CN112385539A - 一种果壳不破裂早熟优质黑米荞的选育方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种选育果壳薄、不开裂、易加工早熟优质黑米荞的方法，包括以下步骤：利用前期高产厚壳苦荞与薄壳小米荞杂交获得的高世代遗传稳定品种(品系)进行种植，初次筛选具有早熟、产量稳定、果壳开裂发生率低的薄壳苦荞品种(品系)；利用层次分析法进行权重评价，结合各性状指标筛选最佳品种(品系)、诱变、对M2‑M4代植株进行种植，进一步筛选、对上述获得的株系M5‑M6代进行农艺、产量与品质性状验证和系统育种，选育果壳不破裂早熟优质黑米荞品种。本发明选育出的黑米荞品种营养保健价值高，富含黄酮类物质，易于直接脱壳加工荞米，同时，在种植与储存过程中不易产生黄曲霉素等有害物质，此外，黑米荞果壳可用于提取黑色素，能提高经济效益。

Description

一种果壳不破裂早熟优质黑米荞的选育方法
技术领域
本发明涉及薄壳苦荞(米荞)的选育技术，尤其涉及一种果壳不破裂早熟优质黑米荞的选育方法。
背景技术
苦荞是我国重要药食兼用型作物。传统苦荞果壳厚无法直接脱壳加工苦荞米，通过种质资源调查，科学家在自然界发现了一个果壳薄能直接加工苦荞米的地方品种小米荞。但是，小米荞生育期长、产量低(＜0.7吨/公顷)、生态适应性差，无法大面积推广种植，选育早熟稳产薄壳苦荞是我国苦荞育种长期以来一直努力的方向。
果壳破裂现象在常规苦荞中并不常见，但是小米荞果壳薄，成熟期间果壳腹沟易破裂，果实部分外露，遇阴雨天气易发生穗萌，同时导致黄曲霉素等霉菌滋生，不利于种子制种、储存和加工，限制了薄壳苦荞的种植推广与产业发展。
苦荞种子蛋白质含量高，富含黄酮类物质，具有降血脂、降血压、降血糖等功效。传统优质苦荞蛋白质含量可达到10-15％，总黄酮含量达到2.5％以上。小米荞可直接加工苦荞米，但米粉中蛋白质和总黄酮含量较优质苦荞低，总黄酮含量不足2％，选育优质薄壳苦荞是近年来苦荞育种研究的主攻方向之一。
传统苦荞的果壳厚常用于制作荞壳枕头，但小米荞的果壳薄，支撑性能较差、易破碎，不能用于制作枕头。传统苦荞果壳一般呈黄褐色，黑色果壳的黑苦荞品种较少，黑色素主要分布于果壳外层，果壳厚则黑色素相对含量就较低，不适于加工提取黑色素。果壳薄，则黑色素相对含量就较高，加工提取黑色素效益明显提高。常规小米荞果壳呈褐色，选育黑米荞是利用薄壳苦荞果壳的一个重要途径。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种富含黄酮类物质，易于直接脱壳加工荞米，在种植与储存过程中不易产生黄曲霉素等有害物质，黑色素含量高，果壳不破裂早熟优质黑米荞的选育方法。
本发明的技术方案为：
一种果壳不破裂早熟优质黑米荞的选育方法，包括以下步骤：
(1)获取杂交高世代遗传稳定群体资源，基于前期杂交育种获得的高产品系；
(2)获取生育期、产量、果壳开裂性状观察值，基于种质资源的田间种植，调查与记录各品种资源的生育期、产量、果壳开裂性状的观察值；
(3)初次筛选：设置生育期、产量、果壳开裂阈值，筛选出小于该生育期、大于该产量和低于该果壳开裂阈值的所述种质资源，以获取初次筛选后的所述种质资源的测试值；
(4)获取最佳果壳低破裂早熟高产株系：根据测试值将生育期、产量和果壳开裂率进行分级，对步骤3筛选获得的种质资源的生育期、产量、果壳开裂率采用层次分析法进行权重评价评价，进一步筛选最佳种质资源；
(5)获取黑米荞种质资源库：基于利用浓度为0.5％、1.0％和2.0％的甲基磺酸乙酯(EMS) 溶液对最佳株系种子28000-32000粒进行诱变，对M1代种子进行种植，单株收获，获得黑米荞种质资源库；
(6)再次筛选：基于黑米荞种质资源库M2-M4代种子进行种植，设置生育期、产量、果壳开裂阈值，筛选出小于该生育期、大于该产量阈值和无果壳开裂的所述种质资源，以获取所述种质资源的测试值；
(7)黑米荞早熟高产优质品种选育：基于获取的无果壳开裂早熟高产黑米荞株系M5-M6 代的品质性状测试值，设置蛋白质和总黄酮含量阈值，筛选出大于该蛋白质和总黄酮含量阈值的所述种质资源，并获取筛选出的种质资源的产量及农艺性状结果值，结合层次分析法对品质、产量、农艺性状指标进行权重评价，根据指标贡献率进一步筛选最佳种质资源作为黑米荞品种。
作为优选的方案，步骤1中所述杂交高世代遗传稳定群体包括黑米荞6号、黑米荞9号、黑米荞15号、贵米苦荞4号、贵米苦荞11号、贵米苦荞18号、贵米苦荞55号、贵米苦荞 104号。
作为优选的方案，步骤2中栽培管理措施保持一致，采用条播，播种密度为100万苗/ 公顷，肥料以底肥形式施入，纯氮量为60千克/公顷，P2O5量为60千克/公顷，K2O量为30千克/公顷，70％种子达到成熟进行收获，并记录生育期。
作为优选的方案，步骤3中所述生育期阈值为100天、产量阈值为1.0吨/公顷、果壳开裂率阈值为10％。
作为优选的方案，步骤4中生育期分级为：一级＜90天、二级90-95天、三级95-100天、产量分级为：一级1-1.2吨/公顷、二级1.2-1.5吨/公顷、三级＞1.5吨/公顷、果壳开裂率分级为：一级＜5.0％、二级5.0-7.5％、三级7.5-10.0％。
作为优选的方案，步骤6中所述对黑米荞种质资源库M2-M3代种子进行种植再次筛选，成熟期观察果壳开裂性状，筛选无果壳开裂株系，获得56个株系，并记录生育期、产量数据。
作为优选的方案，步骤7中所述黑米荞优质品种选育，包括对56个株系M4代的性状遗传稳定性观察、生育期调查、产量评价，筛选无果壳开裂早熟高产黑米荞株系，并进行权重分析筛选排名靠前的高产早熟品系11份，然后对M5代的品质性状进行检测，设置蛋白质和总黄酮含量阈值，筛选出大于该蛋白质和总黄酮含量阈值的所述种质资源，并获取筛选出的种质资源的产量及农艺性状结果值，基于利用层次分析法对品质、产量、农艺性状指标进行权重评价，根据指标贡献率和测量结果值进一步筛选种质资源作为黑米荞品种。
本发明的有益之处在于：
本发明选育出的黑米荞品种营养保健价值高，富含黄酮类物质，易于直接脱壳加工荞米，同时，在种植与储存过程中不易产生黄曲霉素等有害物质，此外，黑米荞果壳可用于提取黑色素，能提高经济效益。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1：
一种果壳不破裂早熟优质黑米荞的选育方法，其步骤如下：
(1)获取杂交高世代遗传稳定群体资源，杂交高世代遗传稳定群体可选择包括黑米荞6 号、黑米荞9号、黑米荞15号、贵米苦荞4号、贵米苦荞11号、贵米苦荞18号、贵米苦荞55号、贵米苦荞104号等，基于前期杂交育种获得的高产品系；
(2)获取生育期、产量、果壳开裂性状观察值，基于种质资源的田间种植，调查与记录各品种资源的生育期、产量、果壳开裂性状的观察值，为了提升可对比性，降低外界的环境因素差异影响，栽培管理措施保持一致，采用条播，播种密度为100万苗/公顷，肥料以底肥形式施入，纯氮量为60千克/公顷，P2O5量为60千克/公顷，K2O量为30千克/公顷，70％种子达到成熟进行收获，并记录生育期；
(3)初次筛选：设置生育期、产量、果壳开裂阈值，可以选择设置生育期阈值为100天、产量阈值为1.0吨/公顷、果壳开裂率阈值为10％，筛选出小于该生育期、大于该产量和低于该果壳开裂阈值的所述种质资源，以获取初次筛选后的所述种质资源的测试值；
(4)获取最佳果壳低破裂早熟高产株系：根据测试值将生育期、产量和果壳开裂率进行分级，本实施例选择生育期分级为：一级＜90天、二级90-95天、三级95-100天、产量分级为：一级1-1.2吨/公顷、二级1.2-1.5吨/公顷、三级＞1.5吨/公顷、果壳开裂率分级为：一级＜5.0％、二级5.0-7.5％、三级7.5-10.0％，对步骤3筛选获得的种质资源的生育期、产量、果壳开裂率采用层次分析法进行权重评价评价，进一步筛选最佳种质资源；
(5)获取黑米荞种质资源库：基于利用浓度为0.5％、1.0％和2.0％的甲基磺酸乙酯(EMS) 溶液对最佳株系种子28000-32000粒进行诱变，对M1代种子进行种植，单株收获，获得黑米荞种质资源库；
(6)再次筛选：基于黑米荞种质资源库M2-M4代种子进行种植，设置生育期、产量、果壳开裂阈值，筛选出小于该生育期、大于该产量阈值和无果壳开裂的所述种质资源，以获取所述种质资源的测试值，还可对黑米荞种质资源库M2-M3代种子进行种植再次筛选，成熟期观察果壳开裂性状，筛选无果壳开裂株系，获得56个株系，并记录生育期、产量数据；
(7)黑米荞早熟高产优质品种选育：基于获取的无果壳开裂早熟高产黑米荞株系M5-M6 代的品质性状测试值，设置蛋白质和总黄酮含量阈值，筛选出大于该蛋白质和总黄酮含量阈值的所述种质资源，并获取筛选出的种质资源的产量及农艺性状结果值，结合层次分析法对品质、产量、农艺性状指标进行权重评价，根据指标贡献率进一步筛选最佳种质资源作为黑米荞品种。作为优选的方案，本方案中还包括对56个株系M4代的性状遗传稳定性观察、生育期调查、产量评价，筛选无果壳开裂早熟高产黑米荞株系，并根据表1准则层中B1和B2、指标层C11、C12、C13、C21、C22、C23并进行权重分析筛选排名靠前的高产早熟品系11份，然后对M5代的品质性状进行检测，设置蛋白质和总黄酮含量阈值，筛选出大于该蛋白质和总黄酮含量阈值的所述种质资源，并获取筛选出的种质资源的产量及农艺性状结果值，基于利用层次分析法对品质、产量、农艺性状指标进行权重评价，根据指标贡献率和测量结果值进一步筛选种质资源作为黑米荞品种。
表1层次分析法评价不破壳早熟优质黑米荞的指标体系
Figure BDA0002763576350000041
表2黑米荞的加工品质
Figure BDA0002763576350000042
常规苦荞果壳厚无法直接加工脱壳加工苦荞米，如表2所示，常规苦荞品种的整米率仅为1.12％，而通过本方法选育获得了一系列的薄壳黑米荞品系易于直接脱壳加工苦荞米，整米率达到60％以上。其中两份典型的黑米荞品系的整米率分别达到60.21％和61.02％，较常规苦荞品种提高50多倍。此外，常规黑苦荞果壳黑色素粗提物的含量为3.26％，薄壳黑米荞的黑色素粗提物的含量极显著提高，两份典型的黑米荞品系的黑色素粗提物含量分别达到6.89％和6.67％，提高了111.3％和104.6％。
表3黑米荞的农艺性状
Figure BDA0002763576350000043
Figure BDA0002763576350000051
地方薄壳苦荞品种小米荞的生育期长达128天，春播不利于换茬，秋播则采收季节气温低、多雨不利于晾晒。而通过本方法选育获得了一系列的早熟薄壳黑米荞品系，生育期均短于100天，适宜春播和秋播。不仅如此，小米荞品种种子果壳破裂率极高，成熟期种子遇雨水天气容易发生穗萌，种子储存和加工都会导致黄曲霉素等霉菌污染概率，而通过本方法选育获得了一系列不破壳的黑米荞品系，破壳率低于1％与传统苦荞相当。
表4黑米荞的主要营养与保健成分
Figure BDA0002763576350000052
地方薄壳苦荞品种小米荞的蛋白质含量为7.76％、总黄酮含量为1.88％，而通过本方法选育获得了一系列的高蛋白高黄酮黑米荞品系，蛋白质和总黄酮含量较小米荞显著或极显著提高。其中，两份典型的黑米荞品系的蛋白质含量分别达到11.38％和10.05％，较小米荞分别提高46.6％和29.5％；总黄酮含量分别达到2.13％和2.41％，较小米荞分别提高13.3％和28.2％。
从以上数据分析可知本发明选育出的黑米荞品种营养保健价值高，富含黄酮类物质，易于直接脱壳加工荞米，同时，在种植与储存过程中不易产生黄曲霉素等有害物质，此外，黑米荞果壳可用于提取黑色素，能提高经济效益。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种果壳不破裂早熟优质黑米荞的选育方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)获取杂交高世代遗传稳定群体资源，基于前期杂交育种获得的高产品系；
(2)获取生育期、产量、果壳开裂性状观察值，基于种质资源的田间种植，调查与记录各品种资源的生育期、产量、果壳开裂性状的观察值；
(3)初次筛选：设置生育期、产量、果壳开裂阈值，筛选出小于该生育期、大于该产量和低于该果壳开裂阈值的所述种质资源，以获取初次筛选后的所述种质资源的测试值；
(4)获取最佳果壳低破裂早熟高产株系：根据测试值将生育期、产量和果壳开裂率进行分级，对步骤3筛选获得的种质资源的生育期、产量、果壳开裂率采用层次分析法进行权重评价评价，进一步筛选最佳种质资源；
(5)获取黑米荞种质资源库：基于利用浓度为0.5％、1.0％和2.0％的甲基磺酸乙酯(EMS)溶液对最佳株系种子28000-32000粒进行诱变，对M1代种子进行种植，单株收获，获得黑米荞种质资源库；
(6)再次筛选：基于黑米荞种质资源库M2-M4代种子进行种植，设置生育期、产量、果壳开裂阈值，筛选出小于该生育期、大于该产量阈值和无果壳开裂的所述种质资源，以获取所述种质资源的测试值；
(7)黑米荞早熟高产优质品种选育：基于获取的无果壳开裂早熟高产黑米荞株系M5-M6代的品质性状测试值，设置蛋白质和总黄酮含量阈值，筛选出大于该蛋白质和总黄酮含量阈值的所述种质资源，并获取筛选出的种质资源的产量及农艺性状结果值，结合层次分析法对品质、产量、农艺性状指标进行权重评价，根据指标贡献率进一步筛选最佳种质资源作为黑米荞品种。
2.根据权利要求1所述的果壳不破裂早熟优质黑米荞的选育方法，其特征在于：步骤1中所述杂交高世代遗传稳定群体包括黑米荞6号、黑米荞9号、黑米荞15号、贵米苦荞4号、贵米苦荞11号、贵米苦荞18号、贵米苦荞55号、贵米苦荞104号。
3.根据权利要求1所述的果壳不破裂早熟优质黑米荞的选育方法，其特征在于：步骤2中栽培管理措施保持一致，采用条播，播种密度为100万苗/公顷，肥料以底肥形式施入，纯氮量为60千克/公顷，P2O5量为60千克/公顷，K2O量为30千克/公顷，70％种子达到成熟进行收获，并记录生育期。
4.根据权利要求1所述的果壳不破裂早熟优质黑米荞的选育方法，其特征在于：步骤3中所述生育期阈值为100天、产量阈值为1.0吨/公顷、果壳开裂率阈值为10％。
5.根据权利要求1所述的果壳不破裂早熟优质黑米荞的选育方法，其特征在于：步骤4中生育期分级为：一级＜90天、二级90-95天、三级95-100天、产量分级为：一级1-1.2吨/公顷、二级1.2-1.5吨/公顷、三级＞1.5吨/公顷、果壳开裂率分级为：一级＜5.0％、二级5.0-7.5％、三级7.5-10.0％。
6.根据权利要求1所述的果壳不破裂早熟优质黑米荞的选育方法，其特征在于：步骤6中所述对黑米荞种质资源库M2-M3代种子进行种植再次筛选，成熟期观察果壳开裂性状，筛选无果壳开裂株系，获得56个株系，并记录生育期、产量数据。
7.根据权利要求6所述的果壳不破裂早熟优质黑米荞的选育方法，其特征在于：步骤7中所述黑米荞优质品种选育，包括对56个株系M4代的性状遗传稳定性观察、生育期调查、产量评价，筛选无果壳开裂早熟高产黑米荞株系，并进行权重分析筛选排名靠前的高产早熟品系11份，然后对M5代的品质性状进行检测，设置蛋白质和总黄酮含量阈值，筛选出大于该蛋白质和总黄酮含量阈值的所述种质资源，并获取筛选出的种质资源的产量及农艺性状结果值，基于利用层次分析法对品质、产量、农艺性状指标进行权重评价，根据指标贡献率和测量结果值进一步筛选种质资源作为黑米荞品种。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210223

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