CN114747481B - 籽粒苋的育种方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种籽粒苋的育种方法，包括：以雌性不育系为非轮回父本，以具有预设性状的雄性不育系为轮回母本，进行3～6次回交，并在进行最后一次回交时，对相应的父本进行细菌诱导突变，以得到突变种子；以突变种子为父本，雄性不育系为母本，进行杂交，并在杂交时对父本进行细菌诱导突变，得到初代；以初代为非轮回父本，雄性不育系为轮回母本，进行连续回交，并在每次回交时对相应的父本进行细菌诱导突变，得到籽粒苋优势品种。本发明提供一种籽粒苋育种方法，该方法不仅育成周期短，而且选育出的优势品种产量大。

Description

籽粒苋的育种方法

技术领域

本发明涉及种植技术领域，特别涉及一种籽粒苋的育种方法。

背景技术

籽粒苋又名千穗谷，是苋科苋属(Amaranthus hypochondriacus L.)一年生粮、饲、菜兼用型作物。籽粒苋柔嫩多汁清香可口，适口性好，籽粒苋种子、叶子与茎秆营养成分丰富，蛋白质和赖氨酸等必需氨基酸的含量均显著高于一般谷类作物，也高于小麦、稻米和玉米。因此，可以用作“功能食品”。另外，用籽粒苋的茎、叶做鲜食或(和)青贮饲料，喂牛、羊、猪、鸡、鸭鹅、鱼虾等均喜食，效果也好，籽粒苋可用作精料，可节省饲用粮食30～45％，可降低养殖饲料成本10～20％，并可大幅度提高肉类品质，从而增加经济收入20～30％，是发展畜牧业的福音。再者，籽粒苋栽培技术简单易行，对土、肥要求不高，病虫害较少，生育期短，还可间作套种，在麦茬和油菜茬后种植，可双丰收。因此，可以利用籽粒苋抗旱耐盐碱、耐瘠薄的特性，作为食品添加剂和畜禽饲料作物，不争耕地，可在盐碱地、干旱地区、低产田、河沙地等方面因地制宜地推广，扩大籽粒苋种植面积，借以充分利用土地，补充我国粮食、饲料工业之不足，用以大量发展畜牧业。

籽粒苋是一个古老粮、饲兼用作物，由于我国长期缺乏品种选育，种子退化严重、开枝快、结穗早，长不高造成产量低下，由于种子超微粒小，在播种技术和田间管理等技术上没有一套完整的操作规程，致使籽粒苋不能达到理想的产业化程度。目前，籽粒苋常用的选育方法主要是在春、夏大棚内根据外形、产量和硝酸盐含量以及抗逆性指标进行优选单株，其中叶片颜色作为早期重要指标，建立株系圃，一年两代，然后连续进行选择，将耐热、高产、低硝酸盐与叶色相结合，获得产量稳定、耐热性较好、颜色玫红有光泽的菜用苋菜新品种。这种选育方式育成周期较长，往往导致新的更高产的替代品种跟不上需要，限制了籽粒苋的应用和发展。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种籽粒苋的育种方法，旨在提供一种籽粒苋育种方法，该方法不仅育成周期短，而且选育出的优势品种产量大。

为实现上述目的，本发明提出一种籽粒苋的育种方法，所述籽粒苋的育种方法包括以下步骤：

S10，以雌性不育系为非轮回父本，以具有预设性状的雄性不育系为轮回母本，进行3～6次回交，并在进行最后一次回交时，对相应的父本进行细菌诱导突变，以得到突变种子；

S20，以所述突变种子为父本，所述雄性不育系为母本，进行杂交，并在杂交时对父本进行所述细菌诱导突变，得到初代；

S30，以所述初代为非轮回父本，所述雄性不育系为轮回母本，进行连续回交，并在每次回交时对相应的父本进行所述细菌诱导突变，得到籽粒苋优势品种；

其中，所述细菌诱导突变的步骤包括：种植相应的父本，得到籽粒苋植株，所述籽粒苋植株具有充满液体的鼓包，抽出所述鼓包内的液体，然后注入巴氏芽孢杆菌，继续种植，并以所述雄性不育系为母本进行杂交。

可选地，在所述籽粒苋植株生长至符合以下条件时进行所述细菌诱导突变：

所述籽粒苋植株株高达到1.5米，植株叶片丰满，且所述鼓包位于距地10～15cm处。

可选地，所述细菌诱导突变的步骤中，所述巴氏芽孢杆菌的添加量为2.5～3.5mg/株。

可选地，所述巴氏芽孢杆菌的添加量为3mg/株。

可选地，所述籽粒苋的育种方法在年均光照时长为3000～3300小时的环境中进行。

可选地，步骤S10中，回交次数为6次。

可选地，步骤S30中，连续回交的次数不少于4次。

本发明提供的技术方案中，先通过轮回杂交和细菌诱导的方式获得突变品种，然后以其为亲本，进一步连续回交和细菌诱导，一方面使得最终获得的优势品种得到最优化的遗传性状，且育种周期短，另一方面，获得的优势品种生长高度、产量和千粒重均远高于传统籽粒苋。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的籽粒苋的育种方法的一实施例的流程示意图；

图2为实施例1中得到的优势籽粒苋植株的外部气生根生长情况图；

图3为实施例1中得到的优势籽粒苋植株的内部气生根生长情况图；

图4为实施例1中得到的优势籽粒苋植株和传统籽粒苋植株的对比图，图a、b、c均为优势籽粒苋植株，图d和f为传统籽粒苋植株；

图5为实施例1中得到的优势籽粒苋植株高度测量图，其中，右下小图为测量处的近景拍摄图；

图6为实施例1中得到的籽粒苋优势品种和传统品种籽粒苋种子的大小对比图，左边两幅图为优势品种种子，右边两幅图为传统品种种子。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

目前，籽粒苋常用的选育方法主要是在春、夏大棚内根据外形、产量和硝酸盐含量以及抗逆性指标进行优选单株，其中叶片颜色作为早期重要指标，建立株系圃，一年两代，然后连续进行选择，将耐热、高产、低硝酸盐与叶色相结合，获得产量稳定、耐热性较好、颜色玫红有光泽的菜用苋菜新品种。这种选育方式育成周期较长，往往导致新的更高产的替代品种跟不上需要，限制了籽粒苋的应用和发展。

鉴于此，本发明提出一种籽粒苋的育种方法，该方法不仅育成周期短，而且选育出的优势品种产量大。该方法适用于目前市面上任意常见的籽粒苋品种以及中华籽粒苋的育种。

图1所示为本发明提供的一种籽粒苋的育种方法的一实施例。请参阅图1，在本实施例中，所述籽粒苋的育种方法包括以下步骤：

步骤S10，以雌性不育系为非轮回父本，以具有预设性状的雄性不育系为轮回母本，进行3～6次回交，并在进行最后一次回交时，对相应的父本进行细菌诱导突变，以得到突变种子。

回交次数优选为6次，以在保证选育质量的情况下，尽可能地缩短选育时间。为便于描述，以回交次数为6次为例。本实施例中，先以籽粒苋的雌性不育系为父本，以具有预设遗传性状的雄性不育系为母本，进行杂交，得到第一代；以第一代为父本，以前述具有预设遗传性状的雄性不育系为母本，进行回交，得到第二代；以第二代为父本，以所述雄性不育系为母本，进行回交，得到第三代；以第三代为父本，以所述雄性不育系为母本，进行回交，得到第四代；以第四代为父本，以所述雄性不育系为母本，进行回交，得到第五代；以所述雄性不育系为母本，以第五代为父本，并在培育第五代时，对第五代进行细菌诱导突变，通过回交得到第六代，第六代种子发生了突变，命名该突变的第六代种子为突变种子。

可以理解的是，具有预设遗传性状的雄性不育系中，预设遗传性状是指需要选育出的优势性状，例如，抗病害、抗旱等，本发明对此不作限制，实际应用时，根据实际需要进行选择即可。

其中，细菌诱导突变的步骤如下：种植相应的父本，得到籽粒苋植株，所述籽粒苋植株具有充满液体的鼓包，抽出所述鼓包内的液体，然后注入巴氏芽孢杆菌，继续种植，并以所述雄性不育系为母本进行杂交。

其中，所述巴氏芽孢杆菌菌液(可在市面上购得)的添加量为2.5～3.5mg/株，优选为3mg/株；通过向鼓包内注入巴氏芽孢杆菌，诱导其突变，生长出气生根，该气生根的形成有助于催生植株生长，提高其产量和千粒重，同时，该气生根能够支撑植株，防止植株倒伏，有助于提升植株的最大生长高度，提高其产量。

需要说明的是，本细菌诱导突变在合适的时机进行，更有利于气生根的形成和生长。具体地，在所述籽粒苋植株生长至符合以下条件时进行所述细菌诱导突变：所述籽粒苋植株株高达到1.5米，植株叶片丰满，且所述鼓包位于距地面10～15cm处。通常来说，是在对籽粒苋进行分垄前进行细菌诱导突变，此时籽粒苋植株基本能够生长到1.5米及以上，且植株叶片丰满，能够遮挡阳光，避免阳光直射其靠近地面的部分；此时，鼓包生长成型，鼓包在植株上的位置距离地面10～15cm，所述鼓包是指明显突出于植株表面，且其内容充满了液体成分的部位。

步骤S20，以所述突变种子为父本，所述雄性不育系为母本，进行杂交，并在杂交时对父本进行所述细菌诱导突变，得到初代。

本实施例中，将步骤S10获得的突变种子作为父本，以上述具有预设遗传性状的雄性不育系为母本，并在培育父本时，对父本进行所述细菌诱导突变，然后将父本和母本杂交，即可获得初代。

其中，细菌诱导突变的步骤如上文所述，在此不做详述。

步骤S30，以所述初代为非轮回父本，所述雄性不育系为轮回母本，进行连续回交，并在每次回交时对相应的父本进行所述细菌诱导突变，得到籽粒苋优势品种。

其中，连续回交的次数不少于4次，如此可以获得杂交和突变优势突出的品种，进一步地，连续回交的次数优选为4次。为便于描述，本实施例以连续回交次数4次为例进行详述：以初代为父本，以雄性不育系为母本，并在培育父本时，对父本进行所述细菌诱导突变，然后将父本和母本杂交，即可获得二代父本；将二代父本作为父本，以雄性不育系为母本，并在培育父本时，对父本进行所述细菌诱导突变，然后将父本和母本杂交，即可获得三代父本；将三代父本作为父本，以雄性不育系为母本，并在培育父本时，对父本进行所述细菌诱导突变，然后将父本和母本杂交，即可获得四代父本；将四代父本作为父本，以雄性不育系为母本，并在培育父本时，对父本进行所述细菌诱导突变，然后将父本和母本杂交，即可获得籽粒苋优势品种。

此外，所述籽粒苋的育种方法在年均光照时长为3000～3300小时的环境中进行，在该环境下，本籽粒苋的杂交和突变优势更加突出，有助于植株生长和种子选育。

综上所述，本发明提供的技术方案中，先通过轮回杂交和细菌诱导的方式获得突变品种，然后以其为亲本，进一步连续回交和细菌诱导，一方面使得最终获得的优势品种得到最优化的遗传性状，且育种周期短，另一方面，获得的优势品种生长高度、产量和千粒重均远高于传统籽粒苋。

需要说明的是，本文中，杂交步骤以及籽粒苋的种植步骤等未详细说明的内容，均可参考本领域常规的方法进行，在此不做详述。

以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

(一)2006年5月-2006年9月，在试验基地材料圃(控制材料圃年均光照时长为3000～3300小时)中，得到籽粒苋雌性不育突变种子。具体步骤为：

以籽粒苋的雌性不育系红苋R104为父本，以三种具有不同的预设遗传性状的雄性不育系(红苋R104、红苋K472、红苋R112)为母本，进行杂交，得到第一代；以第一代为父本，以所述雄性不育系为母本，进行回交，得到第二代；以第二代为父本，以所述雄性不育系为母本，进行回交，得到第三代；以第三代为父本，以所述雄性不育系为母本，进行回交，得到第四代；以第四代为父本，以所述雄性不育系为母本，进行回交，得到第五代；培育第五代，并在第五代植株高达1米且叶片丰富，能够遮挡阳光避免阳光直射其鼓包(距地面10～15cm)以下部位时，抽出鼓包中的液体并注入3mg/株的巴氏芽孢杆菌菌液，然后继续培养，最后以该经过细菌诱导的第五代为父本，以所述雄性不育系为母本，通过回交得到籽粒苋雌性不育突变种子。

(二)2007年5月—2007年9月，在甘肃省酒泉繁种基地，种植上述突变种子，并在突变植株高达1米且叶片丰富，能够遮挡阳光避免阳光直射其鼓包(距地面10～15cm)以下部位时，抽出鼓包中的液体并注入3mg/株的巴氏芽孢杆菌菌液，然后继续培养，最后以该经过细菌诱导的突变植株为父本，以上述雌性可育系为母本，经过杂交得到初代。

2008年5月--2010年9月，在甘肃省酒泉繁种基地，以初代为父本(培育时进行细菌诱导突变，步骤如上所述)，以上述雌性可育系为母本，经过杂交得到二代父本；将二代父本作为父本，以雄性不育系为母本，并在培育父本时，对父本进行所述细菌诱导突变，然后将父本和母本杂交，即可获得三代父本；将三代父本作为父本，以雄性不育系为母本，并在培育父本时，对父本进行所述细菌诱导突变，然后将父本和母本杂交，即可获得四代父本；将四代父本作为父本，以雄性不育系为母本，并在培育父本时，对父本进行所述细菌诱导突变，然后将父本和母本杂交，即可获得籽粒苋优势品种，此时，制种产量已达亩产200公斤。

(三)2010年5月--2010年9月，在甘肃省酒泉繁种基地对获得的三种具有不同遗传性状的籽粒苋优势品种进行了对比种植试验，其中，籽粒苋植株的气生根生长情况如图2和图3所示，从图中可以看出，气生根生长健壮且数量多，很好地起到了促进生长、防倒伏作用；从植株长势来看，参阅图4，优势品种枝叶繁茂、且株高、穗长均远高于传统品种；从产量来看实施例亩产籽粒分别达到350公斤、420公斤和550公斤，亩产鲜茎叶产量分别达到7500公斤、9600公斤和15500公斤。对比传统籽粒苋籽粒每亩95公斤的产量分别高出36.8％、44.2％、58％；鲜茎叶产量比传统籽粒苋每亩1500公斤分别高出5倍、6.4倍、10倍。

2019年，在湖北省应城市研究所实验田，对第三籽粒苋优势品种进行种植试验，亩产46000公斤，比传统产量高出了30倍；如图5所示，生长高度6.25米，远高于传统籽粒苋的1.5米高；参阅图6，实施例种子籽粒千粒重0.96～1.09g，比传统籽粒千粒重(0.47g～0.57g)高出了204％-191％，大小比大了近2倍。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种籽粒苋的育种方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10，以雌性不育系为非轮回父本，以具有预设性状的雄性不育系为轮回母本，进行3～6次回交，并在进行最后一次回交时，对相应的父本进行细菌诱导突变，以得到突变种子；

S20，以所述突变种子为父本，所述雄性不育系为母本，进行杂交，并在杂交时对父本进行所述细菌诱导突变，得到初代；

S30，以所述初代为非轮回父本，所述雄性不育系为轮回母本，进行连续回交，并在每次回交时对相应的父本进行所述细菌诱导突变，得到籽粒苋优势品种；

其中，所述细菌诱导突变的步骤包括：种植相应的父本，得到籽粒苋植株，所述籽粒苋植株具有充满液体的鼓包，抽出所述鼓包内的液体，然后注入巴氏芽孢杆菌，继续种植，并以所述雄性不育系为母本进行杂交；

所述籽粒苋植株生长至符合以下条件时进行所述细菌诱导突变：所述籽粒苋植株株高达到1.5米，植株叶片丰满，且所述鼓包位于距地面10～15cm处；

所述细菌诱导突变的步骤中，所述巴氏芽孢杆菌的添加量为2.5～3.5mg/株。

2.如权利要求1所述的籽粒苋的育种方法，其特征在于，所述巴氏芽孢杆菌的添加量为3mg/株。

3.如权利要求1所述的籽粒苋的育种方法，其特征在于，所述籽粒苋的育种方法在年均光照时长为3000～3300小时的环境中进行。

4.如权利要求1所述的籽粒苋的育种方法，其特征在于，步骤S10中，回交次数为6次。

5.如权利要求1所述的籽粒苋的育种方法，其特征在于，步骤S30中，连续回交的次数不少于4次。

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