CN109042290A - 一种黑胚乳水稻的聚合选育方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种黑胚乳水稻的聚合选育方法，该方法包括：以高脂肪含量水稻为亲本A、高直链淀粉含量水稻为亲本B，黑色种皮水稻为亲本C，以亲本A为母本，分别与亲本B和亲本C杂交，获得F_1B和F₁c两个单交的F₁代种子；以F₁c为母本相互杂交，获得复交F₁代；之后连续自交，并以高直链淀粉含量、高脂肪含量、黑色种皮以及产量和农艺性状等作为筛选指标，获得黑色胚乳水稻。本发明黑色胚乳水稻，具有正常浅黄色种皮和黑胚乳，以及较高的直链淀粉含量、脂肪和花青素含量，符合天然、安全、健康的消费需求。

Description

一种黑胚乳水稻的聚合选育方法

技术领域

本发明涉及水稻育种技术领域，尤其涉及一种黑胚乳水稻的聚合选育方法。

背景技术

黑米、红米和紫米等彩色特种水稻，是我国食补的主要素材，有研究致力于彩色特种水稻的选育。

申请公布号为CN102524052A的发明专利申请公开了一种具有产彩色米功能稻的选育方法，所述选育方法包括以下步骤：(1)选择三系保持系B作母本与黑米稻父本杂交，杂种一代与保持系B多代回交，选育含黑种皮且其它性状与保持系B一致的保持系黑B；(2)用与三系保持系B相对应的不育系A与保持系黑B杂交生产不育系黑A，含杂合黑种皮基因；(3)用不育系黑A与恢复系巨胚糯R杂交生产杂种F 1代种子“杂F 1”，同时含杂合黑种皮、巨胚和糯基因；(4)杂种F 1代种子“杂F 1”即作为生产用种。

申请公布号为CN102630557A的发明专利申请公开了一种功能型配方稻米品种的选育方法；该发明选用生产上推广面积较大且品质好的水稻品种作轮回亲本，分别与黑米稻、紫米稻、红米稻、糯稻、巨胚稻杂交，后代与轮回亲本多代回交，选育农艺性状与轮回亲本相近，且分别具有黑米、紫米、红米、糯米、巨胚米性状的近等基因系品系，按一定比例混合而成配方米的生产用种。

但令人遗憾的是，所谓彩色米的功能营养只存在种皮之中，亦即五谷杂粮中的糙米某种程度上更有利于健康。人们食用的都是精白米，主要为胚乳，即稻谷进行精加工研磨去掉种皮(麸糠)变成精米之后，就基本上完全丧失了种皮中富含的色素等特种营养成分。

因此，对精白米进行营养强化，不但可以有效解决上述问题，也可以显著增加精米的营养品质和经济价值。

为了实现上述目标，我国科学院院士刘耀光课题组率先通过农杆菌介导的水稻遗传转化，在粳稻(ZH11)和籼稻(HG1)中实现了花青素在胚乳的特异合成，首次创造出转基因黑色胚乳水稻“紫晶米”。遗憾的是，在当前背景下，转基因黑色胚乳水稻的商业化很难。

有鉴于此，本发明提供一种黑胚乳水稻的聚合选育方法，为非转基因黑胚乳保健水稻选育及其利用奠定基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种黑胚乳水稻的聚合选育方法，该方法选育的黑胚乳水稻不仅具有正常浅黄色种皮和黑胚乳，还具有较高的直链淀粉含量、脂肪和花青素含量，符合食品天然、安全、健康的发展需求，也为天然黑胚乳水稻的精深利用奠定基础。

具体实施方案如下：

一种黑胚乳水稻的聚合选育方法，包括：

(1)以高脂肪含量的水稻为亲本A，高直链淀粉含量的水稻为亲本B，黑色种皮的水稻为亲本C，以亲本A为母本，分别与亲本B和亲本C杂交，获得F_1B(A/B)和F₁c(A/C)两个单交的F₁代种子；

(2)种植F₁(A/B)和F₁(A/C)两个单交的F₁代种子，以F₁c(A/C)为母本相互杂交，获得复交F₁(A/B//A/C)代；

(3)种植F₁代，自交，获得F₂(A/B//A/C)代；

(4)种植F₂(A/B//A/C)代，自交，以黑色种皮、直链淀粉含量≥40％和脂肪含量≥2％为筛选指标，收获F₃(A/B//A/C)代；

(5)按株系种植F₃(A/B//A/C)代，以黄白色种皮、胚乳黑色、直链淀粉含量≥40％和脂肪含量≥2％为筛选指标，收获F₄(A/B//A/C)代；

(6)按株系依次种植F_4～5(A/B//A/C)代，以黄白色种皮、胚乳黑色、直链淀粉含量≥40％、脂肪含量≥2％以及产量和农艺形状为筛选指标，收获F₆(A/B//A/C)代；

(7)种植F₆(A/B//A/C)代，以黑色胚乳、直链淀粉≥40％、脂肪含量≥2％为筛选指标，收获黑色胚乳水稻。

上述直链淀粉和脂肪的含量均以去除种皮后的精米的质量为基准。

大米中脂肪包括与淀粉结合的脂肪和非淀粉结合的脂肪。在高直链淀粉含量的背景下，脂肪可以更好地与直链淀粉形成淀粉-脂肪复合体，产生淀粉类脂肪。而大米中的各种色素系黄酮类营养物质，在油(脂肪)中具有良好的溶解积累特性。正是在高直链淀粉含量和高淀粉类脂肪含量的前提下，亲本中携带黑色种皮中的黑色素可以淀粉-脂肪复合体途径形成积累。

作为优选，以精米的质量计，所述亲本A的脂肪含量≥2％。

作为优选，所述的亲本A为ZDR-hl-01。

ZDR-hl-01是浙江大学选育的高脂肪含量专用水稻，可购自海宁康瑞生物科技有限公司。该水稻脂肪含量高(2.2％)，直链淀粉含量中等(15.4％)，大米种皮为正常的浅黄色，胚乳为正常透明。

作为优选，以精米的质量计，所述亲本B的直链淀粉含量≥40％。

作为优选，所述的亲本B为ZDR-ha-01。

ZDR-ha-01是浙江大学原子核农业科学研究所选育的高直链淀粉含量专用水稻，可购自该所。该水稻为高直链淀粉含量(45.1％)，脂肪含量一般(0.7％)，大米种皮为正常的浅黄色，胚乳为正常透明。

作为优选，所述的亲本C为浙大黑珍。

浙大黑珍是浙江大学原子核农业科学研究所选育的特种黑糯米水稻，可赠送或交换自该所。该水稻种皮为黑色，胚乳为正常透明，直链淀粉含量低(1.2％)，脂肪含量低(0.2％)。

选用ZDR-hl-01、ZDR-hal-01、浙大黑珍杂交配组，选育的黑色胚乳水稻，系正常浅黄色种皮、黑色胚乳、高淀粉、高脂肪的有效组合，与黑胚乳相关的花青素等保健成分在日常食用的胚乳中表达。

作为优选，步骤(6)中，所述产量≥350公斤/亩。更优选，所述产量≥400公斤/亩。

作为优选，步骤(6)中，所述农艺形状包括：全生育期、株高、分蘖、穗长、每穗粒数、结实率和千粒重。

更优选，所述全生育期为125～135天，所述株高100～110cm，结实率≥90％，千粒重24～26g。

本发明选育的品种由于具有非常高的脂肪含量(2％)，是普通水稻品种的4-5倍，加上直链淀粉含量≥40％易导致籽粒不饱满，对产量影响较大，所述在筛选过程中控制产量≥350公斤/亩即可。

农艺性状上，由于淀粉-脂肪复合体(淀粉类脂肪)形成和积累的时间较长，以及随后色素形成和积累都是在籽粒灌浆成熟的后期，所以选育品种的全生育期不能太长(130天左右)，以免后期低温和不良天气影响灌浆成熟。株高应适中(105厘米左右)抗倒伏，以免影响籽粒饱满；分蘖中等、穗大小均称，一般穗不易过长、每穗粒数中等，以保障籽粒品质均匀、熟度一致；结实率高，在90％以上；千粒重适中(25克左右)，以免过大过小影响积累和产量。与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明选育的黑色胚乳水稻，不仅具有正常浅黄色种皮和黑胚乳，还具有较高的直链淀粉含量、脂肪和花青素含量，无须用食品着色剂就可以开发黑色米线类功能性农产品，符合天然、安全、健康的消费需求。

(2)本发明以高脂肪亲本为核心，采取分别与其它2个亲本杂交的策略，可以与高直链淀粉更好地形成淀粉-脂肪复合体产生高淀粉类脂肪，这样高总脂肪且高淀粉类脂肪含量的双重策略更好地保障黑胚乳水稻的选育。

具体实施方式

1、育种材料：

(1)亲本A为ZDR-hl-01，是由浙江大学原子核农业科学研究所选育的高脂肪含量专用水稻，可购自该所。该水稻脂肪含量高(2.2％)，直链淀粉含量中等(15.4％)，大米种皮为正常的浅黄色，胚乳为正常透明。

(2)亲本B为ZDR-ha-01，是由浙江大学原子核农业科学研究所选育的高直链淀粉含量专用水稻，可购自该所。该水稻为高直链淀粉含量(45.1％)，脂肪含量一般(0.7％)，大米种皮为正常的浅黄色，胚乳为正常透明。

(3)亲本C为浙大黑珍，是由浙江大学原子核农业科学研究所选育的特种黑糯米水稻，可赠送或交换自该所。该水稻种皮为黑色，胚乳为正常透明，低直链淀粉含量(1.2％)，脂肪含量低(0.2％)。

2、测定方法

脂肪含量测定参照国家标准-食品中脂肪的测定(GB 5009.6-2016)；淀粉-脂肪复合体通过测定淀粉类总脂肪含量，参照国家标准-淀粉总脂肪测定(GB/T 22427.3-2008)进行检测；直链淀粉含量测定参照国标-大米直链淀粉含量的测定GB/T 15683-2008。

3、黑胚乳水稻的聚合选育过程如下：

(1)2013年春季，海南陵水，选择高脂肪含量的水稻为亲本A(ZDR-hl-01)、高直链淀粉含量的水稻为亲本B(ZDR-ha-01)，种皮为黑色的水稻为亲本C(浙大黑珍)，以亲本A为母本，分别与亲本B和亲本C杂交，获得两个单交的F₁(ZDR-hl-01/ZDR-ha-01)种子5粒和F₁(ZDR-hl-01/浙大黑珍)种子4粒；

(2)2013年夏秋季，浙江杭州，种植两个单交的F₁(ZDR-hl-01/ZDR-ha-01)5株和F₁(ZDR-hl-01/浙大黑珍)4株，以F₁(A/C)为母本相互杂交，获得复交F₁(ZDR-hl-01/ZDR-ha-01//ZDR-hl-01/浙大黑珍)代9粒；

(3)2014年春季，海南陵水，种植F₁(ZDR-hl-01/ZDR-ha-01//ZDR-hl-01/浙大黑珍)，自交，获得F₂种子1500多粒；

(4)2014年夏秋季，浙江杭州，按单株种植F₂代1500多株，自交，收获时脱壳选留黑色种皮的单株321个，先测定直链淀粉含量后，再测定粗脂肪含量，选留直链淀粉含量≥40％、脂肪含量≥2％、黑色种皮单株87个；

(5)2015年春季，海南陵水，按株系种植F₃代，自交，收获时脱壳选留黄白色种皮、胚乳黑色的单株25个，分别测定直链淀粉和粗脂肪含量，选留高直链淀粉-脂肪复合体(直链淀粉含量≥40％、脂肪含量≥2％)的黑色胚乳单株17个；

(6)2015年夏秋季，浙江杭州，按株系种植F₄代，自交，在进行普通黄白色种皮、黑色胚乳、高直链淀粉-脂肪复合体(直链淀粉含量≥40％、脂肪含量≥2％)选择的同时，获得产量、熟期与抗病性等农艺性状好的株系8个；

(7)2016年夏秋季，浙江杭州，种植F₅代，自交，在进行普通黄白色种皮、黑色胚乳、高直链淀粉-脂肪复合体(直链淀粉含量≥40％、脂肪含量≥2％)选择的同时，获得产量、熟期与抗病性兼顾农艺性状好的优良株系3个。

(8)2017年夏秋季，浙江杭州，种植F₆代，自交，选育黑色胚乳、高直链淀粉-脂肪复合体(直链淀粉含量≥40％、脂肪含量≥2％)的定型水稻1个，即得到黑色胚乳水稻。

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：正常浅黄色种皮、黑色胚乳、高直链淀粉(43.6％)-脂肪(2.1％)的有效组合。而亲本A(ZDR-hl-01)种皮为正常的浅黄色，胚乳为正常透明，粗脂肪含量2.2％，直链淀粉含量中等(15.4％)；亲本B(ZDR-ha-01)高直链淀粉含量(45.1％)，脂肪含量一般(0.7％)，大米种皮为正常的浅黄色，胚乳为正常透明；亲本C(浙大黑珍)种皮为黑色，胚乳为正常透明，直链淀粉含量低(1.2％)，脂肪含量0.2％。

在上述筛选得到定型产品后，又对其多种营养指标进行了测定，定型产品及其亲本指标测定见表2。

表2中各个指标的测定方法如下所示：

脂肪：GB/T5009.6-2003；直链淀粉：GB/T 15683-2008；花青素：GB/T 22244-2008；维生素A：GB/T5009.82-2003；维生素B1：GB/T5009.84-2003；维生素B2：GB/T5009.85-2003；维生素E：GB/T5009.82-2003。

由表2中的数据可知，在定型产品中，营养成分上，定型产品聚合2个亲本的优点，富含脂肪、直链淀粉，同时花青素含量和VA的含量高于亲本。定型水稻的产量为368公斤/亩。

表2、ZDR-hal-01、浙大黑珍和定型产品的主要营养成分比较

因此，本定型水稻比亲本产品不仅因富含花青素和VA，而且具有良好的保健功能，直链淀粉高且富含脂肪，可更为方便制作天然黑色米线等深加工产品且颇具风味，有利于产品优质增效。

Claims (8)

1.一种黑胚乳水稻的聚合选育方法，其特征在于，包括：

(1)以高脂肪含量的水稻为亲本A，高直链淀粉含量的水稻为亲本B，黑色种皮的水稻为亲本C，以亲本A为母本，分别与亲本B和亲本C杂交，获得F_1B和F₁c两个单交的F₁代种子；

(2)种植两个单交的F₁代种子，以F₁c为母本相互杂交，获得复交F₁代；

(3)种植复交F₁代，自交，获得F₂代；

(4)种植F₂代，自交，以黑色种皮、直链淀粉含量≥40％和脂肪含量≥2％为筛选指标，收获F₃代；

(5)种植F₃代，自交，以黄白色种皮、胚乳黑色、直链淀粉含量≥40％和脂肪含量≥2％为筛选指标，收获F₄代；

(6)依次种植F_4～5代，自交，以黄白色种皮、胚乳黑色、直链淀粉含量≥40％、脂肪含量≥2％以及产量和农艺形状为筛选指标，收获F₆代；

(7)种植F₆代，自交，以黑色胚乳、直链淀粉≥40％、脂肪含量≥2％为筛选指标，收获黑色胚乳水稻。

2.根据权利要求1所述的黑胚乳水稻的聚合选育方法，其特征在于，以精米的质量计，所述亲本A的脂肪含量≥2％。

3.根据权利要求1所述的黑胚乳水稻的聚合选育方法，其特征在于，所述的亲本A为ZDR-hl-01。

4.根据权利要求1所述的黑胚乳水稻的聚合选育方法，其特征在于，以精米的质量计，所述亲本B的直链淀粉含量≥40％。

5.根据权利要求1所述的黑胚乳水稻的聚合选育方法，其特征在于，所述的亲本B为ZDR-ha-01。

6.根据权利要求1所述的黑胚乳水稻的聚合选育方法，其特征在于，所述的亲本C为浙大黑珍。

7.根据权利要求1所述的黑胚乳水稻的聚合选育方法，其特征在于，步骤(6)中，所述产量≥350公斤/亩。

8.根据权利要求1所述的黑胚乳水稻的聚合选育方法，其特征在于，步骤(6)中，所述农艺形状包括全生育期、株高、分蘖、穗长、每穗粒数、结实率和千粒重。