CN108476968A - 一种高铁低镉水稻品种的选育方法 - Google Patents

一种高铁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铁低镉水稻品种的选育方法，该方法包括：以高铁特种水稻为亲本A，低镉累积水稻为亲本B，进行杂交和构建加倍单倍体群体，并采用不同浓度梯度铁盐的水培液和镉污染大田进行栽培和筛选，得到高铁低镉水稻品种。本发明以高铁水稻和低镉积累水稻作为亲本，选育获得高铁低镉水稻新品种，该水稻品种具有高铁含量、低镉积累的特性，在为广大婴幼儿童和孕妇提供高铁营养米的同时，也提供安全放心的低镉稻米，符合安全优质的发展需求。

Description

一种高铁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，尤其涉及一种高铁低镉水稻品种的选育方法。
背景技术
铁是人体必需的微量元素，它与血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素以及其它含铁的酶类结合，参与机体内氧气和二氧化碳的转运和交换，并在组织呼吸和生物氧化等过程中起重要作用。缺铁可导致缺铁性贫血的发生和不良怀孕，包括提高母婴的死亡率，影响婴儿的心智发育，降低免疫功能，增加疲劳感以及使工作效率低下等。
据世界卫生组织(WHO)1999年数据显示，世界上有近37亿的人口缺铁，其中20亿人患有缺铁性贫血症。未生育妇女中有40％的人患有缺铁性贫血，而孕妇中有50％的人患有缺铁性贫血。
直到今日，增加膳食铁含量的唯一方法是使用昂贵的补充剂——以药片或者滋补剂的形式出现。然而，由于相关的费用过高和基本保健项目的资金太少，上述措施难以在发展中国家付诸实施。因此，开展高铁水稻育种，实施膳食策略从源头满足铁营养的需求，对减轻和改善铁缺乏的现状具有重要意义。
申请公布号为CN107125128A的发明专利申请公开了一种高铁抗病虫水稻的选育方法，该方法包括：以抗病水稻为亲本Ⅰ，抗稻飞虱水稻为亲本Ⅱ，杂交得单交F1代；以铁含量≥15mg/kg的粳稻为亲本Ⅲ，将单交F1代与亲本Ⅲ杂交得三交F1代；种植三交F1代，构建加倍单倍体群体；种植DH1代，提取DNA，选择含抗病基因的株系，并从所述株系中选取精米中铁含量≥15mg/kg的株系；种植DH2代，选择抗稻飞虱的株系；种植DH3代，选择偏粳型的品系；种植DH4代，选育精米中铁含量≥15mg/kg且抗病虫、偏粳型的定型品系，得到高铁抗病虫水稻。
近年来，“镉大米”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。
申请公布号为CN105052641A的发明专利申请公开了一种低镉水稻的筛选方法，选定湘晚籼12号作为对照，进行大田种植与盆栽种植双重试验，设置镉污染程度轻、中、重三种筛选条件，筛选得到的低镉水稻品种/品系的低镉特征特性表现为全面、稳定。
虽然，现有技术中对于高铁水稻或者低镉水稻的选育方法已有报道，但是都主要集中于单因素的选育，对于综合铁含量和镉含量两种因素的水稻新品种的聚合选育方法还未有报道。另外，也未见采用不同浓度梯度铁盐水培方法开展选育铁高效累积类型的高铁水稻的研究报道；以及未见采用不同地点复杂环境进行低镉水稻选育以保障低镉特性环境可靠性的研究报道。
因此，加强高铁含量、低镉累积水稻新品种的选育，将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铁低镉水稻品种的选育方法，该方法可以开发高铁结合低镉的水稻新品种，在为广大孕妇提供高铁营养米的同时，也提供更为安全放心的低重金属稻米。
具体技术方案如下：
一种高铁低镉水稻品种的选育方法，包括：
(1)选择高铁特种水稻为亲本A，低镉累积水稻为亲本B，将亲本A与亲本B进行杂交，获得F1代种子；
(2)种植单交F1代，采用花药培养方式，构建加倍单倍体群体，按单株收获DH1代种子；
(3)按品系种植DH1代，采用含不同浓度梯度铁盐的水培液进行栽培，选择不同浓度梯度铁盐的水培液下铁含量＞15mg/kg的品系，收获DH2代种子；
(4)将DH2代种植在至少两个镉污染大田中，测定并筛选在镉污染大田中镉含量均＜0.02mg/kg的品系，收获DH3代种子；
(5)在无镉污染的大田中种植DH3代，测定并筛选铁含量＞15mg/kg、镉含量＜0.02mg/kg的品系，得到DH4代种子；
(6)种植DH4代，选择铁含量＞15mg/kg、镉含量＜0.02mg/kg的定型水稻，得到高铁低镉水稻品种。
作为优选，所述的亲本A为香血糯335。
香血糯335，是由江苏省常州市武进区稻麦育种场育成的晚粳糯中熟黑米品种，1999年4月通过江苏省品种审定委员会审定(审定编号：苏种审字第319号)。该水稻品种糙米铁含量高达39.2mg/kg。
作为优选，所述的亲本B为嘉33。
嘉33，是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，铁含量与普通水稻相仿。
更优选，所述的亲本A为香血糯335；所述的亲本B为嘉33。
选用香血糯335、嘉33进行杂交和花药培养，选育的高铁、低镉水稻，系高铁和低镉累积的有效组合，在生产获得有益微营养高铁含量的同时，又是低镉累积的安全大米，符合当绿色安全优质的发展需求。
进一步地，步骤(3)中，所述水培液中的铁盐为FeSO4；FeSO4的梯度浓度为5μmol/L、10μmol/L、20μmol/L和40μmol/L。
进一步地，步骤(4)中，所述镉污染大田中的镉浓度为0.2～2.0mg/kg。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明以高铁水稻和低镉积累水稻作为亲本，并采用不同浓度梯度铁盐的水培方法选择稳定高铁含量的品系，可以保证选育品系中的高铁含量是属于铁高效累积类型，这为不同铁含量的环境种植生产稳定高铁奠定了基础；同时，选择两个不同镉含量的地点进行选择，也保障了选育品系低镉特性的环境可靠性。
(2)本发明采用DH育种技术，在进行选择时所需的性状已稳定，为采用水培方法和典型镉污染田块种植选择鉴定提供便利。
(3)本发明以高铁水稻和低镉积累水稻作为亲本，选育获得高铁低镉水稻新品种，该水稻品种具有高铁含量、低镉积累的特性，在为广大孕妇提供高铁营养米的同时，也提供安全放心的低镉稻米，符合安全优质的发展需求。
具体实施方式
1、育种材料：
(1)香血糯335为亲本A。香血糯335是由江苏省常州市武进区稻麦育种场(现江苏武进水稻研究所)育成的晚粳糯中熟黑米品种，1999年4月通过江苏省品种审定委员会审定(审定编号：苏种审字第319号)。该水稻品种糙米铁含量高达39.2mg/kg。
(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，铁含量与普通水稻相仿。
2、高铁低镉水稻品种的选育过程为：
(1)2013年夏秋季，浙江杭州，以香血糯335为亲本A，作母本，分别与亲本B(嘉33)杂交，得F1(香血糯335/嘉33)代种子32粒；
(2)2014年春季，海南陵水，种植F1(香血糯335/嘉33)代植株32株，采用花药培养构建加倍单倍体(DH)群体，按单株种植并收获DH0代种子，构建DH系103个；
(3)2014年夏秋季，浙江杭州，DH1代，用FeSO4配制溶液4种铁浓度(5μmol/L、10μmol/L、20μmol/L、40μmol/L)进行水培，选择在各种铁浓度中铁含量＞15mg/kg的品系46个；
(4)2015年夏秋季，DH2代，分别在金华永康(镉的浓度为0.5～1.5mg/kg)和绍兴上虞(镉的浓度为1.0～2.0mg/kg)2个典型镉污染地区进行大田种植，其中上虞选择镉含量＜0.02mg/kg的品系12个、永康选择镉含量＜0.02mg/kg的品系10个，两地一致表现镉含量＜0.02mg/kg的品系8个；
(5)2016年夏秋季，浙江杭州，DH3代，在无镉污染地区普通大田种植，检测并选择铁含量＞15mg/kg、镉含量＜0.02mg/kg的品系3个。
(6)2017年夏秋季，浙江杭州，DH4代，选择铁含量＞15mg/kg、镉含量＜0.02mg/kg的定型水稻1个，即得到高铁低镉水稻品种。
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
本实施例选育的定型水稻主要的指标：高铁和低镉的有效组合，即铁含量达28.5mg/kg，在镉污染大田种植时镉含量明显要低。而亲本A香血糯335糙米中的铁含量高达39.2mg/kg，在镉污染大田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糙米铁含量为21mg/kg，与普通水稻类似，在镉污染大田种植时镉含量显著低。
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2。
表2香血糯335、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2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；铁：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、钾、磷、镁等含量与2个亲本的相仿，铁含量为38.5mg/kg，显著高于嘉33，与香血糯335相仿，而锌和钾含量高于2个亲本。重金属元素上，除目标镉的含量与亲本嘉33相仿，汞均未检测出，砷相仿，而铅比2个亲本要低。
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)、营养品质好(蛋白质含量高)，胶稠度大且不是糯米，米饭软而不粘，口感好。
表3香血糯335、嘉33和定型产品的主要品质指标和米饭口感比较
备注：亲本香血糯335为糯稻，为雪白色，垩白率、垩白度和透明度无数据
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铁/锌营养米的同时，提供更安全的低镉和铅大米，且出米率高、食味品质好，更易被消费者接受。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高铁低镉水稻品种的选育方法，其特征在于，包括：
(1)选择高铁特种水稻为亲本A，低镉累积水稻为亲本B，将亲本A与亲本B进行杂交，获得F1代种子；
(2)种植单交F1代，采用花药培养方式，构建加倍单倍体群体，按单株收获DH1代种子；
(3)按品系种植DH1代，采用含不同浓度梯度铁盐的水培液进行栽培，选择不同浓度梯度铁盐的水培液下铁含量＞15mg/kg的品系，收获DH2代种子；
(4)将DH2代种植在至少两个镉污染大田中，测定并筛选在镉污染大田中镉含量均＜0.02mg/kg的品系，收获DH3代种子；
(5)在无镉污染的大田中种植DH3代，测定并筛选铁含量＞15mg/kg、镉含量＜0.02mg/kg的品系，得到DH4代种子；
(6)种植DH4代，选择铁含量＞15mg/kg、镉含量＜0.02mg/kg的定型水稻，得到高铁低镉水稻品种。
2.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述的亲本A为香血糯335。
3.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述的亲本B为嘉33。
4.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述的亲本A为香血糯335；所述的亲本B为嘉33。
5.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，步骤(3)中，所述水培液中的铁盐为FeSO4；FeSO4的梯度浓度为5μmol/L、10μmol/L、20μmol/L和40μmol/L。
6.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，步骤(4)中，所述镉污染大田中的镉浓度为0.2～2.0mg/kg。
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