1)正季种植的赤霉病高抗资源和育种主干亲本杂交,获得F1杂交种;
(4)F1杂交种花培获得单倍体植株:F1杂交种正季播种种植,选取健壮主穗花药进行花药诱导培养,获得花药愈伤组织,并挑选直径0.5~0.8cm的花药愈伤接种于添加了赤霉病粗毒素筛选压的分化培养基中分化培养,获得单倍体植株;
(5)单倍体植株继代壮根:待单倍体植株苗长至3-5cm之后转接于生根培养基进行继代壮根,15d后可观察到单倍体植株生长出旺盛的白色根系,打开封口膜炼苗;
(6)单倍体植株浸根加倍:将壮根并炼苗后的小麦单倍体植株取出,洗净根部培养基残留,剪去部分根须,留根长度2~3cm,用添加了2%二甲基亚砜+0.5‰秋水仙碱溶液浸泡根系,25℃条件下处理24h,处理结束后再用清水将药液冲洗干净,然后将植株移栽到温室中,遮阴5~7d后常规栽培管理;
(7)花培苗单株收种获得花培家系,进一步农艺性状、赤霉病抗性筛选获得小麦赤霉病抗性品系:温室种植小麦花培苗,单株收种获得赤霉病抗性得到改良的小麦赤霉病新家系,不同花培家系进一步大田播种,农艺性状、赤霉病抗性筛选获得农艺形状良好且赤霉病抗性得到改良的小麦新品系。
2.根据权利要求1所述的小麦赤霉病抗病育种方法,其特征在于:所述步骤(2)和步骤(4)中小麦花药诱导培养的过程如下:
(a)花药取材与低温预处理:花培材料常规大田种植,4月中下旬小麦孕穗期时于每日9点~11点取材小孢子发育处于单核晚期的主茎穗的中部小穗,剥掉旗叶外其他叶子,75%酒精擦拭表面后插入盛少许纯净水的烧杯中,用黑色塑料袋套住杯子,放入4℃冰箱低温预处理3~5d;
(b)花药接种:预处理后取出材料,用75%酒精消毒幼穗表面,然后放进超净工作台,从旗叶中拨出麦穗放入灭菌过的消毒盒中,倒入1‰升汞溶液至幼穗浸没,期间不时晃动瓶子,保证幼穗与消毒液浸泡均匀,消毒10min后,将幼穗用无菌水冲洗3~4次,用消毒后的镊子夹取幼穗中部小穗两边的花药,最后用消毒过的剪刀剪开花药上部,抖药法接种花药于小麦花药诱导培养基上;
(c)诱导培养:将小麦花药诱导培养基置于24~26℃的黑暗环境中诱导愈伤组织,30~40天后在花药的边缘出现白-淡黄色的无定型细胞团,即小麦花药愈伤组织。
3.根据权利要求2所述的小麦赤霉病抗病育种方法,其特征在于:所述步骤(a)中的取材小孢子发育处于单核晚期的麦穗的形态学标准为:幼穗顶部位于旗叶的叶耳与旗叶叶耳1/3~2/3处的小麦植株,用剪刀沿着茎部剪断所获得的部分。
4.根据权利要求2所述的小麦赤霉病抗病育种方法,其特征在于:所述步骤(b)和(c)中的小麦花药诱导培养基为改良癸培养基,其配方为:NH4NO3 200mg/L,KNO3 1400mg/L,KH2PO4500mg/L,CaCl2 150mg/L,MgSO4∙7H2O 100mg/L,Na2-EDTA 37.25mg/L,FeSO4∙7H2O 27.85mg/L,MnSO4∙4H2O 4.0mg/L,ZnSO4∙7H2O 2.0mg/L,生物素 2.0mg/L,H3BO3 1.5mg/L,KI 1.0mg/L,CaSO4∙5H2O 0.1mg/L,CoCl2∙6H2O 0.2mg/L,甘氨酸 2.0mg/L,维生素B1 1.0mg/L,维生素B6 0.5mg/L,烟酸 0.5mg/L,肌醇 100mg/L,KT 1.5mg/L,IAA 0.5mg/L,丝氨酸 0.25mg/L,谷氨酰胺 5.0mg/L,水解酪蛋白 0.4g/L,植物血凝素 3.5mg/L,AgNO3 5.0mg/L,幼穗提取液 25mg/L,琼脂 7g/L,麦芽糖 90g/L,pH值为5.8。
5.根据权利要求4所述的小麦赤霉病抗病育种方法,其特征在于:所述幼穗提取液的获取方法为:将小麦幼穗洗净后称取30g,切成碎片,加入100ml蒸馏水,煮沸20min,用4~6层纱布过滤静置,待沉淀后取上清液。
6.根据权利要求1所述的小麦赤霉病抗病育种方法,其特征在于:所述步骤(2)和(4)中粗毒素的制备方法为:大田剪取赤霉病发病麦穗,带回实验室-20℃下保存,提取时取出麦穗,搅碎器打碎,称取10g样品于150mL锥形瓶中,加入50mL84%乙腈水溶液,均质器混匀3分钟后过滤,滤液过MycoSep 226多功能净化柱,取4mL净化液于50℃水浴中氮吹至近干,以甲醇-10mmol/L乙酸铵溶液(1:1,v:v)溶解,混匀并定容至1mL,过0.22μm MICRO PES聚醚砜膜后,-20℃保存备用。
7.根据权利要求1所述的小麦赤霉病抗病育种方法,其特征在于:所述步骤(2)和(4)中的分化培养基的配方为:C17+蔗糖30g/L+琼脂5.5g/L+AgNO31.5mg/L+山梨醇80mol/L+NAA0.15mg/L+KT 1.5mg/L+ABA 0.1mg/L,pH值为5.8。
8.根据权利要求1所述的小麦赤霉病抗病育种方法,其特征在于:所述步骤(2)和(4)中的分化培养的条件为:将分化培养基置于温度为25~27℃,光照强度为1500~2000Lx,光周期为光14h/暗10h的培养室条件下进行分化培养。
9.根据权利要求1所述的小麦赤霉病抗病育种方法,其特征在于:所述步骤(5)中的生根培养基的配方为:1/2MS基本培养基+多效唑3.0g/L,pH值为5.8;所述的生根培养的条件为:将生根培养基置于温度为27~29℃,光照强度为2500~3000Lx,光周期为光14h/暗10h的培养室条件下生根壮苗。
10.根据权利要求1所述的小麦赤霉病抗病育种方法,其特征在于:所述步骤(5)中的炼苗方法为:将生根培养的培养瓶封口膜打开,在培养室内进行开瓶练苗4~6天,然后转移到光照强度为3000~6000Lx,温度为10~30℃,湿度为70~85%,利用自然光炼苗7~10天。
CN201610564054.XA 2016-07-18 2016-07-18 一种小麦赤霉病抗病育种方法 Expired - Fee Related CN106171958B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610564054.XA CN106171958B (zh) 2016-07-18 2016-07-18 一种小麦赤霉病抗病育种方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610564054.XA CN106171958B (zh) 2016-07-18 2016-07-18 一种小麦赤霉病抗病育种方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106171958A true CN106171958A (zh) 2016-12-07
CN106171958B CN106171958B (zh) 2018-03-06

Family

ID=57492871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610564054.XA Expired - Fee Related CN106171958B (zh) 2016-07-18 2016-07-18 一种小麦赤霉病抗病育种方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106171958B (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107148908A (zh) * 2017-06-14 2017-09-12 江苏强农农业技术服务有限公司 一种赤霉病抗性小麦育种新方法
CN107182774A (zh) * 2017-06-14 2017-09-22 江苏强农农业技术服务有限公司 一种雪霉叶枯病抗性小麦育种新方法
CN107211882A (zh) * 2017-06-14 2017-09-29 尹纪岩 一种利用根腐病菌粗毒素快速筛选小麦根腐病抗性品种的育种方法
CN108849327A (zh) * 2018-07-14 2018-11-23 山东省滨州市秋田种业有限责任公司 一种黄淮北片抗赤霉病小麦育种的方法
CN109168924A (zh) * 2018-10-29 2019-01-11 张亮 一种抗炭疽病红绿茶茶树的培育方法
CN109220781A (zh) * 2018-10-13 2019-01-18 江苏强农农业技术服务有限公司 一种黄瓜褐斑病抗性育种方法
CN109220782A (zh) * 2018-10-13 2019-01-18 江苏强农农业技术服务有限公司 一种黄瓜枯萎病抗性育种方法
CN109220377A (zh) * 2018-09-07 2019-01-18 山东中农天泰种业有限公司 一种抗叶斑类病害的玉米育种方法
CN110338062A (zh) * 2019-08-16 2019-10-18 杨迪 一种甘草花药培养诱导愈伤组织的方法
CN111707753A (zh) * 2020-06-24 2020-09-25 安徽农业大学 一种小麦赤霉病籽粒zen毒素的检测方法
CN111758575A (zh) * 2020-08-01 2020-10-13 江苏高航农业科技有限公司 一种葡萄花药胚性愈伤组织分化培养基
CN114793904A (zh) * 2022-05-13 2022-07-29 河北省农林科学院粮油作物研究所 一种小麦花药的诱导培养基和培养方法
CN115281185A (zh) * 2022-07-05 2022-11-04 河北省农林科学院生物技术与食品科学研究所 一种延长小麦花药保存时间的方法
CN115443905A (zh) * 2022-10-09 2022-12-09 绵阳市农业科学研究院 一种含有赤霉病抗性基因的改良小麦的培育方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102106257A (zh) * 2009-12-24 2011-06-29 上海市农业科学院 一种筛选麦类作物耐赤霉病菌毒素的方法
CN104969856A (zh) * 2015-07-10 2015-10-14 乔保建 一种小麦抗赤霉离体定向选择育种方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102106257A (zh) * 2009-12-24 2011-06-29 上海市农业科学院 一种筛选麦类作物耐赤霉病菌毒素的方法
CN104969856A (zh) * 2015-07-10 2015-10-14 乔保建 一种小麦抗赤霉离体定向选择育种方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
隋新霞等: "小麦花药培养研究进展", 《麦类作物学报》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107148908A (zh) * 2017-06-14 2017-09-12 江苏强农农业技术服务有限公司 一种赤霉病抗性小麦育种新方法
CN107182774A (zh) * 2017-06-14 2017-09-22 江苏强农农业技术服务有限公司 一种雪霉叶枯病抗性小麦育种新方法
CN107211882A (zh) * 2017-06-14 2017-09-29 尹纪岩 一种利用根腐病菌粗毒素快速筛选小麦根腐病抗性品种的育种方法
CN108849327A (zh) * 2018-07-14 2018-11-23 山东省滨州市秋田种业有限责任公司 一种黄淮北片抗赤霉病小麦育种的方法
CN109220377A (zh) * 2018-09-07 2019-01-18 山东中农天泰种业有限公司 一种抗叶斑类病害的玉米育种方法
CN109220782A (zh) * 2018-10-13 2019-01-18 江苏强农农业技术服务有限公司 一种黄瓜枯萎病抗性育种方法
CN109220781A (zh) * 2018-10-13 2019-01-18 江苏强农农业技术服务有限公司 一种黄瓜褐斑病抗性育种方法
CN109168924A (zh) * 2018-10-29 2019-01-11 张亮 一种抗炭疽病红绿茶茶树的培育方法
CN110338062A (zh) * 2019-08-16 2019-10-18 杨迪 一种甘草花药培养诱导愈伤组织的方法
CN111707753A (zh) * 2020-06-24 2020-09-25 安徽农业大学 一种小麦赤霉病籽粒zen毒素的检测方法
CN111758575A (zh) * 2020-08-01 2020-10-13 江苏高航农业科技有限公司 一种葡萄花药胚性愈伤组织分化培养基
CN114793904A (zh) * 2022-05-13 2022-07-29 河北省农林科学院粮油作物研究所 一种小麦花药的诱导培养基和培养方法
CN115281185A (zh) * 2022-07-05 2022-11-04 河北省农林科学院生物技术与食品科学研究所 一种延长小麦花药保存时间的方法
CN115443905A (zh) * 2022-10-09 2022-12-09 绵阳市农业科学研究院 一种含有赤霉病抗性基因的改良小麦的培育方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106171958B (zh) 2018-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106171958A (zh) 一种小麦赤霉病抗病育种方法
CN106171957B (zh) 一种利用花培单倍体筛选优良耐盐株系的小麦耐盐育种方法
CN102613074B (zh) 一种四倍体萝卜的育种方法
CN106973791A (zh) 一种甲基磺酸乙酯离体诱变大花萱草产生突变体的方法
CN103843592A (zh) 一种抗疫病不同生理小种的耐热辣椒砧木的选育方法
CN105918117A (zh) 一种四倍体冬枣的繁育方法
CN109122312B (zh) 一种使报春石斛种子快速繁殖成苗的培养基及方法
CN104145814A (zh) 一种高盆樱桃(原变种)茎段组织培养获得再生植株的方法
CN104521744B (zh) 一种白叶枯病抗性粳稻育种方法
CN109294930A (zh) 一种获得铁皮石斛幼苗阶段菌根真菌的方法
CN108077080A (zh) 一种花生高油体的离体定向筛选方法
CN100435626C (zh) 叶下珠茎节和枝节腋芽组培苗的快繁
CN110463600A (zh) 一种抗黄化曲叶病毒病的番茄选育方法
CN107750947A (zh) 一种调节杏黄兜兰有性繁殖和无性繁殖效率的方法
CN109220781A (zh) 一种黄瓜褐斑病抗性育种方法
CN101861833B (zh) 凤尾兰花药组织培养的方法及专用培养基
CN105850745B (zh) 一种枸杞花药诱导培养基及花培育种方法
CN102119662B (zh) 离体培养条件下纤维亚麻多倍体诱导方法
CN103782902A (zh) 一种借助60Co-γ射线诱变和小孢子培养创制大白菜突变体的方法
CN101836592B (zh) 草地羊茅花药组织培养的方法及其专用培养基
CN112470926A (zh) 一种凉粉草茎尖脱毒种苗的快速扩繁方法
CN107155897B (zh) 一种甜瓜花药诱导培养基及花培育种方法
CN110896861A (zh) 一种藿香组织培养快速繁殖及育苗方法
CN104782481A (zh) 借助游离小孢子培养和ems诱变创制大白菜突变体的方法
CN110257254A (zh) 一种生防菌株tmn-1及生防菌剂的制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Li Ximei

Inventor after: Zhang Yumei

Inventor after: Lin Qi

Inventor before: Wang Jizhi

Inventor before: Yin Jiyan

Inventor before: Song Lisheng

TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20180205

Address after: 266109 Qingdao Road, Chengyang District, Shandong, No. 700 the Great Wall

Applicant after: Qingdao Agricultural University

Address before: 222000 Jiangsu Province, Lianyungang city Haizhou District Qingnian Road Hengli real estate comprehensive building of two storey building

Applicant before: JIANGSU QIANGNONG AGRICULTURE TECHNOLOGY SERVICE CO., LTD.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180306

Termination date: 20180718