CN106561444B - 一种魔芋的培育方法 - Google Patents

Abstract

本发明申请公开了一种魔芋的培育方法，以中缅边境的珠芽魔芋A.muelleri作母本，以魔芋种质A.macrorhizus作父本进行属内人工杂交，采种，密植播种，栽培和种球采收，从F1代选择叶色深绿，生长健壮，茎杆为青杆带青褐色斑纹，顶芽嫩白，花型、花色为白色带均匀浅紫色斑点，佛焰苞似马蹄莲且矮于附属器，块茎肉质色泽浅黄至白，气生球茎生长方式：茎、叶柄分叉处及主叶脉上生长的单株再进行授粉、采种、播种和筛选；再从F2代中选出茎杆青杆带青褐色斑纹，顶芽嫩白，花型、花色为白色带均匀浅紫色斑点，佛焰苞似马蹄莲且矮于附属器，开花后无花粉产生，肉质色泽浅黄至白，气生球茎可在茎、叶柄分叉处及主叶脉上生长，KGM含量大于70%，染色体数为39对的个体作为新品种。

Description

一种魔芋的培育方法

技术领域

本发明涉及植物杂交的技术领域，具体涉及一种魔芋的杂交方法。

背景技术

魔芋是一种典型的亚热带山区、半山区土著农作物，魔芋是天南星科（Araceae）魔芋属（Amorphophallus）多年生草本植物，是迄今发现的唯一能大量合成葡甘聚糖（konjac glucomannan,KGM）的植物种群。主要分布在中国、日本和东南亚国家，目前美洲和欧洲还没有种植的历史。据中国魔芋协会预测，中国魔芋产业发展在未来5－10年可做成上百亿的大产业。近5年左右中国魔芋行业就食品和医药领域，将拥有新增2万吨魔芋精粉需求市场的发展机遇，即占领日本市场供给7000吨，进入欧美等市场新增供给5000吨，国内市场新增需求8000吨(Donghua Zhang, et al., 2010)。按当前花魔芋产量及其出粉率测算，生产2万吨魔芋粉，需鲜芋30万吨，相当于商品芋种植面积需新增加15万亩净作面积，相当于套作面积50万亩左右，即全国当前种植规模需要扩大一倍才能基本满足需求。然而，从2004年至今，魔芋种植面积虽每年以10%递增，商品芋总量却停步不前，甚至出现不规律减产；特别是2006年以来，魔芋种植面积快速扩大，加工企业快速发展，鲜芋供不应求。据统计，2012年，全国种植面积约150万亩，多为魔芋与玉米及经济林木间套作，感病高发区较前两年有所减少，但平均发病率仍超过20%，商品芋总量较前两年略有提高。显而易见，魔芋种植业一直是制约魔芋产业可持续发展的主要瓶颈。

“种一亩魔芋脱贫，种三亩魔芋致富”，这一口号是魔芋成功种植者的切身体会。只要种植当年，发病率低于5%，最低亩产不低于2吨，若水肥条件好的区域，最高可达6吨；按2012年收购价，3.50-4.50元/公斤计算，毛利不低于7000元。早在2000年4月5日，国务院研究室《决策参考》总427号《关于推进魔芋产业发展的建议》中就曾指出：“发展魔芋产业是促进贫困地区脱贫致富的重要途径；发展魔芋不与粮食作物争地；魔芋生产经济效益好，农民增收快。建议利用各种媒体对魔芋进行适当的宣传；国家应适当增加魔芋科研和产品开发经费；重点抓好魔芋产品的科技开发，发展魔芋产品的新用途；重点扶持一批魔芋加工企业；支持魔芋资源调查和品种培育。”然而，有如此高经济效益的种植作物为什么一直未能健康稳步发展；究其原因，一是魔芋繁殖系数低，首次投入大，滚动发展慢。目前大规模生产繁殖率仅能达到1∶3－6，种源严重不足，按以往技术要在短时期内迅速扩大原料生产规模基本不可能；且种芋首次投入每亩需3000-4000元，农户很难筹集大量资金进行首次投入，生产规模扩大的速度很慢；二是魔芋病害严重，基地发展极易受挫。尤其在连作二年以上，七、八月高温高湿的夏季，软腐病(Erwinia carotovara subsp or Pectobacterium carotovora)和白绢病(Sclerotium rolfsii Sacc.)发病率之高几乎无一例外的减产甚至颗粒无收，严重影响农户对魔芋连续生产和投入管理的积极性；由于种源严重匮乏，盲目调种更造成严重的软腐病发生，使部分农民想种却不敢种。目前，这一“顽症”在国内外，尚无有效的防治方法；90年代至今，育种家们提出并开发组培脱毒魔芋苗和迷你球技术，但终因成本高、种植周期过长、种植病害未能解决等问题，未能被农户大量接受，无法顺利推广；近5年来，国内对一些高抗病的品种，也投以了极大的关注和开发力度：例如，生长在云南境外的缅甸、印度、孟加拉国等区域的珠芽魔芋-红魔芋（A. bulbifer）和生长在西双版纳一带的谢君魔芋，对其生物学独特性和优势性均有所报道（张东华等, 2004; 谢世清等,2011），但终因其KGM含量过低，粘度不高，而不具备后期开发潜力。“金魔芋”是项目组多年致力于魔芋种资源收集和高抗病品种选育的成果，即使是“金魔芋”的亲本，国内也少有报道，栽培方法的文献报道国际上也仅限于传统耕作法(Sumarwoto, 2005)和组培快繁法(Chotigamas T, 2009)。魔芋新品种的杂交、选育工作，从未间断过，但一直未能一个真正高抗病、高繁殖系数和高稳定性的优势品种(廖建勋等，2010)。

全世界的魔芋属植物有163个种，有开发利用价值的有20个种，中国有13个种。我国魔芋生产地主要在长江以南的云南、四川、湖北和贵州等省份。目前，国内进行产业化开发的仅限于白魔芋(Amorphophallus albus)和花魔芋(A. konjac)两个种。国内南方诸省大面积种植的主要是花魔芋(刘佩瑛等，2004)。近十年来，魔芋精粉的全球需求量每年以10%的增长量在上升，一直处于供不应求的局面；全球魔芋种植面积虽不断扩大但魔芋总量却一直徘徊在3万吨左右。客观地讲，我国绝大多数魔芋加工企业仍处于原料严重短缺的尴尬境地，如何将魔芋从一种低产作物提升为高产作物，是研究人员努力的目标。要达此目标，解决魔芋繁殖系数低、种植成本高、抗病能力弱、种植气候要求高和种植周期长等问题是避不开的难题。因此，找到一种抗病性强、繁殖系数高、稳定性好的优势种作为栽培种迫在眉睫。

发明内容

本发明提供一种魔芋的培育方法，以解决现有魔芋品种繁殖系数低、种植成本高、抗病能力弱、种植气候要求高的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种魔芋的培育方法，包括以下步骤，

第一代杂交：以珠芽魔芋A.muelleri作母本，以魔芋种质A.macrorhizus作父本进行杂交，对于母本和父本采用的是种球采收；

第一代选种：选择叶色深绿，生长健壮，茎杆为青杆带青褐色斑纹，顶芽嫩白，花型、花色为白色带均匀浅紫色斑点，佛焰苞似马蹄莲且矮于附属器，块茎肉质色泽浅黄至白，茎、叶柄分叉处及主叶脉上生长有单株；

第二代杂交：对茎、叶柄分叉处及主叶脉上生长的单株进行再进行授粉、采种和播种；

第二代选种：选出茎杆青杆带青褐色斑纹，顶芽嫩白，花型、花色为白色带均匀浅紫色斑点，佛焰苞似马蹄莲且矮于附属器，开花后无花粉产生，肉质色泽浅黄至白，气生球茎在茎、叶柄分叉处及主叶脉上生长的植株即为培育品种。

本专利申请中杂交新种的母本A. muelleri，原生地为高热高湿区，生长叶面气生球茎(leaf-bulbil)，具有多苗接力生长潜力且生长势后苗强过前苗和花叶共生现象，块茎含水量低等独特的生物学特性，使其具备了高耐病性，高繁殖系数、高产量、种植区低海拔化的特点，并且耐存储和易运输，大大降低种植风险和缩短种植周期 (Zhao jian rong etal, 2010; 2010 )。杂交后的新品种“金魔芋”兼顾母本优势的同时，种植区域化性不明显，块茎固溶物含量大幅提升。

目前，尚未见通过以中缅边境的珠芽魔芋A.muelleri 作母本，以魔芋种质A.macrorhizus作父本进行属内不同种杂交进行魔芋种质新品种培育的报道。解决了魔芋属间杂交培育问题。本发明选择中缅边境的珠芽魔芋A.muelleri为研究对象，进行属内杂交育种方法的研究。

本发明的有益效果为，培育出的新品种是亚热带山区、半山区高值经济农作物，与其亲本亲本来源于东南亚高热高湿区，是珠芽类魔芋中的一种。其块茎富含葡甘露聚糖，新鲜块茎包含75-80%的水分和20-25%的总干物质，其中碳水化合物（葡甘聚糖78%左右，淀粉、胶质、寡糖、双糖和单糖等约12%）90.2%，灰分4.0%，蛋白质3.3%，纤维1.7%。原生地为高热高湿区，生长叶面气生球茎(leaf-bulbil)，具有多苗接力生长潜力且生长势后苗强过前苗和花叶共生现象，39对三倍染色体和不授粉即无融合性繁殖方式(apomixes)，块茎含水量低等独特的生物学特性，使其具备了高耐病性，高繁殖系数、高产量、种植区低海拔化的特点，并且耐存储和易运输，大大降低种植风险和缩短种植周期。杂交后的新品种“金魔芋”兼顾母本优势的同时，种植区域化性不明显，块茎固溶物含量大幅提升。直接用种子育苗的方法，可以保持该品种的一致性和稳定性。

进一步地，在第一代杂交的步骤中，采用的是人工授粉的方式，即用毛笔将来自魔芋种质A.macrorhizus花柱的花粉授到来自中缅边境的珠芽魔芋A.muelleri花柱的柱头上，授粉时间在两种魔芋种质开花期的早上10点。

进一步地，，在第二代杂交的步骤中，采种是待授粉180天后果实膨大，种子呈现红色或黄色时采收杂交种的果实。

进一步地，在第二代杂交的步骤中，播种按15cm×15cm的株行距进行密植，播种基质为腐殖土，pH为6.5。

进一步地，对第二代杂交播种时进行开花诱导，采用的药剂为赤霉素。

进一步地，赤霉素的浓度为100-150mg/L。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

实施例1

“金魔芋’新品种的杂交育种培育：

用来自中缅边境的珠芽魔芋A.muelleri作母本，用来自魔芋种质A.macrorhizus作父本，在两种花花期进行杂交，杂交时间在上午的10点，用毛笔将来自魔芋种质A.macrorhizus花柱的花粉授到来自中缅边境的珠芽魔芋A.muelleri花柱的柱头上，套袋(硫酸纸袋，袋子大小为：30×15厘米)。10天后去掉袋子。授粉180 天后待果实变为红色或黄色，采集果实，收集种子进行播种。杂交种子播种按照下列步骤进行：

A. 密植播种土的准备：播种土为筛过的腐殖土，pH为6.5。

B. 播种：每年4月中旬播种，播种密度按15cm×15cm的株行距进行，直播适宜播深5cm，覆土3cm播种时应做到深浅一致，覆土均匀，常规喷水。播种温度为25℃。

C. 栽培管理：幼苗生长期，主要靠喷灌浇水，夏天每三天喷一次水，喷水时间在早上，每次15分钟。

当杂交种‘金魔芋’F1代生长和后期开花时在F1代群体中再进行选择，具体地：从F1代选择叶色深绿，生长健壮，茎杆为青杆带青褐色斑纹，顶芽嫩白，花型、花色为白色带均匀浅紫色斑点，佛焰苞似马蹄莲且矮于附属器，块茎肉质色泽浅黄至白，气生球茎生长方式：茎、叶柄分叉处及主叶脉上生长的单株再进行授粉：用毛笔将来自魔芋种质（A.macrorhizus）花柱的花粉授到来自中缅边境的珠芽魔芋A.muelleri花柱的柱头上，套袋(硫酸纸袋，袋子大小为：30X15厘米)。10天后去掉袋子。授粉180 天后待果实变为红色或黄色，采集果实，收集种子进行播种和筛选；待‘金魔芋’F2代生长和开花时再选择茎杆青杆带青褐色斑纹，顶芽嫩白，花型、花色为白色带均匀浅紫色斑点，佛焰苞似马蹄莲且矮于附属器，开花后无花粉产生，肉质色泽浅黄至白，气生球茎可在茎、叶柄分叉处及主叶脉上生长的植株再进行授粉，授粉方法与F1代相同的个体作为“金魔芋”新品种。实施6年后，‘金魔芋’性状明显异于亲本，稳定并一致。‘金魔芋’性状为：茎杆青杆带青褐色斑纹，顶芽嫩白，花型、花色为白色带均匀浅紫色斑点，佛焰苞似马蹄莲且矮于附属器，开花后无花粉产生，肉质色泽浅黄至白，气生球茎可在茎、叶柄分叉处及主叶脉上生长，KGM含量大于70%，染色体数为39对。‘金魔芋’直接用种子育苗的方法，可以保持该品种的一致性和稳定性。

本发明在充分研究了该新品种‘金魔芋’的特性并实施6年后，通过种子繁殖栽培近10万株的基础上，发现该品种具有特异性、一致性和稳定性。

与现有技术相比，本发明的优异性在：解决了魔芋属间杂交培育问题。本发明选择中缅边境的珠芽魔芋A.muelleri为研究对象，进行属内杂交育种方法的研究。本发明培育出的新品种‘金魔芋’是亚热带山区、半山区高值经济农作物，与其亲本亲本来源于东南亚高热高湿区，是珠芽类魔芋中的一种。其块茎富含葡甘露聚糖，新鲜块茎包含75-80%的水分和20-25%的总干物质，其中碳水化合物（葡甘聚糖78%左右，淀粉、胶质、寡糖、双糖和单糖等约12%）90.2%，灰分4.0%，蛋白质3.3%，纤维1.7%。原生地为高热高湿区，生长叶面气生球茎(leaf-bulbil)，具有多苗接力生长潜力且生长势后苗强过前苗和花叶共生现象，39对三倍染色体和不授粉即无融合性繁殖方式(apomixes)，块茎含水量低等独特的生物学特性，使其具备了高耐病性，高繁殖系数、高产量、种植区低海拔化的特点，并且耐存储和易运输，大大降低种植风险和缩短种植周期。杂交后的新品种“金魔芋”兼顾母本优势的同时，种植区域化性不明显，块茎固溶物含量大幅提升。直接用种子育苗的方法，可以保持该品种的一致性和稳定性。

实施例2

本实施例在“金魔芋’新品种的叶片处喷洒100mg/L的赤霉素，能起到开花诱导的作用，使开花期提前10天左右。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容 。

Claims (6)

1.一种魔芋的培育方法，其特征在于包括以下步骤，

第一代杂交：以珠芽魔芋作母本，以魔芋种质作父本进行杂交，对于母本和父本采用的是种球采收；

第一代选种：选择叶色深绿，生长健壮，茎杆为青杆带青褐色斑纹，顶芽嫩白，花型、花色为白色带均匀浅紫色斑点，佛焰苞似马蹄莲且矮于附属器，块茎肉质色泽浅黄至白，茎、叶柄分叉处及主叶脉上生长有单株；

第二代杂交：对茎、叶柄分叉处及主叶脉上生长的单株进行再进行授粉、采种和播种；

第二代选种：选出茎杆青杆带青褐色斑纹，顶芽嫩白，花型、花色为白色带均匀浅紫色斑点，佛焰苞似马蹄莲且矮于附属器，开花后无花粉产生，肉质色泽浅黄至白，气生球茎在茎、叶柄分叉处及主叶脉上生长的植株即为培育品种，所述培育品种KGM含量大于70％，染色体数为39对。

2.根据权利要求1所述的魔芋的培育方法，其特征在于，在第一代杂交的步骤中，采用的是人工授粉的方式，即用毛笔将来自魔芋种质花柱的花粉授到来自中缅边境的珠芽魔芋花柱的柱头上，授粉时间在两种魔芋种质开花期的早上10点。

3.根据权利要求2所述的魔芋的培育方法，其特征在于，在第二代杂交的步骤中，采种是待授粉180天后果实膨大，种子呈现红色或黄色时采收杂交种的果实。

4.根据权利要求2所述的魔芋的培育方法，其特征在于，在第二代杂交的步骤中，播种按15cm×15cm的株行距进行密植，播种基质为腐殖土，pH为6.5。

5.根据权利要求4所述的魔芋的培育方法，其特征在于，对第二代杂交播种时进行开花诱导，采用的药剂为赤霉素。

6.根据权利要求5所述的魔芋的培育方法，其特征在于，赤霉素的浓度为100-150mg/L。