CN112470916A - 一种春性绿色小麦育种方法 - Google Patents

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Abstract

本发明小麦育种技术领域，公开了一种春性绿色小麦育种方法，通过亲本选择、花期相遇种植、杂交、加代、杂交世代筛选和世代筛选和品系筛选获得营养成分高、高产的优质春性绿色小麦品种。本发明通过父本春性小麦材料04‑11‑3与母本冬性中普绿2号杂交，获得了12‑7‑9铁含量41.2mg/kg，比通麦2号提高了35.5％，获得了12‑7‑2锌含量23.1mg/kg，比通麦2号提高了50％，获得了12‑7‑4硒含量0.0119mg/kg，比通麦2号提高了112.5％。

Description

一种春性绿色小麦育种方法
技术领域
本发明属于小麦育种技术领域，具体涉及一种春性绿色小麦育种方法。
背景技术
小麦是人们的主要粮食作物，是人们获得营养的主要食物来源，小麦中富含淀粉、蛋白质、维生素、和微量元素。小麦品种之间的营养成分有一定的差异。通常在小麦育种过程中重视产量和蛋白质、湿面筋和淀粉含量的要求。随着绿色革命的发展，小麦作物实现高产，人类的食物质量和数量得以全面提高和改善，但过分追求食用面粉的精、细、白，使这些本身矿质元素含量很低的农作物，在精加工过程中70％～80％的矿质元素随皮层和糊粉层组织(麸皮)废弃掉，导致人们对矿物质元素，尤其是微量元素铁、锌等营养成分摄入量大幅下降，缺铁性贫血和缺锌引发的营养不良、生长发育迟缓、免疫力下降、智力低下等一系列微量元素缺乏病症日趋严重，尤其是在婴幼儿、妇女和老年人中，此类病症已相当普遍。
铁是人体许多正常生理过程中不可缺少的重要元素之一。成年人体内含有约为3-5g的铁，是人体内含量最高的微量元素，其中70％的铁存在于血红蛋白和肌红蛋白内，25％的铁以铁蛋白形式存在肝、肾和骨髓中。铁还是细胞色素酶和其他几种辅酶的主要成分。每天约有30mg的铁在组织中转变成血清铁进人骨髓用于造血，形成组织铁血清铁与骨髓铁之间的动态平衡。人体缺铁，可造成缺铁性贫血，人类铁营养的缺乏是当今世界最为严重的营养缺乏之一。据世界卫生组织调查，世界范围内有20多亿人患有缺铁症，其中以妇女和儿童居多，并且这个数字仍有上升趋势。在中国，尤其是在铁等微量养分缺乏症较为普遍的西部地区，小麦面食是最主要的食物来源。小麦铁营养品质的遗传改良、选育和推广铁强化型小麦品种可以经济、有效地解决贫困人口的铁营养不良问题。目前，国内外小麦铁、锌营养品质的遗传改良工作取得了一些成效，主要冬小麦种选育有所进展，如黑小麦秦黑1号(铁、锌含量分别高达749和135mg/kg,是普通小麦的19.2和4.1倍)，绿色小麦中普绿2号(铁含量分别96mg/kg,是普通小麦的3.2倍).赵琰等《普通小麦品种(系)籽粒的铁含量分布》研究，普通小麦品种铁含量平均值为30.13mg/kg。
锌是促进人体的生长发育不可缺少的微量元之一，在人体生长发育、生殖遗传、免疫、内分泌等重要生理过程中起着极其重要的作用。处于生长发育期的儿童、青少年如果缺锌，会导致发育不良。锌能维持人体正常食欲，缺锌会导致味觉下降，出现厌食、偏食甚至异食。锌能增强人体免疫力，锌元素是免疫器官胸腺发育的营养素，只有锌量充足才能有效保证胸腺发育，正常分化T淋巴细胞，促进细胞免疫功能。锌能促进伤口和创伤的愈合，补锌剂最早被应用于临床就是用来治疗皮肤病。锌能影响维生素A的代谢和正常视觉对眼睛有益，锌维持男性正常的生精功能。锌称为“生命的元素
硒是维持人体生命活动中必需的微量元素之一，随着人们生活水平的提高，它对人体健康的影响受到越来越多的关注。一般天然食物虽然能满足人体正常的新陈代谢，但不能满足人们对健康的需要，因此富硒食品成为主题。硒是人体生命活动中必需的微量元素之一，是人体内的抗氧化剂、提高人体免疫力、防癌、抗癌、防止糖尿病、白内障、心脑血管疾病、大骨节病、关节炎、对抗重金属元素解毒、排毒、防治肝病、保护肝脏具有非常重要的作用。
然而，人们必须从其他途径获得；
目前北方春小麦籽粒以白色为主，缺乏特色种类，且各微量元素含量较低，无法满足人们对于微量元素的基本需求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供的一种春性绿色小麦育种方法，利用亲本选择、花期相遇种植、杂交、加代、杂交世代筛选和世代筛选和品系筛选获得营养成分高、高产的优质春性绿色小麦品种。
本发明的目的是提供一种春性绿色小麦育种方法，包括以下步骤：
S1，亲本选择：选用中普绿2号和春性小麦材料；
S2，亲本种植：分别在不同时期种植S1中的亲本材料，使得花期相遇；
S3，杂交：待花期相遇时及时整穗、去雄、套袋、杂交、编号；
将中普绿2号作为母本，春性小麦材料作为父本进行杂交杂交后套袋编号，收获杂交种F1代；
S4，加代：对杂交F1代进行秋冬季加代，收获10-15天后完成休眠，花盆室外栽培，待室外温度降到4-5℃时转入室内温度20-25℃栽培，第二年春季3-4月收获F2代；
S5，杂交世代筛选：收获F2代10-15天后进行春播，9月中下旬可收获，收获时选择结实有绿色籽粒的单穗株，编号保存，有加代条件的可继续加代，加代播种前对种子进行分拣，单穗脱粒后，踢出白色籽粒，保留绿色籽粒；
S6，世代筛选和品系筛选：F3-F5代种进行筛选，鉴定，然后将F5代继续种穗行圃，到F6-F8基本稳定成系后进入穗系圃进行产量鉴定。
优选的，所述春性小麦材料为04-11-3。
优选的，S2中，进行分组种植，具体种植过程为：
第一组，在3月中下旬种植中普绿2号；在3月上旬、中旬、下旬分三次种植春性材料亲本04-11-3，3月上旬种植的也可在花盆中种植，以期达到时花期相遇
第二组，在3月中旬提早顶凌种植中普绿2号，分别于3月下旬，4月上旬分两次种植春性材料04-11-3；
第三组，在3月下旬、4月上旬种植中普绿2号亲本，分别于4月中旬、下旬和5月上旬分三次种植春性材料04-11-3，5月上旬种植的可在花盆中种植，以期达到时花期相遇和防止秋后不能正常成熟。
优选的，S6中，世代筛选和品系筛选具体标准如下：
(1)从成熟情况、鉴别和选择春性材料；
(2)观察所选材料的植株综合农艺性状，叶向、株型、穗型，进一步筛选综合农艺性状优良的材料；
(3)观察所选材料对绿色籽粒的遗传质量，从中筛选出籽粒100％绿色性状
(4)观察所选绿色材料的稳定性，从中筛选出各个性状稳定一致品系；
(5)对所选春性绿色品系进行抗病性筛选，从中选出抗病性好，落黄正常株高合适，抗倒伏的品系；
(6)对选中的优良春性绿色小麦品系进行产量对比试验，考种株高、穗长穗粒数、千粒重、容重等，考察所选品系的生产性能和品系特征特性；
(7)对产量高，抗病性强，综合农艺性状优良的品系进行品质分析，从中筛选出高产、抗病、具有绿色优质、特色鲜明品系主要与普通小麦对比微量元素的含量；
(8)对达到选育目标的品系进行区域适应性产量试验和生产示范，对增产表现突出、特色优质的品系进行中间试验，选择优质品种。
优选的，S3中，杂交后60-70天收获杂交种F1代。
与现有技术相比，本发明提供的春性绿色小麦育种方法具有以下有益效果：
1、本发明从2012年开始，以中普绿2号作为母本和当地春小麦材料04-11-3作为父本进行有性杂交，春麦早种方法与冬小麦花期相遇，进行杂交、复交、冬季加代等方法进行系统选育，遴选出春性绿小麦，产量接近春小麦，目前培育的12-7系列新育品系多个，实现了春小麦新种质，新材料；其中，12-7-7品系铁含量比春小麦通麦2号增加16.8％、锌含量比春小麦通麦2号增加39％。
2、本发明通过普通春小麦与冬性中普绿2号杂交，获得了12-7-9铁含量41.2mg/kg，比通麦2号提高了35.5％，获得了12-7-2锌含量23.1mg/kg，比通麦2号提高了50％，获得了12-7-4硒含量0.0119mg/kg，比通麦2号提高了112.5％。
3、通过本发明中的育种方法培育出的春性绿色小麦，其营养成分明显高于白粒春小麦，产量与春小麦相当。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但不应理解为本发明的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件操作，由于不涉及发明点，故不对其步骤进行详细描述。
实施例1
本发明提供的一种春性绿色小麦育种方法，具体包括以下步骤：
S1，亲本选择：选用中普绿2号冬性绿色小麦和抗锈病的春性材料04-11-3；
S2，亲本种植，使得花期相遇，具体种植模式分为三组，具体如下：
第一组，在3月中下旬种植中普绿2号；在3月上旬、中旬、下旬分三次种植春性材料亲本04-11-3，3月上旬种植的也可在花盆中种植，以期达到时花期相遇
第二组，在3月中旬提早顶凌种植中普绿2号；分别于3月下旬，4月上旬分两次种植春性材料04-11-3；
第三组，在春天3月下旬、4月上旬种植中普绿2号亲本，分别于4月中旬、下旬和5月上旬分三次种植春性材料04-11-3，5月上旬种植的可在花盆中种植，以期达到时花期相遇和防止秋后不能正常成熟；
S3，杂交，待花期相遇时及时整穗、去雄套袋、杂交，编号；
将中普绿2号作为母本，04-11-3作为父本进行杂交，该杂交组合组编号为12-7，杂交后套袋编号，加强管理，60天后收获杂交种F1代，标记、凉干保存；
S4，按S3步骤中的12-7杂交组种植加代，对杂交F1代，因种子数量少可进行秋冬季加代，收获15天后完成休眠，花盆种植室外栽培，待室外温度降到5℃时转入室内温度25℃在阳光照条件好的阳台栽培，第二年春季3-4月收获F2代；
S5，杂交世代筛选，收获F2代在收获15天(完成休眠后)马上进行春播，9月中下旬可收获，收获时选择结实有绿色籽粒的单穗株，编号保存，有加代条件的可继续加代，加代播种前对种子进行分拣，单穗脱粒后，踢出白色籽粒，保留绿色籽粒，色泽越深越好；
S6，世代筛选和品系筛选，F3-F5代种进行筛选，鉴定，对符合选育目标的后代继续种穗行圃，到F6-F8基本稳定成系后进入穗系圃进行产量鉴定。
上述筛选方法为：将所有杂交后代按穗行种植成穗行圃，对各组合的分离世代进行定向选择，具体为：
(1)从成熟情况、鉴别和选择春性材料；
(2)观察所选材料的植株综合农艺性状，叶向、株型、穗型，进一步筛选综合农艺性状优良的材料；
(3)观察所选材料对绿色籽粒的遗传质量，从中筛选出籽粒100％绿色性状
(4)观察所选绿色材料的稳定性，从中筛选出各个性状稳定一致品系；
(5)对所选春性绿色品系进行抗病性筛选，从中选出抗病性好，落黄正常株高合适，抗倒伏的品系；
(6)对选中的优良春性绿色小麦品系进行产量对比试验，考种株高、穗长穗粒数、千粒重、容重等，考察所选品系的生产性能和品系特征特性。
(7)对产量高，抗病性强，综合农艺性状优良的品系进行品质分析，从中筛选出高产、抗病、具有绿色优质、特色鲜明品系主要与普通小麦对比微量元素的含量。
(8)对达到选育目标的品系进行区域适应性产量试验和生产示范，对增产表现突出、特色优质的品系进行中间试验。
表2本发明获得的绿色春性小麦的钙(Ca)含量
Figure BDA0002818652870000091
Figure BDA0002818652870000101
表3本发明获得的绿色春性小麦的铁(Fe)含量
品系名称 铁Fe(mg/kg) 比ck1+-％ 位次
中普绿2号 96 215.8 1
12-7-9 41.2 35.5 2
12-7-1 39.1 28.6 3
12-7-11 36.5 20.1 5
12-7-8 36 18.4 6
12-7-7 35.5 16.8 7
12-7-10 34.9 14.8 8
12-7-5 34.4 13.2 9
12-7-2 31.8 4.6 10
12-7-4 31.3 3.0 11
通麦2号 30.4 0.0 12
表4本发明获得的绿色春性小麦的锌(Zn)含量
品系名称 锌Zn(mg/kg) 比ck1+-％ 位次
12-7-2 23.1 50.0 1
中普绿2号 22.7 47.4 2
12-7-7 21.4 39.0 3
12-7-1 19.9 29.2 5
12-7-3 19.4 26.0 6
12-7-8 19.1 24.0 7
12-7-6 18.7 21.4 8
12-7-9 18.6 20.8 9
12-7-5 18.5 20.1 10
12-7-11 18.5 20.1 11
12-7-4 18.2 18.2 12
12-7-10 18.1 17.5 13
通麦2号 15.4 0.0 14
表5本发明获得的绿色春性小麦的硒(Se)含量
品系名称 硒Se(mg/kg) 比ck1+-％ 位次
12-7-4 0.0119 112.5 1
12-7-7 0.0098 75.0 2
12-7-6 0.0096 71.4 3
12-7-9 0.0088 57.1 4
12-7-1 0.0083 48.2 5
12-7-2 0.0078 39.3 6
12-7-5 0.0071 26.8 7
12-7-3 0.0069 23.2 8
中普绿2号 0.0065 16.1 9
通麦2号 0.0056 0.0 10
通过表1-3可知，普通春小麦通麦2号铁含量为30.4mg/kg，中普绿2号铁含量96mg/kg，通过普通春小麦与冬性中普绿2号杂交，获得了12-7-9铁含量41.2mg/kg，比通麦2号提高了35.5％；
获得了12-7-2锌含量23.1mg/kg，比通麦2号提高了50％；
获得了12-7-4硒含量0.0119mg/kg，比通麦2号提高了112.5％。
通过本发明的方法获得的绿色春小麦材料及品种比白粒小麦，面筋含量明显提高，本发明于2018年选育的12个绿色春小麦新品系经中科院西北高原生物研究所分析中心测定，钙元素含量比春小麦通麦2号提高1.3-21.4％，铁元素含量比春小麦通麦2号提高3-35.5％，锌元素含量比春小麦通麦2号提高17.5-50％，硒元素含量比春小麦通麦2号提高16.1-112.5％。，蛋白质含量比春小麦通麦2号提高4.8-42.3％，湿面筋含量比春小麦通麦2号提高4.29-45.24％，本发明育成的小麦，不仅在品质和营养方面得到提高，而且面点膳食上也增加了自然的色泽。
需要说明的是，04-11-3来源为：济宁13号母本与通麦2号父本杂交的综合性状优良的高代材料(8代自交材料)新品系。04-11-3亩产量350-500公斤，条锈病近免，无白粉病、赤霉病发生，抗旱、耐寒性强，成熟落黄好。千粒重46.5克，容重758g/L，平均穗粒数40.3粒，株高106cm左右，穗长10.6cm，生育期145天左右。蛋白质含量13.8％，湿面筋含量30.5％，淀粉含量50.1％。2015年、2016年参加省级区域试验的新品系，因增产点不够未审定。
还需要说明的是，本发明的目的在于提供一种冬性绿色小麦中普绿2号和当地春小麦为亲本进行有性杂交，冬麦以早种方法与春小麦花期相遇，进行杂交、秋冬季加代、世代筛选和品系筛选等方法进行系统选育，从中遴选出高微量元素和高蛋白质含量的绿色春小麦的发明构思，基于此，本发明实施例采取了本中心收藏的品种进行育种，也可用中普绿1号、中普绿11K冬性绿色小麦替换本发明的中普绿2号，将04-11-3替换为西农511等高产、抗病、优质小麦品种，只要包含在本发明育种思想的小麦品种均可选择。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种春性绿色小麦育种方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，亲本选择：选用中普绿2号和春性小麦材料；
S2，亲本种植：分别在不同时期种植S1中的亲本材料，使得花期相遇；
S3，杂交：待花期相遇时及时整穗、去雄、套袋、杂交、编号；
将中普绿2号作为母本，春性小麦材料作为父本进行杂交，收获杂交种F1代
S4，加代：对杂交F1代进行秋冬季加代，收获10-15天后完成休眠，花盆室外栽培，待室外温度降到4-5℃时转入室内温度20-25℃栽培，第二年春季3-4月收获F2代；
S5，杂交世代筛选：收获F2代10-15天后进行春播，9月中下旬可收获，收获时选择结实有绿色籽粒的单穗株，编号保存，有加代条件的可继续加代，加代播种前对种子进行分拣，单穗脱粒后，踢出白色籽粒，保留绿色籽粒；
S6，世代筛选和品系筛选：F3-F5代种进行筛选，鉴定，然后将F5代继续种穗行圃，到F6-F8基本稳定成系后进入穗系圃进行产量鉴定。
2.根据权利要求1所述的春性绿色小麦育种方法，其特征在于，所述春性小麦材料为04-11-3。
3.根据权利要求2所述的春性绿色小麦育种方法，其特征在于，S2中，进行分组种植，具体种植过程为：
第一组，在3月中下旬种植中普绿2号；在3月上旬、中旬、下旬分三次种植春性材料亲本04-11-3，3月上旬种植的也可在花盆中种植，以期达到时花期相遇
第二组，在3月中旬提早顶凌种植中普绿2号，分别于3月下旬，4月上旬分两次种植春性材料04-11-3；
第三组，在3月下旬、4月上旬种植中普绿2号亲本，分别于4月中旬、下旬和5月上旬分三次种植春性材料04-11-3，5月上旬种植的可在花盆中种植，以期达到时花期相遇和防止秋后不能正常成熟。
4.根据权利要求1所述的春性绿色小麦育种方法，其特征在于，S6中，世代筛选和品系筛选具体标准如下：
(1)从成熟情况、鉴别和选择春性材料；
(2)观察所选材料的植株综合农艺性状，叶向、株型、穗型，进一步筛选综合农艺性状优良的材料；
(3)观察所选材料对绿色籽粒的遗传质量，从中筛选出籽粒100％绿色性状
(4)观察所选绿色材料的稳定性，从中筛选出各个性状稳定一致品系；
(5)对所选春性绿色品系进行抗病性筛选，从中选出抗病性好，落黄正常株高合适，抗倒伏的品系；
(6)对选中的优良春性绿色小麦品系进行产量对比试验，考种株高、穗长穗粒数、千粒重、容重等，考察所选品系的生产性能和品系特征特性；
(7)对产量高，抗病性强，综合农艺性状优良的品系进行品质分析，从中筛选出高产、抗病、具有绿色优质、特色鲜明品系主要与普通小麦对比微量元素的含量；
(8)对达到选育目标的品系进行区域适应性产量试验和生产示范，对增产表现突出、特色优质的品系进行中间试验，选择优质品种。
5.根据权利要求1所述的春性绿色小麦育种方法，其特征在于，S3中，杂交后60-70天收获杂交种F1代。
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