CN112205294A - 一种油莎豆诱变育种的方法 - Google Patents

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赵永国
邹智
熊岑
萧允艺
黄新敏
沈超
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Guangdong University of Petrochemical Technology
Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences
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    • A01H—NEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H1/00—Processes for modifying genotypes ; Plants characterised by associated natural traits
    • A01H1/06—Processes for producing mutations, e.g. treatment with chemicals or with radiation

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Abstract

本发明公开了一种油莎豆EMS诱变育种方法，包括如下步骤：将油莎豆亲本种子进行甲基磺酸乙酯EMS化学诱变，获得诱变材料M1代种子；在田间种植M1代种子，定向选择千粒重大的油莎豆，再次播种，按照相同的方法连续定向选择3代；将表型性状稳定的M5代种子与原始亲本在田间进行品种比较，筛选出目标性状突出的油莎豆新品系。本发明通过EMS化学诱变油莎豆，在诱变后代产生大量变异，通过定向选择与改良，可以获得含有目标性状的优异材料，该方法能够扩大其种质资源多样性，有利于缩短油莎豆品种选育进程。

Description

一种油莎豆诱变育种的方法
技术领域
本发明属于油莎豆种子化学诱变育种技术领域，具体涉及一种油莎豆EMS化学诱变育种的方法。
背景技术
油莎豆是一种新型油料作物，因具有以下特点而使其成为极具开发潜力的油料作物之一：(1)具有较好的植物学性状：油莎豆播期长、生育期短，可与其它油料植物间套种，抗逆性强、适应性广，不会与大豆、花生、油菜等草本油料作物及水稻、玉米等主要粮油作物争地；(2)具有较高的经济价值：其种子含油量变异较大，介于15％～35％，亩产量很高，一般为800kg/亩，最高可达1200kg/亩，产油量约200kg/亩，是目前油料作物中最高的，被称为“油料作物之王”；(3)可制备生物柴油：油莎豆油的不饱和脂肪酸含量达80％以上，其中主要是油酸和亚油酸，是进行生物柴油生产的理想原料。油莎豆适宜在边际地发展，我国适宜油莎豆发展的边际土地资源比较丰富、能合理安排茬口，发展油莎豆不存在与主要粮油作物争地的矛盾，油莎豆的发展潜力很大。
种业是农业供给侧结构性改革、发展现代农业的先导产业，品种对农业提质增效的贡献率达到50％。我国种植的油莎豆多为国外引进，油莎豆种质资源匮乏，遗传基础很窄，目前主要通过提纯复壮技术来保持原有种质特性；尽管如此，由于油莎豆是无性繁殖作物，随着种植代数的增加和病毒侵染等原因，会导致长势衰退、产量降低及抗性减弱等显著的品种退化现象，可见，高产优质油莎豆新品种的选育是发展油莎豆产业的瓶颈因素。通过育种方法拓展油莎豆种质资源、丰富遗传多样性，进而选育油莎豆新品种是当前一项迫切且具有挑战性的工作。
化学诱变育种是利用诱变剂处理作物的种子、芽或茎秆等，利用诱变的后代产生可遗传变异，育种家根据育种目标，对突变体进行鉴定和筛选，最终选育出遗传稳定的新品种(系)。甲基磺酸乙酯(Ethyl methane sulfonate，EMS)诱变是目前最为有效的植物化学诱变技术方法之一，因其具有诱变频率高、后代较易稳定遗传，一般到F3代就可稳定，因而被广泛用于植物新品种的选育。目前，EMS诱变技术的应用主要集中在小麦、玉米、花生、马铃薯等作物育种上，而在油莎豆方面研究很少，尚处于初步探索阶段，迄今为止，国内外未见关于EMS化学诱变莎豆种子的文献报道。因此，探索油莎豆EMS诱变育种技术，将对丰富油莎豆育种材料、拓宽种质资源和加快育种进程等提供科学的指导意义。
发明内容
为了解决现有油莎豆品种退化、种质资源匮乏的问题，本发明提供了一种油莎豆EMS化学诱变育种的方法，通过EMS化学诱变油莎豆，在诱变后代产生大量变异，通过定向选择与改良，可以获得含有目标性状的优异材料，该方法能够扩大其种质资源多样性，有利于缩短油莎豆品种选育进程。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：
一种油莎豆诱变育种方法，包括以下步骤：
(1)将油莎豆亲本种子进行甲基磺酸乙酯EMS化学诱变，EMS的浓度为0.6％，处理时间为6小时，获得诱变材料M1代种子；
(2)在田间种植M1代种子，定向选择千粒重大的油莎豆，将其种子作为M2代种子，再次播种，按照相同的方法连续定向选择M3、M4、M5代种子；
(3)将表型性状稳定的M5代种子与原始亲本在田间进行品种比较，结合田间性状表现和千粒重，筛选出目标性状突出的油莎豆新品系。
进一步地，油莎豆亲本种子诱变前先晒种，控制种子水分含量在9～12％。
进一步地，步骤(3)中结合田间性状表现和千粒重，筛选出目标性状突出的油莎豆新品系，田间性状包括株高和生育期。
本发明与现有技术相比，具有以下显著优点和效果：
(1)本发明的投入成本低廉，研究确定了EMS诱变油莎豆种子的最适条件为浓度0.6％、处理时间6h时，是油莎豆种子半致死浓度。
(2)同一亲本经EMS化学诱变后，对诱变后代的目标性状千粒重进行单株定向选择与小区品种比较试验，增加目标性状遗传异质性，显著缩短育种年限。
附图说明
图1为油莎豆EMS化学诱变育种方法的流程图。
图2为EMS诱变油莎豆种子发芽率。
图3为EMS诱变后代油莎豆品种与亲本材料的对比图；左图为EMS诱变获得的优良品系，右图为亲本材料。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明，但不是限制本发明。
实施例1：
EMS诱变油莎豆种子最适条件的确定，包括如下步骤：
(1)选择适宜的油莎豆亲本：所述的油莎豆必须有代表性，具有某些突出性状，适宜作为原始种源的，本研究选取的亲本，其千粒重较高，为569.3g；
(2)种子处理：诱变前先晒种，晒种不仅能使种子干燥，以提高通透性而利于吸水、提高种子的生活力、杀灭病菌的作用，使种子发芽势与发芽率提高，发芽整齐一致，还能通过控制种子水分含量(一般含水量10％左右为佳)，使诱变效果保持相对稳定；
(3)确定EMS最适条件：取EMS母液加入0.1mol/L的磷酸缓冲溶液(pH7.0)，配制成不同浓度的EMS溶液(0、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％)，同时设置5个处理时间(2h、4h、6h、8h、10h)，一共30组处理，每组20粒油莎豆种子；记录每天发芽数和起始发芽时间，并计算发芽势、发芽率及半致死剂量，明确EMS诱变油莎豆种子的最佳条件。
结果表明，油莎豆种子发芽率受EMS浓度和处理时间影响显著，经EMS诱变的后的油莎豆种子发芽率显著降低(图1)。种子发芽率受到的抑制作用随着EMS处理浓度(0％～1.0％，图中折线从上往下)升高而增加。0.2％EMS处理受到的抑制作用不强，发芽率较为接近对照浓度下的值，0.4％EMS处理的种子受到的抑制作用加强，但发芽率尚接近60％。在0.6％EMS处理浓度、6h处理时间条件下，油莎豆种子发芽率为50.5％最接近对照浓度条件下种子发芽率(95.5％)的一半，是最佳的诱变条件。
实施例2：
EMS诱变在提高种子千粒重的应用，其步骤是：
(1)在EMS最适条件下(0.6％EMS处理浓度，6h处理)，对当选的油莎豆亲本进行EMS化学诱变，获得大量诱变材料(M1代)，备用；
(2)田间种植M1代：将诱变的M1种子单株种植，通过田间农艺性状(株高、分蘖期、块茎形成期、生育期)和产量性状(单株块茎数、千粒重、单株产量)测定，定向选择千粒重高、综合性状优异的单株，作为种子(M2代)进入下一代种植；
(3)田间种植M2代：具体选择方法同步骤(2)，并应用此方法和程序选育M3—M5代种子，至表型性状稳定；
(4)田间种植M5代，株系选择：将M5代种子进行小区种植，每个小区20m2，记录田间农艺性状(包括株高、生育期)，成熟期测定千粒重和小区产量，选择千粒重高、产量高的小区进行后续比较试验；
(5)产量比较试验：对当选小区材料和原始亲本，在实验基地进行品种比较试验，做好标识，统一播种，每个材料三次重复；管理同大田生产，于收获期分别进行千粒重和产量测定，比较不同材料间产量差异；
(6)选育出千粒重高、综合性状优良的油莎豆新品系：结合田间性状表现和室内千粒重等测定，筛选到12个千粒重显著高于亲本的油莎豆新品系(结果见表1)。结果表明：诱变后代种子千粒重介于626.8g～700.8g，平均为655.8g，与对照亲本(569.3g)相比，增幅为10.1％～23.1％，平均增幅为15.3％，种子千粒重增加效果非常明显，充分说明本发明的有益效果。
表1诱变品系与亲本的千粒重结果分析
Figure BDA0002746126440000041

Claims (3)

1.一种油莎豆诱变育种方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将油莎豆亲本种子进行甲基磺酸乙酯EMS化学诱变，EMS的浓度为0.6%，处理时间为6小时，获得诱变材料M1代种子；
（2）在田间种植M1代种子，定向选择千粒重大的油莎豆，将其种子作为M2代种子，再次播种，按照相同的方法连续定向选择M3、M4、M5代种子；
（3）将表型性状稳定的M5代种子与原始亲本在田间进行品种比较，结合田间性状表现和千粒重，筛选出目标性状突出的油莎豆新品系。
2.根据权利要求1所述的莎豆诱变育种方法，其特征在于，油莎豆亲本种子诱变前先晒种，控制种子水分含量在9~12%。
3.根据权利要求1所述的莎豆诱变育种方法，其特征在于，步骤（3）中田间性状包括株高和生育期。
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