CN106234204A - 一种高β-葡聚糖含量青稞的育种方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高β-葡聚糖含量青稞的育种方法，步骤如下：(1)以糯性青稞作为亲本之一，与非糯性青稞杂交，得到F1代杂交种；(2)多代培育，得到性状稳定遗传的后代品系；(3)从糯性青稞品系中选择高β-葡聚糖含量的品系，即可。本发明育种方法可以稳定、高效地获得β-葡聚糖含量显著高于亲本青稞的子代青稞，克服了传统育种方法频率低、偶然性大的问题，可以极大的促进青稞的发展和应用，工业应用前景非常优良。
Description
技术领域
本发明属于作物育种领域，涉及一种青稞的育种方法，特别是一种高β-葡聚糖含量青稞的育种方法。
背景技术
β-葡聚糖，化学名称为(1-3),(1-4)-β-D葡聚糖,是一种非淀粉多糖，是禾谷类作物籽粒胚乳和糊粉层细胞壁的主要成分，具有降血脂、降胆固醇、调节血糖、提高免疫力、抗肿瘤和预防心血管疾病的作用。随着人们对自身健康的关注，富含β-葡聚糖的饮食品日益受到青睐，美、法等国食药监局甚至规定“一般成人日均摄入食品中的β-葡聚糖绝对不低于3克”。
青稞(Hordeumvulgare)又称裸大麦、米大麦、元麦，主要产自中国西藏、青海、四川、云南等地，是藏族人民的主要粮食，有着广泛的药用以及营养价值。青稞的β-葡聚糖含量高，平均为5.25％，但是仍然无法满足人们的需求。因此，通过育种得到高含量β-葡聚糖的青稞品种非常必要。
目前高含量β-葡聚糖青稞的新种基本上都采用杂交育种方法选育得到，通过选取两株高含量β-葡聚糖的青稞作为亲本进行杂交育种，然后在子代中选择β-葡聚糖含量高、性状稳定遗传的品种。由于杂交育种的本质是亲本基因的自由组合，因而获得的稳定遗传的纯合子代中，绝大部分子代的β-葡聚糖含量均与亲本相当，只有极少部分β-葡聚糖含量相关基因发生正向自然突变或微效基因累加的子代，β-葡聚糖含量才会显著高于亲本。
因而，通过杂交育种获得高β-葡聚糖青稞基本依赖于β-葡聚糖含量相关基因的正向自然突变或者微效基因累加，然而，β-葡聚糖含量相关基因的正向突变或者微效基因累加发生的频率非常低，偶然性大，这也导致杂交育种获得高β-葡聚糖青稞的难度非常大，存在极大的偶然性，多次育种获得1个β-葡聚糖含量显著高于亲本的子代品系都非常困难，事实上，根据我们的检索，至今，仅有3例通过杂交育种获得β-葡聚糖高于亲本的子代青稞的报道【强小林等，优质保健青稞“藏青25”品种选育与栽培技术，大麦与谷类科学，2008(2)：P55-56；任有成等，高β-葡聚糖青稞新品种昆仑12号的选育及其特征特性，作物杂志，2008(4)：P43；任有成，高β-葡聚糖青稞新品种昆仑13号的选育及特征特性，作物杂志，2010(2)：P113】；再者，β-葡聚糖含量的测定非常昂贵，很多时候，投入了大量人力、物力、财力也不能得到β-葡聚糖含量显著高于亲本的品系，造成大量资源浪费，也阻碍了青稞的实际应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以稳定培育得到β-葡聚糖含量高于亲本的青稞的育种方法。
本发明高β-葡聚糖含量青稞的育种方法，步骤如下：
(1)以糯性青稞作为亲本之一，与非糯性青稞杂交，得到F1代杂交种；
(2)多代培育，得到性状稳定遗传的后代品系；
(3)从糯性青稞品系中选择高β-葡聚糖含量的品系，即可。
糯性青稞：是指采用碘染的方式对胚乳染色呈红棕色的青稞。
非糯性青稞：是指采用碘染的方式对胚乳染色呈蓝黑色的青稞。
多代培育是指培育6代以上。
其中，步骤(1)中，所述杂交采取人工授粉方式。
步骤(2)中，多代培育采用自交、回交和/或单倍体加倍选育法的方式。
优选地，所述多代培育采用自交的方式。
所述多代培育的代数为6代。
本发明还提供了前述育种方法得到的青稞品系。
本发明杂交育种方法通过选择糯性青稞与非糯性青稞共同作为亲本，结合在糯性子代中选择目标青稞的方式，可以培育得到大量β-葡聚糖含量显著高于两个亲本青稞β-葡聚糖含量的子代，一次育种得到β-葡聚糖含量显著高于亲本的目标青稞的频率高达50～87.5％，取得了完全意料不到的技术效果。因而本发明育种方法可以稳定、高效地获得β-葡聚糖含量显著高于亲本青稞的子代青稞，克服了传统育种方法频率低、偶然性大的问题，可以极大的促进青稞的发展和应用，工业应用前景非常优良。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1本发明方法的育种路线图
具体实施方式
下面以实施例作进一步说明，但本发明不局限于这些实施例。
本发明所用的实验试剂与仪器如下：
干燥箱，粉碎机，恒温水浴锅，离心机，紫外可见分光光度计；
K-BGLU混联键β-葡聚糖检测试剂盒：购自爱尔兰Megazyme公司；
碘-碘化钾：购自生工生物工程(上海)股份有限公司。
实施例1本发明高β-葡聚糖含量青稞的育种方法
如图1所示，本发明育种方法如下：
(1)以糯性青稞种质资源(品种或品系)做父本，以非糯性青稞种质资源(品种或品系)做母本，采用人工授粉的方式杂交，产生F1代杂交种；
(2)以F1代杂交种为基础，采用多代自交或回交的常规选育方法，或单倍体加倍选育法的方式，培育性状(农艺和品质)稳定遗传的后代品系(性状如下：皮裸性，棱型，株型，糯性，成熟期)；
(3)从糯性青稞品系中选择高β-葡聚糖含量的品系，即可。
以下用试验例的方式说明本发明的有益效果：
试验例1采用本发明方法选育的高β-葡聚糖含量青稞的实例
1、栽培地域
成都市双流县。
2、材料
糯性青稞种质资源，W11，其β-葡聚糖含量为5.5％；
非糯性青稞种质资源，QB25，其β-葡聚糖量为5.4％。
3、选育方法
(1)以糯性青稞种质资源(品种或品系)做父本，非糯性青稞种质资源(品种或品系)做母本，采用人工授粉的方式(用剪刀剪开母本颖壳，取父本花粉，给母本雌蕊进行人工授粉，然后套袋)杂交，产生F1代杂交种；
(2)多代培育
以F1代杂交种为基础，采用多代自交、回交等方法，培育性状(农艺和品质性状)稳定遗传的后代品系。所述的性状如下：
皮裸性：当脱粒时，颖壳与籽粒分离为裸大麦(裸性)，反之，则为皮大麦(皮性)；
棱型：侧小随不育为二棱，反之，则为六棱；
株型：叶子与茎秆夹角小，叶片较直立，为紧凑型，反之，为松散型，株高110厘米为中秆，小于100厘米为矮秆，高于120厘米为高秆；
糯性：胚乳碘染为红色为糯青稞，为黑色则为非糯青稞；
成熟期：小于100天为早熟，120天左右为中熟，大于140天为晚熟。
F2代：将F1代种子单粒点播，自然自交，成熟后收取自交种；除此之外，还可以单粒点播F1代种，取F1代花粉，进行单倍体加倍，得到加倍单倍体系；
F3代：单粒点播F2代自交种，自然自交，成熟后收种；
F4代：重复F3代的操作步骤；
F5代：重复F4代的操作步骤，选择株系，收取主穗；
F6代：将单穗种子进行碘染，将碘染结果为红棕色、蓝黑色的种子播成穗行，一穗两行，每行长1.33m，红棕色的为一行，蓝黑色的为一行，一行即为一个品系；自交，种子成熟后，从单个品系中随机选择100粒种子，切开小部分胚乳，进行单粒碘染，
F7代：取碘染全为红色和黑色的品系，按品系人工发苗，播苗，8-10行1系，自然自交，成熟后收种；对每个青稞品系，检测其性状是否稳定遗传，所述的性状包括皮裸性、棱型、株型、成熟期；另外对每个品系，随机选择100粒种子进行碘染，观察是否全为红色或黑色，以便确定糯性，非糯性是否稳定遗传；选择糯性、非糯性稳定遗传的品系检测其β-葡聚糖含量，选择高β-葡聚糖含量的糯性材料；
(3)从糯性青稞品系中选择高β-葡聚糖含量的品系，即可。
4、检测方法
(1)、β-葡聚糖测定方法：
1)将大麦用粉碎机粉碎，磨成可通过0.5mm筛网的粉末。
2)采用烘箱干燥法测定样品的水分含量。
3)精确称量粉碎后的样品80-120mg，放入10mL容量聚丙烯离心管中，轻拍离心管，确保所有的样品都在离心管底部。
4)用0.2mL 50％(v/v)的乙醇使样品湿润以利于分散，然后加20mM,pH 6.5的磷酸钠缓冲液4.0mL，用漩涡混合器搅拌均匀。
5)混合好后，将离心管置于沸水浴中孵育2min，然后用漩涡混合器剧烈搅拌，再次沸水浴孵育3min，搅拌一次。
6)将离心管置于50℃水浴锅，平衡5min。
7)加入10U地衣聚糖酶0.2mL，搅拌内容物。密封离心管，50℃孵育1h，期间用漩涡混合器定时剧烈搅拌3～4次。
8)加入200mM,pH 4.0醋酸钠缓冲液5.0mL，用漩涡混合器剧烈混合离心管内容物。
9)将离心管在室温下平衡5min，1000g离心10min，然后分别向3个10mL试管底部小心准确移取01mL。
10)将溶于50mM，pH为4.0的醋酸钠缓冲液的β-葡糖苷酶(0.1mL,0.2U)加入其中两个试管中(反应)。第三个试管(反应空白),加50mM，pH 4.0的醋酸盐缓冲液0.1mL，50℃孵育所有的试管10min。
11)每管加GOPOD试剂3.0mL，再次50℃孵育20min。
12)从水浴中取出试管，在510nm下1h内测定吸光光度值。
式中：
△A是样品吸光值；
F是100/100μg葡萄糖吸光值；
W是样品干重(g)。
(2)、碘染法：
用小刀切去籽粒部分种皮，使胚乳部分裸露，用10微升滴在裸露胚乳上，如显色为红棕色则为糯性，蓝黑色为非糯性。
5、检测结果
本发明得到的202个品系中，稳定遗传的品系有12个，见表1。
表1 202个品系中稳定品系的β-葡聚糖含量以及是否糯性的检测结果
| 编号 | β-葡聚糖含量(％w/w) | 籽粒胚乳碘染结果 |
| X409-2 | 7.11 | 红棕色 |
| X402-6 | 7.41 | 红棕色 |
| X403-2 | 6.86 | 红棕色 |
| X396-6 | 6.01 | 红棕色 |
| X396-9 | 5.61 | 红棕色 |
| X400-5 | 5.66 | 红棕色 |
| X417-2 | 6.23 | 蓝黑色 |
| X401-9 | 5.25 | 蓝黑色 |
| X403-7 | 5.72 | 蓝黑色 |
| X403-6 | 5.27 | 蓝黑色 |
| X413-5 | 4.87 | 蓝黑色 |
| X400-4 | 4.67 | 蓝黑色 |
注：β-葡聚糖含量相差大于1％的为显著。
由表1可见，本发明得到的12个稳定遗传的品系中，其中，糯性青稞有6个，它们的β-葡聚糖含量均高于两个亲本，而且其中3个品系的β-葡聚糖含量比β-葡聚糖含量高的亲本(5.5％)还高了1.36～1.91％，提高幅度非常大，差异非常显著；而非糯性青稞也有6个，但是β-葡聚糖含量则与亲本相差不大，差异均小于1％。
试验结果说明，本发明1次育种培育得到的6个稳定遗传的糯性子代中，有3个品系的β-葡聚糖含量均显著高于亲本。因此，采用本发明育种方法，即以糯性青稞与非糯性青稞共同作为亲本进行杂交育种，最后在糯性子代中选择目标青稞的方法，获得β-葡聚糖含量显著高于亲本的青稞的几率高达50％，取得了完全意料不到的技术效果。
而以糯性青稞与非糯性青稞共同作为亲本进行杂交育种，得到的非糯性子代中，没有β-葡聚糖含量显著高于亲本的青稞，与现有技术的趋势一致。
试验例2采用本发明方法选育高β-葡聚糖含量的实例
1、栽培地域
成都市双流县。
2、材料
糯性青稞种质资源，W11，其β-葡聚糖含量为5.5％；
非糯性青稞种质资源，ZQ311，其β-葡聚糖量为6.1％。
3、选育方法
同试验例1的选育方法。
4、检测方法
同试验例1的检测方法。
5、检测结果
本发明得到稳定遗传的品系16个，见表2。
表2 16个品系的β-葡聚糖含量是否糯性的检测结果
| 编号 | β-葡聚糖含量(％w/w) | 胚乳染色情况 |
| Z344-2 | 8.01 | 红棕色 |
| Z344-1 | 7.01 | 红棕色 |
| Z289-1 | 9.25 | 红棕色 |
| Z279-3 | 8.29 | 红棕色 |
| Z279-2 | 7.28 | 红棕色 |
| Z256-1 | 7.88 | 红棕色 |
| Z289-1 | 7.93 | 红棕色 |
| Z279-3 | 7.34 | 红棕色 |
| Z344-1 | 6.84 | 红棕色 |
| Z290-3 | 7.60 | 红棕色 |
| Z256-1 | 8.17 | 红棕色 |
| Z289-1 | 7.43 | 红棕色 |
| Z279-3 | 7.81 | 红棕色 |
| Z290-3 | 7.91 | 红棕色 |
| Z289-1 | 8.14 | 红棕色 |
| 014Z289-3 | 6.32 | 红棕色 |
注：β-葡聚糖含量相差大于1％的为显著。
由表2可见，本发明得到的16个稳定遗传的品系均为糯性青稞，它们的β-葡聚糖含量均高于两个亲本，而且其中14个品系的β-葡聚糖含量比β-葡聚糖含量高的亲本(6.1％)还高了1.18～3.15％，提高幅度非常大，差异非常显著。
试验结果说明，本发明1次育种培育得到的16个稳定遗传的糯性子代中，有14个品系的β-葡聚糖含量均显著高于两个亲本。因此，采用本发明育种方法，即以糯性青稞与非糯性青稞共同作为亲本进行杂交育种，最后在糯性子代中选择目标青稞的方法，获得β-葡聚糖含量显著高于亲本的青稞的几率高达87.5％，取得了完全意料不到的技术效果。
综上，本发明杂交育种方法通过选择糯性青稞与非糯性青稞共同作为亲本，结合在糯性子代中选择目标青稞的方式，可以培育得到了大量β-葡聚糖含量显著高于两个亲本青稞β-葡聚糖含量的子代，一次育种得到β-葡聚糖含量显著高于亲本的目标青稞的频率高达50～87.5％，取得了完全意料不到的技术效果。因而本发明育种方法可以稳定、高效地获得β-葡聚糖含量显著高于亲本青稞的子代青稞，克服了传统育种方法频率低、偶然性大的问题，可以极大的促进青稞的发展和应用，工业应用前景非常优良。
Claims (5)
1.一种高β-葡聚糖含量青稞的育种方法，其特征在于：步骤如下：
(1)以糯性青稞作为亲本之一，与非糯性青稞杂交，得到F1代杂交种；
(2)多代培育，得到性状稳定遗传的后代品系；
(3)从糯性青稞品系中选择高β-葡聚糖含量的品系，即可。
2.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于：步骤(1)中，所述杂交采取人工授粉方式。
3.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于：步骤(2)中，多代培育采用自交、回交和/或单倍体加倍选育法的方式。
4.根据权利要求3所述的育种方法，其特征在于：所述多代培育采用自交的方式。
5.根据权利要求4所述的育种方法，其特征在于：所述多代培育的代数为6代。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20180828 Termination date: 20191023 |