專利名稱:一種抗旱高產(chǎn)小麥的育種方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種抗旱高產(chǎn)小麥的育種方法。
背景技術(shù):
小麥?zhǔn)鞘澜缟蠌V為種植的一種主要糧食作物,但小麥約有70%分布在干旱、半干旱區(qū),干旱對小麥的影響廣泛而嚴(yán)重,它可同時影響小麥的光合作用、呼吸代謝、水分狀況和各種酶的變化等生理代謝過程。因此,小麥抗旱性研究和抗旱小麥育種已成為當(dāng)今世界上的重要課題之一。面對日益增長的人口壓力和水資源日益匱乏的現(xiàn)狀,進(jìn)行旱地小麥育種,培育抗旱節(jié)水、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的小麥品種將是保障國家糧食安全、促進(jìn)小麥生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的有效途徑。關(guān)于旱地小麥育種及其與抗旱性的關(guān)系,多數(shù)研究結(jié)果表明,具有典型抗旱性特征的品種一般多為低產(chǎn)和中產(chǎn)的農(nóng)家品種,因此,旱地小麥育種研究的主攻方向為抗旱、高產(chǎn)、廣適。同時,研究表明,小麥抗旱性狀為復(fù)雜的數(shù)量性狀,在抗旱性育種實踐中,直接對抗旱相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行選擇不僅效率低,而且對于一些重要的抗旱相關(guān)性狀如根系性狀等難于直接進(jìn)行選擇。這就造成抗旱育種的效率低下,難以適應(yīng)目前對抗旱品種的需求。分子標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展給作物抗旱育種帶來了新的契機(jī),利用分子標(biāo)記對目標(biāo)基因?qū)嵤┒ㄏ蜻x擇的分子標(biāo)記輔助選擇育種是分子育種技術(shù)的一項重要內(nèi)容。目前分子標(biāo)記輔助育種存在一些急待解決的問題一是絕大多數(shù)的QTL定位都是以來自兩個親本組合的分離群體為基礎(chǔ)的,其結(jié)果只是對來源于每一 QTL位點上的兩個等位基因進(jìn)行比較,無法確定分子育種中目標(biāo)性狀的最佳有利等位基因。二是當(dāng)育種家所用的育種親本與QTL研究群體的親本不同時,QTL定位的結(jié)果就很難直接用于指導(dǎo)分子標(biāo)記輔助育種。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種抗旱高產(chǎn)小麥的育種方法。
為解決上述問題,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種抗旱高產(chǎn)小麥的育種方法,根據(jù)已公布的小麥根系性狀相關(guān)QTL及其緊密連鎖的分子標(biāo)記,對這些QTL及其分子標(biāo)記進(jìn)行分類比較和可靠性分析,選擇對表型性狀貢獻(xiàn)率高、遺傳效應(yīng)大的QTL及其緊密連鎖分子標(biāo)記作為備選標(biāo)記;利用這些標(biāo)記分別對小麥材料進(jìn)行分子標(biāo)記鑒定,篩選出抗旱性強(qiáng)的根系性狀分子標(biāo)記組合,作為根系性狀目標(biāo)親本;從種質(zhì)資源中選擇產(chǎn)量性狀符合育種目標(biāo)的親本,兩類型親本進(jìn)行雜交,得F1, F1自交得F2 ;在雜交后代選擇過程中利用分子標(biāo)記輔助選擇結(jié)合表型選擇以提高選擇效率,分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)可有效地對多基因控制的復(fù)雜的性狀進(jìn)行遺傳改良,提高目標(biāo)基因的選擇效率,加速育種進(jìn)程,特別是對難以進(jìn)行直接選擇的數(shù)量性狀如抗旱性、產(chǎn)量等性狀;在F2代進(jìn)行分子標(biāo)記選擇,選擇符合目標(biāo)的根系、產(chǎn)量相關(guān)性狀的最優(yōu)分子標(biāo)記組合,在F3代對F2最優(yōu)組合進(jìn)行性狀鑒定,在根系性狀符合育種目標(biāo)的基礎(chǔ)上,再結(jié)合產(chǎn)量構(gòu)成因素的選擇,在千粒重較高的前提下注重選擇穗大粒多、分蘗力較強(qiáng)的個體。
作為優(yōu)選,所述產(chǎn)量性狀包括千粒重、結(jié)實率和分蘗力性狀。作為優(yōu)選,再利用PEG脅迫、抗旱棚多種干旱條件對材料進(jìn)行抗旱性鑒定,獲得抗旱材料全面的抗旱特點;為選出抗旱性強(qiáng)的品種,親本及雜交后代包括親本圃、雜種圃及選種圃均在正常水澆條件及旱地條件種植,在材料生長的苗期、開花期及成熟期分別取樣進(jìn)行不同條件下的性狀鑒定,確定材料的抗旱性及產(chǎn)量、品質(zhì)等性狀。本發(fā)明抗旱高產(chǎn)小麥的育種方法的有益效果是本項技術(shù)的主要目的是將已定位的抗旱相關(guān)分子標(biāo)記進(jìn)行真實性分析,確定用于抗旱性狀選擇的分子標(biāo)記及其有益標(biāo)記類型,然后應(yīng)用于抗旱育種實踐,并提出利用分子標(biāo)記輔助形態(tài)、生理性狀進(jìn)行抗旱小麥選育的實施方案。該種小麥的穗數(shù)、粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量在干旱脅迫條件下降低最少,產(chǎn)量最高。
具體實施例方式一種抗旱高產(chǎn)小麥的育種方法,包括以下步驟
I.親本抗旱性狀、產(chǎn)量性狀的篩選在本實施例中,將該小麥名稱定為青麥6號。在青麥6號選育過程中主要是針對小麥上已經(jīng)初步確定的耐旱相關(guān)基因/QTL及其緊密連鎖的分子標(biāo)記,對這些分子標(biāo)記利用生物信息學(xué)方法進(jìn)行標(biāo)記的可靠性分析,選擇對表型性狀貢獻(xiàn)率高、遺傳效應(yīng)大的QTL及其緊密連鎖分子標(biāo)記作為備選標(biāo)記。篩選出Xgwm319, Xbarc 18, Xbarc 183,Xbarc200, XwmcO25等用于小麥根系性狀的輔助選擇標(biāo)記,Xrwgs27, Xrwgs28, Xrwgs29, Xrwgs 10, XrwgslI, Xrwgs12 等用于產(chǎn)量相關(guān)性狀的輔助選擇標(biāo)記。利用這些標(biāo)記分別對150份小麥材料進(jìn)行分子標(biāo)記鑒定。篩選出根系性狀符合育種目標(biāo)的親本材料(萊州137)和產(chǎn)量及其相關(guān)性狀符合育種目標(biāo)的親本材料(978009)。其中,QTL是quantitative trait locus的縮寫,中文可以翻譯成數(shù)量性狀座位或者數(shù)量性狀基因座,它指的是控制數(shù)量性狀的基因在基因組中的位置。2.雜交后代的選擇在F2代對分離群體進(jìn)行上述根系、產(chǎn)量相關(guān)分子標(biāo)記進(jìn)行鑒定,鑒定數(shù)量為1256株。對根系性狀、產(chǎn)量相關(guān)性狀分子標(biāo)記進(jìn)行聚合,從中選擇出113株優(yōu)勢分子標(biāo)記組合。然后自交到F3。F3材料首先在溶液培養(yǎng),當(dāng)溶液培養(yǎng)材料生長至分蘗期,進(jìn)行根系性狀包括根粗、根數(shù)、根干重、總根量等性狀考查,從中選擇根基粗、總根量大的個體(68株)轉(zhuǎn)移到大田培養(yǎng)。大田生長的材料當(dāng)生長至開花期分別進(jìn)行MDA、脯氨酸含量進(jìn)行測定,成熟期測定其結(jié)實率。從中選擇結(jié)實率高、MDA含量低、脯氨酸積累高的個體;中選個體自交,然后在高代分別進(jìn)行水田、旱田種植,對高代材料在抗旱性、產(chǎn)量符合要求的基礎(chǔ)上主要進(jìn)行株型、籽粒性狀等的選擇,最終選育出抗旱、高產(chǎn)的旱地小麥品種青麥6號。青麥6號的基本特性特征特性半冬性,幼苗匍匐。兩年區(qū)域試驗結(jié)果平均生育期236天,比對照品種魯麥21號早熟I天;株高76. 4厘米,株型緊湊,較抗倒伏,熟相較好;畝最大分蘗87. 9萬,有效穗42. O萬,分蘗成穗率47. 7% ;穗型紡錘,穗粒數(shù)33. 5粒,千粒重38. 9克,容重774. 3克/升;長芒、白殼、白粒,籽粒較飽滿、硬質(zhì)。2008-2009年生產(chǎn)試驗統(tǒng)一取樣經(jīng)農(nóng)業(yè)部谷物品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心(泰安)測試籽粒蛋白質(zhì)含量12. 0%、濕面筋34. 0%、沉淀值30. 5ml、吸水率66. 5ml/100g、穩(wěn)定時間3. lmin,面粉白度74. 7。產(chǎn)量表現(xiàn)在2006-2008年山東省小麥品種旱地組區(qū)域試驗中,兩年平均畝產(chǎn)410. 24公斤,比魯麥21號增產(chǎn)6. 70% ;2008-2009年旱地組生產(chǎn)試驗,平均畝產(chǎn)446. 31公斤,比魯麥21號增產(chǎn)6. 56%。青麥6號的抗旱性表現(xiàn)表I干旱脅迫條件下不同小麥旗葉SOD酶活性、蛋白質(zhì)含量、過氧化氫酶活性、丙
二醛含量情況
權(quán)利要求
1.一種抗旱高產(chǎn)小麥的育種方法,其特征在于根據(jù)已公布的小麥根系性狀相關(guān)QTL及其緊密連鎖的分子標(biāo)記,對這些QTL及其分子標(biāo)記進(jìn)行分類比較和可靠性分析,選擇對表型性狀貢獻(xiàn)率高、遺傳效應(yīng)大的QTL及其緊密連鎖分子標(biāo)記作為備選標(biāo)記;利用這些標(biāo)記分別對小麥材料進(jìn)行分子標(biāo)記鑒定,篩選出抗旱性強(qiáng)的根系性狀分子標(biāo)記組合,作為根系性狀目標(biāo)未本; 從種質(zhì)資源中選擇產(chǎn)量性狀符合育種目標(biāo)的親本,兩類型親本進(jìn)行雜交,得F1, F1自交得& ;在雜交后代選擇過程中利用分子標(biāo)記輔助選擇結(jié)合表型選擇以提高選擇效率,分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)可有效地對多基因控制的復(fù)雜的性狀進(jìn)行遺傳改良,提高目標(biāo)基因的選擇效率,加速育種進(jìn)程,特別是對難以進(jìn)行直接選擇的數(shù)量性狀如抗旱性、產(chǎn)量等性狀; 在F2代進(jìn)行分子標(biāo)記選擇,選擇符合目標(biāo)的根系、產(chǎn)量相關(guān)性狀的最優(yōu)分子標(biāo)記組合,在F3代對F2最優(yōu)組合進(jìn)行性狀鑒定,在根系性狀符合育種目標(biāo)的基礎(chǔ)上,再結(jié)合產(chǎn)量構(gòu)成因素的選擇,在千粒重較高的前提下注重選擇穗大粒多、分蘗力較強(qiáng)的個體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗旱高產(chǎn)小麥的育種方法,其特征在于所述產(chǎn)量性狀包括千粒重、結(jié)實率和分蘗力性狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗旱高產(chǎn)小麥的育種方法,其特征在于再利用PEG脅迫、抗旱棚多種干旱條件對材料進(jìn)行抗旱性鑒定,獲得抗旱材料全面的抗旱特點;為選出抗旱性強(qiáng)的品種,親本及雜交后代包括親本圃、雜種圃及選種圃均在正常水澆條件及旱地條件種植,在材料生長的苗期、開花期及成熟期分別取樣進(jìn)行不同條件下的性狀鑒定,確定材料的抗旱性及產(chǎn)量、品質(zhì)等性狀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗旱高產(chǎn)小麥的育種方法,通過生物信息學(xué)方法,確定了部分用于小麥根系性狀、生理性狀等抗旱相關(guān)性狀的QTL及其緊密連鎖的分子標(biāo)記作為難于直接進(jìn)行性狀選擇的標(biāo)記選擇指標(biāo),利用分子標(biāo)記選擇結(jié)合產(chǎn)量相關(guān)性狀選擇,進(jìn)行抗旱小麥育種的選擇策略。在親本選擇及雜交早代(F2、F3代),主要進(jìn)行分子標(biāo)記選擇、在高代主要進(jìn)行產(chǎn)量及株型選擇。苗期主要進(jìn)行胚芽鞘長度、相對發(fā)芽率和硝酸還原酶活性、可溶性糖含量和丙二醛含量、根系活力等指標(biāo)的測定;后期主要進(jìn)行旗葉的相對含水量、可溶性蛋白質(zhì)含量、保護(hù)酶系統(tǒng)及產(chǎn)量等指標(biāo)的測定。通過利用抗旱性狀分子標(biāo)記輔助選擇結(jié)合性狀鑒定,選出抗旱、高產(chǎn)小麥品種“青麥6號”。
文檔編號A01H1/04GK102907312SQ20121043167
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者穆平, 林琪, 王春華, 張洪生 申請人:青島農(nóng)業(yè)大學(xué)