CN109006459A - 一种蛋白质含量稳定型的大豆育种方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农作物新品种培育技术领域，公开了一种蛋白质含量稳定型的大豆育种方法，包括：生产区域划分；试验地点选择；大豆育种后代F1世代、F2世代获取及F2世代种植、F3世代选择；大豆育种后代F3世代株行种植及F4世代株系选择；大豆育种后代F4世代株系种植与F5世代单株选择；大豆育种后代F5世代株行种植及F6世代株系选择；大豆育种后代F6世代株系种植与F7世代单株选择；大豆育种后代F7世代株行种植及F8世代株系选择；获得蛋白质含量稳定型大豆新品种。本发明育成蛋白质含量稳定型大豆品种的效率较传统的育种方法和常规的穿梭育种方法有了大幅度提高，新品种也同时具备稳产性好、适应性广的特点。
Description
技术领域
本发明属于农作物新品种培育技术领域，尤其涉及一种蛋白质含量稳定型的大豆育种方法。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：重庆市位于东经105°17'-110°11'、北纬28°10'－32°13'之间，经度跨越5°6'，纬度跨越4°2'，经纬跨越幅度较小，辖区各地气候受经纬度变化影响较小，但重庆市地形地貌复杂，各区县海拔高程差异较大，立体气候明显。重庆市大豆种植面积约160万亩，其主要产区按海拔高程可笼统的划分为低海拔产区、中海拔产区、高海拔产区三个部分。一是海拔在100米-500米之间的低海拔产区，栽培面积约为96万亩左右(其中春大豆栽培面积约为85万亩左右，秋大豆栽培面积约为11万亩左右)，占总面积的60％左右，包括潼南区、合川区、铜梁区、大足区、荣昌区、永川区、璧山区、江北区、大渡口区、江津区、巴南区、主城6区以及秀山土家族苗族自治区，该产区的农民除了在春季和夏季种植大豆，还有在秋季种植大豆的习惯；二是海拔500米-900米的中海拔产区，栽培面积约为48万亩左右，占总面积的30％左右，主要分布在綦江区、万盛区、涪陵区、丰都县、忠县、万州区、云阳县；三是海拔900米-1500米的高海拔产区，栽培面积约为16万亩左右，占总面积的10％左右，主要分布在南川区、武隆县、彭水苗族土家族自治县、黔江区、酉阳土家族苗族自治县、开州区、巫溪县、城口县、巫山县、奉节县。受传统饮食文化影响，重庆人喜欢吃豆花、腐乳、豆干、豆豉、酱油等豆制品，而此类豆制品的最重要原料是大豆蛋白，大豆蛋白含量的变化会影响豆制品的风味和口感，因此原料大豆蛋白质含量的稳定性成为了豆制品加工行业重要参考指标之一。而大豆籽粒的蛋白质含量受遗传和环境因素制约，其中海拔高程是制约因素之一。有研究表明，大豆籽粒蛋白含量随着海拔高程的升高而降低，不同品种蛋白质含量变化幅度不同。
虽然重庆市大豆种植面积约160万亩，但每个主产区种植面积并不大，尤其是高海拔产区种植面积仅为16万亩左右、以及低海拔产区秋大豆栽培面积仅为11万亩左右。若进行高海拔产区和低海拔产区秋大豆专项育种工作，育成的新品种应用的范围又过于狭小。因此，鉴于重庆市经度纬度跨幅小、海拔高程差异大的环境特点、农民耕作习惯和大众消费特征，培育适宜不同海拔、不同季节生产的蛋白质含量稳定型大豆品种对推动重庆市大豆生产和加工行业发展具有积极的意义。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)传统大豆育种方法一般都是在一个地点进行品种选育工作，育成新品种的适应性往往较为狭窄，一般只对该品种育成地及育成地相似的区域表现出较好的适应能力，更加不能确定育成的品种是否为蛋白质含量稳定型大豆品种。
(2)常规的大豆穿梭育种方法是利用不同地理生态环境，把杂种群体的不同世代材料交替在异地种植，利用基因型与环境互作，根据出现的相应性状特点，再进行目标性的选择、鉴定，培育新品种。育成的新品种往往具有较好的适应能力，但也不能保证育成的每个品种都是蛋白质含量稳定型大豆品种。
(3)应用常规的大豆穿梭育种方法难以定向选择蛋白质含量稳定型大豆品种还存在两个原因：一是由于基因型不同，F2、F3、F4、F5等低中世代间的蛋白质含量必然存在差异；二是不同季节、不同年份种植也会导致各世代蛋白质含量的差异。由于上述两个差异的存在，造成了常规的大豆穿梭育种方法无法在F2、F3、F4、F5等低中世代进行蛋白质含量稳定型大豆品种的定向选择。
(4)要想应用传统大豆育种方法和常规的大豆穿梭育种方法育成蛋白质含量稳定型大豆品种，必须要在一个新品种各性状稳定以后(F8世代或F8世代以上)还必须进行2年或2年以上的多海拔梯度种植测试才能确定新品种是否为蛋白质含量稳定型大豆品种。若检测结果为“是”，在品种审定时，传统的杂交育种方法和常规的穿梭育种方法要比新方法高出2个或2个以上的世代，而世代的增加就意味着育种效率的下降。若检测结果为“否”，育种家则会考虑是否将该品种推荐进入各级的区域试验，甚至淘汰。
而本发明育成的蛋白质含量稳定型的大豆仅在新品种各性状稳定时的F8世代即可确定，原因是本发明分别在F3低世代、F5中世代、F7高世代，将育种材料同年、同季种植于低海拔产区、中海拔产区、高海拔产区，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F4、F6、F8株系，因为选择都是在相同世代、相同季节下进行，这就避免了因世代间基因型不同、年份和季节不同所造成的蛋白质含量差异，近而导致的无法进行稳定型大豆品种的定向选择的局面。而且，经过了F4、F6、F8等3个世代的定向选择后，保证了育成的新品种具有了在蛋白质含量相对稳定的特性，不需要再进行2年以上的多海拔梯度种植测试检验，极大的提高了工作效率。
(5)在F3世代的单株选择过程是于冬季在低纬度热带地区进行，在F5世代株行、F7世代株行的单株选择过程是于秋季在低海拔测试地点进行的，这就使该方法还具备传统穿梭育种适应性广的优点，使选育出的新品种还具有适应低海拔产区秋季生产的特性。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种蛋白质含量稳定型的大豆育种方法。
本发明是这样实现的，一种蛋白质含量稳定型的大豆育种方法，所述蛋白质含量稳定型的大豆育种方法包括以下步骤：
步骤一，生产区域划分，按海拔高程划分成三个类型，第一类是海拔在100米-500米之间的低海拔产区；第二类是海拔500米-900米的中海拔产区；第三类是海拔900米-1500米的高海拔产区；
步骤二，试验地点选择，选择平均海拔高程为300米的低海拔产区试验点，选择平均海拔高程为700米的中海拔产区试验点，选择平均海拔高程为1200米的高海拔产区试验点；
步骤三，大豆育种后代F1世代获取、F2世代获取、F2世代种植、F3世代选择，于春季在低海拔测试地点应用传统方法杂交并获得F1世代，当年秋季在低海拔测试地点加代获得F2世代，同年冬季在低纬度热带地区种植F2世代，选择优良F3世代单株；
步骤四，大豆育种后代F3世代株行种植及F4世代株系选择，选择出综合性状优良的F3世代单株后，于第二年春季将F3世代分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F4世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F4世代株系，淘汰其他株系；
步骤五，大豆育种后代F4世代株系种植与F5世代单株选择，将各试验地点选择的F4世代株系按照相同编号混合后，在同年秋季种植于低海拔测试地点，选择出综合性状优良的F5世代单株；
步骤六，大豆育种后代F5世代株行种植及F6世代株系选择，将选择出的综合性状优良的单株F5世代于第三年春季分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F6世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F6世代株系，淘汰其他株系；
步骤七，大豆育种后代F6世代株系种植与F7世代单株选择，将各试验地点选择的F6世代株系按照相同编号混合后，在同年秋季种植于低海拔测试地点，选择出综合性状优良的F7世代单株；
步骤八，大豆育种后代F7世代株行种植及F8世代株系选择，将选择出的综合性状优良的单株F7世代于第四年春季分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F8世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F8世代株系，淘汰其他株系；
步骤九，获得蛋白质含量稳定型大豆新品种，将各试验地点选择的F8世代株系按照相同编号混合后，即得蛋白质含量稳定型大豆新品种。
进一步，所述生产区域划分，根据重庆市大豆主要产区分布规律，按海拔高程划分成三个类型，第一类是海拔在100米-500米之间的低海拔产区；第二类是海拔500米-900米的中海拔产区；第三类是海拔900米-1500米的高海拔产区。
进一步，所述试验地点选择，以下试验地点全部选择在主要产区内，分别选择平均海拔高程为300米的低海拔产区试验点，选择平均海拔高程为700米的中海拔产区试验点，选择平均海拔高程为1200米的高海拔产区试验点，要求以上试验地点海拔高程误差在±20米以内，3个试验地点的土壤肥力为当地正常生产水平。
进一步，所述应用常规方法生产F1世代和F2世代，在低纬度热带地区种植并选择出综合性状优良的F3单株后，将F3世代分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F4世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F4世代株系，淘汰其他株系。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明提供的蛋白质含量稳定型的大豆育种方法，基本保证了试验地点能代表本区域内的生态环境；育成的新品种不但具有传统育种方法的稳产性、广适性特点，还具有蛋白质含量相对稳定的特点，而传统育种方法和传统穿梭育种方法只能在新品种育成后，再进行2年以上的多点试验来检测是否为蛋白质含量稳定型大豆品种。因此，本发明较传统育种和穿梭育种方法相比，育成蛋白质含量稳定型大豆品种年限至少缩减了2个世代，大幅度提高了育种效率。
表1不同育种方法育成的蛋白质含量稳定型大豆种比较
实践表明(表1)：长江春1号、长江春2号、渝豆7号，分别应用传统的杂交育种方法、常规的穿梭育种方法、蛋白质含量稳定型的大豆育种法选育出的蛋白质含量稳定型大豆品种，分别在2010年、2012年、2016年通过重庆市审定，这3个新品种都能够在重庆市低、中、高海拔生态区进行正常生产。但由于应用的育种方法不同，3个品种在审定时的世代不同，其中长江春1号新品种各性状稳定时为F9世代，经过2年的多年多海拔梯度种植测试后，品种审定时的世代为F15；长江春2号新品种各性状稳定时为F8世代，经过2年的多年多海拔梯度种植测试后，品种审定时的世代为F14；而渝豆7号新品种各性状稳定时为F8世代，不用经历年多海拔梯度种植测试，品种审定时的世代仅为F12，切实提高了育种效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的蛋白质含量稳定型的大豆育种方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供的蛋白质含量稳定型的大豆育种方法包括以下步骤：
S101：生产区域划分，按海拔高程划分成三个类型，第一类是海拔在100米-500米之间的低海拔产区；第二类是海拔500米-900米的中海拔产区；第三类是海拔900米-1500米的高海拔产区；
S102：试验地点选择，选择平均海拔高程为300米的低海拔产区试验点，选择平均海拔高程为700米的中海拔产区试验点，选择平均海拔高程为1200米的高海拔产区试验点；
S103：大豆育种后代F1世代获取、F2世代获取、F2世代种植、F3世代选择，于春季在低海拔测试地点应用传统方法杂交并获得F1世代，当年秋季在低海拔测试地点加代获得F2世代，同年冬季在低纬度热带地区种植F2世代，选择优良F3世代单株；
S104：大豆育种后代F3世代株行种植及F4世代株系选择，选择出综合性状优良的F3世代单株后，将F3世代分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F4世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F4世代株系，淘汰其他株系；
S105：大豆育种后代F4世代株系种植与F5世代单株选择，将各试验地点选择的F4世代株系按照相同编号混合后，在上述试验地点随机选择一个试点种植，选择出综合性状优良的F5世代单株；
S106：大豆育种后代F5世代株行种植及F6世代株系选择，将选择出的综合性状优良的单株F5世代分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F6世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F6世代株系，淘汰其他株系；
S107：大豆育种后代F6世代株系种植与F7世代单株选择，将各试验地点选择的F6世代株系按照相同编号混合后，在上述试验地点随机选择一个试点种植，选择出综合性状优良的F7世代单株；
S108：大豆育种后代F7世代株行种植及F8世代株系选择，将选择出的综合性状优良的单株F7世代分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F8世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F8株系，淘汰其他株系；
S109：获得蛋白质含量稳定型大豆新品种，将各试验地点选择的F8世代株系按照相同编号混合后，即得蛋白质含量稳定型大豆新品种。
步骤S101中，本发明提供的生产区域划分，根据重庆市大豆主要产区分布规律，按海拔高程划分成三个类型，第一类是海拔在100米-500米之间的低海拔产区；第二类是海拔500米-900米的中海拔产区；第三类是海拔900米-1500米的高海拔产区；
步骤S102中，本发明提供的试验地点选择，以下试验地点全部选择在主要产区内，分别选择平均海拔高程为300米的低海拔产区试验点，选择平均海拔高程为700米的中海拔产区试验点，选择平均海拔高程为1200米的高海拔产区试验点，要求以上试验地点海拔高程误差在±20米以内，3个试验地点的土壤肥力为当地正常生产水平(中等水平)；
步骤S103中，本发明提供的大豆育种后代F1世代获取、F2世代获取、F2世代种植、F3世代选择，于春季在低海拔测试地点应用传统方法杂交并获得F1世代，当年秋季在低海拔测试地点加代获得F2世代，同年冬季在低纬度热带地区种植F2世代，选择优良F3世代单株。
下面结合试验对本发明的应用原理作进一步的描述。
1、生产区域划分
根据重庆市大豆主要产区分布规律，可按海拔高程划分成三个类型，第一类是海拔在100米-500米之间的低海拔产区；第二类是海拔500米-900米的中海拔产区；第三类是海拔900米-1500米的高海拔产区。
2、试验地点选择
以下试验地点全部选择在主要产区内，分别选择平均海拔高程为300米的低海拔产区试验点，选择平均海拔高程为700米的中海拔产区试验点，选择平均海拔高程为1200米的高海拔产区试验点，要求以上试验地点海拔高程误差在±20米以内，3个试验地点的土壤肥力为当地正常生产水平(中等水平)。
3、大豆育种后代F1世代获取、F2世代获取、F2世代种植、F3世代选择
于春季在低海拔测试地点应用传统方法杂交并获得F1世代，当年秋季在低海拔测试地点加代获得F2世代，同年冬季在低纬度热带地区种植F2世代，选择优良F3世代单株。
4、大豆育种后代F3世代株行种植及F4世代株系选择
应用常规方法生产F1世代和F2世代，在同年冬季在低纬度热带地区种植F2世代，选择出综合性状优良的F3世代单株后，将F3世代分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F4世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F4世代株系，淘汰其他株系。
4、大豆育种后代F4世代株系种植与F5世代单株选择
将各试验地点选择的F4世代株系按照相同编号混合后，在上述试验地点随机选择一个试点种植，选择出综合性状优良的F5世代单株。
5、大豆育种后代F5世代株行种植及F6世代株系选择
将选择出的综合性状优良的单株F5世代分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F6世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F6世代株系，淘汰其他株系。
6、大豆育种后代F6世代株系种植与F7世代单株选择
将各试验地点选择的F6世代株系按照相同编号混合后，在上述试验地点随机选择一个试点种植，选择出综合性状优良的F7世代单株。
7、大豆育种后代F7世代株行种植及F8世代株系选择
将选择出的综合性状优良的单株F7世代分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F8世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F8世代株系，淘汰其他株系。
8、获得蛋白质含量稳定型大豆新品种
将各试验地点选择的F8世代株系按照相同编号混合后，即得蛋白质含量稳定型大豆新品种。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。
以蛋白质含量稳定型的大豆品种渝豆7号的育种过程为例：
2006年春季以品系贡205-1(来源：贡豆12×台75)为母本，株系443-1(来源：富2000-8×绿宝)为父本有性杂交后收获F1世代，2006年秋季在当地加代并收获F2世代；2006年冬季在海南省三亚市种植F2世代，选择优良F3世代单株；
2007年春季将F3世代分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F4世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F4世代株系，淘汰其他株系；
2007年秋季将各试验地点选择的F4世代株系按照相同编号混合后，在上300米海拔试点种植，选择出综合性状优良的F5世代单株；
2008年春季将选择出的综合性状优良的单株F5世代分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F6世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F6世代株系，淘汰其他株系；
2008年秋季将各试验地点选择的F6世代株系按照相同编号混合后，在海拔300米试点种植，选择出综合性状优良的F7世代单株；
2009年春季将选择出的综合性状优良的单株F7世代分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F8世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F8世代株系，淘汰其他株系；
2009年秋季将各试验地点选择的F8世代株系按照相同编号混合后，即得蛋白质含量稳定型大豆新品种，编号贡6140-8；
2010年、2011年在自贡市农业科学研究所扩繁种子；
2012年、2013年参加重庆市农业科学院品比试验；
2014年、2015年参加重庆市春大豆区域试验；
2015年参加重庆市春大豆生产试验；
2016年品种通过重庆市农作物品种审定委员会审定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种蛋白质含量稳定型的大豆育种方法，其特征在于，所述蛋白质含量稳定型的大豆育种方法包括以下步骤：
步骤一，生产区域划分，按海拔高程划分成三个类型，第一类是海拔在100米-500米之间的低海拔产区；第二类是海拔500米-900米的中海拔产区；第三类是海拔900米-1500米的高海拔产区；
步骤二，试验地点选择，选择平均海拔高程为300米的低海拔产区试验点，选择平均海拔高程为700米的中海拔产区试验点，选择平均海拔高程为1200米的高海拔产区试验点；
步骤三，大豆育种后代F1世代获取、F2世代获取、F2世代种植、F3世代选择，于春季在低海拔测试地点应用传统方法杂交并获得F1世代，当年秋季在低海拔测试地点加代获得F2世代，同年冬季在低纬度热带地区种植F2世代，选择优良F3世代单株；
步骤四，大豆育种后代F3世代株行种植及F4世代株系选择，选择出综合性状优良的F3世代单株后，于第二年春季将F3世代分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F4世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F4世代株系，淘汰其他株系；
步骤五，大豆育种后代F4世代株系种植与F5世代单株选择，将各试验地点选择的F4世代株系按照相同编号混合后，在同年秋季种植于低海拔测试地点，选择出综合性状优良的F5世代单株；
步骤六，大豆育种后代F5世代株行种植及F6世代株系选择，将选择出的综合性状优良的单株F5世代于第三年春季分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F6世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F6世代株系，淘汰其他株系；
步骤七，大豆育种后代F6世代株系种植与F7世代单株选择，将各试验地点选择的F6世代株系按照相同编号混合后，在同年秋季种植于低海拔测试地点，选择出综合性状优良的F7世代单株；
步骤八，大豆育种后代F7世代株行种植及F8世代株系选择，将选择出的综合性状优良的单株F7世代于第四年春季分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F8世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F8世代株系，淘汰其他株系；
步骤九，获得蛋白质含量稳定型大豆新品种，将各试验地点选择的F8世代株系按照相同编号混合后，即得蛋白质含量稳定型大豆新品种。
2.如权利要求1所述的蛋白质含量稳定型的大豆育种方法，其特征在于，所述生产区域划分，根据重庆市大豆主要产区分布规律，按海拔高程划分成三个类型，第一类是海拔在100米-500米之间的低海拔产区；第二类是海拔500米-900米的中海拔产区；第三类是海拔900米-1500米的高海拔产区。
3.如权利要求1所述的蛋白质含量稳定型的大豆育种方法，其特征在于，所述试验地点选择，以下试验地点全部选择在主要产区内，分别选择平均海拔高程为300米的低海拔产区试验点，选择平均海拔高程为700米的中海拔产区试验点，选择平均海拔高程为1200米的高海拔产区试验点，要求以上试验地点海拔高程误差在±20米以内，3个试验地点的土壤肥力为当地正常生产水平。
4.如权利要求1所述的蛋白质含量稳定型的大豆育种方法，其特征在于，所述应用常规方法生产F1世代和F2世代，在低纬度热带地区选择出综合性状优良的F3世代单株后，将F3世代分别在上述3个试验地点种植成株行，检测各株行F4世代蛋白质含量，选择留下3个测试地点蛋白质含量差异都在4％以内的F4世代株系，淘汰其他株系。
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