CN114902958A

CN114902958A - 一种重离子束辐照诱变油葵的育种方法

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Publication number: CN114902958A
Application number: CN202210667559.4A
Authority: CN
Inventors: 曲颖; 周利斌; 金文杰; 刘瑞媛; 杜艳; 李文建
Original assignee: Institute of Modern Physics of CAS
Current assignee: Institute of Modern Physics of CAS
Priority date: 2022-06-14
Filing date: 2022-06-14
Publication date: 2022-08-16

Abstract

本发明涉及作物育种技术领域，具体公开了一种重离子束辐照诱变油葵的育种方法，其包括选择半致死剂量±20％剂量范围的重离子束辐照油葵亲本种子的步骤。本发明的育种方法通过重离子束辐照处理油葵种子，能够诱发油葵DNA复杂的损伤，突变频率高、变异类型丰富，可筛选到早熟、矮化、增产、增油、抗病、分枝性状变化等优异突变株，丰富了油葵的遗传背景，扩宽了种质资源，为油葵育种提供了更多可用育种材料。

Description

一种重离子束辐照诱变油葵的育种方法

技术领域

本发明涉及作物育种技术领域，尤其涉及一种重离子束辐照诱变油葵的育种方法。

背景技术

油葵具有较高的食用价值、饲用价值、工业价值和药用价值，具有广泛的生态适应性，如抗旱、耐盐碱、耐高温、耐贫瘠。由于油葵优良的特性及油用产品的营养价值，在我国北方大面积种植。近年来随着人们生活水平的提高以及畜牧业的发展，油葵种植面积不断上升，对优良品种的需求不断增加。

油葵种质资源缺乏，使得油葵品种在产量、品质和抗性方面存在较大改进空间。因此拓宽种质资源、丰富油葵遗传背景，选育优质新品种是油葵种业急需解决的问题。重离子束作为一种先进的辐射诱变源，具有较高的传能线密度(LET)，造成的遗传损伤通常不易修复，具有突变率高、突变普宽、突变易稳定的特点，已广泛用于作物育种并取得了显著的经济效益。利用重离子束辐照诱变技术联合杂交育种的组合方法，选育增产、抗病、含油率提高等农艺性状的油葵新品种还未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何选育更多的油葵新品种。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种重离子束辐照诱变油葵的育种方法，包括选择半致死剂量±20％剂量范围的重离子束辐照油葵亲本种子的步骤。

上述方法中，所述辐照时将种子平铺，重离子束流垂直于种子平面进行照射。

上述方法中，所述辐照，辐照离子种类为¹²C⁶⁺，剂量率为20Gy/min。

上述方法中，所述种子为干种子。

上述方法中，所述育种方法具体可为选育杂交种，所述杂交种的母本和/或父本选育自辐照种子后代。

所述母本的选育过程可如下：确定保持系I的半致死剂量，选择半致死剂量±20％剂量范围的重离子束辐照所述保持系I的干种子获得保持系I辐照后的种子，连续自交后选优株为父本，以不育系I为母本杂交，杂交后代种子种植后每世代选不育的优良单株与可育株进行成对测交，几代后育成不育系II及其同型保持系II，其中所述不育系II即为杂交种的母本。

所述父本的选育过程可如下：确定恢复系I的半致死剂量，选择半致死剂量±20％剂量范围的重离子束辐照所述恢复系I的干种子获得恢复系I辐照后的种子，连续自交育成恢复系II，所述恢复系II即为杂交种的父本。

本发明的重离子束辐照诱变油葵的育种方法，通过重离子束辐照处理油葵种子，能够诱发油葵DNA复杂的损伤，突变频率高、变异类型丰富，可筛选到早熟、矮化、增产、增油、抗病、分枝性状变化等优异突变株，丰富了油葵的遗传背景，扩宽了种质资源，为油葵育种提供了更多可用育种材料。结合杂交选育的方法，育成的油葵新品种“近葵1号”具有增产、增油、抗病的特点，综合形状优良，市场前景广阔。

附图说明

图1为本发明实施例1中油葵种子平铺的重离子束辐照的示意图。

图2为本发明实施例1中油葵种子胚向上的重离子束辐照的示意图。

图3为本发明实施例1中油葵种子胚向下的重离子束辐照的示意图。

图4为本发明实施例1中油葵种子平铺的重离子束辐照的存活率线性回归分析结果。

图5为本发明实施例1中油葵种子胚向上的重离子束辐照的存活率线性回归分析结果。

图6为本发明实施例1中油葵种子胚向下的重离子束辐照的存活率线性回归分析结果。

图7为本发明实施例2中重离子束辐照诱变油葵的育种方法的技术路线图。

图8为本发明实施例2中油葵J10B种子平铺的重离子束辐照的存活率拟合分析结果。

图9为本发明实施例2中油葵211-211218种子平铺的重离子束辐照的存活率拟合分析结果。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

本实施例研究了油葵种子不同摆放方式下，碳离子束辐照对存活率的影响，具体如下：

材料：中科院近代物理研究所自育保持系HB(公众可从申请人中国科学院近代物理研究所处获得该生物材料)。

辐照条件：离子种类：¹²C⁶⁺

传能线密度(LET)：35keV/μm

剂量率：20Gy/min

设置如下3种种子摆放方式：

1、平铺：种子水平放置，与重离子束流方向垂直，具体见图1；

2、胚向上：种子直立放置，胚朝向重离子束流方向，与束流方向平行，具体见图2；

3、胚向下：种子直立放置，胚背向重离子束流方向，与束流方向平行，具体见图3。

每种摆放方式处理，处理后的种子正常播种，二对真叶期统计存活率：

存活率＝存活植株数/总播种粒数×100％。

对存活率进行回归分析，结果见图4、图5、图6，根据回归方程计算存活率的半致死剂量(LD₅₀)分别为：平铺方式72Gy，胚向上方式86Gy，胚向下方式130Gy。碳离子束辐照时，种子摆放采用平铺的方式，其存活率的LD₅₀需要的辐照剂量更低。表明不同种子摆放方式对碳离子束辐照敏感性由高至低：平铺>胚向上>胚向下。

实施例2

本实施例重离子束辐照诱变油葵的育种方法的技术路线见图7，构建过程如下：

1、重离子束辐照处理，确定半致死剂量

利用兰州重离子加速器国家实验室的重离子加速器，对从甘肃省科学院作物所获取的保持系J10B和从国家作物种质资源库获取的恢复系211-211218的干种子进行重离子辐照。将种子平铺于培养皿中，重离子束流垂直于种子平面进行照射(具体见图1)。辐照参数：辐照离子种类为¹²C⁶⁺，辐照剂量分别设为0Gy、20Gy、40Gy、80Gy、160Gy、240Gy、320Gy，剂量率为20Gy/min。

重离子束辐照后的种子进行田间种植统计存活率，以未辐照的种子(J10B、211-211218)作为对照，对存活率进行拟合分析，结果见图8、图9根据拟合方程得出J10B的半致死剂量约为20Gy，211-211218的半致死剂量约为34Gy。

2、选择适宜辐照剂量进行重离子束辐照处理

选择半致死剂量±20％作为适宜辐照剂量范围。

在(100％±20％)×20Gy(即16Gy-24Gy)的范围内选择10Gy、20Gy、30Gy的重离子束分别辐照J10B的种子，进行田间种植，单粒播种，花期套袋自交，成熟时单株收获种子，为J10B的M2代种子。

在(100％±20％)×34Gy(即27.2Gy-40.8Gy)的范围内选择20Gy、30Gy和40Gy的重离子束分别辐照211-211218的种子，进行田间种植，单粒播种，花期套袋自交，成熟时单株收获种子，为211-211218的M2代种子。

3、筛选优良不育系和同型保持系

J10B的M2代种子种植成株行，M2代植株将发生性状分离，开花前选择健壮植株套袋自交，收获时选择抗病性好、抗逆性好，生物学特性好的植株单株收获，获得的种子为J10B的M3代种子。

J10B的M3代种子株行种植，继续进行选择优良单株，入选的J10B的M3代单株作为父本，以不育系J10A为母本杂交，引入不育源，得到F1代种子，进行测交鉴定和一般配合力鉴定。

根据测交和一般配合力鉴定结果，种植杂交后代种子，选其中不育的优良单株，选与可育株进行成对测交，同时可育株进行自交。经过多代南繁北育、自交选择，筛选抗病性、株型优良单株，同时与不育系测交，筛选保持基因纯合、保持能力强的株系，连续自交、并与不育系成对授粉，在20Gy辐照后代中筛选出新的不育系HA及其同型保持系HB。

HB特征特性：生育期105天左右，比对照早熟5天左右，株高120cm左右，茎粗2.5-2.9cm，叶色中等绿色，叶片数25～28片，舌状花冠黄色，管状花黄色，果盘平，盘径18-20cm，单盘粒数1272粒，籽粒卵圆形，黑色。百粒重7.0g，籽仁率75.2％，田间发病率低。

4、筛选优良恢复系

种植211-211218的M2代种子，选择株型好、健壮的植株套袋自交获得211-211218的M3代种子。

211-211218的M3代开始，在选优秀单株自交的同时，将入选单株与不育系J10A测交、组配，进行一般配合力与杂种优势测定，选择的标准为选花粉量大、具有恢复性基因的优良单株。利用6个世代的选择，从211-211218经40Gy辐照后代选育出优质、抗病、花粉量大、配合力高、优势强的恢复系f4010122。

f4010122特征特性：生育期110天左右，株高150cm左右，比对照矮10cm，分枝数19-23个，叶片数29-33片，叶色中等绿色，舌状花冠黄色，管状花黄色，花粉量大，单株开花时间较长，果盘微凸，主果盘直径11-13cm，籽粒黑色，百粒重3.9g，，恢复率100％，田间发病率低。

5、配置杂交组合及筛选过程

利用不育系HA与18个恢复系配置杂交组合，共配置18个杂交组合，进行南繁观察鉴定育性、分枝恢复性以及产量特性，筛选出5个组合参加品种(组合)比较试验，结果显示组合FK01(HA×f4010122，即以HA为母本，以f4010122为父本组配的杂交一代)明显优于其他组合，表现含油率高，抗病性好，杂种优势强，综合农艺性状突出。

FK01生育期117天，比对照晚熟2天。株高150.0cm左右，生育期整齐度好，叶片数29.6，茎粗2.3cm，盘径17.5cm，花盘平展，花盘倾斜度3级，结实率91.3％，单株粒重84.7g，百粒重7.1g，出仁率76.6％。籽实含油率50.74％。该品种抗病好。田间病虫害发生较轻。田间自然发病结果显示其高抗(耐)菌核病、黄萎病，中抗霜霉病，中抗褐斑病、中抗黑斑病。

6、优良品种登记

2014-2015参加两年多点区域试验，并进行丰产性鉴定、抗病性鉴定、品质分析、DUS测试。2016年参加生产试验，2018年进行转基因测试，2019年通过中华人民共和国农业农村部新品种登记(登记号：GPD油葵(2019)620187)，将FK01命名为“近葵1号”。

综上，本发明的重离子束辐照油葵诱变育种的方法，通过重离子束辐照处理油葵种子，能够诱发油葵DNA复杂的损伤，突变频率高、变异类型丰富，可筛选到早熟、矮化、增产、增油、抗病、分枝性状变化等优异突变株，丰富了油葵的遗传背景，扩宽了种质资源，为油葵育种提供了更多可用育种材料。结合杂交选育的方法，育成的油葵新品种“近葵1号”具有增产、增油、抗病的特点，综合形状优良，市场前景广阔。

以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本申请中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围，可以进行一些基本特征的应用。

Claims

1.一种重离子束辐照诱变油葵的育种方法，其特征在于，包括选择半致死剂量±20％剂量范围的重离子束辐照油葵亲本种子的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辐照时将种子平铺，重离子束流垂直于种子平面进行照射。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述辐照，辐照离子种类为¹²C⁶⁺，剂量率为20Gy/min。

4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述种子为干种子。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述育种方法选育杂交种，所述杂交种的母本和/或父本选育自辐照种子后代。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述母本的选育过程如下：确定保持系I的半致死剂量，选择半致死剂量±20％剂量范围的重离子束辐照所述保持系I的干种子获得保持系I辐照后的种子，连续自交后选优株为父本，以不育系I为母本杂交，杂交后代种子种植后每世代选不育的优良单株与可育株进行成对测交，几代后育成不育系II及其同型保持系II，其中所述不育系II即为杂交种的母本。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述父本的选育过程如下：确定恢复系I的半致死剂量，选择半致死剂量±20％剂量范围的重离子束辐照所述恢复系I的干种子获得恢复系I辐照后的种子，连续自交育成恢复系II，所述恢复系II即为杂交种的父本。