CN116982550A - 一种锌铁复合营养型水稻的选育方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锌铁复合营养型水稻的选育方法，该方法包括：浙大锌稻为父本，浙大黑珍为母本，杂交获得F1并作为母本与浙大锌稻回交，获得BC1F1并自交，获得BC1F2种植，12天内移栽富锌营养液生长，移栽30天内选择高于浙大黑珍的植株继续栽种收获，测定精米选留高锌株系，获得BC1F3并种植，选择颖壳籽粒种皮紫黑色的株系，测定精米选留高铁株系；获得BC1F4并种植，测定精米选留低镉株系，获得BC1F5并种植，测定糙米选留高花青素株系，获得BC1F6并种植，测定选留高锌、高铁、高花青素、低镉、高产品种，得到锌铁复合营养型水稻。本发明选育的品种，含有高锌铁元素、低镉，适合开发营养安全的婴幼儿童产品。
Description
技术领域
本发明涉及水稻育种技术领域，尤其涉及一种锌铁复合营养型水稻的选育方法。
背景技术
锌铁是人体生长发育的必需微量营养元素，被誉为“生命之花”和“智慧元素”。有报道称全世界约38％的孕妇和43％的学前儿童的存在不同程度的缺锌铁问题，其中儿童缺锌铁表现突出，出现食欲下降或注意力不集中等，对身体、智力发育有影响。
人体主要靠食物来补充锌铁，海鲜产品和动物内脏富锌，而在米面主食、儿童爱吃的牛奶、蛋类食物以及零食中几乎不富锌铁，富锌铁的蔬菜和水果也很少；稻米是日常生活的主食，水稻品种的籽粒含锌铁含量存在基因型差异，每公斤稻米中含锌铁含量为几毫克至几十毫克不等，传统的红米、黑米品种含锌铁含量高于普通大米。
为此，有必要提供一种锌铁复合营养型水稻的选育方法，既满足日常生活的食用，又能提供生活中所需要的锌铁等微量元素。
发明内容
本发明提供了一种锌铁复合营养型水稻的选育方法，该方法不仅可以获得高锌、高铁、高花青素、低镉和高产的水稻品种，同时还显著缩小了育种群体，具有省工节本的技术优势，实现了更优、更高效育种性的优点，选育的水稻稻米口感软糯适中，煮熟的稻米粒冷后软硬恰好，回生特性优，食味品质更好，适宜作为膳食营养米饭。
具体技术方案如下：
一种锌铁复合营养型水稻的选育方法，包括以下步骤：
(1)以浙大锌稻为父本，浙大黑珍为母本，进行杂交，获得F1代种子；
(2)种植F1种子，以F1代为母本，浙大锌稻为父本，回交获得BC1F1种子；
(3)种植BC1F1种子，自交获得BC1F2种子；
(4)将BC1F2种子播种发芽，发芽后12天内的幼苗移栽到富锌营养液水培生长，移栽后30天内选择株高显著高于浙大黑珍的植株并继续栽种，成熟后单株收获，测定并选留精米中高锌的株系，获得BC1F3种子；
(5)种植BC1F3种子，选收颖壳紫黑色且籽粒种皮为黑色的株系，测定并选留精米中高铁的株系，获得BC1F4种子；
(6)种植BC1F4种子，测定并选留精米中低镉的株系，获得BC1F5种子；
(7)种植BC1F5种子，测定并选留糙米中高花青素的株系，获得BC1F6种子；
(8)种植BC1F6种子，测定选留高锌、高铁、高花青素、低镉、高产的品种，最终选育得到锌铁复合营养型水稻。
其中，浙大黑珍系浙江大学选育赏食兼用的粳糯稻新品种，表现为叶片、颖壳、种皮均为紫黑色，已申请植物新品种权保护(公告号CNA031479E)，详见2020年7月1日品种权申请公告(总第126期)新品种权保护公告。
其中，浙大锌稻系浙江大学选育高锌含量米质一级的粳稻新品种，已通过浙江省农作物审定委员会审定(审定编号：浙审稻2020021)，详见浙江省农业农村厅公告2020年第3号。
进一步地，步骤(4)中，所述富锌营养液为在基础水稻营养液的基础上添加有ZnSO4·7H2O；其中，基础水稻营养液的营养元素及其浓度分别为N(NH4NO3，2.9mM)、P(NaH2PO4·2H2O，0.32mM)、K(K2SO4，1.0mM)、Ca(CaCl2，1.0mM)、Mg(MgSO4·7H2O，1.7mM)、Mn(MnCl2·64H2O，9.1μM)、Mo((NH4)6MoO24·4H2O，0.52μM)、B(H3BO3，18μM)、Cu(CuSO4·5H2O，016μM)、Fe(FeCl3·6H2O，36μM)，Zn(NH4NO3，0.15μM)；添加后的富锌营养液中ZnSO4·7H2O锌浓度为10～14μM，幼苗移栽到富锌营养液的时间为种子播种发芽后的8～12天。
进一步地，步骤(4)中，株高的测定时间为幼苗移栽到富锌营养液水培后的26-30天；株高高于浙大黑珍的判断标准为，株高在0.05水平上显著高于浙大黑珍株高。
进一步地，步骤(4)中，以精米中锌元素含量≥30mg/kg作为选留高锌株系的评判标准。
进一步地，步骤(5)中，以精米中铁元素含量≥20mg//kg作为选留高铁株系的评判标准。
进一步地，步骤(6)中，以精米中镉元素含量≤0.06mg/kg作为选留低镉元素株系的评判标准。
进一步地，步骤(7)中，以糙米中花青素含量≥2.0mg/g作为选留高花青素株系的评判标准。
进一步地，步骤(8)中，以精米中锌元素含量≥30mg/kg、铁元素含量≥20mg//kg、镉元素含量≤0.06mg/kg、糙米中花青素含量≥2.0mg/g、产量≥400/kg/亩，作为选留高锌、高铁、高花青素、低镉、高产品种的评判标准。
进一步地，所述的锌含量的测定方法，参见：GB/T5009.14-2003；铁含量的测定方法，参见：GB/T5009.90-2003；镉含量的测定方法，参见：DB43/T 2354-2022；花青素含量的测定方法，参见：GB/T 22244-2008；产量测定方法，参见：国家水稻品种试验观察记载项目、方法及标准(试行)。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)以浙大锌稻父本，浙大黑珍为母本进行育种，选育出的子代不仅具有高锌、高铁、高花青素的特点，又利用锌的拮抗作用获得了低镉的特点。
(2)根据母体遗传选择浙大黑珍为母本，针对颖壳和种皮的显著关联，以颖壳紫黑色为初选外观标记缩小群体提高效率，而且在选育上以株高进行早期富锌材料的初筛，大幅度缩小育种群体，具有育种高效的优点。
(3)本发明获得的锌铁复合营养型水稻，与父母本相比，稻米中直链淀粉含量、胶稠度适中，稻米口感软糯适中，煮熟后的稻米冷后软硬恰好，回生特性优，食味品质更好，适宜作为膳食营养米饭，适合开发高锌婴幼儿童产品。
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。
实施例1
水稻品种对不同锌浓度的植株反应研究
以两个锌含量明显不同的品种浙大黑珍和浙大锌稻为材料，播种发芽10天后移栽添加ZnSO4·7H2O不同梯度锌的水稻营养液试验，锌浓度分别为0μM、1μM、4μM、8μM、12μM、16μM。
20天后株高调查结果表明：两个品种因本身富锌的特性差异，对外源锌营养反应的敏感性显著不同；
在锌浓度≤1μM下，高低锌水稻生长均收到抑制，低锌品种浙大黑珍在4μM和和8μM间无显著差异，在12μM下植株的高度明显受抑；
富锌品种浙大锌稻在8μM下刺激生长，在12μM下仍旧表现正常，在16μM下生长才显著受抑。
因此，可以利用水稻材料对锌的敏感性开展早期富锌水稻的初筛，提高育种效率，省工节本。
表1浙大黑珍和浙大锌稻对不同锌浓度的植株高度反应
注：*表示与未处理对照相比在0.05水平上显著差异
实施例2
浙大黑珍携带的紫黑色叶片、颖壳及种皮遗传及相关性研究
将紫黑色叶片、颖壳及种皮浙大黑珍与正常浙大锌稻正反杂交试验，观察表明，正交的杂种F1叶片、颖壳及种皮均为紫色，具有母体遗传效应，表明作为杂交母本后代育种效率更高；杂种F2分离群体，叶片紫黑色与颖壳和种皮的紫黑色性状间无明显相关性，颖壳和种皮的紫黑色具显著的关联，表明可以颖壳紫黑色作为初选外观标记，显著提高种皮紫黑色的育种效率，缩小群体提高效率。
实施例3
一种锌铁复合营养型水稻的选育方法，具体步骤如下：
(1)以浙大锌稻为父本，浙大黑珍为母本，进行杂交，获得F1代种子；
(2)种植F1种子，以F1代为母本，浙大锌稻为父本，回交获得BC1F1种子；
(3)种植BC1F1种子，自交获得BC1F2种子；
(4)将BC1F2种子播种发芽，发芽后12天内的幼苗移栽到富锌营养液水培生长，移栽后30天内选择株高显著高于浙大黑珍的植株并继续栽种，成熟后单株收获，测定并选留精米中高锌的株系，获得BC1F3种子；
富锌营养液内添加有ZnSO4·7H2O，其中的锌浓度为12μM，幼苗移栽到富锌营养液的时间为种子播种发芽后的8～12天；株高高于浙大黑珍的判断标准为，株高在0.05水平上显著高于浙大黑珍株高；以精米中锌元素含量≥30mg/kg作为选留高锌株系的评判标准；
(5)种植BC1F3种子，选收颖壳紫黑色且籽粒种皮为黑色的株系，测定并选留精米中高铁的株系，获得BC1F4种子；
以精米中铁元素含量≥20mg//kg作为选留高铁株系的评判标准；
(6)种植BC1F4种子，测定并选留精米中低镉的株系，获得BC1F5种子；
以精米中镉元素含量≤0.06mg/kg作为选留低镉元素株系的评判标准；
(7)种植BC1F5种子，测定并选留糙米中高花青素的株系，获得BC1F6种子；
以糙米中花青素含量≥2.0mg/g作为选留高花青素株系的评判标准；
(8)种植BC1F6种子，测定选留高锌、高铁、高花青素、低镉、高产的品种，最终选育得到锌铁复合营养型水稻；初定名“多滋谷”；
以精米中锌元素含量≥30mg/kg、铁元素含量≥20mg//kg、镉元素含量≤0.06mg/kg、糙米中花青素含量≥2.0mg/g、产量≥400/kg/亩，作为选留高锌、高铁、高花青素、低镉、高产品种的评判标准。
各品种的锌、铁、重金属镉、花青素及直链淀粉含量的比较见表2，表2中各个指标的测定方法如下：锌参见：GB/T5009.14-2003；铁参见：GB/T5009.90-2003；镉参见：DB43/T2354-2022；花青素参见：GB/T 22244-2008；直链淀粉参见GB/T 15683；产量参见：国家水稻品种试验观察记载项目、方法及标准(试行)。
经品比试验，选育的“多滋谷”锌含量32.6mg/kg、铁含量24.6mg/kg、镉含量0.02mg/kg、花青素含量2.87mg/g、直链淀粉含量8.9％，产量412kg/亩；锌和铁含量聚合双亲的优良性状，其中锌比高的亲本浙大锌稻略低，但无显著差异，铁比高的亲本浙大黑珍略高，无显著差异；镉和花青素的含量分别比双亲显著更低和更高。
镉是典型重金属污染物，对人体健康及食品安全等具有重大影响，稻米镉含量是否超标是公众关注大米安全性的一个重要方面；选育的新品种“多滋谷”聚合了双亲的优点在富含锌及铁的同时，稻米中的镉含量仅为0.02mg/kg，显著低，更为安全，镉含量低的原因，可能与其锌和花青素都较高有关，尤其是锌的拮抗作用；因此，“多滋谷”具有营养安全的特质，有助于满足营养健康、绿色优质的高端需求。
表2浙大黑珍和浙大锌稻杂交选育“多滋谷”的各性状指标比较
注：*、**分别与浙大黑珍相比在0.05和0.01水平上极显著差异
花青素是生物类黄酮之一，是目前公认的清除人体内自由基最有效的天然抗氧化剂，具有排毒养颜功能；选育的“多滋谷”花青素含量2.87mg/g，显著高于双亲，这可能与其种皮颜色与浙大黑珍类似，但籽粒大小(千粒重)与浙大锌稻相仿较小有关。
直链淀粉含量是决定稻米食味品质重要的影响因子；亲本浙大黑珍直链淀粉含量0.6％，为典型糯米，胶稠度100mm，过度粘，食用过多容易引起肠胃不适，不宜每天日常食用，但回生特性较好；亲本浙大锌稻14.6％，胶稠度73mm，作为营养糙米食用，不够软粘，冷米饭偏硬，且回生特性较差；选育的“多滋谷”直链淀粉含量8.9％，胶稠度91mm，稻米口感软糯适中，煮熟后的稻米冷后软硬恰好，回生特性优，食味品质更好，适宜作为膳食营养米饭。
因此，本发明选育的品种，不仅具有高有益元素锌铁、低重金属镉的营养复合安全特质，适合开发营养安全的婴幼儿童产品；而且选育的水稻新品种，具有口感软糯适中，回生特性优，食味品质更好的特点，适宜作为膳食营养米饭，也特别适合制作寿司之类食品。
Claims (8)
1.一种锌铁复合营养型水稻的选育方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以浙大锌稻为父本，浙大黑珍为母本，进行杂交，获得F1代种子；
(2)种植F1种子，以F1代为母本，浙大锌稻为父本，回交获得BC1F1种子；
(3)种植BC1F1种子，自交获得BC1F2种子；
(4)将BC1F2种子播种发芽，发芽后12天内的幼苗移栽到富锌营养液水培生长，移栽后30天内选择株高显著高于浙大黑珍的植株并继续栽种，成熟后单株收获，测定并选留精米中高锌的株系，获得BC1F3种子；
(5)种植BC1F3种子，选收颖壳紫黑色且籽粒种皮为黑色的株系，测定并选留精米中高铁的株系，获得BC1F4种子；
(6)种植BC1F4种子，测定并选留精米中低镉的株系，获得BC1F5种子；
(7)种植BC1F5种子，测定并选留糙米中高花青素的株系，获得BC1F6种子；
(8)种植BC1F6种子，测定选留高锌、高铁、高花青素、低镉、高产的品种，最终选育得到锌铁复合营养型水稻。
2.如权利要求1所述的锌铁复合营养型水稻的选育方法，其特征在于，步骤(4)中，所述富锌营养液内添加有ZnSO4·7H2O，其中的锌浓度为10～14μM，幼苗移栽到富锌营养液的时间为种子播种发芽后的8～12天。
3.如权利要求1所述的锌铁复合营养型水稻的选育方法，其特征在于，步骤(4)中，株高的测定时间为幼苗移栽到富锌营养液水培后的26-30天；株高高于浙大黑珍的判断标准为，株高在0.05水平上显著高于浙大黑珍株高。
4.如权利要求1所述的锌铁复合营养型水稻的选育方法，其特征在于，步骤(4)中，以精米中锌元素含量≥30mg/kg作为选留高锌株系的评判标准。
5.如权利要求1所述的锌铁复合营养型水稻的选育方法，其特征在于，步骤(5)中，以精米中铁元素含量≥20mg//kg作为选留高铁株系的评判标准。
6.如权利要求1所述的锌铁复合营养型水稻的选育方法，其特征在于，步骤(6)中，以精米中镉元素含量≤0.06mg/kg作为选留低镉元素株系的评判标准。
7.如权利要求1所述的锌铁复合营养型水稻的选育方法，其特征在于，步骤(7)中，以糙米中花青素含量≥2.0mg/g作为选留高花青素株系的评判标准。
8.如权利要求1所述的锌铁复合营养型水稻的选育方法，其特征在于，步骤(8)中，以精米中锌元素含量≥30mg/kg、铁元素含量≥20mg//kg、镉元素含量≤0.06mg/kg、糙米中花青素含量≥2.0mg/g、产量≥400/kg/亩，作为选留高锌、高铁、高花青素、低镉、高产品种的评判标准。
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