CN1179630C - 用生物工程培育适应含铝酸性红壤生长的油菜品系的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明通过生物工程的方法培育适应酸性红壤生长的稳产高产油菜品系。它是采用突变体筛选和远缘杂交这两种办法实现。1、利用远缘杂交将萝卜的耐铝基因导入芸苔属植物，通过连续回交获得耐铝的油菜-萝卜染色体异附加系，再通过辐射或组织培养诱导易位，使萝卜的耐铝基因整合到油菜基因组中，从而获得耐铝油菜品系。2、用物理化学诱变剂处理离体培养油菜组织细胞或种子，筛选耐铝突变细胞，将耐铝突变细胞再生培养培养形成小植株，或者种子萌发形成小植株，再移植到红壤中生长，经3-5代套袋自交纯合，获得耐铝的油菜品系。本发明培育的油菜品系耐铝毒性好，产量高，有很好的经济价值。
Description
技术领域
本发明涉及的是农作物油菜品系的培育方法，特别是用生物工程培育适应含铝酸性红壤生长的油菜品系的方法。
技术背景
铝是地壳中含量最丰富的金属元素，通常以难溶性氧化铝或硅酸盐的形式存在，对作物没有毒害，但在酸性条件下，可溶性的AI3+对大多数作物都会造成毒害。因此作物耐酸性与耐铝毒性具有一致性，铝毒害是酸性红壤上作物生长最主要的问题(Kochian等，1995)。红壤土是我国南方的重要农业土壤，占全国土地总面积的21％。目前我国推广的油菜品种普通耐铝性较差。在红壤上种植的油菜产量仅为798Kg/ha左右。而在非红壤上种植油菜的产量可达2250-3000Kg/ha左右。
国外通过体细胞突变体的筛选获得了耐铝毒的小麦、水稻、胡萝卜、马铃薯和番茄(Meredith et al，1978；Ojima et al，1983；AnioL，1984；Conner et al，1985a；1985b；Wersuhn et al，1988)，国内朱睦元等对大麦的花药和幼胚培养物进行耐铝毒突变体的筛选，获得了适应红壤的再生植株并已自交获得种子(朱睦元等，1990)。Larsen等人通过对拟南芥诱变种子突变体的筛选获得了两种类型的耐铝毒拟南芥材料，并且通过RAPD和微卫星DNA技术将这两个基因分别定位在拟南芥的1号和4号染色体上(Larsen et al，1998；Degenhardt et al，1998)。最近Tulmann Neto et al(2001)利用γ射线对种子进行诱变处理获得了耐铝毒的小麦品种，Nawrot et al(2001)通过种子进行化学诱变处理也获得了耐铝的大麦品种。
发明内容
本发明的目的是通过生物工程的方法培育适应酸性红壤生长的稳产高产油菜品系。
本发明是采用突变体筛选和远缘杂交这两种办法实现的。
一、采用突变体筛选获得耐铝油菜品系的过程为：
A、用物理及化学诱变剂处理离体培养油菜组织细胞12----36小时，将该组织细胞转移到不含诱变剂的新鲜培养基中进行培养增殖，经培养增殖的组织细胞转移到重量浓度为100----300ppm AlCl3的培养基中进行筛选培养，选择出成活的耐铝细胞，再转移到不含AlCl3的培养基中增殖培养，经增殖培养后，再转移到再生培养基中，形成小植株，再移植到酸性红壤中生长，经3----5代套袋自交纯合，获得耐铝的油菜品系。
B、用物理及化学诱变剂处理萌动的油菜种子，萌动后移种到酸性红壤中生长，经3----5代套袋自交纯合，获得耐铝的油菜品系。
上述过程的物理诱变剂可以是γ射线、x射线等；化学诱变剂可以是甲基磺酸乙酯、叠氮化钠、氮芥子气等。
二、采用远缘杂交获得耐铝油菜品系的过程为：
A、将芸苔属植物与萝卜进行远缘杂交，产生属间杂种，将杂种的幼胚剥出接种在培养基中培养成再生植株，对再生植株用秋水仙素进行染色体加倍，经多倍体选择，获双二倍体植株，再移栽到酸性红壤中生长，以油菜为父本进行连续回交，获得耐铝油菜-萝卜染色体异附加系种子，再将其种子用γ射线辐射诱变，种植到酸性红壤中生长，经3----5代套袋自交纯合，获得耐铝油菜-萝卜染色体易位系(染色体数目为2n＝38)，即为耐铝油菜品系。
B、将芸苔属植物与萝卜进行远缘杂交，产生属间杂种，将杂种的幼胚剥出，放在培养基中培养成再生植株，对再生植株用秋水仙素进行染色体加倍，经多倍体选择，获双二倍体植株，再移栽到酸性红壤中生长，以油菜为父本进行连续回交，获得耐铝油菜-萝卜染色体异附加系种子，种子萌发后将子叶或下胚轴进行组织培养诱导染色体易位，将再生植株种植到酸性红壤中生长，经3----5代套袋自交纯合，获得耐铝油菜-萝卜染色体易位系(染色体数目为2n＝38)，即为耐铝油菜品系。
上述过程是，利用远缘杂交将萝卜的耐铝基因导入芸苔属植物，通过连续回交获得耐铝的油菜-萝卜染色体异附加系，再通过辐射或组织培养诱导易位，使萝卜的耐铝基因整合到油菜基因组中，从而获得耐铝油菜品系。
具体实施例
1、取油菜子叶或下胚轴(中油119)→在MS+NAA 1mg/L+6-Ba 1mg/L+2，4D 1mg/L培养基上离体培养诱导愈伤组织→用0.2％EMS(甲基磺酸乙酯)处理12----36小时→转移至不含诱变剂的培养基中培养增殖→用重量浓度为100ppmAlCl3的培养基进行筛选培养→存活的愈伤组织转移至不含AlCl3的培养基中培养增殖→用重量浓度为200ppmAlCl3的培养基进行筛选培养→存活的愈伤组织转移至不含AlCl3的培养基中培养增殖→用重量浓度为300ppm AlCl3的培养基进行筛选培养→存活的愈伤组织转移至不含AlCl3的培养基中培养增殖→在MS+NAA0.2mg/L+6-BA5mg/L培养基上再生植株→移栽至红壤上生长→经3----5代套袋自交→获得种子→适应酸性红壤的耐铝油菜品系。该品系在红壤上的产量可达1500kg/ha以上(油菜在江西红壤的产量为798kg/ha左右)。
2、用0.2％EMS(甲基磺酸酯)处理萌动油菜种子(中双4号)12----36小时，播种到酸性红壤上，经过3-5代套袋自交纯合，获得适应酸性红壤的耐铝油菜品系。该品系在红壤上的产量可达1500kg/ha以上(油菜在江西红壤的产量为798kg/ha左右)。
3、利用Ogura CMS紫菜苔或Ogura CMS甘蓝型油菜作母本，以萝卜品种早萝卜为父本进行人工授粉杂交→授粉22天后将幼胚剥出→在MS+NAA0.2mg/L+6-BA 3mg/L培养基上培养→获属间杂种植株→用0.1％秋水仙素进行染色体加倍→选择双二倍体植株→移栽到红壤中生长→用油菜为父本进行连续回交→获得耐铝油菜-萝卜染色体异附加系种子→将种子用γ射线进行辐射诱变→种植在酸性红壤中生长→经3----5代套袋自交纯合→获得耐铝的油菜-萝卜染色体易位系种子(染色体数目为2n＝38)→适应酸性红壤的油菜品系。该品系在红壤上的产量可达1500kg/ha以上(油菜在江西红壤的产量为798kg/ha左右)。
4、利用Ogura CMS紫菜苔或Ogura CMS甘蓝型油菜作母本，以萝卜品种早萝卜为父本进行人工授粉杂交→授粉22天后将幼胚剥出→在MS+NAA0.2mg/L+6-BA3mg/L培养基上培养→获属间杂种植株→用0.1％秋水仙素进行染色体加倍→选择双二倍体植株→再移栽到红壤中生长→用油菜为父本进行连续回交→获得耐铝油菜-萝卜染色体异附加系种子→种子萌发后将子叶或下胚轴在MS+NAA1mg/L+6-BA 1mg/L+2，4D 1mg/L培养基上诱导愈伤组织并进行继代培养诱导染色体易位，在MA+NAA0.2mg/L+6-BA5mg/L培养基上再生植株，将再生植株种植在酸性红壤上，经3----5代套袋自交纯合，获得耐铝油菜-萝卜染色体易位系(染色体数目为2n＝38)，即为耐铝油菜品系。该品系在红壤上的产量可达1500kg/ha以上(油菜在江西红壤的产量为798kg/ha左右)。
本发明的优越性
1、可以提高油菜在红壤区的产量。
目前油菜在江西红壤的产量仅为798kg/ha左右，在湖北阳新县红壤上的产量仅为1125kg/ha左右，在武汉江夏区的产量仅为1350kg/ha左右，而我们通过上述方法培养出的油菜品系在红壤上的产量可达1500kg/ha。
2、可以防止目前红壤非生物治理所造成的环境污染。
目前对红壤治理主要是使用石灰、增加土壤有机质等，费工费时，长期使用还会造成环境污染。培育出适应酸性红壤的油菜品系以后，可以不使用石灰，从而防止环境污染。
Claims (4)
1、一种用生物工程培育适应含铝酸性红壤生长的油菜品系的方法，其特征在于过程为：
用物理及化学诱变剂处理离体培养油菜组织细胞，将该组织细胞转移到不含诱变剂的新鲜培养基中进行培养增殖，经培养增殖的组织细胞转移到重量浓度为100---300ppm AlCl3的培养基中进行筛选培养，选择出成活的耐铝细胞，再转移到不含AlCl3的培养基中培养，经增殖培养后，再转移到再生培养基中，形成小植株，再移植到酸性红壤中生长，经3-5代套袋自交纯合，获得耐铝的油菜品系。
2、一种用生物工程培育适应含铝酸性红壤生长的油菜品系的方法，其特征在于过程为：
用物理及化学诱变剂处理萌动的油菜种子，萌动后移种到酸性红壤中生长，经3----5代套袋自交纯合，获得耐铝的油菜品系。
3、一种用生物工程培育适应含铝酸性红壤生长的油菜品系的方法，其特征在于过程为：
将芸苔属植物与萝卜进行远缘杂交，产生属间杂种，将杂种的幼胚剥出，放在培养基中培养成再生植株，对再生植株用秋水仙素进行染色体加倍，经多倍体选择，获双二倍体植株，再移栽到酸性红壤中生长，以油菜为父本进行连续回交，获得耐铝油菜-萝卜染色体异附加系种子，再将其种子通过辐射诱变或组织培养诱导染色体易位，再种植到酸性红壤中生长，经3----5代套袋自交纯合，获得染色体数目为2n＝38的耐铝油菜-萝卜染色体易位系，即为耐铝油菜品系。
4、根据权利要求1、2或3所述的用生物工程培育适应含铝酸性红壤生长的油菜品系的方法，其特征在于物理诱变剂是γ射线、或x射线；化学诱变剂是甲基磺酸乙酯、叠氮化钠、或氮芥子气。
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