專利名稱：禾本科植物遠緣雜交選育優(yōu)良種子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)育種方法。
背景技術(shù)：
與發(fā)明有關(guān)的農(nóng)業(yè)育種方法是雜交育種方法，傳統(tǒng)的雜交育種一般都是在同科同屬間的兩種禾本科植物間進行近親雜交。選取優(yōu)良的父本和母本植物，去除母本的雄蕊，用父本的雄蕊花粉進行授粉，經(jīng)過幾代雜交獲得優(yōu)良品種。例如目前大面積推廣的水稻、玉米，都屬于近親雜交方法培育的。目前雖然發(fā)現(xiàn)有不同屬的兩種禾本植物進行遠緣雜交的方法，但成功率不高，且不易重復(fù)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中意義不大。
眾所周知，水稻是在水田里生長的莊稼，它不適應(yīng)于旱田種植，而我國北方地區(qū)由于多晴少雨都屬于旱田，不能栽培水稻，有時即使水田種上水稻，一旦遇到干旱，將造成大面積減產(chǎn)。如果能選育出適應(yīng)旱田栽培的水稻種子將對廣大干旱地區(qū)能夠種植水稻是農(nóng)業(yè)栽培史上的一大進步，對預(yù)防天氣干旱造成水稻減產(chǎn)也是一種積極措施。但如果用近緣雜交的方法在水稻間進行雜交，永遠脫離不了 "水"的基因，只能在遠緣禾本植物中尋找抗旱基因的父本。
狼尾草(pennisetum atopecuroides(L ) Spreng)是多年生草本植物，屬于未本科狼尾草屬，與水稻同科不同屬，狼尾草須根粗壯，莖桿直立，花絮如狼尾，開花期為7月屮旬至11月底，9月底至12月為成熟期，花期較長。狼尾草在山東膠東地區(qū)分布較廣，生長于山坡丘陵干旱地帶，耐旱抗病蟲。因此，狼尾草是首選為抗旱水稻雜交父本的禾本植物。通過將其抗旱基因用雜交的方法導(dǎo)入水稻母體中，即可獲得"旱稻"種子。
由于水稻和狼尾草是同科不同屬的兩種禾本植物，所以實現(xiàn)它們之間的雜交是一種遠緣雜交的方法，實現(xiàn)遠緣雜交關(guān)鍵是解決母父本之間花蕊授粉的排異問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種禾本植物遠緣雜交的方法，最終目的是通過遠緣雜交培育優(yōu)良種子的方法，尤其是培育旱稻的方法，從而達到旱田能種植水稻和旱天水稻不減產(chǎn)的目的。
本發(fā)明的遠緣雜交培育優(yōu)良種子的方法是
一、 選取具有優(yōu)良性能的同種不同屬的同花期的禾本植物母本和父本，摘去母本的雄蕊花粉裝入小瓶留存，保留母本完整的雌蕊，在母花體上套上紙袋待授粉。
二、 將裝有母本雄蕊花粉的小瓶封上黑紙，在黑暗、濕度為85%以上的條
件下保存2-3天，使母本雄蕊花粉致死，然后加入新采摘的父本雄蕊花粉，摻勻后用毛筆涂于去掉雄蕊的母本柱頭(雌蕊)上，進行授粉。
授粉至少在母本開花前4天，前3天，盛花期和開花后2天，進行四次重
復(fù)授粉；
授粉成功后獲得當(dāng)代雜交種子F。。
三、 將當(dāng)代雜交種子F。播種于花盆，播種15天后將生長出的幼苗取出洗凈，在幼苗的根基部用刀片割三個傷口，傷口劃至莖的維管束部位，浸在0.05%秋水仙素溶液中4天，保持在太陽不直曬且光線充足的條件下進行，使染色體加倍，4天后移栽于濕度85%左右的濕棚中，進行培育。
四、 在濕棚十天左右待劃傷口處冒出新芽時，增加肥料促使分蘗，再過20天左右去掉濕棚，轉(zhuǎn)入正常生長期，直至開花結(jié)出第一代可育系遠緣雜交種子F,單穗。
五、 將雜交種子Fi播入自然條件的田間正常培育，開花后獲得分離的后代單穗。分離情況多見于三種，即親母本型、親父本型和父母雙親型，從中選取
父母雙親的單穗，獲得第二代耐旱基因的雜交種子F2。
六、 取雜交種子F2與原母本種子進行回交2-3次，最終獲得具有父本優(yōu)良特性的種子。
本發(fā)明的步驟中，第二步驟是授粉成功的關(guān)鍵。在一般情況下，不同屬的兩種植物授粉，不易成功。經(jīng)放大鏡觀察，母本雌蕊(柱體管)的管口閉合，對外來雄性沒有興趣，雄粉進不到管體中，所以不產(chǎn)生授粉。
本發(fā)明中，在父本雄粉中摻入致死的母本雄粉。由于致死后的母本雄粉含有母本的蛋白質(zhì)，授粉時起到"誘導(dǎo)"作用，母本雌蕊的柱頭誤認為同屬的雄粉而張口 ，使父本的雄粉順利進入花粉管和胚囊而授粉。
本發(fā)明的積極效果是，用本方法可以對某些禾本植物的特性用其他不同屬的植物的優(yōu)良特性進行雜交改良，從而獲得人們所要的某種優(yōu)良特性的新品種。例如用本發(fā)明的方法可以將水稻改良為"旱稻"，從而解決水稻自身抗旱和干旱地區(qū)易種植的問題。


圖1是水稻與狼尾草雜交后獲得到第一代雜交種子Fi單穗圖片；
圖2是雜交種子F1培育后的三種穗形圖片，a為親狼尾草父本單穗，b為親水稻(母本)形單穗；c為父母雙親形獲種子F2的單穗；圖3是用于回交的蜀恢527恢復(fù)系稻穗的圖片；
圖4是F2種子與蜀恢527恢復(fù)系水稻回交后得到的抗旱雜交水稻穗。
具體實施例方式
為了說明本發(fā)明是怎樣實施的，下面以培育一種"旱稻"種子為例說明其實施方案。實施例中采用蜀恢527恢復(fù)系水稻種為母本，通過該實施例，可以推廣到任何人們想改變某種植物性能的雜交方法。該方法主要是以改變性能的植物為母本，以某種性能的同科不同屬的植物為父本，通過雜交方式，使母本植物達到父本植物所具有的某種特性。步驟如下
一、選取正常高產(chǎn)的水稻品種蜀恢527為母本進行雜交。首先摘去母本雄蕊花穗如圖1所示雄蕊，將摘下的雄蕊花粉暫存于小瓶中。保留蜀恢527恢復(fù)系水稻的完整雄芯，套袋后待授粉。二、 選取狼尾草為父本，從狼尾草花穗上摘取如圖2所示的雄蕊花粉，將保存雄蕊水稻雄蕊花粉的小瓶上封上黑紙。在黑暗、濕度為85%以上的條件下保存2-3天，使其活性致死，保留其蛋白質(zhì)，摻加在狼尾草雄蕊花粉中，在開花前4天，前2天，盛花期和開花后2天，對母本水稻進行父本花粉的授粉。授粉成功后獲得當(dāng)代雜交種子Fo。
三、 將雜交種子F。播種于盆內(nèi)生長出幼苗，取幼苗洗凈，在其根基部用刀片劃2-3個傷口，傷口劃至莖的維管束部位。再浸泡于0.05%的秋水仙素溶液中，在避開太陽直射的強光線下條件下浸泡4天取出，移栽于濕度)85%的溫棚中培育，上足肥料養(yǎng)份促其生長。
四、 在上述生長條件下，十天左右幼苗從劃傷處分蘗冒出新芽，施肥促其生長，再經(jīng)20天左右拆去溫棚，自然發(fā)育生長，直至抽穗開花自然授粉結(jié)籽，得到第一代可育系遠緣雜交水稻種子Fi單穗(如圖1所示的穗形)。
五、 取雜交水稻種子F,播于自然條件下的田間，自然發(fā)芽生長，開花結(jié)籽，得到分離的后代花穗(如圖2所示)，后代花穗基本上有如圖2所示abc三種分離情況，圖2a為親父本狼尾草形，圖2b為親母本水稻型，圖2c為水稻狼尾草雙親形。取圖2c所示雙親形籽粒作為第二代抗旱形的水稻雜交種子F2。
六、 取雜交種子F2與優(yōu)良的蜀恢527恢復(fù)系水稻種(如圖3所示的穗形)進行回交，回交次數(shù)2-4次，即可得到旱稻種子(如圖4所示的穗形)。該種子具有狼尾草抗旱的基因，適宜種植于干旱的北方地區(qū)，即使在水稻種植地區(qū)發(fā)生干旱天氣，也不致于減產(chǎn)。
上面所述的回交屬于種子雜交的常規(guī)技術(shù)。蜀恢527恢復(fù)系水稻種是目前雜交稻生產(chǎn)中普遍應(yīng)用的恢復(fù)系。
經(jīng)試驗，回交二代的旱稻種子在旱田中畝產(chǎn)達390kg，回交三代達428kg，回交三次后得到適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)良抗旱品種，畝產(chǎn)461.5kg，比原來蜀恢527恢復(fù)系水稻種增產(chǎn)30%以上。本實施例中的水稻種并不受蜀恢527恢復(fù)系水稻種限制，其他水稻種也可以用本發(fā)明育種方法與狼尾草進行雜交，比如金23B、早秈213等水稻種等。
本發(fā)明不僅僅局限于水稻與狼尾草雜交，比如可以用小麥與長穗偃麥草雜交得到抗病小麥種，用玉米與薏苡屬雜交得到多穗玉米。只要是同科不同屬的禾本植物間的遠緣雜交采用本發(fā)明方法均在保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種禾本科植物遠緣雜交選育優(yōu)良種子的方法，其特征是，步驟如下第一步選取具有優(yōu)良性能的同種不同屬的同花期的禾本植物母本和父本，摘去母本的雄蕊花粉裝入小瓶留存，保留母本完整的雌蕊，在母花體上套上紙袋待授粉；第二步將裝有母本雄蕊花粉的小瓶封上黑紙，在黑暗、濕度為85％以上的條件下保存2-3天，使母本雄蕊花粉致死，然后加入新采摘的父本雄蕊花粉，摻勻后用毛筆涂于去掉雄蕊的母本柱頭上，進行授粉；授粉至少在母本開花前4天，前3天，盛花期和開花后2天，進行四次重復(fù)授粉；授粉成功后獲得當(dāng)代雜交種子F。；第三步將當(dāng)代雜交種子F。播種于花盆，播種15天后將生長出的幼苗取出洗凈，在幼苗的根基部用刀片割三個傷口，傷口劃至莖的維管束部位，浸在0.05％秋水仙素溶液中4天，保持在太陽不直曬且光線充足的條件下進行，使染色體加倍，4天后移栽于濕度85％左右的濕棚中，進行培育；第四步在濕棚待劃傷口處冒出新芽時，增加肥料促使分蘗，再過20天去掉濕棚，轉(zhuǎn)入正常生長期，直至開花結(jié)出第一代可育系遠緣雜交種子F1單穗；第五步將雜交種子F1播入自然條件的田間正常培育，開花后獲得分離的后代單穗，即親母本型、親父本型和父母雙親型，從中選取父母雙親的單穗，獲得第二代耐旱基因的雜交種子F2；第六步取雜交種子F2與原母本種子進行回交2-3次，最終獲得具有父本優(yōu)良特性的種子。
2、 如權(quán)利要求1所述的禾本科植物遠緣雜交選育優(yōu)良種子的方法，其特征是，所述的母本為水稻種，父本為狼尾草。
3、 如權(quán)利要求2所述的禾本科植物遠緣雜交選育優(yōu)良種子的方法，其特征是，所述的水稻種為蜀恢527恢復(fù)系水稻種、金23B水稻種或早秈213水稻種。
4、 如權(quán)利要求1所述的禾本科植物遠緣雜交選育優(yōu)良種子的方法，其特征是，所述的母本為小麥種，父本為長穗偃麥草。
5、 如權(quán)利要求1所述的禾本科植物遠緣雜交選育優(yōu)良種子的方法，其特征是，所述的母本為玉米種，父本為薏苡屬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種禾本科植物遠緣雜交選育優(yōu)良種子的方法，它主要是選取的同種不同屬的同花期的禾本植物母本和父本，摘去母本的雄蕊花，用摻有母本蛋白質(zhì)的父本雄蕊花粉進行雜交、選種，然后回交2-3次，最終獲得具有父本優(yōu)良特性的種子。用本發(fā)明方法可以對某些禾本植物的特性用其他不同屬的植物的優(yōu)良特性進行雜交改良，從而獲得人們所要的某種優(yōu)良特性的新品種。例如用本發(fā)明的方法可以將水稻改良為“旱稻”，從而解決水稻自身抗旱和干旱地區(qū)易種植的問題。
文檔編號A01H1/02GK101473786SQ20091001441
公開日2009年7月8日 申請日期2009年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者畢建杰 申請人:山東農(nóng)業(yè)大學(xué)