CN111567178A - 一种提高八月炸种子发芽率的育种方法 - Google Patents

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杨敏
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Abstract

本发明公开了一种提高八月炸种子发芽率的育种方法。八月炸有很好的营养保健和药用价值，但其种子繁殖时发芽率低，繁育苗木结果迟，不利于八月炸种质选育及性状改良。本发明将八月炸的种子沿其背腹线纵切成半后竖直均匀地插入改良的MS固体培养基，露出胚芽部分，放在离子注入真空操作台中，抽取真空至10‑4MPa，调整离子辐射工艺参数，进行离子辐射，完成后取出低能离子诱变的种子，加MS培养基浸种，低温后熟，接种灭菌的石英砂基质结合MS培养基培养。本发明釆用的低能离子注入诱变结合低温后熟育种技术，使得八月炸种子发芽率稳定的保持在85％以上，出苗时间也比普通育种方法缩短45％以上，可提高新品种的选育成功率。

Description

一种提高八月炸种子发芽率的育种方法
技术领域
本发明属于植物育种技术领域，具体涉及一种提高八月炸种子发芽率的育种方法。
背景技术
八月炸(三叶木通)是木通科木通属植物木通、白木通植物的成熟果实，俗称八月瓜、野香蕉、中华肾果等。八月炸鲜果口味酸甜、滑嫩、浓香，富含蛋白质、果糖和维生素C；籽粒含油脂40％，其中亚油酸含量高达22.64％；其干燥藤茎及果实在中药里称为木通和预知子，具有疏肝理气，活血止痛，散结，利尿、抗炎、抗肿瘤的功效，具有很高的营养保健和药用价值，是一种极具开发潜力的果木资源。野生的八月炸存在产量低，籽多，且种子发芽率低、发芽期和生长期过长等问题。八月炸干种子的自然发芽率一般在40-60％，而且发芽势出现的周期需要23-60天不等，严重阻碍了八月炸高通量育种工作的进展。
目前，植物新品种的选育方法很多，主要有野生品种筛选育种、杂交育种、化学诱变育种和物理诱变育种。其中野生品种筛选不确定因素多，工作量巨大；杂交育种后代会出现性状分离，育种过程缓慢，过程复杂；化学诱变毒性大，可能引起环境污染；与其相比，离子注入诱变育种是利用类似太空的环境(高真空、高能离子辐射)的诱变作用，使种子产生变异的作物育种新技术，具有有益的变异多、变幅大、高通量、成本低等优点。梁秋霞等采用不同的低能N+离子注入剂量对番茄、辣椒、萝卜、黄瓜、白菜等蔬菜进行诱变处理后，发现离子注入剂量与种子发芽率的关系总趋势呈现先降后升再降的“马鞍型”曲线。宋宗淼等发现番茄种子经低剂量低能N+离子注入后，种子萌发效果明显。因此，低能N+离子注入诱变技术正逐渐成为植物种子改良的新方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高八月炸种子发芽率，缩短育苗时间，具有成本低、变异频谱宽、变异率高的提高八月炸种子发芽率的育种方法。
为实现以上发明目的，本发明采用了以下技术方案：
1)种子消毒：无菌条件下取出八月炸果实中的种子，经碱液处理，无菌水清洗，吸干水分，消毒，晾干；
2)种子离子辐射处理：将步骤1)处理后的八月炸种子沿其背腹线纵切成半后，竖直均匀地插入MS固体培养基，露出胚芽部分，放在离子注入真空操作台中，抽真空后进行离子辐射得低能离子诱变的种子；
3)浸种处理：将经低能离子注入的种子置于MS培养基浸种；
4)低温后熟：将浸种后的低能离子注入的种子再置于无菌培养皿内4℃低温放置30天，使种子胚芽发育成熟；
5)催芽培养：将低温后熟处理的种子接种在灭菌的石英砂基质结合MS培养基并置于恒温箱中催芽处理。
所述步骤1)的八月炸果实为西安市鄠邑区户县蜜苑产的秦宝6号果实，碱液处理采用饱和碳酸钾浸泡10分钟，无菌水清洗3次，吸干水分，75％酒精浸泡20秒消毒，室温晾干。
所述步骤2)MS固体培养基中含蔗糖30g/L和琼脂15g/L，其pH值为5.8-6.0。
所述步骤2)抽取真空至10-4MPa，辐射源选取气体离子源或金属离子源，离子注入能量为30kev，注入剂量为1-2×1014～1-2×1017ions/mm2。
所述步骤3)加MS培养基置于20℃浸种12小时。
所述步骤5)灭菌的石英砂基质的砂粒径为2.5-3.5mm，厚度为2.5-3cm，种子填埋深度为基质表面下0.5cm，MS培养基为6-BA-MS培养基其中6-BA为6-苄氨基腺嘌呤，其浓度为0.05μM，培养基体积：石英砂体积为1:2，置于恒温箱中夜晚保持10℃，白天光照度1000lux，温度20℃，培养30-45天。
本发明的八月炸种子发芽率按照按GB 2772-1999《林木种子检验规程》规定，每天记录发芽粒数，以白色芽体突出表皮1-2mm判定为发芽，用发芽种子数占供试种子数的百分率表示种子发芽率；发芽高峰期的天数比例为发芽势；连续3天日发芽增长率小于1％时的实际天数为发芽持续时间。
本发明具有如下有益效果：
本发明釆用的离子注入诱变育种技术，其变异频率高，一般要比自然变异频率高1000倍，具有益变异多、遗传稳定性好和育种周期短等优点；工艺参数离子能量和注入剂量方便调整和控制，可操作性强；
将离子注入诱变的种子置于MS培养基中浸种，有利于离子注入应激的恢复并提高种子含水率和发芽势；
对种子进行低温后熟处理，有利于胚芽的发育和成熟，进一步促进种子的萌发和根系的生长；
石英砂具有更好的透水透气性，6-BA可以促进细胞分裂；促进种子发芽；
上述处理方法的综合作用使得八月炸种子发芽率稳定的保持在85％以上，且出苗时间也比普通育种方法缩短45％以上，可提高八月炸新品种的选育成功率。
具体实施方式
实施例1：
1)种子消毒：无菌条件下取西安市鄠邑区户县蜜苑产的秦宝6号的八月炸果实中的种子，采用饱和碳酸钾浸泡10分钟，无菌水清洗3次，吸干水分，75％酒精浸泡20秒消毒，室温晾干；
2)种子离子辐射处理：将步骤1)处理后的八月炸种子用无菌解剖刀沿其背腹线纵切成半后，竖直均匀地插入含蔗糖30g/L和琼脂15g/L，其pH值为5.8-6.0的MS固体培养基，露出胚芽部分，放在离子注入真空操作台中，抽取真空至10-4MPa，辐射源选取N+气体离子源，离子能量为30kev，注入剂量分别1-2×1014ions/mm2，1-2×1015ions/mm2，1-2×1016ions/mm2，1-2×1017ions/mm2进行离子辐射，获得低能离子注入诱变的种子，为了保证诱变育种的概率，八月炸种子至少应在300粒以上；
3)浸种处理：将低能离子诱变的种子置于20℃的MS培养基浸种12小时；
4)低温后熟：将浸种后的低能离子诱变的种子再置于无菌培养皿内4℃低温放置30天，使种子胚芽发育成熟；
5)催芽培养：将低温后熟处理的种子接种在灭菌的石英砂基质(砂粒径为2.5-3.5mm，厚度为2.5-3cm)，种子填埋深度为基质表面下0.5cm，按培养基体积：石英砂体积为1:2，加入浓度为0.05μM的6-苄氨基腺嘌呤的MS培养基，置于恒温箱中夜晚保持10℃，白天光照度1000lux，温度20℃，培养30-45天。
以白色芽体突出表皮1-2mm判定为发芽，每天记录发芽粒数，按照按GB 2772-1999《林木种子检验规程》规定，计算发芽率和发芽势。
发芽率＝发芽种子数/供试种子数×100％；
发芽势＝发芽高峰时发芽的种子数/供试种子数×100％。
测试结果如表1所示，结果表明，当N+气体离子源，离子能量为30keV，八月炸种子的发芽率随着注入剂量升高，呈现“马鞍形”，为分别58.5％，73.8％，88.3％和72.6％，其中注入剂量为1-2×1016ions/mm2时，出芽率较高达到88.3％，且出芽时间短，仅需要15天即可出芽，出芽周期较集中，对照组种子出芽率为67.4％，出芽周期长，出芽时间参差不齐。
表1不同离子注入剂量与八月炸种子发芽率
Figure BDA0002519845050000041
实施例2：
1)种子消毒：无菌条件下取西安市鄠邑区户县蜜苑产的秦宝6号的八月炸果实中的种子，采用饱和碳酸钾浸泡10分钟，无菌水清洗3次，吸干水分，75％酒精浸泡20秒消毒，室温晾干；
2)种子离子辐射处理：将步骤1)处理后的八月炸的种子用无菌解剖刀沿其背腹线纵切成半后，竖直均匀地插入含蔗糖30g/L和琼脂15g/L，其pH值为5.8-6.0的MS固体培养基，露出胚芽部分，放在离子注入真空操作台中，抽取真空至10-4MPa，辐射源选取N+气体离子源，离子能量为30keV，注入剂量1-2×1016ions/mm2进行离子辐射，得低能离子诱变的种子，为了保证诱变育种的概率，八月炸的种子至少应在300粒以上；
3)浸种处理：将低能离子诱变的种子置于20℃的MS培养基浸种12小时；
4)低温后熟：将浸种后的低能离子诱变的种子置于无菌培养皿内4℃低温放置30天和60天，使种子胚芽发育成熟；
5)催芽培养：将低温后熟处理的种子接种在灭菌的石英砂基质(砂粒径为2.5-3.5mm，厚度为2.5-3cm)，种子填埋深度为基质表面下0.5cm，按培养基体积：石英砂体积为1:2，加入浓度为0.05μM的6-苄氨基腺嘌呤的MS培养基，置于恒温箱中夜晚保持10℃，白天光照度1000lux，温度20℃，培养30-45天。
以白色芽体突出表皮1-2mm判定为发芽，每天记录发芽粒数，按照按GB 2772-1999《林木种子检验规程》规定，计算发芽率和发芽势。
发芽率＝发芽种子数/供试种子数×100％；
发芽势＝发芽高峰时发芽的种子数/供试种子数×100％。
测试结果如表2所示，结果表明，结果表明，当八月炸种子置于无菌培养皿内4℃低温，后熟分别10天，20天，30天，60天时，随着保存时间延长，种子胚体逐渐成熟，发芽率逐渐增高，其中后熟30天和60天时，出芽率分别高达到88.3％和87.6％，且出芽时间短，仅需要15天即可出芽，出芽周期较集中，对照组种子出芽率为67.4％，出芽周期长，出芽时间参差不齐。
表2不同后熟时间与八月炸种子发芽率
Figure BDA0002519845050000051
Figure BDA0002519845050000061

Claims (6)

1.一种提高八月炸种子发芽率的育种方法，其特征在于包括以下步骤：
1)种子消毒：无菌条件下取出八月炸果实中的种子，碱液处理，无菌水清洗，吸干水分，消毒，晾干；
2)种子离子辐射处理：将步骤1)处理后的八月炸的种子沿其背腹线纵切成半后，竖直均匀地插入MS固体培养基，露出胚芽部分，放在离子注入真空操作台中，抽真空后进行离子辐射得低能离子诱变的种子；
3)浸种处理：将低能离子诱变的种子置于MS培养基浸种；
4)低温后熟：将浸种后的低能离子诱变的种子置于无菌培养皿内4℃条件下低温放置30天，使种子胚芽发育成熟；
5)催芽培养：将低温后熟处理的种子接种在灭菌的石英砂基质结合MS培养基并置于恒温箱中催芽处理。
2.根据权利要求1所述的提高八月炸种子发芽率的育种方法，其特征在于：所述步骤1)的八月炸果实为西安市鄠邑区户县蜜苑产的秦宝6号果实，碱液处理采用饱和碳酸钾浸泡10分钟，无菌水清洗3次，吸干水分，75％酒精浸泡20秒消毒，室温晾干。
3.根据权利要求1所述的提高八月炸种子发芽率的育种方法，其特征在于：所述步骤2)MS固体培养基中含蔗糖30g/L和琼脂15g/L，其pH值为5.8-6.0。
4.根据权利要求1所述的提高八月炸种子发芽率的育种方法，其特征在于：所述步骤2)抽取真空至10-4MPa，辐射源选取气体离子源或金属离子源，离子能量为30keV，注入剂量为1-2×1014～1-2×1017ions/mm2。
5.根据权利要求1所述的提高八月炸种子发芽率的育种方法，其特征在于：所述步骤3)加MS培养基置于20℃浸种12小时。
6.根据权利要求1所述的提高八月炸种子发芽率的育种方法，其特征在于：步骤5)灭菌的石英砂基质的砂粒径为2.5-3.5mm，厚度为2.5-3cm，种子填埋深度为基质表面下0.5cm，MS培养基为6-BA-MS培养基其中6-BA为6-苄氨基腺嘌呤，其浓度为0.05μM，培养基体积：石英砂体积为1:2，置于恒温箱中夜晚保持10℃，白天光照度1000lux，温度20℃，培养30-45天。
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