CN108293872B - 一种高锌低镉水稻品种的选育方法 - Google Patents

一种高锌低镉水稻品种的选育方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高锌、低镉水稻品种的选育方法，包括：选择高锌含量水稻为亲本A、低镉累积水稻为亲本B，将亲本A与亲本B杂交，获得F1代种子；种植单交F1代，与亲本A回交，获得BC1F1代种子；BC1F1代，采用花药培养构建加倍单倍体群体，按单株收获种子；DH1代，先采取水培的方法，选择高锌积累型的品系，后选择高锌含量的品系；DH2代，在采取不同镉溶液水培的方法，选择都表现低镉含量的高锌品系；DH3代，在普通大田种植选择高锌、低镉的品系；DH4代，选择定型高锌、低镉水稻品种。本发明选育的水稻新品种，是有益微营养高锌与低镉、铅和砷累积的有益组合，符合当绿色优质的发展需求。

Description

一种高锌低镉水稻品种的选育方法
技术领域
本发明涉及水稻育种技术领域，尤其涉及一种高锌、低镉水稻品种的选育方法。
背景技术
锌被美誉为“生命之花”，是许多金属酶的组成成分或一些酶的激活剂，参与人体80多种生命代谢，具有提高智力、促进生长发育、改善味觉促进食欲、增强机体免疫力等多种功能。锌主要存在于海产品、动物内脏中，其它食物中含锌量很少。WHO和FAO组织建议，每日锌的摄入量应为15mg以上。米饭是我国人民一日三餐的主食。目前市售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，开展高锌水稻育种，实施膳食策略从源头满足锌营养的需求，对减轻和改善锌缺乏的现状具有重要意义。
近年来，“镉大米”和“毒大米”事件的相继发生，稻米品质便成为大众关注的焦点。重金属Cd系一种毒性极强的累积性肾毒素和致癌物，稻米Cd是以其为主食人群摄入Cd的最主要来源。因此，加强高锌、低镉累积水稻新品种选育，更有利于推动安全营养型安全农产品的产业发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高锌、低镉水稻品种的选育方法，可以开发高锌结合低镉的水稻新品种，在为广大婴幼儿童提供高锌营养米的同时，也提供更为安全放心的低镉稻米。
一种高锌、低镉水稻品种的选育方法，包括：
(1)选择高锌水稻为亲本A、低镉粳稻为亲本B，将亲本A与亲本B杂交，获得F1代种子；
(2)种植单交F1代，与亲本A回交，获得BC1F1代种子；
(3)种植BC1F1代，采用花药培养构建加倍单倍体群体，按单株收获种子；
(4)按品系种植DH1代，采取在不同浓度锌溶液水培的方法，选择高锌积累型的品系，成熟时按单株测定选择高锌含量的品系；
(5)种植DH2代，采取不同镉溶液水培的方法，选择低镉积累型的品系，成熟时按单株测定选择低镉含量的高锌品系；
(6)种植DH3代，在普通大田种植，检测并选择高锌、低镉的品系；
(7)种植DH4代，选择高锌含量、低镉累积的定型水稻，即得到高锌、低镉水稻品种。
所述的亲本A为中泽贝贝。
中泽贝贝是杭州中泽生物科技有限公司培育的高锌含量粳稻品种，已申请农业部植物新品种保护(申请号：20171224.5)。该水稻品种精米中的锌含量高达32.1mg/kg。
所述的亲本B为嘉33。
嘉33浙江省嘉兴市农业科学研究院选育的低镉粳稻，2015年通过上海审定(编号：沪审稻2015005)。在田间自然条件下，该品种“无”稻瘟病和“无”白叶枯病发生，纹枯病“轻”，品质达到国标优质米1级标准，并具有低镉和低铅累积的特性。
选用中泽贝贝、嘉33杂交配组并与中泽贝贝回交，选育的高锌、低镉水稻，系高锌和低镉累积的有效组合，在生产获得有益微营养高锌含量的同时，又是低镉累积，符合当绿色优质的生产需求。
步骤(4)中，所述的不同浓度锌溶液水培方法所用的是ZnSO4配制溶液，浓度分别为10μmol/L、20μmol/L、30μmol/L、40μmol/L。
步骤(5)中，所述的不同镉溶液水培方法所用的是Cdcl2配制溶液，镉的浓度分别为0.25mg/kg、0.5mg/kg、1.0mg/kg、2.0mg/kg。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明采用不同浓度的水培方法，有利于鉴定选择积累型高锌和低镉特异新品种。
(2)本发明采用与高锌亲本回交的策略，可显著提高选择后代高锌含量的分离比例，有助于实现高锌营养的首要目标，为生产营养+绿色农产品奠定基础。
(3)本发明选育的高锌、低镉水稻，在为广大婴幼儿童和孕妇提供高锌营养米的同时，也提供安全放心的低镉、低铅和低砷稻米。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
1、育种材料：
(1)中泽贝贝为亲本A。中泽贝贝是杭州中泽生物科技有限公司培育的高锌含量粳稻品种，已申请农业部植物新品种权保护(申请号：20171224.5)。该水稻品种精米中的锌含量高达32.1mg/kg，重金属累积特性与普通水稻一般。
(2)以嘉33为亲本B。嘉33浙江省嘉兴市农业科学研究所选育的低镉累积水稻新品种，2007年1月通过江苏省品种审定委员会审定(苏审稻200711号)。该品种具有低镉累积的特性，锌含量(12mg/kg)与普通水稻相仿。
2、高锌低镉水稻的选育过程：
(1)2012年春季，海南陵水，以中泽贝贝为亲本A，作母本，与亲本B(嘉33)杂交，得F1(中泽贝贝/嘉33)代种子6粒；
(2)2012年夏秋季，浙江杭州，种植F1(中泽贝贝/嘉33)代植株4株，与亲本A中泽贝贝回交，获得BC1F1(中泽贝贝//中泽贝贝/嘉33)代31粒；
(3)2013年春季，海南陵水，种植回交BC1F1(中泽贝贝//中泽贝贝/嘉33)代31株，采用花药培养构建加倍单倍体(DH)群体；
(4)2013年夏秋季，浙江杭州，按单株种植并收获DH0代种子，构建DH系291个；
(5)2014年春季，海南陵水，DH1代，采用ZnSO4配制10μmol/L、20μmol/L、30μmol/L、40μmol/L锌浓度的溶液水培，选择高锌积累型的品系92个，成熟时按单株测定选择高锌含量的品系71个；
高锌积累型的品系的选育效率较低，按照该方法选育成功高锌含量的品系的概率为1：50000；
(6)2015年夏秋季，DH2代，采用Cdcl2配制0.25mg/kg、0.5mg/kg、1.0mg/kg、2.0mg/kg镉浓度的溶液水培，选择低镉积累型的品系8个，成熟时按单株测定选择低镉的高锌含量的品系6个；
低镉积累型的品系的选育效率较低，按照该方法选育成低镉含量的品系的概率为1：80000；
(7)2016年夏秋季，浙江杭州，DH3代，在普通大田种植，检测并选择低镉含量的高锌品系4个。
(8)2017年夏秋季，浙江杭州，DH4代，选择高锌含量、低镉累积的定型水稻1个，即得到高锌、低镉水稻品种。
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
Figure BDA0001612517960000041
实施例选育的定型水稻主要的指标：高锌和低镉累积的有效组合，即锌含量达32.1mg/kg，在不同镉浓度种植时镉会明显累积较少。而亲本A中泽贝贝精米中的锌含量高达32.1mg/kg，在不同镉浓度污染溶液种植时也会与普通水稻一样出现镉污染的问题；亲本B嘉33锌含量为12mg/kg，与普通水稻类似，在不同镉浓度溶液污染溶液种植时镉会显著累积较少。
在上述筛选得到定型产品后，又对其多种有益和有害的矿质元素指标进行了测定，定型产品及其亲本指标测定见表2。
在上述筛选得到定型产品后，在普通水稻进行了大田种植，又对其多种有益的矿质营养元素和有害的重金属元素含量进行了测定，定型产品及其亲本指标测定见表1。
表2、中泽贝贝、嘉33和定型产品的有益矿质营养和有害重金属含量比较
表1中各个指标的测定方法如下所示：
钙：GB/T5009.92-2003；
铁：GB/T5009.90-2003；
磷：GB/T5009.87-2003；
钾：GB/T5009.91-2003；
镁：GB/T5009.90-2003；
锌：GB/T5009.14-2003；
汞：GB/T5009.17-2003；
砷：GB/T5009.11-2003；
铅：GB/T5009.12-2003；
镉：GB/T5009.15-2003。
有益的矿质营养成分上，定型产品中钙、铁、磷、镁等含量与2个亲本的相仿，锌含量为32.1mg/kg，显著高于嘉33，与中泽贝贝相仿，钾含量高于2个亲本。重金属元素上，除目标镉的含量与亲本嘉33相仿，汞和砷未检测出，铅和砷比2个亲本要低。
钾可以调节细胞内适宜的渗透压和体液的酸碱平衡，参与细胞内糖和蛋白质的代谢。有助于维持神经健康、心跳规律正常，可以预防中风，并协助肌肉正常收缩。在摄入高钠而导致高血压时，钾具有降血压作用。
另外，对定型产品和两个亲本在镉轻度污染大田(镉含量介于0.2～1.0mg/kg)种植后的主要稻米品质指标进行了检测(表3)，发现定型产品因其环境适应性好，生长更为正常，米粒饱满，表现出明显高的整精米率、外观品质好(垩白率低、垩白度小、透明度好)、胶稠度大，米饭更软糯，口感好。
表3中泽贝贝、嘉33和定型产品的主要品质指标和米饭口感比较
Figure BDA0001612517960000061
因此，本定型水稻比亲本产品更有利于人类的保健，特别是可为广大婴幼儿童和孕妇提供高锌和高钾营养米的同时，提供更安全放心的低镉和低铅稻米，同时口感更为软糯，易被小孩接受。
实施例2高锌低镉水稻的选育
(1)2012年春季，海南陵水，以中泽贝贝为亲本A，作母本，与亲本B(嘉33)杂交，得F1(中泽贝贝/嘉33)代种子6粒；
(2)2012年夏秋季，浙江杭州，种植F1(中泽贝贝/嘉33)代植株4株，与亲本A中泽贝贝回交，获得BC1F1(中泽贝贝//中泽贝贝/嘉33)代31粒；
(3)2013年春季，海南陵水，种植回交BC1F1(中泽贝贝//中泽贝贝/嘉33)代31株，采用花药培养构建加倍单倍体(DH)群体；
(4)2013年夏秋季，浙江杭州，按单株种植并收获DH0代种子，构建DH系291个；
(5)2014年春季，海南陵水，DH1代，采用ZnSO4配制10μmol/L、20μmol/L、30μmol/L、40μmol/L锌浓度的溶液水培，水培液中加入槟榔碱，终浓度为8μmol/L，选择高锌积累型的品系92个，成熟时按单株测定选择高锌含量的品系71个；
高锌积累型的品系的选育效率较高，按照该方法选育成功高锌含量的品系的概率为1：3000；
(6)2015年夏秋季，DH2代，采用Cdcl2配制0.25mg/kg、0.5mg/kg、1.0mg/kg、2.0mg/kg镉浓度的溶液水培，选择低镉积累型的品系8个，成熟时按单株测定选择低镉的高锌含量的品系6个；
(7)2016年夏秋季，浙江杭州，DH3代，在普通大田种植，检测并选择低镉含量的高锌品系4个。
(8)2017年夏秋季，浙江杭州，DH4代，选择高锌含量、低镉累积的定型水稻1个，即得到高锌、低镉水稻品种。
实施例3高锌低镉水稻的选育
(1)2012年春季，海南陵水，以中泽贝贝为亲本A，作母本，与亲本B(嘉33)杂交，得F1(中泽贝贝/嘉33)代种子6粒；
(2)2012年夏秋季，浙江杭州，种植F1(中泽贝贝/嘉33)代植株4株，与亲本A中泽贝贝回交，获得BC1F1(中泽贝贝//中泽贝贝/嘉33)代31粒；
(3)2013年春季，海南陵水，种植回交BC1F1(中泽贝贝//中泽贝贝/嘉33)代31株，采用花药培养构建加倍单倍体(DH)群体；
(4)2013年夏秋季，浙江杭州，按单株种植并收获DH0代种子，构建DH系291个；
(5)2014年春季，海南陵水，DH1代，采用ZnSO4配制10μmol/L、20μmol/L、30μmol/L、40μmol/L锌浓度的溶液水培，水培液中加入槟榔碱，终浓度为8μmol/L，选择高锌积累型的品系92个，成熟时按单株测定选择高锌含量的品系71个；
(6)2015年夏秋季，DH2代，采用Cdcl2配制0.25mg/kg、0.5mg/kg、1.0mg/kg、2.0mg/kg镉浓度的溶液水培，水培液中加入科罗索酸，终浓度为2μmol/L，选择低镉积累型的品系8个，成熟时按单株测定选择低镉的高锌含量的品系6个；
低镉积累型的品系的选育效率较高，按照该方法选育成低镉含量的品系的概率为1：4000；
(7)2016年夏秋季，浙江杭州，DH3代，在普通大田种植，检测并选择低镉含量的高锌品系4个。
(8)2017年夏秋季，浙江杭州，DH4代，选择高锌含量、低镉累积的定型水稻1个，即得到高锌、低镉水稻品种。

Claims (3)

1.一种高锌、低镉水稻品种的选育方法，其特征在于，包括：
(1)选择高锌水稻为亲本A、低镉粳稻为亲本B，将亲本A与亲本B杂交，获得F1代种子；
(2)种植单交F1代，与亲本A回交，获得BC1F1代种子；
(3)种植BC1F1代，采用花药培养构建加倍单倍体群体，按单株收获种子；
(4)按品系种植DH1代，采取在不同浓度锌溶液水培的方法，选择高锌积累型的品系，成熟时按单株测定选择高锌含量的品系；
(5)种植DH2代，采取不同镉溶液水培的方法，选择低镉积累型的品系，成熟时按单株测定选择低镉含量的高锌品系；
(6)种植DH3代，在普通大田种植，检测并选择高锌、低镉的品系；
(7)种植DH4代，选择高锌含量、低镉累积的定型水稻，即得到高锌、低镉水稻品种；
所述的亲本A为中泽贝贝；所述的亲本B为嘉33。
2.根据权利要求1所述的高锌、低镉水稻品种的选育方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的不同浓度锌溶液水培方法所用的是ZnSO4配制溶液，浓度分别为10μmol/L、20μmol/L、30μmol/L、40μmol/L。
3.根据权利要求1所述的高锌、低镉水稻品种的选育方法，其特征在于，步骤(5)中，所述的不同镉溶液水培方法所用的是Cdcl2配制溶液，镉的浓度分别为0.25mg/kg、0.5mg/kg、1.0mg/kg、2.0mg/kg。
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