CN111248080B - 一种冬小麦北育南繁一年三代加代育种方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冬小麦北育南繁一年三代加代育种方法。所述方法包括如下步骤：(1)于当年夏季在黄淮地区播种小麦种子，培育，于腊熟期初期进行收获，得到本地第一次加代种子；(2)完成步骤(1)后，于当年秋季在黄淮地区播种所述本地第一次加代种子，培育，得到分蘖苗；于初冬将所述分蘖苗移栽至海南地区，培育，于腊熟期初期进行收获，得到海南第二次加代种子；(3)完成步骤(2)后，于翌年初春在黄淮地区播种所述海南第二次加代种子，培育，于腊熟期初期进行收获，得到本地第三次加代种子，完成冬小麦一年三代加代育种。本发明的育种方法可有效缩短育种年限，提高育种效率。
Description
技术领域
本发明属于农作物选育技术领域，具体涉及一种冬小麦北育南繁一年三代加代育种方法。
背景技术
小麦是我国和世界主要粮食作物，黄淮冬麦区是我国小麦第一大主要产区。黄淮冬小麦是跨年度秋播夏收作物，生育期长达8个月，其间必须经过越冬低温春化阶段，才能拔节抽穗、开花成熟。按常规育种每年只能种植选育一代，育成一个遗传稳定的小麦新品种一般需要6-9年的时间。
如何缩短育种年限国内外已有一些探索，如加代育种、小麦单倍体育种等。其中加代育种是提高世代选育进程，缩短育种年限，提高育种效率的重要手段之一。加代繁殖是在人工干预的情况下运用一定的技术手段，超出物种本身的繁殖周期和繁殖数量的繁殖过程。但利用我国自然生态条件的冬小麦北育南繁一年三代加代育种技术目前尚无报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种冬小麦北育南繁一年三代的加代育种方法。
本发明提供的冬小麦北育南繁一年三代的加代育种方法包括如下步骤：
(1)于当年夏季在黄淮地区播种冬小麦种子，培育，于腊熟期初期进行收获，得到本地第一次加代种子；
(2)完成步骤(1)后，于当年十月中上旬在黄淮地区播种所述本地第一次加代种子，培育，得到分蘖苗；于初冬将所述分蘖苗移栽至海南地区，培育，于腊熟期初期进行收获，得到海南第二次加代种子；
(3)完成步骤(2)后，于翌年初春在黄淮地区播种所述海南第二次加代种子，培育，于腊熟期初期进行收获，得到本地第三次加代种子，完成冬小麦一年三代加代育种。
上述方法中，所述(1)包括如下步骤：
(1-1)将冬小麦种子在H2O2溶液中浸泡，打破种子休眠，得到露白出芽的种子；
(1-2)将所述露白出芽的种子点播在苗盘中，然后进行春化处理，得到春化处理后幼苗；
(1-3)将所述春化处理后幼苗直接整行按序移栽至田间，培育，于腊熟期初期进行收获，得到本地第一次加代种子。
所述(1-1)中，所述H2O2溶液可为体积分数为0.6％的H2O2溶液。
所述(1-1)中，所述浸泡的时间可为10-12小时。进一步的，所述浸泡的时间可为12小时。在本发明的具体实施例中，所述浸泡的时间为从下午19点至第二天上午7点。
所述浸泡后还包括保湿的步骤；所述保湿的方法包括如下步骤：倒掉H2O2溶液，将浸泡后的种子在室温(20-25℃)条件下保湿24小时。
所述(1-2)中，所述苗盘由苗盘底托和置于所述苗盘底托内的L型间隔条组成；
所述苗盘底托和所述L型间隔条的材质均为镀锌铁皮。
所述苗盘大小和数量根据需加代材料数量而定。
在本发明的具体实施例中，所述苗盘底托的长、宽、高分别为150厘米、50厘米、10厘米；所述L型间隔条的长、宽、高分别为148厘米、3厘米、9厘米。
所述苗盘的制备方法具体包括如下步骤：将13个L型间隔条依次置于苗盘底托内，使相邻的两个L型间隔条间的距离为3厘米，得到所述苗盘。
在所述苗盘中的13个L型间隔内加入土壤(足墒肥沃，于盘高2/3)后进行点播，所述点播的粒距可为2-3厘米。
所述春化处理的条件可为先在10-15℃条件下处理24小时，然后降温至2-4℃条件下处理35-45天(半冬性类型为35天，冬性类型为45天)；具体可为先在15℃条件下处理24小时，然后降温至3℃条件下处理35-45天。
所述(1-3)中，所述移栽前还包括精细整地、施肥、防治地下害虫、架防虫网的步骤。
所述移栽的方法包括如下步骤：春化结束后直接整行按序移栽至田间，无需炼苗，浇透压根水。
所述移栽至田间后还包括选择目标单株的步骤；所述目标单株具有如下性状：
A1)株高比对照植株周麦18低5-10cm；
A2)单株穗粒数比对照植株周麦18多1-3个；
A3)穗型长方形；
A4)抗病性在中抗以上；
A5)抗寒性强于对照植株周麦18；
A6)抗倒性强于对照植株周麦18。
所述抗病包括但不限于抗条锈病、抗叶锈病、抗白粉病。
所述在中抗以上包括按照抗病类型划分的中抗(MR)和高抗(HR)。
所述移栽至田间后还包括如下步骤：若移栽至田间后一周内遇大雨，必须及时排水，防止积水死苗；若小麦孕穗至开花期遇35℃以上持续高温天气，应采取喷灌及加防晒网措施，以防高温败育，提高结实性；若灌浆后期遇降温25℃以下时，应加棚膜增温，以促进灌浆加快成熟。
上述方法中，所述(2)中，所述分蘖苗移栽至海南地区的方法包括如下步骤：用铁锹起苗，起苗时应尽量保护根系及毛细根自带土粒，起苗后及时装入保鲜袋进行保湿、护根，并分系进行编号登记，然后空运至海南地区进行移栽。
所述移栽至田间后还包括选择目标单株的步骤；所述目标单株具有如下性状：
A1)株高比对照植株周麦18低5-10cm；
A2)单株穗粒数比对照植株周麦18多1-3个；
A3)穗型长方形；
A4)抗病性在中抗以上；
A5)抗寒性强于对照植株周麦18；
A6)抗倒性强于对照植株周麦18。
所述抗病包括但不限于抗条锈病、抗叶锈病、抗白粉病。
所述在中抗以上包括按照抗病类型划分的中抗(MR)和高抗(HR)。
所述移栽后还包括浇水和预防虫害的步骤。
所述浇水具体包括如下步骤：移栽后用井水或流动河水(不宜用坑塘污水)浇好压根返苗水1-2次；若移栽后5天内遇大雨及时排掉积水，以防影响生根或死苗；移栽后30天左右抽穗，根据墒情及时浇孕穗水、开花水和灌浆水。
所述虫害包括但不限于地下害虫、灰飞虱、蓟马、菜青虫、螟虫。
上述方法中，所述(3)中，
所述播种前还包括如下步骤：将所述海南第二次加代种子在H2O2溶液中浸泡，打破种子休眠，得到露白出芽的种子。
所述H2O2溶液可为体积分数为0.6％的H2O2溶液。
所述浸泡的时间可为10-12小时。进一步的，所述浸泡的时间可为12小时。在本发明的具体实施例中，所述浸泡的时间为从下午19点至第二天上午7点。
所述浸泡后还包括保湿的步骤；所述保湿的方法包括如下步骤：倒掉H2O2溶液，将浸泡后的种子在室温(20-25℃)条件下保湿24小时。
所述播种的方式为条播，具体可为：每株种子播2行，行长为3米，行距为30厘米，株距为7厘米，每行43粒。
所述播种后还包括选择目标单株的步骤；所述目标单株具有如下性状：
A1)株高比对照植株周麦18低5-10cm；
A2)单株穗粒数比对照植株周麦18多1-3个；
A3)穗型长方形；
A4)抗病性在中抗以上；
A5)抗寒性强于对照植株周麦18；
A6)抗倒性强于对照植株周麦18。
所述抗病包括但不限于抗条锈病、抗叶锈病、抗白粉病。
所述在中抗以上包括按照抗病类型划分的中抗(MR)和高抗(HR)。
所述播种后还包括如下步骤：覆盖塑料膜(保湿保温)，待出齐麦苗后揭去塑料膜，利用初春2-3月份气温低的特点，使其自然完成小麦低温春化生理阶段。
所述培育过程中还包括在小麦分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期防除杂草和病虫害，遇旱及时浇水的步骤。
上述方法中，所述(1)、(2)和(3)中，所述收获为收获目标单株的种子。
上述方法中，所述黄淮地区可包括如下地区：河南、山东、河北、陕西、安徽、江苏。在本发明的具体实施例中，所述黄淮地区为河南郑州，具体为郑州市荥阳城关乡河南丰德康种业股份有限公司育种站。
所述海南地区可包括海南三亚及与其纬度相同的其他地区(如乐东)。在本发明的具体实施例中，所述海南地区为海南乐东，具体为乐东县九所镇河南丰德康种业股份有限公司海南育种站。
上述方法中，所述冬小麦种子为以丰德存麦5号为母本，丰德存麦20号为父本的F1代种子或以丰德存麦1号为母本，丰德存麦5号为父本的F2代种子或以丰德存麦21为母本，丰德存麦1号为父本的F3代种子。
上述方法在小麦育种中的应用也属于本发明的保护范围。
本发明利用冬小麦生长发育生理生化规律和我国黄淮地区(包括河南、山东、河北、陕西、安徽、江苏)和海南(三亚、乐东)气候生态特点，研发了一种冬小麦一年三代加代育种方法。所述方法具体如下：
1、低温营养光照春化+整行移栽技术：夏收种子低温营养春化+夏季整行移栽，实现第一次当地夏繁加代。
2、当地自然低温春化+海南光热资源利用：当地夏繁加代种子，当地秋播自然低温通过春化，初冬移至海南实现第二次加代。
3、当地低温自然春化+当地光热资源利用：翌年初春海南收获的种子，回黄淮当地播种，通过初春低温自然春化，实现第三次加代。
本发明提供的冬小麦北育南繁一年三代育种方法，可使传统育种一年一代改变为一年三代，缩短育种年限，加快育种进程，提高育种速度。可由原来6-9年育出性状稳定品种缩短为2-3年。本发明申请人利用该方法一年三代育种加代，每次加代选择的目标单株多达99％可正常抽穗、开花和成熟，即加代成功率为99％。三年内育出性状稳定的3个新品系均已参加多点试验。
附图说明
图1为苗盘底托的照片。
图2为L型间隔条的照片。
图3为苗盘的照片。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。
下述实施例中的小麦品种及审定编号如下：丰德存麦1号(审定编号：国审麦2011004)、丰德存麦5号(审定编号：国审麦2014003)、丰德存麦21(审定编号：豫审麦20190059)、丰德存麦20号(审定编号：豫审麦20180030)。
实施例1、一种冬小麦北育南繁一年三代加代育种方法
一、本地夏季第一次加代
试验地点：郑州市荥阳城关乡河南丰德康种业股份有限公司育种站。
试验时间：2016年6月20日到2016年10月10日。
试验材料：以当年6月份荥阳育种田F1、F2、F3低世代刚收获进行加代的种子为试验材料进行小麦加代育种。
F1刚收获进行加代的种子：丰德存麦5号为母本，丰德存麦20号为父本的F1代种子；以上F1中的母本丰德存麦5号，属半冬性、强筋优质，抗春寒弱；父本丰德存麦20号，属半冬性、矮杆抗倒、抗寒能力强。
F2刚收获进行加代的种子：丰德存麦1号为母本，丰德存麦5号为父本的F2代种子；以上F2中的母本丰德存麦1号，属弱冬性、抗寒、成穗多、中强筋；父本丰德存麦5号，属半冬性、强筋优质，抗春寒弱。
F3刚收获进行加代的种子：丰德存麦21为母本，丰德存麦1号为父本的F3代种子以上；F3中的母本丰德存麦21，属半冬性、强筋优质、早熟、抗寒性弱；父本丰德存麦1号，属弱冬性、抗寒、成穗多、中强筋。
试验方法如下：
①打破种子休眠及催芽
将小麦种子在0.6％(体积分数)的H2O2溶液中浸泡12小时(从下午19点至第二天上午7点)，倒掉H2O2溶液，将浸泡后的种子在室温(20-25℃)条件下保湿24小时，种子露白出芽。
②苗盘准备
本发明的苗盘由苗盘底托和L型间隔条组成，具体制作方法如下：
苗盘底托：苗盘底托材质：镀锌铁皮；每个苗盘底托大小：长、宽、高分别为150厘米、50厘米、10厘米(图1)；
L型间隔条：L型间隔条材质：镀锌铁皮；每个L型间隔条大小：长、宽、高分别为148厘米、3厘米、9厘米(图2)；
将13个L型间隔条放在苗盘底托内，相邻的两个L型间隔条间的距离为3厘米，以便装土和分行播种及整行移栽，得到本发明的苗盘(图3)。每个苗盘可种13行。
苗盘大小及数量根据需加代材料数量而定。
③种子播种
苗盘内装足墒肥土于盘高2/3，按种子编号分行点播，每个加代材料F1代播种1行，F3代播种2行，F2代播种10行，粒距为2-3厘米，播后覆土至盘平。
④光照春化处理
播种后苗盘放入光照春化室，前24小时温度15℃，以利芽苗整齐，然后降温至3℃，定期喷水保持土壤湿润，光照强度为600勒克斯。春化天数根据冬性强弱，一般35-45天(半冬性类型为35天，冬性类型为45天)。
⑤田间移栽及管理
移栽前精细整地、施肥、防治地下害虫，架防虫网；春化结束后直接整行按序移栽至田间，无需炼苗，浇透压根水。若移栽后一周内遇大雨，必须及时排水，防止积水死苗。若小麦孕穗至开花期遇35℃以上持续高温天气，应采取喷灌及加防晒网措施，以防高温败育，提高结实性。若灌浆后期遇降温25℃以下时，应加棚膜增温，以促进灌浆、加快成熟。
⑥单株选择及收获
于小麦苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期、成熟期等时期以周麦18为对照，选择同时具有如下优良性状的单株作为目标单株：株高比对照植株周麦18低5-10cm；单株穗粒数比对照植株周麦18多1-3个；穗型长方形；抗病性(抗条锈病、抗叶锈病、抗白粉病)在中抗以上(中抗或高抗)；抗寒性强于对照植株周麦18；抗倒性强于对照植株周麦18。
于腊熟期初期收获目标单株的种子。收获后晒干、脱粒、装袋、编号、登记，得到本地第一次加代种子，完成小麦第一次加代。
二、海南冬季第二次加代
试验方法如下：
①本地春化处理
于2016年10月10-15日将步骤一收获的本地第一次加代种子直接在本地田间进行播种，10月20日至11月30日在田间自然生长和分蘖(由于此期间气温越来越低，可自然完成小麦所需要的低温春化生理阶段)，得到分蘖苗。
②海南三亚移栽
根据冬性强弱可分别于12月5日至12月10日起苗，带分蘖苗移栽至海南乐东县九所镇河南丰德康种业股份有限公司海南育种站。用农用铁锹起苗时，应尽量保护根系及毛细根自带土粒，及时装入塑料保鲜袋进行保湿、护根，并分系进行编号登记，通过空运及时移栽。移栽苗已经通过低温春化生理发育阶段，在海南冬季自然温光生态条件下适宜冬小麦生长发育的需求。
③田间管理
移栽后按照如下方面进行田间管理：
a、栽植后用井水或流动河水(不宜用坑塘污水)浇好压根返苗水1-2次，若移栽后5天内遇大雨及时排掉积水，以防影响生根或死苗。
b、返苗后加强水肥管理，一般30天左右抽穗，根据墒情及时浇孕穗水、开花水和灌浆水。
c、预防虫害：海南冬季气温高、虫害种类多，重点防治好地下害虫、灰飞虱、蓟马、菜青虫、螟虫等害虫。
d、开花至成熟一般30天左右。
④单株选择及收获
于小麦苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期、成熟期等时期以周麦18为对照，选择同时具有如下优良性状的单株作为目标单株：株高比对照植株周麦18低5-10cm；单株穗粒数比对照植株周麦18多1-3个；穗型长方形；抗病性(抗条锈病、抗叶锈病、抗白粉病)在中抗以上(中抗或高抗)；抗寒性强于对照植株周麦18；抗倒性强于对照植株周麦18。
于2017年2月10号腊熟期初期收获目标单株的种子。收获后晒干、脱粒、装袋、编号、登记，得到海南冬季第二次加代种子，完成小麦第二次加代。
三、本地初春第三次加代
试验地点：同步骤一。
试验时间：2017年2月15日到2017年6月15日。
试验方法如下：
①打破种子休眠及催芽
于2017年2月15日前回本地，将已编号的步骤二收获的海南第二次加代种子在0.6％(体积分数)的H2O2溶液中浸泡12小时(从下午19点至第二天上午7点)，倒掉H2O2溶液，将浸泡后的种子在25℃左右条件下保湿24小时，种子露白出芽。
②播种
播种前进行整地施肥、地下害虫防治。按种子编号足墒条播，每株种子播2行，行长为3米，行距为30厘米，株距为7厘米，每行43粒。播种后覆盖塑料膜保湿保温。
③春化处理
出齐麦苗后揭去塑料膜，利用初春2-3月份气温低的特点，使其自然完成小麦低温春化生理阶段。
④田间管理
在小麦分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期防除杂草、病虫害，遇旱及时浇水。6月中旬小麦成熟。
⑤单株选择及收获
于小麦苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期、成熟期等时期以周麦18为对照，选择同时具有如下优良性状的单株作为目标单株：株高比对照植株周麦18低5-10cm；单株穗粒数比对照植株周麦18多1-3个；穗型长方形；抗病性(抗条锈病、抗叶锈病、抗白粉病)在中抗以上(中抗或高抗)；抗寒性强于对照植株周麦18；抗倒性强于对照植株周麦18。
于2017年6月15日腊熟期初期收获目标单株的种子。收获后晒干、脱粒、装袋、编号、登记，得到本地第三次加代种子，完成小麦第三次加代。
综上所述，于2016年6月20日至2017年6月15日完成小麦三次加代育种。
实施例2、冬小麦北育南繁一年三代加代育种方法的应用
于2016年6月至2019年10月，按照实施例1中的方法，分别以亲本组合(丰德存麦5号×丰德存麦20号)F1代种子、亲本组合(丰德存麦1号×丰德存麦5号)F2代种子、亲本组合(丰德存麦21×丰德存麦1号)F3代种子为试验材料进行连续三年的小麦加代育种。
三年连续加代结果表明：亲本组合(丰德存麦21×丰德存麦1号)选育出具有优质、高产、抗寒、抗病、抗倒等优良性状的新品系存麦032(原代号7039，弱冬性)。亲本组合(丰德存麦5号×丰德存麦20号)选育出具有优质、高产、抗寒、抗病、抗倒等优良性状的新品系存麦029(原代号6698，半冬性)。亲本组合(丰德存麦1号×丰德存麦5号)选育出具有优质、高产、抗寒、抗病、抗倒等优良性状的新品系存麦039(原代号6047，半冬性)。存麦032、存麦029、存麦039均为已参加多点试验新品种。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的其他技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种冬小麦一年三代的加代育种方法，包括如下步骤：
(1)于当年夏季在黄淮地区将当年6月收获的冬小麦种子在H2O2溶液中浸泡，打破种子休眠，得到露白出芽的种子；
(2)完成步骤(1)后，将所述露白出芽的种子点播在苗盘中，然后进行春化处理，得到春化处理后幼苗；所述春化处理的条件为先在10-15℃条件下处理24小时，然后降温至2-5℃条件下处理35-45天；
(3)完成步骤(2)后，将所述春化处理后幼苗直接整行按序移栽至田间，培育，于腊熟期初期进行收获，得到本地第一次加代种子；
(4)完成步骤(3)后，于当年十月中旬在黄淮地区播种所述本地第一次加代种子，培育，得到分蘖苗；初冬将所述分蘖苗移栽至海南地区，培育，于腊熟期初期进行收获，得到海南第二次加代种子；
(5)完成步骤(4)后，于翌年初春在黄淮地区播种所述海南第二次加代种子，培育，于腊熟期初期进行收获，得到本地第三次加代种子，完成冬小麦一年三代加代育种；
所述(3)、所述(4)和所述(5)中均包括选择目标单株的步骤；所述目标单株具有如下性状：
A1)株高比对照植株周麦18低5-10cm；
A2)单株穗粒数比对照植株周麦18多1-3个；
A3)穗型长方形；
A4)抗病性在中抗以上；
A5)抗寒性强于对照植株周麦18；
A6)抗倒性强于对照植株周麦18；
所述冬小麦种子为以丰德存麦5号为母本，丰德存麦20号为父本的F1代种子或以丰德存麦1号为母本，丰德存麦5号为父本的F2代种子或以丰德存麦21为母本，丰德存麦1号为父本的F3代种子。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述(1)中，所述H2O2溶液为体积分数为0.6％的双氧水。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述(1)中，所述浸泡的时间为12小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述(2)中，所述苗盘由苗盘底托和置于所述苗盘底托内的L型间隔条组成；
所述苗盘底托和所述L型间隔条的材质均为镀锌铁皮；
所述苗盘底托的长、宽、高分别为150厘米、50厘米、10厘米；
所述L型间隔条的长、宽、高分别为148厘米、3厘米、9厘米；
所述苗盘的制备方法如下：将13个L型间隔条依次置于苗盘底托内，使相邻的两个L型间隔条间的距离为3厘米，得到所述苗盘；
在所述苗盘中的13个L型间隔内加入土壤后进行点播，点播的粒距为2-3厘米。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述(4)中，所述移栽后还包括浇水和预防虫害的步骤。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述(5)中，所述播种的方式为条播，每株种子播2行，行长为3米，行距为30厘米，株距为7厘米，每行43粒。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述(5)中，所述播种后还包括如下步骤：覆盖塑料膜，待出齐麦苗后揭去塑料膜。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述黄淮地区包括如下地区：河南、山东、河北、陕西、安徽、江苏。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述海南地区包括海南三亚及与其纬度相同的其他地区。
10.权利要求1-9任一所述的方法在小麦育种中的应用。
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