CN114431136B - 一种兼用型高抗性淀粉马铃薯的选育方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼用型高抗性淀粉马铃薯的选育方法，该方法包括以中薯5号为父本，中薯3号为母本，杂交得F₁种子；F₁种子培养成苗，构建马铃薯试管小薯体系，取试管小薯，采用碘染表面染色法初筛，选留RS2≥亲本B的小薯，获得S₁；S₁株系种植选留染色与中薯5号染色深浅相仿或更深的株系，再分别选留RS2≥亲本B和RS3≥亲本A的无性系S₂；种植S₂选留RS2≥40％、RS3≥5％的无性系S₃；种植S₃选留还原糖含量≤双亲的无性系S₄；构建无性系S₅的种苗繁育及良种栽培技术，选育兼用型高抗性淀粉的马铃薯。该选育方法获得的马铃薯，既可以新鲜食用又可以膨化加工，有望形成更完善产业链，助力未来乡村的提质增效。

Description

一种兼用型高抗性淀粉马铃薯的选育方法

技术领域

本发明涉及马铃薯育种技术领域，尤其涉及一种兼用型高抗性淀粉马铃薯的选育方法。

背景技术

然而，与马铃薯、小麦、玉米等育种目标与品种的多样化相比，马铃薯育种及用途非常单一，且适应主粮化的专用品种少。为将其主粮消费的潜力及食品创新的魅力充分挖掘，功能型马铃薯育种是关键。

据健康中国行动估算，我国糖尿病患病率12.8％，患者1.5亿；血脂异常患病率18.6％，患者1.6亿。抗性淀粉(Resistant Starch,RS)是健康人体小肠内难以消化吸收的淀粉及淀粉降解物的总称，具有降血糖、降血脂、控制体重、有利于肠道健康等重要的生理功能，对糖尿病患者和减肥人群具有特殊意义。一般情况下，生的马铃薯中抗性淀粉(RS2)较高，但煮熟后的抗性淀粉(RS3)较低。

为此，提供一种兼用型高抗性淀粉马铃薯的选育方法，选育的RS2和RS3“双高”的马铃薯新品种，鲜食与膨化两种用途兼顾，既满足健康中国行动的营养需求，又提质增效助力乡村振兴。

发明内容

本发明提供了一种兼用型高抗性淀粉马铃薯的选育方法，该选育方法获得的抗性淀粉RS3和RS2都高的马铃薯新品种，鲜食与膨化两种用途兼顾。

具体技术方案如下：

1、一种兼用型高抗性淀粉马铃薯的选育方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以中薯5号为父本，中薯3号为母本，进行杂交，获得F₁代实生种子；

(2)将F₁代实生种子在无菌环境下培养成苗，构建马铃薯试管小薯体系，取试管小薯，切成两块，取其中一块作为样品，以中薯5号为对照，先采用碘染表面染色法初筛，选留与中薯5号染色深浅相仿或更深的样品，再测定样品对应生薯中的抗性淀粉RS2含量，选取RS2≥亲本B样品所对应的小薯，进行微型薯生产，获得S₁；

(3)S₁株系种植，收获薯块，采用碘染法进行表面染色，选留染色与中薯5号染色深浅相仿或更深且纯合稳定的株系，再分别测定生薯中的抗性淀粉RS2和熟薯中的抗性淀粉RS3含量，选留RS2≥亲本B和RS3≥亲本A的无性系S₂；

(4)种植S₂，测定S₂的抗性淀粉，选留RS2≥45％、RS3≥5％的“双高”无性系S₃；

(5)种植S₃，测定S₃的还原糖含量，选留还原糖含量≤双亲的“双高一低”无性系S₄；

(6)种植S₄，构建种苗繁育及栽培技术，最终选育得到兼用型高抗性淀粉的马铃薯。

上文所述的中薯5号是中国农业科学院蔬菜花卉研究所选育的鲜食马铃薯新品种，品种审定证书号为湘审薯2016003；中薯3号是中国农业科学院蔬菜花卉研究所选育的鲜食马铃薯新品种，品种审定证书号为桂审薯2004003号。

中薯5号为中薯3号天然结实后代，两个品种遗传背景密切但特性显著不同，因农艺性状一致具有稳定更快的特点，便于聚焦目标性状聚合改良。

上文所述的构建马铃薯试管小薯的方法参见Gopal等.Microtuberization inpotato(Solanum tuberosum L.).Plant Cell Reports,1998,17:794-798。

步骤(2)和(3)中采用碘液表面染色法简易鉴定马铃薯中的直链淀粉含量参见：徐昌杰等.淀粉含量测定的一种简便方法──碘显色法[J].生物技术.1998，(02)。该方法的实施：一是马铃薯新鲜茎块简便易切且切口平整，原理是依据直链淀粉遇碘即呈蓝色，瞬间可获取结果；二是为方便识别选择，碘液的浓度按亲本B等的染色稀释调整。

步骤(2)～(4)中的RS2和RS3含量测定方法，参见：Shu等.The influences ofchain length of amylopectin on resistant starch in rice(Oryza sativa L.).

2007,59:504-509。

步骤(5)中还原糖含量测定方法，参见：食品中还原糖的测定GB/T 5009.7-2003；步骤(6)中构建种苗繁育及栽培技术的方法，参见：崔杏春主编。《马铃薯良种繁育与高效栽培技术》.2010年8月1日化学工业出版社

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明以用途兼用的马铃薯为目标，针对性选育RS2和RS3两类抗性淀粉含量都高的马铃薯，既可以新鲜食用又可以膨化加工，有利于形成更完善产业链，助力未来乡村的提质增效。

(2)本发明方法构建以马铃薯F₁代实生苗为基础的脱毒微型薯及试管小薯体系，不但极显著缩小了马铃薯杂交育种的种子量需求(一般需3000粒及以上实生种子)，而且试管小薯也为早期鉴定及快速推进育种进程提供了基础，另外采用碘液表面染色法简易初筛(利用性状关联，间接筛选鉴定直链淀粉与RS3)，显著缩减了流程繁琐复杂测定两种抗性淀粉的样品数量，育种方法具有省时、省工、节本的技术优势。

(3)本发明方法具有密切亲缘关系但特性显著不同的中薯3号和中薯5号为亲本，有效克服了马铃薯多倍体遗传杂合、农艺性状不易稳定的问题，便于聚焦目标两类抗性淀粉的针对性聚合改良，同时针对性以易开花结实的中薯5号为母本便于获得大的育种群体，育种方法具有简捷高效的突出优点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，以下列举的仅是本发明的具体实施例，但本发明的保护范围不仅限于此。

下列实施例中提供的育种方法是以RS3较高的中薯3号和RS2较高的中薯5号为基础的兼用型高抗性淀粉马铃薯的育种方法。

其中，中薯3号是中国农业科学院蔬菜花卉研究所选育的鲜食马铃薯新品种，品种审定证书号为桂审薯2004003号。该亲本RS3含量4.5％，RS2含量30.6％，可购于中国农业科学院或一般市场。

中薯5号是中国农业科学院蔬菜花卉研究所选育的鲜食马铃薯新品种，品种审定证书号为湘审薯2016003。该亲本RS3含量2.3％，RS2含量43.8％，可购于中国农业科学院或一般市场。

实施例1

马铃薯试管小薯和成熟薯块碘染色、RS3、RS2及直链淀粉相关性研究

选用中薯3号、中薯5号、中薯早30、青薯5号、青薯9号、兴佳2号、浙薯937、东农303、中早45、中薯早39、AG370等11个品种各10块试管小薯及成熟薯块为材料，开展了碘染色、RS3、RS2及直链淀粉的相关性研究(见表1)，结果发现：试管小薯的碘染色及RS3、RS2、直链淀粉与成熟薯块的都显著相关，碘染色、RS3和直链淀粉三者之间显著相关，而碘染色、RS3、直链淀粉与RS2之间相关性不显著。因此，可以利用小薯碘染色法进行早期间接快速初筛成熟薯块的RS3，试管小薯RS2进行成熟薯块的RS2的早期初筛，这不但为本发明早期鉴定及快速育种提供了基础，而且省工节本，显著缩减了样品数量。

表1马铃薯试管小薯与成熟茎块及碘染法与直链淀粉、RS3和RS2相关系数

实施例2

一种兼用型高抗性淀粉马铃薯的选育方法，具体步骤如下：

(1)以中薯3号为父本，以更易开花结实的中薯5号为母本，进行杂交，获得的F₁代实生种子50粒；

(2)将F₁代实生种子，在无菌培养基上发芽成苗，构建马铃薯试管小薯体系，取试管小薯781块，切成两块，取其一块，以中薯3号为对照先采用碘染表面染色法初筛，选留与中薯3号染色深浅相仿或更深的183块，再测定RS2含量，选取RS2≥中薯5号(43.8％)样品的对应小薯32块，进行微型薯生产，获得S₁ 46个；

(3)S₁，株系种植，收获薯块，采用碘染法进行表面染色，选留染色以亲本B染色深浅相仿或更深且株系内纯合稳定的株系23个，分别测定RS2和RS3含量，选留RS2≥中薯5号(43.8％)和RS3≥中薯3号(4.5％)的无性系S₂ 17个；

(4)S₂，综合评价抗性淀粉，选留RS2≥45％、RS3≥5％无性系S₃ 6个；

(5)S₃，测定还原糖含量，选留还原糖含量≤双亲(中薯3号0.32％和中薯5号0.56％)的无性系S₄ 2个；

(6)S₄，构建种苗繁育及良种栽培技术，最终选育兼用型高抗性淀粉马铃薯1个，初定名“浙宜糖薯”。

各品种的干物质、还原糖、RS2、RS3、铁及锌的比较见表2。

表2中薯3号和中薯5号杂交选育“浙宜糖薯”的各性状指标比较

备注：*表示0.05水平上极显著差异

表2中各个指标的测定方法如下：干物质：GBT8858-1988水果、蔬菜产品中干物质和水分含量测定方法；还原糖含量测定方法：GB/T 5009.7-2003食品中还原糖的测定；RS2和RS3：Shu等.The influences of chain length of amylopectin on resistant starchin rice(Oryza sativa L.).

2007,59:504-509；脂肪：GB/T 5009.6-2003食品中脂肪的测定；估算血糖生成指数(eGI)：

等.A starch hydrolysis procedure toestimate glycemic index,Nutrition Research,1997,17:427-437；锌：GB/T5009.14-2003。

经品比试验，选育的“浙宜糖薯”干物质含量18.9％、还原糖含量0.29％、RS2含量45.3％、RS3含量5.1％、脂肪含量0.5％、估算血糖生成指数仅57.3及锌含量13.6mg/kg。其中，还原糖含量和估算血糖生成指数低于双亲、RS2、RS3和脂肪高于双亲，尤其是估算血糖生成指数显著更低，特别适合糖尿病及高血脂的人群食用，这与品种的干物质含量高有关，也可能与微型薯培养过程中发生体细胞发生变异有关。估算血糖生成指数显著更低，是还原糖含量低、高RS2和高RS3的综合作用结果，同时脂肪含量高也容易与直链淀粉形成直链淀粉-脂质复合体，起到有效阻止淀粉酶接触消化的积极作用。

另外，锌营养被美誉为生命之花，对婴幼儿童智力于生体发育尤为重要。锌是微营养生物强化的重点，这种重要营养的含量“浙宜糖薯”为13.6mg/k，高于双亲，具有更高的微营养品质，这可能与抗性淀粉含量的提高有利于促进矿质元素的吸收有关。

因此，本发明选育的品种，具有更优的功能营养特性，这正是健康中国行动所需的，既适合特殊糖尿病及高血脂的人群食用，也有助于改善全球关注的锌微营养缺乏公共问题。另外，本发明选育的品种，RS2和RS3都高，蒸煮鲜食和膨化食品开发兼顾，完善产业链，是未来提质增效的亮点。

Claims (1)

1.一种兼用型高抗性淀粉马铃薯的选育方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）以中薯3号为父本，以更易开花结实的中薯5号为母本，进行杂交，获得的F₁代实生种子；

（2）将F₁代实生种子，在无菌培养基上发芽成苗，构建马铃薯试管小薯体系，取试管小薯，切成两块，取其一块，以中薯3号为对照先采用碘染表面染色法初筛，选留与中薯3号染色深浅相仿或更深的小薯块，再测定RS2含量，选取RS2≥中薯5号样品的对应小薯，中薯5号的RS2含量为43.8%，进行微型薯生产，获得S₁；

（3）S₁，株系种植，收获薯块，采用碘染法进行表面染色，选留染色以中薯3号染色深浅相仿或更深且株系内纯合稳定的株系，分别测定RS2和RS3含量，选留RS2≥中薯5号和RS3≥中薯3号的无性系S₂，中薯5号的RS2含量为43.8%，中薯3号的RS3含量为4.5%；

（4）S₂，综合评价抗性淀粉，选留RS2≥45%、RS3≥5%无性系S₃；

（5）S₃，测定还原糖含量，选留还原糖含量≤双亲的无性系S₄，中薯3号 的还原糖含量为0.32%，中薯5号的还原糖含量为0.56%；

（6）S₄，构建种苗繁育及良种栽培技术，最终选育兼用型高抗性淀粉马铃薯。