CN107197773A - 一种北方用糯高粱不育系和保持系的选育方法 - Google Patents

一种北方用糯高粱不育系和保持系的选育方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种北方用糯高粱不育系的选育方法，具体步骤如下：1.以保持系粳高粱LgB/R5M874B为母本，以糯高粱保持系45B为父本，进行杂交，后代选择糯质、大穗、早熟三种性状优良的单株自交；2.以粳高粱不育系A2V4A为母本，与步骤1中的F2代为父本进行杂交，采用边杂交稳定边回交转育的方法，后代以杂交后代优良单株为父本进行回交转育4代，以不育性好、籽粒糯质、抗丝黑穗为选育标准，育成糯高粱不育系；其中，在步骤1或2的糯质鉴定中，只切割胚乳进行碘液反应，从而保障糯性籽粒正常发芽，避免籽粒纵切而伤害胚。通过本发明使南北高粱的产量、品质、抗性、配合力和外观等优良性状有机集于一体，使其成为北方用糯质高粱的骨干亲本系，丰富了糯高粱种质资源。

Description

一种北方用糯高粱不育系和保持系的选育方法
技术领域
本发明涉及农作物育种技术领域，具体涉及高粱品种选育，尤其涉及一种北方用糯高粱不育系和保持系的选育方法。
背景技术
高粱是主要杂粮作物之一，也是世界上最古老的栽培作物之一。其属一年生草本植物，禾本科高粱族高粱属。由于它耐旱、耐涝、耐盐碱、耐瘠薄，适应性广，从热带到寒带都有种植。其在我国的分布也极广，几乎全国各地均有种植。其中，糯高粱因其籽粒具有吸水性强、易糊化的特点，在固态发酵中，疏松适度，熟而不粘，利于发酵，被广泛用于酱香型、浓香型白酒的制造，如茅台、五粮液、泸州老窖等都以糯高粱为主要原料。随着我国酿造业的发展，酿造原料的需求快速上升。为进一步配合酿酒工业的大力发展，必须加快糯高粱的新品种选育进程，及时满足酿造业市场的原料供应。
我国高粱单产处于世界领先水平，这是由于高粱杂交种在生产上的应用和相应的配套栽培技术改善的结果，杂种优势的利用是提高高粱产量最直接、最有效的方法，因此，生产上选择好的杂交种意义重大。
糯高粱以南方的糯高粱品种居多，北方用糯高粱品种却极为短缺，而南种北引后时常表现生育期长、光敏感、不抗倒伏、丝黑穗病易发病等问题，农民种植风险大，经常造成严重损失。因此选育适宜我国北方用糯高粱品种是当务之急。优良亲本系是优良杂交种选育的基础，其中不育系是组配优良杂交种的关键。研究表明，粳×糯是选育糯高粱亲本系的最佳途径，更易获得籽粒淀粉含量高且淀粉中支链淀粉比例高的亲本系，在此基础上选育出北方优质实用型糯高粱不育系，对改变糯高粱以南方为主产区的现状，缓解我国糯高粱需求紧张局面，拉动我国北方高粱产业链，带动农民增收致富，促进名酒酿造业发展具有重要意义。
目前存在的北方用糯高粱品种严重不足，无论是品种数量还是产量水平都不能适应生产发展的需要。生产中急需高产优质的糯高粱不育系、保持系及杂交种。
发明内容
为了解决北方高粱主产区糯高粱品种缺乏的问题，本发明提供了一种北方用糯高粱不育系的选育方法，其具体步骤如下：
(1)以保持系粳高粱LgB/R5M874B为母本，以糯高粱保持系45B为父本，进行杂交，后代选择糯质、大穗、早熟三种性状优良的单株自交；
(2)以粳高粱不育系A2V4A为母本，与步骤(1)中的F2代为父本进行杂交，采用边杂交稳定边回交转育的方法，后代以杂交后代优良单株为父本进行回交转育4代，以不育性好、籽粒糯质、抗丝黑穗为选育标准，育成糯高粱不育系。
其中，在步骤(1)或(2)的糯质鉴定中，只切割胚乳进行碘液反应，从而保障糯性籽粒正常发芽，避免籽粒纵切而伤害胚。
在本发明的另外一个方面，本发明还提供一种北方用糯高粱保持系的选育方法，其具体步骤如下：
以保持系粳高粱LgB/R5M874B为母本，以糯高粱保持系45B为父本，进行杂交，后代选择糯质、大穗、早熟三种性状优良的单株自交7代，育成糯高粱保持系；
其中，在上述步骤的糯质鉴定中，只切割胚乳进行碘液反应，从而保障糯性籽粒正常发芽，避免籽粒纵切而伤害胚。
在本发明的另外一个方面，本发明还提供一种北方用糯高粱杂交种的育种方法，其具体步骤如下：
(1)以保持系粳高粱LgB/R5M874B为母本，以糯高粱保持系45B为父本杂交，后代选择糯质、大穗、早熟三种性状优良的单株自交7代，育成糯高粱保持系；
(2)以粳高粱不育系A2V4A为母本，与步骤(1)中的F2代为父本进行杂交，采用边杂交稳定边回交转育的方法，后代以杂交后代优良单株为父本进行回交转育4代，以不育性好、籽粒糯质、抗丝黑穗为选育标准，育成糯高粱不育系；
其中，在步骤(1)或(2)的糯质鉴定中，只切割胚乳进行碘液反应，从而保障糯性籽粒正常发芽，避免籽粒纵切而伤害胚；
(3)利用步骤(2)获得的糯高粱不育系与自选恢复系L17R杂交，选育出糯高粱杂交种。
其中，在一个优选的实施方案中，步骤(1)所述糯质是指糯高粱的淀粉含量在60％-70％之间，支链淀粉占总淀粉的90％以上，胚乳遇碘呈红色反应；所述大穗是指穗长30cm以上；所述早熟是指生育期早于当地种植的45B。
其中，在一个优选的实施方案中，步骤(2)所述不育性好是指套袋结实小于0.1％为不育型；籽粒糯质是指糯高粱的淀粉含量在60％-70％之间，支链淀粉占总淀粉的90％以上，胚乳遇碘呈红色反应；抗丝黑穗是指对高粱丝黑穗病表现免疫的单株及对高粱丝黑穗病表现高抗以上的株系。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)将北方用粳高粱与南方用糯高粱杂交，成功聚合了粳高粱LgB/R5M874B的生育期早、株型青秀与A2V4A的顶土力强、抗丝黑穗病、柱头生活力强的特性，同时又保留了45B的红粒糯质、大穗、穗粒重高的特点，使南北高粱的产量、品质、抗性、配合力和外观等优良性状有机集于一体，使其成为北方用糯质高粱的骨干亲本系，丰富了糯高粱种质资源。
(2)在分离世代F2群体即开始进行糯性、丝黑穗鉴定，减少了后代群体的大小，节省了大量的人力、物力，降低了劳动成本，提高了多抗糯高粱不育系的选育成效。
(3)在高粱糯性鉴定中只切割胚乳进行碘液反应，改变了常规方法中籽粒纵切，伤害胚的做法，保证了糯性籽粒的正常发芽,加快了糯高粱选育进程。
附图说明
图1为糯高粱不育系11476A选育系谱图；
图2为糯性鉴定籽粒染色切割图。图2A为粳高粱染色图；图2B为糯高粱染色图；
图3为高粱杂交种晋糯3号选育流程。
具体实施方式
以下结合具体实施例,对本发明进行进一步的详细说明,应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定发明范围。
对本选育方法中所涉及使用的高粱各品种材料的来源说明如下：
保持系粳高粱LgB/R5M874B为自选育成品种，有时也记载为LgB×R5M874B、以及lgBR5M874B等。其可以获自山西省农业科学院高粱研究所饲料高粱研究室。
糯高粱保持系45B为从四川省农业科学院水稻高粱研究所引进种质。
粳高粱不育系A2V4A可以获自国家种质资源库或山西省农业科学院高粱研究所饲料高粱研究室，其与A2V4、A2V4(A)、V4A是同一材料的不同表述。
自选恢复系L17R可获自山西省农业科学院高粱研究所饲料高粱研究室。
实施例1选育糯高粱不育系及糯高粱保持系。
按以下步骤选育糯高粱不育系(命名为11476A)及糯高粱保持系(命名为11476B)，具体步骤如下：
(1)以保持系LgB/R5M874B为母本，以糯高粱保持系45B为父本，进行杂交，后代选择抗病、糯质、大穗等农艺性状优良的单株自交7代，育成糯高粱保持系，命名为11476B。
具体方法为：45B整穗后人工去雄，采集LgB/R5M874B花粉与其授粉杂交，F1代套袋自交，收3-5穗；F2代种植5小区，共30行，行长5m，分离群体中选择抗丝黑穗病、糯质、大穗等农艺性状优良的单株自交；F3代从分离群体中选择符合育种要求的优良单株自交收获；F4、F5代继续自交选择优良株系、单株自交；F6代选择优良单株丝黑穗病抗性鉴定至稳定。
(2)以粳高粱不育系A2V4A为母本，与步骤(1)中F2代为父本杂交，开始采用边杂交稳定边回交转育的方法，后代以杂交后代优良单株为父本进行回交转育4代，以不育性好、籽粒糯质、抗丝黑穗为选育标准，育成糯高粱不育系11476A。
具体方法为：在F2代以A2V4A作为不育系进行回交转育，BC1代选择具有抗病、糯质、大穗等农艺性状优良的单株收获；同时套袋3-5穗观察育性，结实率小于0.1％为不育型；BC2代继续回交并育性鉴定，BC3代边自交稳定边回交及丝黑穗病抗性鉴定；BC4代继续回交并成对套袋保持，后代继续自交至性状稳定。
其中，在步骤(1)或(2)的糯质鉴定中，只切割胚乳进行碘液反应，从而保障糯性籽粒正常发芽，避免籽粒纵切而伤害胚。
其中，步骤(1)所述糯质是指糯高粱的淀粉含量在60％-70％之间，支链淀粉占总淀粉的90％以上，胚乳遇碘呈红色反应；所述大穗是指穗长30cm以上；所述早熟是指生育期早于当地种植45B。
其中，步骤(2)所述不育性好是指套袋结实小于0.1％为不育型；籽粒糯质是指糯高粱的淀粉含量在60％-70％之间，支链淀粉占总淀粉的90％以上，胚乳遇碘呈红色反应；抗丝黑穗是指对丝黑穗表现免疫的单株及丝黑穗表现高抗以上株系。
对照例1
(1)以糯高粱保持系18B为母本，以保持系铁扫1为父本，进行杂交，后代选择抗病、糯质、农艺性状优良的单株自交7代，育成糯高粱保持系，命名为10521B。
具体方法为：铁扫1整穗后人工去雄，采集18B花粉与其授粉杂交，F1代套袋自交，收3-5穗；F2代种植5小区，共30行，行长5m，分离群体中选择抗丝黑穗病、糯质等农艺性状优良的单株自交；F3代从分离群体中选择优良单株自交收获；F4、F5代继续自交选择优良株系、单株自交；F6代选择优良单株丝黑穗病抗性鉴定至稳定。
(2)以粳高粱不育系A2V4A为母本，与步骤(1)中F2代为父本杂交，开始采用边杂交稳定边回交转育的方法，后代以杂交后代优良单株为父本进行回交转育4代，以不育性好、籽粒糯质、抗丝黑穗为选育标准，育成糯高粱不育系10521A。
具体方法为：在F2代以A2V4A作为不育系进行回交转育，BC1代选择具有抗病、糯质等农艺性状优良的单株收获；同时套袋3-5穗观察育性，结实率小于0.1％为不育型；BC2代继续回交并育性鉴定，BC3代边自交稳定边回交及丝黑穗病抗性鉴定；BC4代继续回交并成对套袋保持，后代继续自交至性状稳定。
其中，在步骤(1)或(2)的糯质鉴定中，只切割胚乳进行碘液反应，从而保障糯性籽粒正常发芽，避免籽粒纵切而伤害胚。
10521A在后期鉴定中由于穗型散穗，穗粒重小而淘汰。
对照例2
(1)以保持系LgB/R5M874B为母本，以糯高粱保持系45B为父本，进行杂交，后代选择抗病、糯质、大穗等农艺性状优良的单株自交7代，育成糯高粱保持系。
具体方法为：45B整穗后人工去雄，采集LgB/R5M874B花粉与其授粉杂交，F1代套袋自交，收3-5穗；F2代种植5小区，共30行，行长5m，分离群体中选择抗丝黑穗病、糯质、大穗等农艺性状优良的单株自交；F3代从分离群体中选择符合育种要求的优良单株自交收获；F4、F5代继续自交选择优良株系、单株自交；F6代选择优良单株丝黑穗病抗性鉴定至稳定。
(2)以粳高粱不育系Tx623A1为母本，与步骤(1)中F2代为父本杂交，开始采用边杂交稳定边回交转育的方法，后代以杂交后代优良单株为父本进行回交转育4代，以不育性好、籽粒糯质为选育标准，育成糯高粱不育系11402A。
具体方法为：在F2代以Tx623A1作为不育系进行回交转育，BC1代选择具有早熟、糯质等农艺性状优良的单株收获；同时套袋3-5穗观察育性，结实率小于0.1％为不育型；BC2代继续回交并育性鉴定，BC3代边自交稳定边回交；BC4代继续回交并成对套袋保持，后代继续自交至性状稳定。
其中，在步骤(1)或(2)的糯质鉴定中，只切割胚乳进行碘液反应，从而保障糯性籽粒正常发芽，避免籽粒纵切而伤害胚。
11402A在后期鉴定中由于其抗丝黑穗病不达标而被淘汰。
实施例2糯高粱不育系11476A及保持系11476B的特性鉴定
1、性状鉴定
糯高粱不育系11476A育性稳定，生育期120d左右，幼苗叶鞘绿色，叶片深绿色；株高120-130cm，穗长32-37cm，单穗粒重75-80g，千粒重24-32g，茎秆粗壮，长纺锤状，紧穗，褐壳，红粒，籽粒糯质，易脱粒，着壳率0.3％，无绒毛，无芒，抗倒伏。
糯高粱保持系11476B生育期120d左右，幼苗叶鞘绿色，叶片深绿色；株高120-130cm，穗长32-37cm，单穗粒重75-80g，千粒重24-32g，茎秆粗壮，长纺锤状，紧穗，褐壳，红粒，籽粒糯质，易脱粒，着壳率0.3％，无绒毛，无芒，抗倒伏。
2、糯性室内鉴定
原理：根据支链淀粉遇碘变红，直链淀粉遇碘变蓝的原理，对收集的种子在室内进行糯性鉴定。
方法：与常规方法不同的是采用籽粒保胚鉴定。以F2代收获的单株籽粒为单位，每穗脱粒后，选取100粒完好无损的籽粒在室内进行糯性鉴定，用小刀在胚乳部分割开，用碘液滴定，淘汰变蓝籽粒，保留变红的籽粒，下年种于田间。步骤如下：
a.实验仪器
电子天平玻璃棒镊子容量瓶烧杯小刀胶头滴管滴瓶
b.碘液制备
称取分析纯结晶碘5.5g，分析纯碘化钾11g，用蒸馏水完全溶解加水定容至300ml贮于棕色瓶内避光保存。
c.种子消毒及切割
用浓度75％酒精对高粱籽粒消毒，晾干后用小刀在籽粒1/3处进行切割，避免伤及种胚。
d.碘液滴定
将切好的高粱籽粒用预先配好的碘液滴定,显色后观察颜色，淘汰蓝色籽粒，保留红色籽粒。
结果以显色反应呈红色为糯性籽粒(见附图2B)，保留该籽粒于下年种于田间。
3、丝黑穗田间鉴定
采用F2代分离群体开始田间土壤接种法进行丝黑穗病病菌鉴定。
a.菌粉收集
播种前从上一年的病穗上收集丝黑穗病菌3号生理小种备用。
b.菌土制备
将收集的丝黑穗菌粉与过筛的细土混合成0.6％的菌土(重量比)，用塑料布覆盖，使菌种萌发。
c.田间接种
将F2分离群体播种于山西省农业科学院高粱研究所东白试验基地，共30行，行长5m，穴播,每穴用100g菌土覆盖种子，使种子与菌土充分接触,最后覆盖田土镇压，待植株抽穗后调查植株发病情况，选择符合育种目标的对丝黑穗免疫单株及高抗以上株系收获。
各后代丝黑穗鉴定结果
实施例3糯高粱不育系11476A杂交制种配合力分析
试验采用完全随机区组设计，3次重复，6行区，行长4.5m，行距0.33m，株距0.21m，小区面积4.5m×2m＝9m2。5月14日播种，田间管理按大田管理进行，10月10日各区随机取中间2行10株样本，晾晒脱粒，使用近红外谷物分析仪分析籽粒蛋白质、脂肪、总淀粉、单宁含量。统计分析结果如下：
糯高粱不育系11476A一般配合力相对效应值
由上表可知，11476A具有高的总淀粉配合力，所配杂交组合籽粒淀粉含量较高。
为了科学、准确的评价糯质高粱新选不育系，为糯高粱的品质改良提供优良的亲本材料，选用了L2R、L17R、东北10R三个恢复系作为父本，分别与11476A杂交，对杂交种品质性状统计分析，结果如下表。
各组合品质性状表现
11476A所配杂交组合淀粉含量较高，达到72.97％-73.69％，11476A×L2R这个组合的淀粉含量为最高，达到了73.69％，而蛋白质含量却最低，为11.10％；11476A×L17R蛋白质、脂肪和单宁偏低，而淀粉却偏高，为73.72％。
11476A×L17R在株高、千粒重、生育期和产量上的特殊配合力效应值大，效应值分别为3.0149,5.9701,1.0806,6.7525，该组合是组配优质高产杂交种的理想组合。
实施例4糯高粱不育系11476A杂交制种效果鉴定
以糯高粱不育系11476A为母本，糯高粱恢复系L17R为父本育成了高产、优质、广适、多抗糯高粱杂交种晋糯3号(见附图3)。
晋糯3号平均生育期120d，幼苗绿色，平均株高167.8cm，穗长33.4cm，穗粒重67.9g，千粒重27.4g，褐壳红粒，纺锤形穗，穗型中散。该品种籽粒粗蛋白9.56％、粗淀粉74.38％、单宁1.01％、粗脂肪3.44％、水分12.0％、支链淀粉占总淀粉含量的97％。丝黑穗病自然发病率0，接种发病率两年平均5.7％。晋糯3号丰产性好，支链淀粉含量高，酿造品质佳的优良糯高粱杂交种。
晋糯3号与CK产量表现

Claims (6)

1.一种北方用糯高粱不育系的选育方法，具体步骤如下：
(1)以保持系粳高粱LgB/R5M874B为母本，以糯高粱保持系45B为父本，进行杂交，后代选择糯质、大穗、早熟三种性状优良的单株自交；
(2)以粳高粱不育系A2V4A为母本，与步骤(1)中的F2代为父本进行杂交，采用边杂交稳定边回交转育的方法，后代以杂交后代优良单株为父本进行回交转育4代，以不育性好、籽粒糯质、抗丝黑穗为选育标准，育成糯高粱不育系；
其中，在步骤(1)或(2)的糯质鉴定中，只切割胚乳进行碘液反应，从而保障糯性籽粒正常发芽，避免籽粒纵切而伤害胚。
2.一种北方用糯高粱保持系的选育方法，具体步骤如下：
以保持系粳高粱LgB/R5M874B为母本，以糯高粱保持系45B为父本，进行杂交，后代选择糯质、大穗、早熟三种性状优良的单株自交7代，育成糯高粱保持系；
其中，在上述步骤的糯质鉴定中，只切割胚乳进行碘液反应，从而保障糯性籽粒正常发芽，避免籽粒纵切而伤害胚。
3.一种北方用糯高粱杂交种的育种方法，其具体步骤如下：
(1)以保持系粳高粱LgB/R5M874B为母本，以糯高粱保持系45B为父本杂交，后代选择糯质、大穗、早熟三种性状优良的单株自交7代，育成糯高粱保持系；
(2)以粳高粱不育系A2V4A为母本，与步骤(1)中的F2代为父本进行杂交，采用边杂交稳定边回交转育的方法，后代以杂交后代优良单株为父本进行回交转育4代，以不育性好、籽粒糯质、抗丝黑穗为选育标准，育成糯高粱不育系；
其中，在步骤(1)或(2)的糯质鉴定中，只切割胚乳进行碘液反应，从而保障糯性籽粒正常发芽，避免籽粒纵切而伤害胚；
(3)利用步骤(2)获得的糯高粱不育系与自选恢复系L17R杂交，选育出糯高粱杂交种。
4.如权利要求1、2的选育方法或权利要求3的育种方法，其中，所述糯质是指糯高粱的淀粉含量在60％-70％之间，支链淀粉占总淀粉的90％以上，胚乳遇碘呈红色反应；所述大穗是指穗长30cm以上；所述早熟是指生育期早于当地种植的45B。
5.如权利要求1、2的选育方法或权利要求3的育种方法，其中，所述不育性好是指套袋结实小于0.1％为不育型；籽粒糯质是指糯高粱的淀粉含量在60％-70％之间，支链淀粉占总淀粉的90％以上，胚乳遇碘呈红色反应；抗丝黑穗是指对高粱丝黑穗病表现免疫的单株及对高粱丝黑穗病表现高抗以上的株系。
6.按权利要求1、2的选育方法或权利要求3的育种方法所获得的产品。
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