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    一種利用花培單倍體篩選優(yōu)良耐鹽株系的小麥耐鹽育種方法技術(shù)

    技術(shù)編號(hào):14156952 閱讀:126 留言:0更新日期:2016-12-11 23:16
    本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種利用花培單倍體篩選優(yōu)良耐鹽株系的小麥耐鹽育種方法,該育種方法的步驟包括:(1)篩選小麥耐鹽資源和育種主干親本;(2)確定小麥耐鹽篩選壓;(3)將小麥耐鹽資源和育種主干親本雜交,獲得F1雜交種;(4)F1雜交種花培獲得單倍體植株;(5)單倍體植株繼代壯根;(6)單倍體植株浸根加倍;(7)花培苗單株收種獲得花培家系,進(jìn)一步農(nóng)藝性狀、耐鹽性篩選獲得小麥耐鹽新品系。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的利用花培單倍體篩選優(yōu)良耐鹽株系的小麥耐鹽育種方法顯著縮短小麥耐鹽育種周期,大大加快了小麥耐鹽育種速度,3年即可實(shí)現(xiàn)小麥耐鹽育種,具有重要的產(chǎn)業(yè)價(jià)值。

    【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

    本專(zhuān)利技術(shù)涉及農(nóng)業(yè)生物
    ,尤其涉及一種能夠顯著縮短小麥耐鹽育種周期、大大加快小麥耐鹽育種速度的利用花培單倍體篩選優(yōu)良耐鹽株系的小麥耐鹽育種方法
    技術(shù)介紹
    土壤鹽漬化是一個(gè)世界性的資源問(wèn)題和生態(tài)問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì),全球有各種鹽漬土約9.5億公頃,占全球陸地面積的10%,廣泛分布于100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。而且,全球灌溉土地面積中,約50%的土地在不同程度地遭受著土壤鹽堿化的危害,由于土壤的次生鹽漬化,全球鹽漬化面積還在迅速增加。土壤鹽漬化的發(fā)展,帶來(lái)了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和生態(tài)危害。來(lái)自世界糧農(nóng)組織和教科文組織的統(tǒng)計(jì)表明,全世界灌溉土地約有一半不同程度遭受鹽漬化危害,每年約有100萬(wàn)公頃土地因土壤的次生鹽漬化而廢棄。我國(guó)鹽堿化土壤主要分布在華北、西北、東北、黃泛區(qū)和濱海地帶,總面積達(dá)4萬(wàn)公頃,約占總耕地面積的10%,是世界上鹽堿土較多的國(guó)家之一,而且鹽堿土面積還將不斷擴(kuò)大,土地鹽堿化形勢(shì)十分嚴(yán)峻。為了合理開(kāi)發(fā)和利用鹽堿土地資源,人們進(jìn)行了不懈的努力,采取了多種措施。在鹽堿地利用的眾多方式中,篩選利用耐鹽植物新品種是改良鹽堿地最經(jīng)濟(jì)有效的方法之一。小麥?zhǔn)鞘澜缟戏植紖^(qū)域最廣,總產(chǎn)量最高,貿(mào)易額最大的糧食作物,同時(shí)小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要的糧食作物之一,產(chǎn)量?jī)H次于水稻,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占重要地位,也是我國(guó)鹽堿地地區(qū)主要栽培作物。因此,培育耐鹽小麥新品種,成為小麥育種工作的重要任務(wù)之一。目前小麥耐鹽育種方法主要有選擇育種、雜交育種、誘變育種和基因工程的方法,其中雜交育種仍是培育小麥耐鹽品種較為普遍的方法。我國(guó)利用雜交育種已培育出的耐鹽小麥品種有德選1號(hào)、德抗961、魯麥10號(hào)、輪抗6號(hào)、輪抗7號(hào)、新春16、新春29和新冬34等。印度和巴基斯坦采用雜交育種育成的品種有KRL1-4、KRL19、LU26S和SARC-1等。但是雜交育種具有篩選工作量大、育種周期長(zhǎng)、費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn),誘變育種具有誘變效率低、工作量大的缺點(diǎn),已越來(lái)越不能滿足育種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,而基因工程育種依賴于小麥耐鹽基因的發(fā)掘,未能得到普遍性的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的育種方法相比,單倍體育種可以縮短育種時(shí)間提高選擇效率。從20世紀(jì)70年代以來(lái),單倍體育種技術(shù)已廣泛用于小麥育種,至今已培育出許多優(yōu)良品種,是小麥育種的有效途徑之一,而且單倍體誘導(dǎo)可以與分子標(biāo)記和遺傳操作技術(shù)相結(jié)合用于作物的遺傳改良研究。目前,小麥單倍體育種主要是通過(guò)花藥培養(yǎng)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)的。小麥屬中度耐鹽植物,當(dāng)土壤鹽分超過(guò)一定限度時(shí),小麥生長(zhǎng)會(huì)受到抑制,輕則生長(zhǎng)發(fā)育受到影響,重則造成植株死亡。研究發(fā)現(xiàn),在小麥在不同生育時(shí)期都具有耐鹽堿性,小麥組織細(xì)胞分化過(guò)程已顯著表現(xiàn)出耐感的差異。國(guó)內(nèi)外一些科研單位已采用鹽處理小麥組織的方法來(lái)進(jìn)行小麥耐鹽變異體的篩選,也有將小麥花藥培養(yǎng)篩選耐鹽變異體培育小麥耐鹽品種的報(bào)道,但是在小麥單倍體途徑的拓展利用上有所缺乏。普通小麥?zhǔn)?倍體,體細(xì)胞中含有6個(gè)染色體組,42條染色體,基因組龐大,小麥耐鹽機(jī)理非常復(fù)雜,是大量基因協(xié)調(diào)表達(dá)的結(jié)果,其中鹽誘導(dǎo)表達(dá)基因的作用非常重要,小麥對(duì)鹽分的抗性受數(shù)量性狀控制,基因的補(bǔ)償效應(yīng)導(dǎo)致常規(guī)的小麥組織對(duì)鹽害的抵抗消弱了小麥組織鹽處理的敏感性,導(dǎo)致常規(guī)的耐鹽篩選敏感性不強(qiáng)。通常花藥培養(yǎng)育種階段會(huì)產(chǎn)生大量的小麥單倍體植株,常規(guī)的花藥培養(yǎng)途徑中誘導(dǎo)培養(yǎng)階段和分化培養(yǎng)階段應(yīng)盡量減少單倍體植株的比例,通過(guò)自然加倍或者人工誘導(dǎo)加倍來(lái)盡量實(shí)現(xiàn)單倍體植株恢復(fù)倍性。然而,單倍體植株由于其染色體組和染色體數(shù)量減半,單倍體植株對(duì)鹽處理的敏感性大大提高,成為我們的重點(diǎn)研究方向。
    技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
    本專(zhuān)利技術(shù)的目的是針對(duì)常規(guī)小麥耐鹽育種的缺陷,提供了一種顯著縮短小麥耐鹽育種周期、大大加快小麥耐鹽育種速度的利用花培單倍體篩選優(yōu)良耐鹽株系的小麥耐鹽育種方法。本專(zhuān)利技術(shù)的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案解決的:一種利用花培單倍體篩選優(yōu)良耐鹽株系的小麥耐鹽育種方法,其特征在于:該育種方法的步驟如下:(1)篩選小麥耐鹽資源和育種主干親本:采用鹽池鑒定法對(duì)小麥資源庫(kù)各材料進(jìn)行耐鹽性鑒定,選取相對(duì)鹽害指數(shù)低于8%的小麥品種或家系作為小麥耐鹽資源;選擇小麥耐鹽性不足但農(nóng)藝性狀優(yōu)良的地方主栽品種作為育種主干親本;正季種植小麥耐鹽資源和育種主干親本;(2)確定小麥耐鹽篩選壓:選取步驟(1)種植的小麥耐鹽資源和育種主干親本的花藥分別進(jìn)行花藥誘導(dǎo)培養(yǎng)獲得花藥愈傷,在分化培養(yǎng)基中加入梯度濃度的NaCl溶液,然后將小麥耐鹽資源和育種主干親本的花藥愈傷轉(zhuǎn)移到該分化培養(yǎng)基中進(jìn)行分化培養(yǎng),篩選小麥耐鹽資源和育種主干親本花藥愈傷分化率均為0.75%~1.5%的分化培養(yǎng)基添加的NaCl濃度,將二者的平均值濃度的NaCl溶液確定為小麥耐鹽篩選壓;(3)將小麥耐鹽資源和育種主干親本雜交,獲得F1雜交種:將步驟(1)正季種植的小麥耐鹽資源和育種主干親本雜交,獲得F1雜交種;(4)F1雜交種花培獲得單倍體植株:F1雜交種正季播種種植,選取健壯主穗花藥進(jìn)行花藥誘導(dǎo)培養(yǎng),獲得花藥愈傷組織,并挑選直徑0.5~0.8cm的花藥愈傷接種于添加了小麥耐鹽篩選壓的分化培養(yǎng)基中分化培養(yǎng),獲得單倍體植株;(5)單倍體植株繼代壯根:待單倍體植株苗長(zhǎng)至3~5cm之后轉(zhuǎn)接于生根培養(yǎng)基進(jìn)行繼代壯根,15d后可觀察到單倍體植株生長(zhǎng)出旺盛的白色根系,打開(kāi)封口膜煉苗;(6)單倍體植株浸根加倍:將壯根并煉苗后的小麥單倍體植株取出,洗凈根部培養(yǎng)基殘留,剪去部分根須,留根長(zhǎng)度2~3cm,用添加了2%二甲基亞砜+0.5‰秋水仙堿溶液浸泡根系,25℃條件下處理24h,處理結(jié)束后再用清水將藥液沖洗干凈,然后將植株移栽到溫室中,遮陰5~7d后常規(guī)栽培管理;(7)花培苗單株收種獲得花培家系,進(jìn)一步農(nóng)藝性狀、耐鹽性篩選獲得小麥耐鹽新品系:溫室種植小麥花培苗,單株收種獲得小麥耐鹽新家系,不同花培家系進(jìn)一步大田播種,農(nóng)藝性狀、耐鹽性篩選獲得農(nóng)藝形狀良好且耐鹽性得到改良的小麥新品系。所述步驟(1)中對(duì)小麥資源庫(kù)各材料進(jìn)行耐鹽性鑒定的鹽池鑒定法的具體步驟為:將鹽池中鹽分濃度控制在0.42%~0.48%,設(shè)置淡水池作為對(duì)照,鑒定材料按株系種植,每個(gè)株系種植2行,每行20株,株距3cm,行距20cm,待小麥生長(zhǎng)至起身-拔節(jié)期和孕穗期,調(diào)查記載單株鹽害癥狀和鹽害級(jí)別,計(jì)算相對(duì)鹽害指數(shù)。所述單株鹽害級(jí)別的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為:生長(zhǎng)發(fā)育正常、不表現(xiàn)任何鹽害癥狀為0級(jí),生長(zhǎng)發(fā)育基本正常、葉尖略有鹽害表現(xiàn)為1級(jí),生長(zhǎng)發(fā)育接近正常、基部葉片干枯、中上部葉片1/3表現(xiàn)鹽害為2級(jí),生長(zhǎng)發(fā)育受抑制、基部葉片及中部葉片干枯、上部葉片1/2表現(xiàn)鹽害為3級(jí),生長(zhǎng)發(fā)育嚴(yán)重受抑制、只上部頂端有綠葉為4級(jí),植株死亡或臨近死亡為5級(jí);所述相對(duì)鹽害指數(shù)的計(jì)算方法為:相對(duì)鹽害指數(shù)=分級(jí)記載的株數(shù)與該級(jí)別數(shù)值乘積的總和/(調(diào)查總株數(shù)×5)×100%。所述步驟(2)和步驟(4)中小麥花藥誘導(dǎo)培養(yǎng)的過(guò)程如下:(a)花藥取材與低溫預(yù)處理:花培材料常規(guī)大田種植,4月中下旬小麥孕穗期時(shí)于每日9點(diǎn)~11點(diǎn)取材小孢子發(fā)育處于單核晚期的主莖穗的中部小穗,剝掉旗葉外其他葉子,75%酒精擦拭表面后插入盛少許純凈水的燒杯中,用黑色塑料袋套住杯子,放入4℃冰箱低溫預(yù)處理3~5d;(b)花藥接種:預(yù)處理后取出材料,用75%酒精消毒幼穗表面,然后放進(jìn)超凈工作臺(tái),從旗葉中撥出麥穗放本文檔來(lái)自技高網(wǎng)
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    【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
    一種利用花培單倍體篩選優(yōu)良耐鹽株系的小麥耐鹽育種方法,其特征在于:該育種方法的步驟如下:(1)篩選小麥耐鹽資源和育種主干親本:采用鹽池鑒定法對(duì)小麥資源庫(kù)各材料進(jìn)行耐鹽性鑒定,選取相對(duì)鹽害指數(shù)低于8%的小麥品種或家系作為小麥耐鹽資源;選擇小麥耐鹽性不足但農(nóng)藝性狀優(yōu)良的地方主栽品種作為育種主干親本;正季種植小麥耐鹽資源和育種主干親本;(2)確定小麥耐鹽篩選壓:選取步驟(1)種植的小麥耐鹽資源和育種主干親本的花藥分別進(jìn)行花藥誘導(dǎo)培養(yǎng)獲得花藥愈傷,在分化培養(yǎng)基中加入梯度濃度的NaCl溶液,然后將小麥耐鹽資源和育種主干親本的花藥愈傷轉(zhuǎn)移到該分化培養(yǎng)基中進(jìn)行分化培養(yǎng),篩選小麥耐鹽資源和育種主干親本花藥愈傷分化率均為0.75%~1.5%的分化培養(yǎng)基添加的NaCl濃度,將二者的平均值濃度的NaCl溶液確定為小麥耐鹽篩選壓;(3)將小麥耐鹽資源和育種主干親本雜交,獲得F1雜交種:將步驟(1)正季種植的小麥耐鹽資源和育種主干親本雜交,獲得F1雜交種;(4)F1雜交種花培獲得單倍體植株:F1雜交種正季播種種植,選取健壯主穗花藥進(jìn)行花藥誘導(dǎo)培養(yǎng),獲得花藥愈傷組織,并挑選直徑0.5~0.8cm的花藥愈傷接種于添加了小麥耐鹽篩選壓的分化培養(yǎng)基中分化培養(yǎng),獲得單倍體植株;(5)單倍體植株繼代壯根:待單倍體植株苗長(zhǎng)至3~5cm之后轉(zhuǎn)接于生根培養(yǎng)基進(jìn)行繼代壯根,15d后可觀察到單倍體植株生長(zhǎng)出旺盛的白色根系,打開(kāi)封口膜煉苗;(6)單倍體植株浸根加倍:將壯根并煉苗后的小麥單倍體植株取出,洗凈根部培養(yǎng)基殘留,剪去部分根須,留根長(zhǎng)度2~3cm,用添加了2%二甲基亞砜+0.5‰秋水仙堿溶液浸泡根系,25℃條件下處理24h,處理結(jié)束后再用清水將藥液沖洗干凈,然后將植株移栽到溫室中,遮陰5~7d后常規(guī)栽培管理;(7)花培苗單株收種獲得花培家系,進(jìn)一步農(nóng)藝性狀、耐鹽性篩選獲得小麥耐鹽新品系:溫室種植小麥花培苗,單株收種獲得小麥耐鹽新家系,不同花培家系進(jìn)一步大田播種,農(nóng)藝性狀、耐鹽性篩選獲得農(nóng)藝形狀良好且耐鹽性得到改良的小麥新品系。...

    【技術(shù)特征摘要】
    1.一種利用花培單倍體篩選優(yōu)良耐鹽株系的小麥耐鹽育種方法,其特征在于:該育種方法的步驟如下:(1)篩選小麥耐鹽資源和育種主干親本:采用鹽池鑒定法對(duì)小麥資源庫(kù)各材料進(jìn)行耐鹽性鑒定,選取相對(duì)鹽害指數(shù)低于8%的小麥品種或家系作為小麥耐鹽資源;選擇小麥耐鹽性不足但農(nóng)藝性狀優(yōu)良的地方主栽品種作為育種主干親本;正季種植小麥耐鹽資源和育種主干親本;(2)確定小麥耐鹽篩選壓:選取步驟(1)種植的小麥耐鹽資源和育種主干親本的花藥分別進(jìn)行花藥誘導(dǎo)培養(yǎng)獲得花藥愈傷,在分化培養(yǎng)基中加入梯度濃度的NaCl溶液,然后將小麥耐鹽資源和育種主干親本的花藥愈傷轉(zhuǎn)移到該分化培養(yǎng)基中進(jìn)行分化培養(yǎng),篩選小麥耐鹽資源和育種主干親本花藥愈傷分化率均為0.75%~1.5%的分化培養(yǎng)基添加的NaCl濃度,將二者的平均值濃度的NaCl溶液確定為小麥耐鹽篩選壓;(3)將小麥耐鹽資源和育種主干親本雜交,獲得F1雜交種:將步驟(1)正季種植的小麥耐鹽資源和育種主干親本雜交,獲得F1雜交種;(4)F1雜交種花培獲得單倍體植株:F1雜交種正季播種種植,選取健壯主穗花藥進(jìn)行花藥誘導(dǎo)培養(yǎng),獲得花藥愈傷組織,并挑選直徑0.5~0.8cm的花藥愈傷接種于添加了小麥耐鹽篩選壓的分化培養(yǎng)基中分化培養(yǎng),獲得單倍體植株;(5)單倍體植株繼代壯根:待單倍體植株苗長(zhǎng)至3~5cm之后轉(zhuǎn)接于生根培養(yǎng)基進(jìn)行繼代壯根,15d后可觀察到單倍體植株生長(zhǎng)出旺盛的白色根系,打開(kāi)封口膜煉苗;(6)單倍體植株浸根加倍:將壯根并煉苗后的小麥單倍體植株取出,洗凈根部培養(yǎng)基殘留,剪去部分根須,留根長(zhǎng)度2~3cm,用添加了2%二甲基亞砜+0.5‰秋水仙堿溶液浸泡根系,25℃條件下處理24h,處理結(jié)束后再用清水將藥液沖洗干凈,然后將植株移栽到溫室中,遮陰5~7d后常規(guī)栽培管理;(7)花培苗單株收種獲得花培家系,進(jìn)一步農(nóng)藝性狀、耐鹽性篩選獲得小麥耐鹽新品系:溫室種植小麥花培苗,單株收種獲得小麥耐鹽新家系,不同花培家系進(jìn)一步大田播種,農(nóng)藝性狀、耐鹽性篩選獲得農(nóng)藝形狀良好且耐鹽性得到改良的小麥新品系。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用花培單倍體篩選優(yōu)良耐鹽株系的小麥耐鹽育種方法,其特征在于:所述步驟(1)中對(duì)小麥資源庫(kù)各材料進(jìn)行耐鹽性鑒定的鹽池鑒定法的具體步驟為:將鹽池中鹽分濃度控制在0.42%~0.48%,設(shè)置淡水池作為對(duì)照,鑒定材料按株系種植,每個(gè)株系種植2行,每行20株,株距3cm,行距20cm,待小麥生長(zhǎng)至起身-拔節(jié)期和孕穗期,調(diào)查記載單株鹽害癥狀和鹽害級(jí)別,計(jì)算相對(duì)鹽害指數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的利用花培單倍體篩選優(yōu)良耐鹽株系的小麥耐鹽育種方法,其特征在于:所述單株鹽害級(jí)別的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為:生長(zhǎng)發(fā)育正常、不表現(xiàn)任何鹽害癥狀為0級(jí),生長(zhǎng)發(fā)育基本正常、葉尖略有鹽害表現(xiàn)為1級(jí),生長(zhǎng)發(fā)育接近正常、基部葉片干枯、中上部葉片1/3表現(xiàn)鹽害為2級(jí),生長(zhǎng)發(fā)育受抑制、基部葉片及中部葉片干枯、上部葉片1/2表現(xiàn)鹽害為3級(jí),生長(zhǎng)發(fā)育嚴(yán)重受抑制、只上部頂端有綠葉為4級(jí),植株死亡或臨近死亡為5級(jí);所述相對(duì)鹽害指數(shù)的計(jì)算方法為:相對(duì)鹽害指數(shù)=分級(jí)記載的株數(shù)與該級(jí)別數(shù)值乘積的總和/(調(diào)查總株數(shù)×5)×100%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用花培單倍體篩選優(yōu)良耐鹽株系的小麥耐鹽育種方法,其特征在于:所述步驟(2)和步驟(4)中小麥花藥誘導(dǎo)培養(yǎng)的過(guò)程如下:(a)花藥取材與低溫預(yù)處理:花培材料常規(guī)大田種植,4月中下旬小麥孕穗期時(shí)于每日9點(diǎn)~11點(diǎn)取材小孢子發(fā)育處于單核晚期的主莖穗的中部小穗,剝掉旗葉外其他葉子,75%酒精擦拭表面后插入盛少許純凈水的燒杯中,用黑色塑料袋套住杯子,放入4℃冰箱低溫預(yù)處理3~5d;(b)花藥接種:預(yù)處理后取出材料,用75%酒精消毒幼穗...

    【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
    技術(shù)研發(fā)人員:宋立勝尹紀(jì)巖王紀(jì)芝
    申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人:江蘇強(qiáng)農(nóng)農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司
    類(lèi)型:發(fā)明
    國(guó)別省市:江蘇;32

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