CN108243945A - 一种转基因小麦分子育种方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转基因小麦分子育种方法，涉及小麦育种技术领域。包括如下步骤：SS01、选种；SS02、土壤改良：在育种装置育种穴内由下至上依次铺设泥沙层、基土层、营养土层和种植土层；SS03、杂交种植：SS04、物理诱变；SS05、一次自交种植；SS06、化学诱变；SS07、二次自交种植；SS08、多轮自交种植；SS09、转基因品种收获；SS10、转基因植株的分子检测；SS11、转基因繁殖。本发明通过选用合适的杂交父本、母本和合适的杂交方法以及对种子进行物理化学诱变处理，实现了快速高效育种，提高了获得小麦新品种的机率。

Description

一种转基因小麦分子育种方法
技术领域
本发明属于小麦育种技术领域，特别是涉及一种转基因小麦分子育种方法。
背景技术
小麦是小麦系植物的统称，是一种在世界各地广泛种植的禾本科植物，小麦的颖果是人类的主食之一，磨成面粉后可制作面包、馒头、饼干、面条等食物；发酵后可制成啤酒、酒精、伏特加，或生质燃料。小麦富含淀粉、蛋白质、脂肪、矿物质、钙、铁、硫胺素、核黄素、烟酸、维生素A及维生素C等。小麦是我国重要的粮食作物，产量和消费量占全国粮食总量的很大一部分，是我国北方居民的主食，在农业生产和国民经济中占有举足轻重的地位。由于我国人多地少的国情和土地的持续减少，小麦供需矛盾越来越突出。
传统的小麦育种过程为自然杂交或者自交，直至培育出新品种，但是这种方法育种时间长、效率低，导致育种重复率低，育种结果不稳定，使小麦育种进程发展受限，所以为了减少育种工作，选用合适的杂交父本、母本和合适的杂交方法尤为重要。随着分子生物学技术的发展，转基因技术逐渐应用于小麦育种中，将抗病基因、抗除草剂基因等植入小麦中，以期获得抗性优良的品种，然而这种方式操作繁琐，且目前尚未发现可使小麦高产的基因，无法选育高产的小麦品种。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转基因小麦分子育种方法，通过选用合适的杂交父本、母本和合适的杂交方法以及对种子进行物理化学诱变处理，实现了快速高效育种，提高了获得小麦新品种的机率。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种转基因小麦分子育种方法，包括如下步骤：
SS01、选种：选用适宜当地种植，抗病虫、分蘖弱、抗倒、穗大、结实率高的优质、高产品种作为小麦父本和小麦母本进行杂交，得到杂交组合F1代种子；
SS02、土壤改良：a)在育种装置育种穴内铺设厚度为20-40cm厚度的泥沙层；b)在泥沙层上铺设厚度为20-40cm的基土层；c)在基土层上铺设厚度为5-10cm的营养土层；d)在营养土层上铺设厚度为10-20cm的种植土层；
SS03、杂交种植：选择高产稳产的小麦品种为母本，以F1为父本，在育种装置育种穴内进行杂交种植，收获产量高、麦穗整齐的F2代种子；
SS04、物理诱变：将F2代种子以氦气为工作介质，在封闭环境中，使用功率为50-100W的紫外灯产生的紫外线对F2种子照射处理10-30秒；
SS05、一次自交种植：将处理后的F2代种子在育种装置育种穴内进行自交种植，收获产量高、麦穗整齐的F3代种子；
SS06、化学诱变：将F3代种子先在浓度为5％-15％的酒精溶液中处理4-6小时，将处理后的F3代种子置于浓度为0.05-0.5mol/L的硫酸二乙酯溶液中浸泡3-5小时；
SS07、二次自交种植：将处理后的F3代种子在育种装置育种穴内进行自交种植，收获产量高、麦穗整齐的F4代种子；
SS08、多轮自交种植：重复SS07直至收获产量高、麦穗整齐的F9代种子；
SS09、新品种收获：播种F9代种子，播种于育种装置中自交收获产量高、麦穗整齐稳定、配合力高的株系，该株系即为转基因品种；
SS10、转基因植株的分子检测：利用植物表达载体上的筛选标记基因、报告基因或者目标基因的序列进行PCR分子检测法、Southern杂交方法或者RT-PCR检测法，检测抗性芽或者抗性植株是否已是转基因材料；
SS11、转基因繁殖：收获检测到含有目标基因的生根的转基因植株的种子，将获得的新品种种子进行自交繁殖2-4代即获得小麦新品种。
进一步地，所述SS02中的育种装置为一筒内深度为50-100cm的筒体；所述筒体的开口为一圆形或椭圆形或四边形或多边形；所述筒体开口的截面面积为0.04-1m2。
进一步地，所述SS02中泥沙层中粒径介于0.05-1cm的沙子的含量为70-80％；
其中，所述沙子包括15-20％粒径介于0.05-0.25cm的细沙子、25-35％粒径介于0.26-0.45cm的中等沙子以及45-60％粒径介于0.46-1cm的粗沙子；
其中，所述泥沙层中还包括5-10％的粒径低于0.05cm的微小颗粒沙子和10-25％的粘土。
进一步地，所述SS02中基土层包括20-35％粒径为0.05-0.1cm的长石、3-5％的四氧化三铁粉末以及60-77％的黄土。
进一步地，所述SS02中营养土层按重量份包括粪便10-15份，草木灰1-5份，碎草沫5-20份和土60-84份。
进一步地，所述SS02中种植土层中含有浓度为：氯化钠3-6kg/m3、氯化镁0.3-0.7kg/m3、硫酸镁0.4-0.8kg/m3、氯化钙0.2-0.5kg/m3；所述种植土层中还添加1mgl-1BA、0.1mgl-1NAA和20mg/L乙酰丁香酮，所述种植土层调节pH至5-6。
进一步地，所述SS06中使用的浓度为5％-15％的酒精溶液和浓度为0.05-0.5mol/L的硫酸二乙酯溶液的液体温度均为5-15℃。
进一步地，所述SS06中的硫酸二乙酯溶液中还含有浓度为0.01-0.1mol/L的甲基磺酸乙酯。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过选用合适的杂交父本、母本和合适的杂交方法以及对种子进行物理化学诱变处理，实现了快速高效育种，提高了获得小麦新品种的机率；本发明通过一筒体作为育种装置，并使用由下至上依次包括泥沙层、基土层、营养土层和种植土层作为种植土壤，提高了育种的成功率并为种子生产提高极佳的生长环境；本发明通过筛选压得到的抗性株，经GUS染色、Southern杂交实验证明均是转基因的材料；这样确保了通过该技术方法所获得的抗性植株是转基因植株、减少了后期采用分子检测的工作量。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种转基因小麦分子育种方法，包括如下步骤：
SS01、选种：选用适宜当地种植，抗病虫、分蘖弱、抗倒、穗大、结实率高的优质、高产品种作为小麦父本和小麦母本进行杂交，得到杂交组合F1代种子；
SS02、土壤改良：a)在育种装置育种穴内铺设厚度为20cm厚度的泥沙层；b)在泥沙层上铺设厚度为25cm的基土层；c)在基土层上铺设厚度为5cm的营养土层；d)在营养土层上铺设厚度为10cm的种植土层；
SS03、杂交种植：选择高产稳产的小麦品种为母本，以F1为父本，在育种装置育种穴内进行杂交种植，收获产量高、麦穗整齐的F2代种子；
SS04、物理诱变：将F2代种子以氦气为工作介质，在封闭环境中，使用功率为100W的紫外灯产生的紫外线对F2种子照射处理20秒；
SS05、一次自交种植：将处理后的F2代种子在育种装置育种穴内进行自交种植，收获产量高、麦穗整齐的F3代种子；
SS06、化学诱变：将F3代种子先在浓度为10％的酒精溶液中处理5小时，将处理后的F3代种子置于浓度为0.25mol/L的硫酸二乙酯溶液中浸泡4小时；
SS07、二次自交种植：将处理后的F3代种子在育种装置育种穴内进行自交种植，收获产量高、麦穗整齐的F4代种子；
SS08、多轮自交种植：重复SS07直至收获产量高、麦穗整齐的F9代种子；
SS09、新品种收获：播种F9代种子，播种于育种装置中自交收获产量高、麦穗整齐稳定、配合力高的株系，该株系即为转基因品种；
SS10、转基因植株的分子检测：利用植物表达载体上的筛选标记基因、报告基因或者目标基因的序列进行PCR分子检测法、Southern杂交方法或者RT-PCR检测法，检测抗性芽或者抗性植株是否已是转基因材料；
SS11、转基因繁殖：收获检测到含有目标基因的生根的转基因植株的种子，将获得的新品种种子进行自交繁殖2-4代即获得小麦新品种。
优选地，SS02中的育种装置为一筒内深度为70cm的筒体；筒体的开口为一圆形或椭圆形或四边形或多边形；筒体开口的截面面积为0.8m2。
优选地，SS02中泥沙层中粒径介于0.05-1cm的沙子的含量为70％；
其中，沙子包括15％粒径介于0.05-0.25cm的细沙子、30％粒径介于0.26-0.45cm的中等沙子以及55％粒径介于0.46-1cm的粗沙子；
其中，泥沙层中还包括10％的粒径低于0.05cm的微小颗粒沙子和20％的粘土。
优选地，SS02中基土层包括25％粒径为0.05-0.1cm的长石、5％的四氧化三铁粉末以及70％的黄土。
优选地，SS02中营养土层按重量份包括粪便10份，草木灰5份，碎草沫15份和土70份。
优选地，SS02中种植土层中含有浓度为：氯化钠4kg/m3、氯化镁0.45kg/m3、硫酸镁0.6kg/m3、氯化钙0.3kg/m3；所述种植土层中还添加1mgl-1BA、0.1mgl-1NAA和20mg/L乙酰丁香酮，所述种植土层调节pH至5-6。
优选地，SS06中使用的浓度为10％的酒精溶液和浓度为0.25mol/L的硫酸二乙酯溶液的液体温度均为10℃。
优选地，SS06中的硫酸二乙酯溶液中还含有浓度为0.05mol/L的甲基磺酸乙酯。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种转基因小麦分子育种方法，其特征在于，包括如下步骤：
SS01、选种：选用适宜当地种植，抗病虫、分蘖弱、抗倒、穗大、结实率高的优质、高产品种作为小麦父本和小麦母本进行杂交，得到杂交组合F1代种子；
SS02、土壤改良：a)在育种装置育种穴内铺设厚度为20-40cm厚度的泥沙层；b)在泥沙层上铺设厚度为20-40cm的基土层；c)在基土层上铺设厚度为5-10cm的营养土层；d)在营养土层上铺设厚度为10-20cm的种植土层；
SS03、杂交种植：选择高产稳产的小麦品种为母本，以F1为父本，在育种装置育种穴内进行杂交种植，收获产量高、麦穗整齐的F2代种子；
SS04、物理诱变：将F2代种子以氦气为工作介质，在封闭环境中，使用功率为50-100W的紫外灯产生的紫外线对F2种子照射处理10-30秒；
SS05、一次自交种植：将处理后的F2代种子在育种装置育种穴内进行自交种植，收获产量高、麦穗整齐的F3代种子；
SS06、化学诱变：将F3代种子先在浓度为5％-15％的酒精溶液中处理4-6小时，将处理后的F3代种子置于浓度为0.05-0.5mol/L的硫酸二乙酯溶液中浸泡3-5小时；
SS07、二次自交种植：将处理后的F3代种子在育种装置育种穴内进行自交种植，收获产量高、麦穗整齐的F4代种子；
SS08、多轮自交种植：重复SS07直至收获产量高、麦穗整齐的F9代种子；
SS09、转基因品种收获：播种F9代种子，播种于育种装置中自交收获产量高、麦穗整齐稳定、配合力高的株系，该株系即为转基因品种；
SS10、转基因植株的分子检测：利用植物表达载体上的筛选标记基因、报告基因或者目标基因的序列进行PCR分子检测法、Southern杂交方法或者RT-PCR检测法，检测抗性芽或者抗性植株是否已是转基因材料；
SS11、转基因繁殖：收获检测到含有目标基因的生根的转基因植株的种子，将获得的新品种种子进行自交繁殖2-4代即获得小麦新品种。
2.根据权利要求1所述的一种转基因小麦分子育种方法，其特征在于，所述SS02中的育种装置为一筒内深度为50-100cm的筒体；所述筒体的开口为一圆形或椭圆形或四边形或多边形；所述筒体开口的截面面积为0.04-1m2。
3.根据权利要求1所述的一种转基因小麦分子育种方法，其特征在于，所述SS02中泥沙层中粒径介于0.05-1cm的沙子的含量为70-80％；
其中，所述沙子包括15-20％粒径介于0.05-0.25cm的细沙子、25-35％粒径介于0.26-0.45cm的中等沙子以及45-60％粒径介于0.46-1cm的粗沙子；
其中，所述泥沙层中还包括5-10％的粒径低于0.05cm的微小颗粒沙子和10-25％的粘土。
4.根据权利要求1所述的一种转基因小麦分子育种方法，其特征在于，所述SS02中基土层包括20-35％粒径为0.05-0.1cm的长石、3-5％的四氧化三铁粉末以及60-77％的黄土。
5.根据权利要求1所述的一种转基因小麦分子育种方法，其特征在于，所述SS02中营养土层按重量份包括粪便10-15份，草木灰1-5份，碎草沫5-20份和土60-84份。
6.根据权利要求1所述的一种转基因小麦分子育种方法，其特征在于，所述SS02中种植土层中含有浓度为：氯化钠3-6kg/m3、氯化镁0.3-0.7kg/m3、硫酸镁0.4-0.8kg/m3、氯化钙0.2-0.5kg/m3；所述种植土层中还添加1mgl-1BA、0.1mgl-1NAA和20mg/L乙酰丁香酮，所述种植土层调节pH至5-6。
7.根据权利要求1所述的一种转基因小麦分子育种方法，其特征在于，所述SS06中使用的浓度为5％-15％的酒精溶液和浓度为0.05-0.5mol/L的硫酸二乙酯溶液的液体温度均为5-15℃。
8.根据权利要求1所述的一种转基因小麦分子育种方法，其特征在于，所述SS06中的硫酸二乙酯溶液中还含有浓度为0.01-0.1mol/L的甲基磺酸乙酯。
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