CN111279999B - 一种抗旱小麦品种选育方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种抗旱小麦品种选育方法,包括以下步骤:S1、在F1代设置0水和2水两个处理,匀播种植,收获后,人工测量千粒重,选择0水千粒重≥39g,且0‑2水粒重抗旱指数≥1.1材料进入步骤S2;S2、在F2代设置2水一个处理,使其充分生长,筛选其丰产性状,筛选产量潜力大的单株进入S3;S3、本步骤设置0水、2水两个水处理,将步骤S2筛选出的材料,每个品种在两个水分处理里各种成2行株行,收获后的籽粒,0水处理得到0水种子F30,2水处理得到2水种子F32,在培养皿中进行“早代幼苗两步筛选法”鉴定抗旱性;S4、在S3步骤中被鉴定为抗旱好的材料,对其0水和2水处理得到的0水种子F30和2水种子F32,在大田各种成1行,种在一起,进行1水处理,设置2水的对照品种,待成熟时,这2行材料分别收获进行测产。

Description

一种抗旱小麦品种选育方法
技术领域
本发明涉及一种小麦品种选育方法,具体涉及一种效率高、筛选结果准确的系统的小麦品种选育方法,属于农业育种领域。
背景技术
传统的育种方法是一般在品系鉴定世代(例如F5代及以上)进行抗旱鉴定,对种子种植0水和2水的两种水分处理,材料种成12.4平方米的小区,然后收获后测产,根据抗旱指数DI(GB/T 21127-2007)鉴定材料的抗旱性,得到抗旱材料。或者在本世代,用国标(GB/T21127-2007)对材料萌发期的性状进行抗旱性鉴定。申请人在育种过程中,发现用国标(GB/T 21127-2007)抗旱指数DI对收获后材料测产进行抗旱性鉴定时,由于抗病性不同可能带来一些误差,并且该指标需要在品系鉴定世代(例如F5代及以上等高世代)进行鉴定,因为在育种流程的早世代,小麦材料较少,如果进行DI鉴定,误差会很大,因此此法对早世代的小麦育种材料,鉴定效果不理想。而用国标(GB/T 21127-2007)对材料萌发期进行鉴定的话,发现有的材料相比差异不太大,也即筛选结果并不能达到准确的程度。根据其标准筛选出的品种在实际种植中发现抗旱性能并不是很好并且筛选过程效率低下,耗费成本较高。本申请正为解决上述问题而提出了一种抗旱小麦品种的育种方法。
发明内容
根据本发明的一实施例,提供了一种抗旱小麦品种选育方法,包括以下步骤:
S1、在F1代设置0水和2水两个处理,匀播种植,收获后,人工测量千粒重,选择0水千粒重≥39g,且0-2水粒重抗旱指数≥1.1材料进入步骤S2;
S2、在F2代设置2水一个处理,使其充分生长,筛选其丰产性状,筛选产量潜力大的单株进入S3;
S3、本步骤设置0水、2水两个水处理,将对照品种衡4399和步骤S2筛选出的材料,每个品种在两个水分处理里各种成2行株行,收获后的籽粒:0水处理得到0水种子F3(0),2水处理得到2水种子F3(2),在培养皿中进行“早代幼苗两步筛选法”鉴定抗旱性,所述两步筛选包括:
⑴初筛:F3(0)和F3(2)种子发芽进行对比,在种子发芽后第5天,F3(0)长势好于F3(2)的材料初步确定为抗旱性能好的材料;如果0水种子和2水种子两个对比差异不明显,则需要再次发芽,在发芽后第二天,观察出芽情况,在20%PEG和1%硝酸钙溶液胁迫下不能很好发芽的材料初步判定为抗旱性能不好的材料;
⑵复筛:设置衡4399的2水种子为对照,14天后,对其开始干旱胁迫和温度胁迫处理,5天后观察,如果F3(2)叶片的存活率和叶片持水性能好,且比对照品种表现好,则该品种补充确定为抗旱好的材料;
S4、在S3步骤中被鉴定为抗旱好的材料,对其0水和2水处理得到的0水种子F3(0)和2水种子F3(2),在大田各种成1行,种在一起,进行1水处理,设置2水的对照品种,待成熟时,这2行材料分别收获进行测产:
⑴0水种子和2水种子的产量均高于对照品种的材料直接进入小区的品系比较试验,若次年达标,直接参加国家和省级各级区域试验;
⑵0水种子产量不如对照产量,但是2水种子产量高于对照的材料进入小区的品系鉴定试验,再进行一年的抗旱性和丰产性鉴定,若次年达标,可升级进入品系比较试验或者申报参加国家和省级各级区域试验。
根据本发明的一实施例,在步骤S3中,所述培养皿中维持10苗/10ml的水量。
根据本发明的一实施例,在步骤S3中,所述热胁迫温度为27度,持续时间为5天。
根据本发明的一实施例,在步骤S3中,所述干旱胁迫条件为不加水,持续时间为5天。
根据本发明的一实施例,在步骤S3和S4中,所述对照品种为衡4399的2水种子。
附图说明
附图1是一品种0水种子和2水种子发芽情况,10号为0水种子,24号为2水种子;日期为发芽后第5天;
附图2是另一品种0水种子和2水种子发芽情况,11号为0水种子,25号为2水种子;日期为发芽后第2天;
附图3是不同品种2水种子发芽情况,日期为发芽后4天。
具体实施方式
为清楚说明本申请的具体实施例,首先做出以下定义:
0水处理:小麦在每年10月份种植,在春后一次水不浇;
1水处理:小麦在每年10月份种植,在春后小麦拔节期只浇一水,每次50立方/亩;
2水处理:小麦在每年10月份种植,在春后小麦拔节期和开花期浇水各一次,共浇二次水,每次50立方/亩。
0水种子:小麦在春后一次水不浇,所收获的种子;
1水种子:小麦在春后只浇一次水,所收获的种子;
2水种子:小麦在春后浇二次水,所收获的种子。
根据本申请的抗旱小麦品种选育方法,主要包括以下几个步骤:
S1、在F1代设置0水和2水两个处理,匀播种植,实现株间距均匀,单行的籽粒生长均匀,可减少千粒重误差。收获后,人工测量千粒重,选择0水千粒重≥39g,且0-2水粒重抗旱指数≥1.1材料进入步骤S2。
本步骤主要利用千粒重及千粒重抗旱指数,增加F1淘汰率,减少后代出现抗旱性差的材料的几率。其中选择0水千粒重和0-2水粒重抗旱指数的原因分别为:0水千粒重可表征种子抗旱性能为申请人长期经验所得,0-2水粒重抗旱指数可表征种子抗旱性能是申请人根据表1和表2得出的。现有技术中,在进行参数选择时,通常都会选择DI抗旱指数高的种子作为抗旱性能好的种子。但是发明人在实际应用中发现使用DI抗旱指数作为选择标准的话会伴随以下问题:DI抗旱指数只有到了较高世代(例如F5代,品系鉴定世代等)种子量达到一定量的时候测量才可计算得到较为准确的数据,这就增加了育种成本和时间。发明人通过对39个品种2年的试验得到了表1,其中对每个品种的0水千粒重,1水千粒重,2水千粒重,0-2水粒重敏感系数,1-2水千粒重敏感系数,0-2水粒重抗旱指数,1-2水粒重节水指数(这些参数从早世代中即可获得)进行测量和计算,从而得到了表1,同时对表1中的各项参数的相关性进行分析得到了表2,根据表2的内容的可知,与DI抗旱指数极显著相关的是0-2水粒重抗旱指数,那么由此可初步推断出0-2水粒重抗旱指数用于代替DI抗旱指数来表征种子抗旱性能是具有可行性的。同时,经过我们多年的实验结果来判断,使用0-2水粒重抗旱指数用于代替DI抗旱指数来筛选鉴定早代种子抗旱性能比DI抗旱指数更加准确和可靠。在此基础上,我们选择使用0-2水粒重抗旱指数作为另外一个表征参数,这样既解决了使用DI抗旱指数的高世代所带来的高成本和时间周期,并且还改进了筛选结果的准确性。其中选择0水千粒重≥39g则是发明人在长期育种经验的基础上结合表1进行的确定,根据实验反馈结果来看,该数值与0-2水粒重抗旱指数≥1.1的结合,可实现早世代(注:尤其是针对F1代,传统做法在此时代不注重抗旱性筛选)精确的抗旱性能筛选,并且极大的降低了育种的成本和时间周期,上述两个参数的选择以及数值的确定属于本发明最重要的发明点之一。
表1材料千粒重及各指标与抗旱指数
0-2水粒重敏感系数=(2水千粒重-0水千粒重)/2水千粒重;1-2水粒重敏感系数=(2水千粒重-1水千粒重)/2水千粒重;
0-2水粒重抗旱指数(衡4399为CK)=(0水千粒重2/2水千粒重)*(衡4399的2水千粒重*衡4399的0水千粒重2);
1-2水粒重节水指数(衡4399为CK)=(1水千粒重2/2水千粒重)*(衡4399的2水千粒重*衡4399的1水千粒重2);
DI抗旱指数(衡4399为CK)=(0水产量2/2水产量)*(衡4399的2水产量*衡4399的0水产量2)。
Figure BDA0002416232600000041
Figure BDA0002416232600000051
表2、材料千粒重及各指标与抗旱指数相关显著性分析
Figure BDA0002416232600000052
S2、在F2代设置2水一个处理,使其充分生长,重点筛选其丰产性状,筛选产量潜力大的单株进入S3,目的是为了充分鉴定材料的产量潜力,该步骤属于现有技术,在此不作赘述。
S3、设置0水、2水两个水处理,将对照品种衡4399和步骤S2筛选出的材料,每个品种在两个水分处理里各种成2行株行,行长4.6米,行距0.25米,2寸株距,待蜡熟后收获,收获后的籽粒,0水处理得到0水种子F3(0),2水处理得到2水种子F3(2),拿回实验室,在培养皿中维持10苗/10ml水量(这个数值非常重要,原因在后面有说明),通过对培养皿中液体电导率检测,反馈给给水装置,若培养皿中的水量低于规定标准,给水装置即喷施一定的水使得液体电导率达到规定值。控水非常重要,直接影响后续结果的准确性,申请人凭借多年的育种经验并结合大量试验才得出该数值,该数值务必进行精确控制,在控制好水量的基础上,进行“早代幼苗两步筛选法”鉴定抗旱性,所述两步筛选包括:
(1)初筛:每个品种每个处理的种子挑选大小形态一致、饱满的籽粒若干粒,用(20%PEG+1%硝酸钙)溶液发芽。每天每个培养皿维持10ml纯净水。发芽5天后,F3(0)和F3(2)种子发芽进行对比,F3(0)长势好于F3(2)的材料初步确定为抗旱性能好的材料,如图1;如果0水种子和2水种子两个对比差异不明显,则需要再次发芽,在发芽后第二天,观察出芽情况,在溶液(20%PEG+1%硝酸钙)处理下不能很好发芽的材料初步判定为抗旱性能不好的材料,如图2;
(2)复筛:设置衡4399的2水种子为对照,14天后,对其进行干旱胁迫(不加水)和一定的温度胁迫(注:27℃,增加失水率,用于缩短鉴定时间)处理,持续5天,鉴定F3(2)的存活率、叶片持水性能、功能性,并和对照品种做对比,如果叶片尚有水分,且比对照品种表现好,则该品种确定为抗旱好的材料。该步骤对于长势差异不明显的材料鉴定是非常重要的,因为该步骤可对初筛的结果进行校正,以免漏掉抗旱好的材料。
本步骤中通过将步骤S2获得的品种经2水处理得到的种子和0水处理得到的种子,在试验室苗期进一步筛选抗旱材料,大大节省了时间和土地成本。
现有技术做法进行抗旱性鉴定,一般是早世代F1、F2、F3、F4代材料均在高水肥条件下种植,选拔丰产性;F5代以上高代材料取一式两份,分别在高水肥和干旱胁迫两种条件下进行世代间水旱交替种植,选出抗旱性强、产量高的新品系。这种筛选方法存在的问题是由于早世代的材料种子量不够,利用DI指数检测不准确、误差大,因此之前做法都是等到5代以后种子量足够的时候进行DI鉴定,增加了土地和时间成本,抗旱育种效率不高,育种年限长。
而本申请则是在早代F1代和F3代就进行水旱处理,得到0水种子和2水种子,对不同处理后的种子进行对比抗旱性鉴定。不需要种子量太多,不需要对其进行复杂的生理生化试验检测,就能做到较为准确的定性。抗旱性好的品种,其0水种子比2水种子长势更好,反之则为抗旱性差的或一般的品种。利用本方法,可以在育种早世代种子量少的情况下,即可进行更简单直观、更加准确的抗旱性鉴定,提高了育种效率。此步骤为关键步骤之一,是本发明区别于现有技术的另一关键点之一。
现有技术在F5世代进行鉴定的原因在于:早代种子量少,如果用DI鉴定的话,误差较大,如果某一地块缺苗,产量少个10克,就会带来结果的很大差异;如果是对早代材料利用冠层温度等其他生理生化指标来鉴定筛选抗旱材料的话,早代材料数量大,每个样品要做10次以上重复实验求平均值来评估其抗旱性,可见工作量会有多大。如果是用国标鉴定萌发期表现,差异有可能不明显,尤其是早世代的小麦育种材料(见图3)。而在本申请中,申请人通过大量实验并在实验中不断总结和改进,最终发现小麦种子0水和2水种子在(20%PEG+1%硝酸钙)胁迫处理下发芽情况差异明显,抗旱性好的种子其0水种子长势明显好于2水种子,尤其是在发芽后第5天,如图1,这有可能是其具有抗旱基因在0水处理下被激活了,使得后代长势更强。抗旱性差的种子在发芽后第二天,就可观察出其0水种子长势不如2水种子,如图2。
S4、在S3步骤中被鉴定为抗旱好的材料,对其0水和2水处理得到的0水种子F3(0)和2水种子F3(2),各种成1行。本步骤中设置1个水分处理:1水处理,设置对照品种(衡4399的2水种子),充分体现材料在一定程度水分胁迫下的高产潜力,分别对2行材料进行测产(即0水种子和2水种子F4代的产量比较)。
(1)0水种子和2水种子的产量均高于对照品种的材料直接进入小区的品系比较试验,也即跳过品系鉴定试验直接进入F5代的品系比较实验,品系比较试验中设置三个重复,三个水分处理,即0、1、2水处理,利用节水指数和抗旱指数对其抗旱、节水、丰产性进行鉴定,若次年达标,直接参加国家和省级各级区域试验;
(2)0水种子产量不如对照产量,但是2水种子产量高于对照的材料进入小区的品系鉴定试验(无重复,2个水分处理,即1水和2水处理,利用节水指数和水分利用效率对其节水、丰产性进行鉴定),再进行一年的抗旱性和丰产性鉴定,若次年达标,可升级进入品系比较试验或者申报参加国家和省级各级区域试验。
本步骤的目的是把上一代2水处理得到的种子和0水处理得到的种子,在大田种植,进一步筛选抗旱材料,进一步进行抗旱性鉴定,来减少好材料错失。
现有技术做法是早代F1、F2、F3、F4代材料均在高水肥条件下种植,选拔丰产性;F5代以上高代材料取一式两份,分别在高水肥和干旱胁迫两种条件下进行世代间水旱交替种植,选出抗旱性强、产量高的新品系,可升级进入品系比较试验或者申报参加国家和省级各级区域试验。存在的问题是每一世代均采用同一个技术进行鉴定,单调且容易出现共同的错失、误差,即使鉴定了数个世代,也可能因为技术单调原因,出现鉴定失误;并且主要针对的是高世代育种材料(F5代及以上)。
本申请中步骤S4步骤是对S3结果的复查,变实验室环境为大田实际环境,改变以往F4代高水肥的做法,对0水种子和2水种子均进行1水处理,然后利用测产进一步鉴定,对于不同结果采取不同的处理方式,在增加抗旱鉴定准确率的基础上又缩短了筛选成本。这也是本申请区别于现有技术的关键点之一。

Claims (5)

1.一种抗旱小麦品种选育方法,包括以下步骤:
S1、在F1代设置0水和2水两个处理,匀播种植,收获后,人工测量千粒重,选择0水千粒重≥39g,且0-2水粒重抗旱指数≥1.1材料进入步骤S2;
S2、在F2代设置2水一个处理,使其充分生长,筛选其丰产性状,筛选产量潜力大的单株进入S3;
S3、本步骤设置0水、2水两个水处理,将对照品种衡4399和步骤S2筛选出的材料,每个品种在两个水分处理里各种成2行株行,收获后的籽粒:0水处理得到0水种子F3(0),2水处理得到2水种子F3(2),在培养皿中进行“早代幼苗两步筛选法”鉴定抗旱性,所述两步筛选包括:
⑴初筛:F3(0)和F3(2)种子在20%PEG和1%硝酸钙溶液胁迫下发芽进行对比,在种子发芽后第5天,F3(0)长势好于F3(2)的材料初步确定为抗旱性能好的材料;如果0水种子和2水种子两个对比差异不明显,则需要再次发芽,在发芽后第二天,观察出芽情况,在20%PEG和1%硝酸钙溶液胁迫下不能很好发芽的材料初步判定为抗旱性能不好的材料;
⑵复筛:设置衡4399的2水种子为对照,14天后,对其开始干旱胁迫和温度胁迫处理,5天后观察,如果F3(2)叶片的存活率和叶片持水性能好,且比对照品种表现好,则该品种补充确定为抗旱性能好的材料;
S4、在S3步骤中被鉴定为抗旱性能好的材料,对其0水和2水处理得到的0水种子F3(0)和2水种子F3(2),在大田各种成1行,种在一起,进行1水处理,设置2水的对照品种,待成熟时,这2行材料分别收获进行测产:
⑴0水种子和2水种子的产量均高于对照品种的材料直接进入小区的品系比较试验,若次年达标,直接参加国家或省级各级区域试验;
⑵0水种子产量不如对照产量,但是2水种子产量高于对照的材料进入小区的品系鉴定试验,再进行一年的抗旱性和丰产性鉴定,若次年达标,可升级进入品系比较试验或者申报参加国家或省级各级区域试验。
2.根据权利要求1所述的抗旱小麦品种选育方法,其特征在于:在步骤S3中,所述培养皿中维持10苗/10ml的水量。
3.根据权利要求1所述的抗旱小麦品种选育方法,其特征在于:在步骤S3中,所述温度胁迫温度为27度,持续时间为5天。
4.根据权利要求1所述的抗旱小麦品种选育方法,其特征在于:在步骤S3中,所述干旱胁迫条件为不加水,持续时间为5天。
5.根据权利要求1所述的抗旱小麦品种选育方法,其特征在于:在步骤S4中,所述对照品种为衡4399的2水种子。
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