CN112790024B - 一种运用油茶芽苗砧优良遗传因子改良嫁接穗的育种方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运用油茶芽苗砧优良遗传因子改良嫁接穗的育种方法，包括以下步骤：首先预建良种基因体系；结合植物学特性、生物学特性、抗逆性和经济性状；在此基础上，选择特定砧木与良种穗嫁接配对，通过科学的小苗培育与管理；获得的嫁接苗，运用早期目标性状的辨别方法，确定砧穂组合的良种苗木；然后砧木苗选种培育、接穗条选取、胚根嫁接、嫁接苗栽植、容器苗稀植移栽；数据提取：人工调查、理化指标检测；数据分析、早期优良特征的辨别，选择适应本地生长环境的油茶早花类型植株作为砧木，与外引长林主栽良种4、18、40、53号进行多种组合的嫁接，为油茶种植者提供早花、丰产稳产、环境适应性俱佳砧穗组合的优良苗木。

Description

一种运用油茶芽苗砧优良遗传因子改良嫁接穗的育种方法

技术领域

本发明属于油茶嫁接种植技术领域，具体的，涉及一种运用油茶芽苗砧优良遗传因子改良嫁接穗的育种方法。

背景技术

现代科学研究证明，砧木可以通过砧木自身的激素、核酸、多肽等信号分子来广泛调控、影响地上部接穗品种的生长发育过程，从而可增强树体的环境适应性，发挥良种特性，甚至创制新的超越原有接穗良种的特性。

油茶为山茶科山茶属，是我国著名木本油料树种，广泛栽培于全国15个南方省市，其中，安徽栽培面积达300万亩，尽管油茶产业发展较快，科技创新成绩斐然，但也还有进一步提升和创新空间。例如，当前我省乃至全国的油茶育苗企业采用的胚轴或胚根嫁接技术繁殖的油茶苗木，对于培育砧木的种子无选择，基本是混合种子，致使嫁接苗的生长习性、内在质量参差不齐，给油茶种植者的管理带来不便。

其中，虽为同一接穗品种，但各单株的花期、成熟期并不完全一致，可能影响期望的成熟期；苗木的环境适应性：抗寒、抗旱、抗病虫害，当前我省油茶定植成活率不高，就育砧木的抗寒性、抗旱、抗病虫害不强相关，其中良种丰产性折扣，良种特性未能充分发挥。

上述问题，可以从砧木的选育及砧木、接穗的优化组合方面得以克服。例子：之前认为山核桃只能栽植在海拔800以上区域，但采用适宜的薄壳山核桃为砧木，成功将山核桃栽植到了低海拔地区，扩大了山核桃的栽植范围；

枣疯病严重的地区，采用适宜的酸枣作为砧木来嫁接枣树品种，可极大减轻枣疯病的危害；

以枳壳为砧木嫁接柑橘品种，可以在瘠薄、干旱地区获得丰产。

砧木可通过自身根系的特异性，增加对水分、矿质元素的吸收、及向地上部的传导，尤其是通过激素、核酸、多肽等信号分子，调控地上部接穗品种的发育过程，从而改变接穗品种的萌芽期、花芽分化期、开花期、果实成熟期，甚者改变果实内在品质。

安徽省目前的油茶主载品系多来源于外省，如“长林”、“湘林”、“赣无”等系列，而安徽省选育的“大别山”、“凤阳”、“黄山”等系列占比较少。外省品系存在迟熟、抗寒性、抗病虫害能力不强的潜在问题，影响定植时的成活率以及后期的产量。由于在苗木繁育的生产过程中，对砧木用的种子毫无选择性，也是导致抗逆性不强的重要因素。

因此，选择本地油茶良种或品系做砧木，与外引良种穂嫁接，达到和提升优良特性，如早熟、抗逆性等，从而获得理想的嫁接组合，用于规模化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运用油茶芽苗砧优良遗传因子改良嫁接穗的方法，本发明通过选择不同种源的多个家系来源的种子，与目前主栽品种进行多种组合嫁接，用物理和化学手段对嫁接苗木检测，开发检测评价体系，揭示油茶砧木对接穗品种生长发育过程影响的机理；从中选择出丰产性、适应性俱佳的砧、穗组合。

本发明需要解决的技术问题为：

现有技术中，苗木繁育的生产过程中，对砧木用的种子毫无选择性，导致成熟期不理想、抗逆性不强等。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种运用油茶芽苗砧优良遗传因子改良嫁接穗的育种方法，具体包括以下步骤：

第一步、预建砧木与接穗配对优良基因体系

结合植物学特性、生物学特性、抗逆性和经济性选择舒城大别山、凤阳良种油茶种子育砧苗与外引主推长林系列良种油茶穗条为组合进行配对嫁接；利用本地良种做砧木，与长林嫁接配对，诱导改良外引种穗，建立基因互补体系；

第二步、砧木与接穗配对组合试验方案设计

以大别山1号、大别山5号、凤阳6号、长林40号为砧木，与长林4号、长林18号、长林40号、长林53号、大别山1号、大别山5号配对，形成18个接穗组合；

第三步、砧穗配对嫁接与育苗

(1)、砧木苗选种培育：选择成熟、健康的大别山1号、大别山5号、凤阳6号、长林40号种子，于当年10-12月份沙藏播种，培育砧木苗；

(2)、接穗条选取：次年5月上旬至6月中、下旬，选取5叶3芽以上当年新稍的长林4号、长林18号、长林40号、长林53号、大别山1号、大别山5号油茶穗条，在其穗条腋芽下部0.5-1cm处下刀，削成2个斜面，再于芽尖上部枝茎0.2cm处切断，制成一芽一叶的接穗；

(3)、胚根嫁接：5月上旬至6月中、下旬，将大别山1号、大别山5号、凤阳6号、长林40号砧木苗从沙床中挖出，用清水洗去苗上的沙子，将砧木苗用质量分数0.2％的高锰酸钾溶液浸泡15-20秒，然后将砧木苗的子叶与根茎处用嫁接刀切断，保留胚根部分，用嫁接刀将砧木胚根从中间划开1.4-1.6cm的深度，将接穗下部和砧木胚根切口底部紧贴并且用薄铝片捏紧打折，得到以大别山1号、大别山5号、凤阳6号、长林40号为砧木，与长林4号、长林18号、长林40号、长林53号、大别山1号、大别山5号配对形成18个嫁接苗，将嫁接苗整齐叠放在阴凉处，并盖上湿毛巾等待栽植；

(4)、嫁接苗栽植：将各组嫁接苗种植于容器基质杯后埋入苗床培育，在适宜的条件下培育4-5个月龄的配对嫁接容器小苗；

(5)、小苗稀植移栽：将各组容器苗按4万株/亩稀植移栽，移栽后要合理进行人工除草、施肥、喷灌管理等；培育一年或两年生容器嫁接苗；

第四步、样本调查与检测

1)、田间调查：容器苗田间样本调查冻害、病虫害率；

2)、理化指标检测：叶片结构、叶绿素荧光参数测定；取样人工解剖叶片组织结构：如角质层厚度、海绵组织厚度、上表皮厚度、下表皮厚度；取样测试测定叶绿素荧光参数：测定叶片的PSⅡ最大光化学效率、最大电子传递速率ETRm、PSⅡ实际光化学效率YII和光化学猝灭系数qP；

第五步、数据处理

收集、处理田间调查和室内理化指标测定数据；根据所测得的数据，以一年生未嫁接苗作为对照，分别计算各砧穗组合和对照组各性状的平均值；首先将原始数据以相对指标为单位进行标准化转换，求得各理化指标性状的抗性系数，并进行简单相关分析，得出各理化指标的相关系数矩阵，如表1和表2所示；

表1七个叶片解剖结构指标的相关系数矩阵

表2四个叶绿素荧光指标的相关系数矩阵

相关系数	Y(II)	ETR	qP	Fv/Fm
					Y(II)	1	0.9974**	0.2537	0.0583
ETR	0.9992**	1	-0.1932	0.0045
					qP	0.2661	0.2464	1	-0.9189**
Fv/Fm	0.3490	0.3665	-0.7539*	1

第六步、早期良种特征苗辨别抗性体系建立与识别

在获得样本调查与检测的参数和数据处理后；利用模糊数学的主成分分析法分析多指标的交互作用，确定各指标的贡献率，明确主目标与多变量关系，结合隶属函数法，进行不同油茶品种砧穗组合生理指标的抗性综合评价；建立早期良种特征苗辨别抗性体系，以此识别砧穂组合的具早期良种特征苗木。

进一步地，第六步中所述样本调查与检测的具体步骤为：

(1)、田间抗病虫、冻害调查，每个组合调查300株，记录病虫、冻害率数据；抗病虫调查每隔10d调查一次，抗冻性调查于11-12月每隔10d调查一次，抗性比例＝(每组病虫、冻害株数/每组砧穗组合株树)×100％；其中1株同时发生病虫和病害记录为2株；

(2)、叶片组织结构抗寒性检测：将各组苗株带回实验室取叶片进行检测分析；每个组合选取10株小苗，分别测定角质层厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、叶片总厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅栏组织7个指标，测定10株植株，每株选取叶片3-5片，测定结果取平均值；

进一步地，第四步中所述叶绿素荧光参数测定具体方法为：

选取每个组合10株小苗，带回实验室取叶片测定油茶叶绿素荧光参数，选取1年生油茶苗和2年生油茶苗上部受光一致的功能叶3-5片进行标记，使用便携式调制叶绿素荧光仪MINI-PAM-Ⅱ测定叶片的测定叶片的PSⅡ最大光化学效率、最大电子传递速率ETRm、PSⅡ实际光化学效率YII和光化学猝灭系数qP；测定10株植株，每株选取叶片3-5片，测定结果取平均值；

进一步地，第五步中所述数据处理具体步骤为：

根据所测得的数据，以一年生未嫁接苗作为对照，分别计算各配对嫁接组和对照组各性状的平均值；首先将原始数据以相对指标为单位进行标准化转换，求得各理化指标性状的抗性系数，并进行简单相关分析，得出各理化指标的相关系数矩阵；

进一步地，第六步中所述早期良种特征苗辨别抗性体系是运用综合分析的主成分分析法、隶属函数法对多指标的交互作用进行抗性鉴定；

进一步地，收集田间调查和室内理化指标测定数据后，进行不同油茶品种砧穗组合生理指标的抗性综合评价后；确定3种具有的早期良种特征砧穂组合苗木，即大别山5号×长林4号、大别山5号×长林53号和凤阳6号×长林4号3个砧穗组合。

本发明的有益效果：

本发明的技术路线如下：建砧木与接穗配优良基因体系——砧木与接穗配对组合试验方案设计——砧穗配对嫁接与苗培育——样本调查检测——数据处理——早期良种特征苗辨别；在配对嫁接的基础上，通过构建早期目标性状辨别体系，确定良种砧穂最优组合，首先预建良种基因体系；即结合植物学特性(树体优良形状)、生物学特性(早熟)、抗逆性(病虫、冻害)、经济性状(丰产性)等特征，选取省审良种大别山1号、已参加国审与省审区试的大别山5号、凤阳6号、长林40号优株作为砧木苗；这些地方品种，均为寒露籽，表现早熟，果实10月上中旬成熟，丰产、抗逆性强；长林系列4号、18号、40号、53号是国审种，表现丰产，抗病虫害。但长林系列为外引种的南方种，成熟期10月下旬，耐寒力差，选取具有优良遗传因子的大别山1号、大别山5号、凤阳6号油茶芽砧苗与长林4号、长林18号、长林40号、长林53号良种穗嫁接，以本地选育种与外引种配对嫁接，利用砧木内元素诱导改变外引种的生物学特性、抗逆性等，采用先进的配套技术对小苗培育、管理，通过田间取样调查和室内检测，优选具有抗逆性强、早熟、丰产、稳产的接穗组合。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

一种运用油茶芽苗砧优良遗传因子改良嫁接穗的育种方法，具体包括以下步骤：

第一步、预建砧木与接穗配对优良基因体系

结合植物学特性、生物学特性、抗逆性和经济性选择舒城大别山、凤阳良种油茶种子育砧苗与外引主推长林系列良种油茶穗条为组合进行配对嫁接；利用本地良种做砧木，与长林嫁接配对，诱导改良外引种穗，建立基因互补体系；

第二步、砧木与接穗配对组合试验方案设计

以大别山1号、大别山5号、凤阳6号、长林40号为砧木，与长林4号、长林18号、长林40号、长林53号、大别山1号、大别山5号配对，形成18个接穗组合；

第三步、砧穗配对嫁接与育苗；

(1)、砧木苗选种培育：选择健康饱满的大别山1号、大别山5号、凤阳6号、长林40号种子作为砧木苗种子，放在通风干燥处阴干，用河沙进行贮藏，在2018年10月底前把贮藏的种子进行砧木培育，采用堆砌沙床进行培育得到大别山1号、大别山5号、凤阳6号、长林40号砧木苗；

(2)、接穗苗选取：2019年5月8日，选取有5叶3芽以上的当年新发的长林4号、长林18号、长林40号、长林53号、大别山1号、大别山5号油茶穗条，在其穗条腋芽下部0.5cm处下刀，削成2个斜面，再于芽尖上部枝茎0.2cm处切断，制成一芽一叶的接穗；

(3)、胚根嫁接：2019年5月8日，将大别山1号、大别山5号、凤阳6号、长林40号砧木苗从沙床中挖出，用清水洗去砧木苗上的沙子后，将砧木苗用质量分数0.2％的高锰酸钾溶液浸泡15秒，然后将砧木苗的子叶与根茎处用嫁接刀切断，保留胚根部分，用嫁接刀将砧木胚根从中间划开1.4cm的深度，将接穗下部和砧木胚根切口底部紧贴并且用薄铝片捏紧打折，得到以大别山1号、大别山5号、凤阳6号、长林40号为砧木，与长林4号、长林18号、长林40号、长林53号、大别山1号、大别山5号配对形成18个嫁接苗，将嫁接苗整齐叠放在阴凉处，并盖上湿毛巾等待栽植；

(4)、嫁接苗栽植：将各组嫁接苗种植于培育基质杯中进行培育，于同样的浇水、施肥、光照的人工管理条件下培育5个月后得到嫁接容器苗；

(5)、容器苗2019年10月10日稀植移栽：将各组容器苗进行稀植移栽，移栽条件保持一致，后期进行相同的除草、施肥、喷灌人工管理；培育一年或两年生容器嫁接苗；

第四步、样本调查与检测；

1)、田间调查：容器苗田间样本调查冻害、病虫害率；

2)、理化指标测定叶片结构与测定叶绿素荧光参数；取样人工解剖叶片组织结构：如角质层厚度/μm、海绵组织厚度/μm、上表皮厚度/μm、下表皮厚度/μm；取样测试测定叶绿素荧光参数：测定叶片的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、ETRm(最大电子传递速率)、Y(II)(PSⅡ实际光化学效率)和光化学猝灭系数qP；

第五步、数据处理

收集、处理田间调查和室内理化指标测定数据；根据所测得的数据，以一年生未嫁接苗作为对照，分别计算各砧穗组合和对照组各性状的平均值；首先将原始数据以相对指标为单位进行标准化转换，求得各理化指标性状的抗性系数，并进行简单相关分析，得出各理化指标的相关系数矩阵；

第六步、早期良种特征苗辨别抗性体系建立与识别

在获得样本调查与检测的参数和数据处理后；利用模糊数学的主成分分析法分析多指标的交互作用，确定各指标的贡献率，明确主目标与多变量关系，结合隶属函数法，进行不同油茶品种砧穗组合生理指标的抗性综合评价；建立早期良种特征苗辨别抗性体系，以此识别砧穂组合的具早期良种特征苗木。

其中，第六步中所述样本调查与检测的具体步骤为：

(1)、田间抗病虫、冻害调查，每个组合调查300株，记录病虫、冻害率数据；抗病虫调查每隔10d调查一次，抗冻性调查于11月每隔10d调查一次，抗性比例＝(每组病虫、冻害株数/每组砧穗组合株树)×100％；其中1株同时发生病虫和病害记录为2株；

(2)、叶片组织结构抗寒性检测：将各组苗株带回实验室取叶片进行检测分析；每个组合选取10株小苗，分别测定角质层厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、叶片总厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅栏组织7个指标，测定10株植株，每株选取叶片4片，测定结果取平均值；

其中，第四步中所述叶绿素荧光参数测定具体方法为：

于11月选取每个组合10株小苗，带回实验室取叶片测定油茶叶绿素荧光参数，选取1年生油茶苗和2年生油茶苗上部受光一致的功能叶3-5片进行标记，使用便携式调制叶绿素荧光仪MINI-PAM-Ⅱ测定叶片的测定叶片的PSⅡ最大光化学效率、最大电子传递速率ETRm、PSⅡ实际光化学效率YII和光化学猝灭系数qP；测定10株植株，每株选取叶片3-5片，测定结果取平均值；

2020年6月10日对各个嫁接组合抽样调查与室内测试，其中，砧木与接穗配对组合试验方案设计如表3所示；各组田间病虫、冻害率调查记录如表4所示；2020年11月连续测定18个砧穗组合的7个形态指标，记录如表5所示；不同砧穗组合的叶绿素荧光指标测定数据如表6所示；

表3

表4

表5

表6

由表3-6中数据可以看出，大别山5号×长林4号、大别山5号×长林53号和凤阳6号×长林4号3个砧穗组合3种具有的早期良种特征砧穂组合苗木，具有抗逆性强、早熟、丰产、稳产的特点。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种运用油茶芽苗砧优良遗传因子改良嫁接穗的育种方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

第一步、预建砧木与接穗配对优良基因体系

结合植物学特性、生物学特性、抗逆性和经济性选择舒城大别山、凤阳良种油茶种子育砧苗与外引主推长林系列良种油茶穗条为组合进行配对嫁接；利用本地良种做砧木，与长林嫁接配对，诱导改良外引种穗，建立基因互补体系；

第二步、砧木与接穗配对组合试验方案设计

以大别山1号、大别山5号、凤阳6号、长林40号为砧木，与长林4号、长林18号、长林40号、长林53号、大别山1号、大别山5号配对，形成18个接穗组合；

第三步、砧穗配对嫁接与育苗

(1)、砧木苗选种培育：选择成熟、健康的大别山1号、大别山5号、凤阳6号、长林40号种子，于当年10-12月份沙藏播种，培育砧木苗；

(2)、接穗条选取：次年5月上旬至6月中、下旬，选取5叶3芽以上当年新稍的长林4号、长林18号、长林40号、长林53号、大别山1号、大别山5号油茶穗条，在其穗条腋芽下部0.5-1cm处下刀，削成2个斜面，再于芽尖上部枝茎0.2cm处切断，制成一芽一叶的接穗；

(3)、胚根嫁接：5月上旬至6月中、下旬，将大别山1号、大别山5号、凤阳6号、长林40号砧木苗从沙床中挖出，用清水洗去苗上的沙子，将砧木苗用质量分数0.2％的高锰酸钾溶液浸泡15-20秒，然后将砧木苗的子叶与根茎处用嫁接刀切断，保留胚根部分，用嫁接刀将砧木胚根从中间划开1.4-1.6cm的深度，将接穗下部和砧木胚根切口底部紧贴并且用薄铝片捏紧打折，得到以大别山1号、大别山5号、凤阳6号、长林40号为砧木，与长林4号、长林18号、长林40号、长林53号、大别山1号、大别山5号配对形成18个嫁接苗，将嫁接苗整齐叠放在阴凉处，并盖上湿毛巾等待栽植；

(4)、嫁接苗栽植：将各组嫁接苗种植于容器基质杯后埋入苗床培育，在适宜的条件下培育4-5个月龄的配对嫁接容器小苗；

(5)、小苗稀植移栽：将各组容器苗按4万株/亩稀植移栽，移栽后要合理进行人工除草、施肥、喷灌管理等；培育一年或两年生容器嫁接苗；

第四步、样本调查与检测

1)、田间调查：容器苗田间样本调查冻害、病虫害率；

2)、理化指标检测：叶片结构、叶绿素荧光参数测定；取样人工解剖叶片组织结构：如角质层厚度、海绵组织厚度、上表皮厚度、下表皮厚度；取样测试测定叶绿素荧光参数：测定叶片的PSⅡ最大光化学效率、最大电子传递速率ETRm、PSⅡ实际光化学效率YII和光化学猝灭系数qP；

第五步、数据处理

收集、处理田间调查和室内理化指标测定数据；根据所测得的数据，以一年生未嫁接苗作为对照，分别计算各砧穗组合和对照组各性状的平均值；首先将原始数据以相对指标为单位进行标准化转换，求得各理化指标性状的抗性系数，并进行简单相关分析，得出各理化指标的相关系数矩阵；

第六步、早期良种特征苗辨别抗性体系建立与识别

在获得样本调查与检测的参数和数据处理后；利用模糊数学的主成分分析法分析多指标的交互作用，确定各指标的贡献率，明确主目标与多变量关系，结合隶属函数法，进行不同油茶品种砧穗组合生理指标的抗性综合评价；建立早期良种特征苗辨别抗性体系，以此识别砧穂组合的具早期良种特征苗木;

第四步中所述样本调查与检测的具体步骤为：

(1)、田间抗病虫、冻害调查，每个组合调查300株，记录病虫、冻害率数据；抗病虫调查每隔10d调查一次，抗冻性调查于11-12月每隔10d调查一次，抗性比例＝(每组病虫、冻害株数/每组砧穗组合株树)×100％；其中1株同时发生病虫和病害记录为2株；

(2)、叶片组织结构抗寒性检测：将各组苗株带回实验室取叶片进行检测分析；每个组合选取10株小苗，分别测定角质层厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、叶片总厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅栏组织7个指标，测定10株植株，每株选取叶片3-5片，测定结果取平均值。

2.根据权利要求1所述的一种运用油茶芽苗砧优良遗传因子改良嫁接穗的育种方法，其特征在于，第四步中所述叶绿素荧光参数测定具体方法为：

选取每个组合10株小苗，带回实验室取叶片测定油茶叶绿素荧光参数，选取1年生油茶苗和2年生油茶苗上部受光一致的功能叶3-5片进行标记，使用便携式调制叶绿素荧光仪MINI-PAM-Ⅱ测定叶片的测定叶片的PSⅡ最大光化学效率、最大电子传递速率ETRm、PSⅡ实际光化学效率YII和光化学猝灭系数qP；测定10株植株，每株选取叶片3-5片，测定结果取平均值。

3.根据权利要求1所述的一种运用油茶芽苗砧优良遗传因子改良嫁接穗的育种方法，其特征在于，第五步中所述数据处理具体步骤为：

根据所测得的数据，以一年生未嫁接苗作为对照，分别计算各配对嫁接组和对照组各性状的平均值；首先将原始数据以相对指标为单位进行标准化转换，求得各理化指标性状的抗性系数，并进行简单相关分析，得出各理化指标的相关系数矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种运用油茶芽苗砧优良遗传因子改良嫁接穗的育种方法，其特征在于，第六步中所述早期良种特征苗辨别抗性体系是运用综合分析的主成分分析法、隶属函数法对多指标的交互作用进行抗性鉴定。

5.根据权利要求1所述的一种运用油茶芽苗砧优良遗传因子改良嫁接穗的育种方法，其特征在于，收集田间调查和室内理化指标测定数据后，进行不同油茶品种砧穗组合生理指标的抗性综合评价后；确定3种具有的早期良种特征砧穂组合苗木，即大别山5号×长林4号、大别山5号×长林53号和凤阳6号×长林4号3个砧穗组合。