CN106665337B - 一种水稻选育方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水稻选育方法，包括：以黑米巨大胚水稻品种为父本，以高锌品种为母本，杂交得F1代种子；F₁植株，以黑米巨大胚水稻品种回交1次，获得BC₁F₁种子；种植BC₁F₁植株，采用花药培养技术构建加倍单倍体群体，按单株收获DH₀种子；DH₁系，选择黑米、巨大胚、高锌含量3个营养性状聚合的单株；DH₂系，选择稻瘟病抗性好的株系；DH₃系，选择高产的株系；DH₄系，选育定型品系，得到高锌、巨胚黑米水稻品种。本发明的杂交水稻聚合了黑米、巨大胚、高锌的3种优良特性，一些微量元素得到了提高，采取与亲本回交一次再花药培养的技术，更好保留该亲本的优良综合特性，性状快速稳定并可早期鉴定，育种周期短。

Description

一种水稻选育方法

技术领域

本发明属于植物育种领域，涉及水稻选育，尤其涉及一种多营养聚合的高锌、巨胚黑米水稻选育方法。

背景技术

米胚富含蛋白质、脂肪、可溶性糖、维生素和各类生理活性成分，如伽玛氨基丁酸、肌醇、谷维素、VE、谷胱甘肽和N-去氢神经酰胺等。医学营养专家早已提出：长期食用胚米能预防高血压和高血脂、降低血清胆固醇，软化血管，有助于排毒、美容养颜，保持青春活力之功能。就我国膳食的发展趋势看，过去是“吃饱饭求生存”，而现在讲究“吃营养求健康”。上世纪80年代末到90年代初，日本农研中心的Satoh和Omura利用化学诱变剂N-甲基-N亚硝基处理粳稻品种金南凤受精卵细胞诱发产生了巨大胚突变体ge。该突变体的胚比原品种大2-3倍左右。为利用食疗法减轻高血压患者的痛苦，中国水稻研究所、上海交通大学、福建农林大学、南京农业大学和浙江大学先后开展了巨大胚高GABA水稻研究。但遗憾的是，巨大胚水稻品质普遍太差，产品可以接受的空间非常有限。

黑米是稻米中的珍贵品种，富含铁/锌、粗蛋白质和脂肪，营养丰富，具有很好的滋补作用，因此被称为“补血米”、“长寿米”等，中国民间有“逢黑必补”之说。同样遗憾的是，黑米一般品质也较差。

锌是人体必需的重要微量营养元素，不仅与人体生命物质(核酸和蛋白质)的合成有关，而且与人的健康与成长密切相关，突出体现以下三个方面：(1)锌与神经系统大脑的发育直接关联，缺锌可导致脑发育不全、智能发育迟缓、注意力涣散、理解力降低以及记忆力减退等，尤其是锌的缺乏严重影响婴幼儿智力和生长的发育；(2)锌可增强人体免疫系统，提高免疫功能，延缓细胞老化；(3)锌可促进淋巴细胞增殖和活动能力的作用，对防御细菌、病毒侵入、促进伤口愈合、减少痤疮等皮肤病变、以及校正味觉失灵等均有妙用。米饭是我国人民一日三餐的主食，更是营养和能量的主要来源。目前市售的普通大米中锌的含量平均仅为10mg/Kg，正常吃饱不可能满足锌的需求。因此，高锌含量水稻的培育对改善和解决全球锌缺乏具有重要的意义。

本发明旨聚合黑米、巨大胚和高锌的3种优良特性，培育富含伽玛氨基丁酸、维生素、锌等生理活性物质的多营养聚合的水稻品种。

发明内容

本发明提供了一种水稻选育方法，采取聚合育种策略，育成的定型品系，黑米、巨大胚和高锌的3种优良特性兼顾，不仅富含胚和黑米中天然赋予的多种功能性成分，也拥有高锌水稻的诸多营养特性。

本发明提供了一种水稻选育方法，所述水稻选育方法包括如下步骤：

(1)选择黑米巨大胚水稻品种为亲本Ⅰ作为父本，高锌品种为亲本Ⅱ作为母本，进行杂交，获得F₁种子；

(2)F₁植株，以水稻品种I父本回交1次，获得BC₁F₁种子；

(3)种植BC₁F₁植株，采用花药培养技术构建加倍单倍体DH群体，按单株收获DH₀种子；

(4)按株系单株种植DH₁系，选择黑米、巨大胚、高锌3个性状聚合的株系。

具体遗传操作为本领域中已知的任何方法。

在一些实施方案中，为了使所育品种具有抗稻瘟病的性能，所述水稻选育方法还包括如下步骤：

(5)按品系单株种植DH₂系，按稻瘟病选育，选择非高感稻瘟病的优良品系。

在一些实施方案中，为了保证产品性能的同时兼顾产量，所述水稻选育方法还包括如下步骤：

(6)按品系单株种植DH₃系，按产量选育，选择产量400公斤/亩以上的品系。

在一些实施方案中，所述水稻选育方法还包括如下步骤：

(7)按品系单株种植DH₄系，获得黑米、巨大胚、高锌多种营养性状稳定兼顾稻瘟病和产量抗性的品系，进行品系定型。

在一些实施方案中，步骤(1)所述的水稻亲本Ⅰ为中泽黑珍，其中，中泽黑珍在农业部植物新品种保护办公室申请受理新品种保护的申请号为：20150962.5。

在一些实施方案中，步骤(1)所述的水稻亲本Ⅱ为嘉浙稻1号，其中，嘉浙稻1号在农业部植物新品种保护办公室申请受理新品种保护的申请号为：20130469.5。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明育成的高锌、巨胚黑米水稻品种，具有黑米、巨大胚和高锌的3种优良特性兼顾，不仅富含胚和黑米赋予的多种功能性成分，也拥有高锌营养特性；(2)采取与亲本II回交1次再进行花药培养，可更好保留该亲本的优良综合特性，与杂交技术相比，花药培养技术可快速稳定与实现早判断鉴定，即一旦鉴定到黑米、巨大胚、高锌、产量和稻瘟病抗性等优良性状，就获得了预期性状的定型株系，育种周期短；(3)VB2和VE的含量高高于亲本；钙、钾、镁的含量高于亲本；赖氨酸和甲硫氨酸含量高于亲本，食用定型产品能够更好地补充相应的成分，降低这些成分缺乏症的风险。

具体实施方式

为了更好的解释本发明的技术方案，下面详细介绍本发明的实施例。以下实施例用于进一步说明本发明，但不应理解为对本发明的固定或限制。若未特别指明，实施例中所用的技术特征可以替换为具有在不背离发明构思前提下等同或相似功能或效果的其他本领域已知的技术特征。

1.育种材料：

(1)以中泽黑珍为母本。中泽黑珍是中泽生物科技有限公司联合浙江大学培育的黑米巨大胚粳稻品种，已向农业部植物新品种保护办公室申请受理新品种保护(申请号：20150962.5；公告号：CNA013912E)，可购或惠赠于浙江大学农学院。该水稻品种为特种黑米，胚大小为普通水稻大小的2倍左右，是亲本II嘉浙稻1号的2.5倍，锌含量11.3mg/kg，为普通低锌含量品种，产量低(350公斤)、高感稻瘟病，综合性状差。

(2)以嘉浙稻1号为父本。嘉浙稻1号是浙江杰农生物科技有限公司联合浙江大学培育的高锌含量粳稻品种，已向农业部植物新品种保护办公室申请受理新品种保护(申请号：20130469.5；公告号：CNA010411E)，可购或惠赠于浙江大学农学院。该水稻品种为普通白米，胚为普通大小，只有中泽黑珍2/5大小，锌含量32.9mg/kg，为典型的高锌含量品种，产量中(420公斤/亩)、中抗稻瘟病，综合性状优良。

2.高锌、巨胚黑米水稻品种的选育过程为：

(1)2012年冬春季，海南陵水，以黑米巨大胚亲本I(中泽黑珍)为父本，与高锌含量亲本II(嘉浙稻1号)为母本杂交得F₁代种子11粒；

(2)2012年春夏季，浙江杭州，种植F₁植株11株，尽可能多与中泽黑珍为父本回交1次，获得BC₁F₁种子235粒；

(3)2013年冬春季，海南陵水，种植BC1F1的235株，采用花药培养技术构建加倍单倍体(DH)群体。水稻花药培养的方法，参见：马文东、李修平和李智媛.水稻花药培养的影响因素研究.黑龙江农业科学,2013年11期；

(4)2013年夏季，浙江杭州【浙江农学院生物技术实验中心】按单株收获DH₀种子，构建DH系378个；

(5)2014年冬春季，海南陵水，按单株种植DH₁系，按单株收获，先眼观种皮选择黑米102系，再测量选择巨大胚(胚重量大小为亲本Ⅱ的2.0倍以上)51系，再检测锌含量，超过30mg/kg的优系13个。锌含量的测定方法，参见：中华人民共和国国家标准GB/T 5121.11—2008。

(6)2014年夏秋季，浙江杭州，按品系单株种植DH₂系，按稻瘟病选育，选择非高感稻瘟病的优系7个。稻瘟病的抗性检测与鉴定标准，参见：NY/T 2646-2014水稻品种试验稻瘟病抗性鉴定与评价技术规程；

(7)2015年夏秋季，浙江杭州，按品系小区种植DH₃系，按产量选育，采取实割200m²小区计算亩产的方法，选择产量400公斤/亩以上且非高感稻瘟病的优系3个；

(8)2016年夏秋季，浙江杭州，按品系种植DH₄系，选育获得黑米、巨大胚、高锌3个营养聚合且兼顾产量和稻瘟病抗性的定型品系1个，即得到高锌、巨胚黑米水稻品种。

各个世代中一些性状指标记录如表1所示。

表1各世代性状选择的筛选记载情况表

本实施例选育的天然营养水稻(以下可称为定型产品)主要的指标：黑米、巨大胚、高锌含量，胚为普通水稻大小的2倍左右、是亲本II嘉浙稻1号的2.4倍，锌含量30.9mg/kg，是亲本I中泽黑珍(11.3mg/kg)的2.7倍，为典型的高锌含量品种，产量410公斤，中抗稻瘟病。而亲本I中泽黑珍为特种黑米，胚大小为普通水稻大小的2倍左右，是亲本II嘉浙稻1号的2.5倍，锌含量11.3mg/kg，产量350公斤，高感稻瘟病；亲本II嘉浙稻1号为普通白米，胚为普通大小，只有中泽黑珍1/2.5大小，锌含量32.9mg/kg，产量420公斤，中抗稻瘟病。

因此，本发明的定型产品可以聚合亲本黑米、巨大胚、高锌含量的特性，且具有良好的产量和抗稻瘟病性能。

在上述筛选得到定型产品后，又对其多种营养指标进行了测定，定型产品及其亲本指标测定见表2。

表2中各个指标的测定方法如下所示：

脂质：GB/T5009.6-2003；

蛋白质：GB5009.5-2010；

维生素B1：GB/T5009.84-2003；

维生素B2：GB/T5009.85-2003；

维生素E：GB/T5009.82-2003；

钙：GB/T5009.92-2003；

铁：GB/T5009.90-2003；

钾：GB/T5009.91-2003；

镁：GB/T5009.90-2003；

磷：GB/T5009.87-2003；

锌：GB/T5009.14-2003；

氨基酸：周建军,张宏杰,李新生,等.2、4二硝基氟苯衍生法测定氨基酸方法的优化[J].氨基酸和生物资源.2000,22(4):59～62；

伽玛氨基丁酸(GABA)：Inatomi K，Slaughter J C.The role of glutamatedecarbozylase andγ-aminobutyric acid in germinating barly[J].Journal ofExperimental Botany，1971，22：561-571。

营养成分上，定型产品聚合2个亲本的优点，富含脂肪、蛋白质、维生素、微量营养元素、8种必需氨基酸和伽玛氨基丁酸。

由表2中的数据可知，在定型产品中，VB2和VE的含量高于亲本。

VB2能促进糖、脂肪和蛋白质的代谢，对维持皮肤，黏膜和视觉的正常机能均有一定作用，当VB2缺乏时，引起口角炎、舌炎、唇炎、阴囊皮炎、眼睑炎、角膜血管增生等。

VE与硒协同发挥抗氧化作用，缺乏VE时生殖器官受损而不育，减少红细胞数量、增加红细胞脆性等。

因此，本定型产品比亲本产品更有利于人类的保健，特别是天然的抗氧化作用。

在定型产品中，钙、铁、钾、镁、磷的含量均高于二亲本，其中钙、钾、镁比较明显。钙、钾、镁参与多种人体酶的催化作用，是不可缺少的金属元素。

钙参与骨骼形成，还是细胞中ATP形成与运动的重要参与者。

钾在人体内的主要作用是维持酸碱平衡，参与能量代谢以及维持神经肌肉的正常功能。当体内缺钾时，会造成全身无力、疲乏、心跳减弱、头昏眼花，严重缺钾还会导致呼吸肌麻痹死亡。此外，低钾会使胃肠蠕动减慢，导致肠麻痹，加重厌食，出现恶心、呕吐、腹胀等症状。

人体缺镁会有手足抽搐、心律不齐、心动过速、情绪不安、容易激动等症状。

在人类的8种必需氨基酸中，赖氨酸和甲硫氨酸在两个亲本中的含量差异不显著，而定型产品的赖氨酸和甲硫氨酸含量显著高于二亲本，而且超过了亲本的2倍。这起到了预料不到的效果。

人类缺乏赖氨酸的症状包括疲劳，虚弱，恶心，呕吐，头晕，没有食欲，发育迟缓，贫血。

当缺乏蛋氨酸时，会引起食欲减退、生长减缓或不增加体重、肾脏肿大和肝脏铁堆积等现象。

因此，定型产品能够有效地补充人体的必需氨基酸，减少对微生物生产必需氨基酸的依赖。而该两种氨基酸存在于日常所食大米中，没有任何毒副作用，不容故意添加，方便人类在生活中自然添加。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，基于本发明的构思所作出的等同变换及对本发明的各个技术方案显而易见的改进，均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种水稻选育方法，其特征在于，所述水稻选育方法包括如下步骤：

(1)选择黑米巨大胚水稻品种为亲本Ⅰ作为父本，高锌品种为亲本Ⅱ作为母本，进行杂交，获得F₁种子；

(2)F₁植株，以水稻品种I父本回交1次，获得BC₁F₁种子；

(3)种植BC₁F₁植株，采用花药培养技术构建加倍单倍体DH群体，按单株收获DH₀种子；

(4)按株系单株种植DH₁系，选择黑米、巨大胚、高锌3个性状聚合的株系；

步骤(1)所述的水稻亲本Ⅰ为中泽黑珍，其中，中泽黑珍在农业部植物新品种保护办公室申请受理新品种保护的申请号为：20150962.5；

步骤(1)所述的水稻亲本Ⅱ为嘉浙稻1号，其中，嘉浙稻1号在农业部植物新品种保护办公室申请受理新品种保护的申请号为：20130469.5。

2.如权利要求1所述的水稻选育方法，其特征在于，所述水稻选育方法还包括如下步骤：

(5)按品系单株种植DH₂系，按稻瘟病选育，选择非高感稻瘟病的优良品系。

3.如权利要求2所述的水稻选育方法，其特征在于，所述水稻选育方法还包括如下步骤：

(6)按品系单株种植DH₃系，按产量选育，选择产量400公斤/亩以上的品系。

4.如权利要求3所述的水稻选育方法，其特征在于，所述水稻选育方法还包括如下步骤：

(7)按品系单株种植DH₄系，获得黑米、巨大胚、高锌多种营养性状稳定兼顾稻瘟病和产量抗性的品系，进行品系定型。