CN106305147A - 用远缘复式杂交技术培育多年生小麦的方法 - Google Patents

Abstract

用远缘复式杂交技术培育多年生小麦的方法。本发明涉及一种在农作物领域的复式育种技术，是以多年生的野生冰草为砧木，小麦为接穗在进行无性繁殖的基础上再进行有性杂交，从而培育出一种多年生高产小麦的方法。本发明成功的把冰草的优良特性转移到小麦上来，该多年生小麦产量高，适应各种恶劣气候和贫瘠土壤生长，抗病虫害能力强，特别是可以一次播种多年收获，从而大幅降低种植成本，其成熟干枯的秸秆和根系覆盖地面可防风固沙、减少水分蒸发，其遗留的丰富有机质可以改良土壤提高肥力，改善生态环境，该发明的关键在于冰草和小麦是同科不同属的植物，嫁接难以成活，而只有在嫁接成功提高两者亲和力的基础上，杂交最终才能获得成功。

Description

用远缘复式杂交技术培育多年生小麦的方法

技术领域

本发明涉及一种在农作物领域的远缘复式育种技术，是在多年生的野生冰草和小麦进行远缘无性繁殖的基础上再进行有性杂交，从而培育出一种多年生高产小麦的方法。

背景技术

小麦是我国主要粮食作物之一，多年来，由于气候干燥少雨，大工业的发展使工业用水成倍增加，造成地表水匮乏且污染严重，地下水水位急剧下降，这些都为小麦的生长带来了十分不利的影响，所以如何进一步提高小麦对各种恶劣环境的适应性及提高其产量，是当前粮食作物科技领域的重大课题。

冰草是一种多年生的野生牧草，生命力强，适应性广，耐干旱，耐严寒，能适应各种恶劣气候和贫瘠土壤，抗病虫害能力极强，是良好的水土保持植物和防风固沙的饲草，其寿命长达10年以上。

为了使小麦得到进一步的改良，我们首先采用无性杂交的方式，把冰草作为砧木，小麦作为接穗，进行远缘无性繁殖，待其成活后，在开花期给小麦去雄，授以冰草花粉，再进行有性杂交，从而把冰草的优良特性转移到小麦上来，该发明的难点在于冰草和小麦是同科不同属的植物，嫁接难以成活，国内外至今尚无嫁接成活的先例，而如果不进行嫁接，直接进行杂交，则由于两者没有亲和力，相去甚远使小麦不能授粉，我们的方案是对冰草和小麦的胚芽首先进行嫁接，由于其处于可塑性最强的时期，其营养物质和遗传信息的交流也是最活泼的阶段，才使变异成为可能，同时也使嫁接成功成为可能，然后在嫁接成功的小麦开花时给小麦去雄，授以冰草花粉，再进行有性杂交，杂交才能获得成功，我们的科研结果显示嫁接植株生长旺盛，成熟后，麦穗长且颗粒饱满，产量提高明显，特别是多年生小麦选育成功后，可以一次播种多年收获，从而大幅降低种植成本，其成熟干枯的秸秆和根系覆盖地面可防风固沙、减少水分蒸发，其遗留的丰富有机质可以改良土壤提高肥力，改善生态环境，因此，该发明是一项宏大的主粮品种创新系统工程，影响深远。

发明内容

本发明的特点是成功的把冰草和小麦两个不同属的禾本科植物嫁接到了一起，这种远缘嫁接，属于嫁接禁区，在此之前，还没有成功的先例，而在嫁接成功后，由于提高了两者的亲和力，才使杂交成为可能，这种远缘复式杂交技术的最大优点在于缩短了育种周期，使远缘植物间的优点组合成新的具有强大杂种优势的新品种，该技术把冰草的优良特性成功的转移到了小麦上，使小麦成为多年生的农作物且产量大幅提高，同时还提高了小麦对各种恶劣环境的适应性。

本发明的技术方案是：

首先选择生长良好的冰草幼苗和适宜当地环境生长的优良小麦品种，小麦种子要颗粒饱满无瑕疵。由于远缘嫁接成功率低，故要求实验室环境，包括空气、所有用具、水质、人员及衣物、培养操作器皿等都要做无菌化处理，要严格消毒，才能保证嫁接苗不霉变，愈合后健壮成长。

把选择好的小麦种子放在培养器皿中经过浸泡及催芽，使其长出约1.5-2.0厘米长的胚芽时，则以冰草为砧木，小麦为接穗进行嫁接，嫁接采用针插嫁接法，该方法效率高，缓苗快，成功几率大，嫁接苗要放在器皿中1-2天，待接穗和砧木的嫁接部位基本愈合后，则将其定植到田间生长，从嫁接到定植阶段，也是强迫接穗吸收同化砧木冰草营养的阶段，是二者遗传信息交流最活跃的时期，也是能否产生远缘杂种的关键时期，因此必须精心管理，直到小麦开花时，则将小麦去雄，授以冰草花粉，使其杂交成功，最终结实成熟。

本发明具有如下特点：该复式育种技术操作简单，成本低廉，培育周期短，当年即可选育出多年生的优良小麦品种资源。

附图说明

图1为准备嫁接的冰草和小麦种子，其中1为冰草幼苗，其上半部分有生长点的茎叶已经切去，2为小麦种子，已经长出胚芽。

图2为嫁接工序已经完成的嫁接植株，其中1为固定砧木和接穗用的针，2为接穗小麦胚芽，3为砧木冰草的茎干，4为冰草的根系。

图3为定植到田间生长的冰草小麦嫁接植株，生长旺盛。

图4为进入抽穗扬花期的冰草小麦植株。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的说明，其具体实施方式如下：

1，由于远缘嫁接成功率极低，所以要求实验室环境，包括空气、所有用具、水质、人员及衣物、培养操作器皿等等都要做无菌化处理，要严格消毒，才能保证嫁接苗不霉变，愈合后健壮成长。

2，嫁接的详细程序：

(1)，种子浸泡：将经过消毒的小麦的种子放在操作器皿中，注入温水(20°-25°)浸泡24小时。

(2)，催芽：种子泡胀以后，将其放在干净的培养器皿中进行催芽，温度为20°-25°，胚芽开始生长，等到胚芽长到1.5-2公分时进行嫁接。

(3)，砧木冰草的修剪：根只留一节，去除多余的根节，以防其滋生，茎干一定要剪去生长点及其以上的部分，防止其从生长点继续长出冰草，只保留根部以上没有生长点的茎干。

(4)，嫁接的详细过程：见图1，在图1中，1为砧木冰草幼苗，其上半部分有生长点的茎叶已经切去，2为经过浸泡和催芽的小麦种子，该种子已长出1.5-2公分长的胚芽，将冰草的上半部分切去，采用平切，将小麦胚芽按45度角整体切下，然后迅速把切下的小麦胚芽贴合到冰草的切口上，立即用细针穿过接穗小麦胚芽和砧木冰草的贴合中心，将两者穿透固定在一起，该嫁接过程中：一是嫁接速度要快，从切断胚芽到两者穿透固定不得超过1分钟，否则会因氧化而使嫁接失败，二是小麦胚芽和冰草的切口处的直径粗细要尽量相同，即便有差异，在贴合时也必须保证两者的外表皮有二分之一以上严格对齐，因为两者在贴合时，如果外表皮完全错位，则会阻断接穗与砧木的营养交流使嫁接失败，嫁接工序完成的植株见图2，图2中1为固定砧木和接穗用的针，2为接穗小麦胚芽，3为砧木冰草的茎干，4为冰草的根系。

3，预培：把上述嫁接好的嫁接苗轻轻放在铺垫着潮湿滤纸的容器中进行预培，容器内湿度为80-85度，温度为20-25度，预培时间为1-2天，使接穗和砧木的愈伤组织基本结合。

4，定植：定植一般要选择傍晚或者是阴天将嫁接苗定植到田间生长，定植后3-5天内要遮阳，不得暴晒，湿度要大于70％，温度为25-30度，待缓苗期过后，则进入常规管理，图3为定植到田间生长的冰草小麦嫁接植株，生长旺盛。

5，杂交：在小麦开花时，将小麦去雄，授以冰草花粉进行杂交，杂交时注意不要将花药夹破，不能碰伤柱头，要数清雄蕊必须全部取出。杂交后，要套好隔离袋以防止其他花粉杂交，授粉约10天以后，将隔离袋摘掉，以使杂交穗正常生长发育，图4为进入抽穗扬花期的冰草小麦植株，部分杂交穗还套有隔离袋。

6，收获：成熟后，从中选出优良杂交种子，根据杂交表现和要求，还可以再做1-2次复交，直到达到要求为止。

7，说明：从嫁接开始到进行有性杂交为止，整个过程必须在同一个生长周期内完成。

Claims (5)

1.本发明涉及一种复式育种技术，其特征在于首先以冰草为砧木，小麦为接穗进行嫁接，嫁接前小麦种子要在操作盘中经过浸泡及催芽，使其长出1.5-2.0厘米长的胚芽，然后同冰草进行嫁接。

2.根据权利要求1所述的复式育种技术，其特征在于作为砧木的冰草幼苗在嫁接前要进行修剪，方法为：根只留一节，去除多余的其他根节，茎干一定要剪去生长点及其以上的部分，只保留根部以上没有生长点的茎干，切口为平切。

3.根据权利要求1或2所述的复式育种技术，其特征在于嫁接方式为针插嫁接法，把小麦胚芽按45度角整体切下，然后迅速把切下的小麦胚芽贴合到冰草的切口上，两者对齐，用细针将两者穿透固定在一起。

4.根据权利要求1、2或3所述的复式育种技术，其特征在于把上述嫁接苗轻放在容器中进行预培，容器湿度为80-85度，温度为20-25度，时间为1-2天，待嫁接部位愈合后，定植到田间。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的复式育种技术，其特征在于定植到田间的植株，待其长到小麦开花时则将小麦去雄，授以冰草花粉进行杂交。