一种小麦高抗穗发芽材料的培育方法技术

公开了一种小麦抗穗发芽材料的培育方法。10月上中旬,用野燕麦DNA特制的培养液，培养小麦种子15天,苗长出2叶、3～5条根时，作为0代苗移栽大田。第二年6月，全收0代种子并于10月初全部单粒点播为第1代。下年将1代植株收割、扎捆。放于阴暗室内，喷水湿透穗部，盖塑料膜保湿，催芽15天，烘、晒干脱粒，将籽粒用水漂选，淘汰浮于水上的发芽籽粒，保留沉水底的未发芽籽粒，速烘晒干用于2代播种。到第7代，收获、脱粒，于6月中旬大田单穴单粒播种不少于1万株，同播对照。播后始终保持土壤湿润。只留较对照出苗晚的苗并编号、记录出苗日期，3～-4片叶时移入营养钵，在半阴棚中并用0.5％多效唑喷施、灌根，越夏。10月上旬移栽大田，下年进行抗穗发芽鉴定。可选出高抗穗发芽材料。可选出高抗穗发芽材料。

【技术实现步骤摘要】
一种小麦高抗穗发芽材料的培育方法


[0001]本专利技术涉及小麦育种
，特别涉及一种小麦高抗穗发芽材料的创制方法。

技术介绍

[0002]冬小麦成熟期遇连续阴雨天气导致麦粒在穗上发芽(穗发芽)是一种世界性的气候灾害，是当前小麦育种领域急需解决的技术难题。联合国粮农组织统计，每年因穗发芽造成的损失占世界小麦总产量的 20％，相当于我国年小麦年总产量。我国有85％的小麦产区都存在穗发芽隐患。我国黄淮麦区、长江中下游麦区曾多次发生大面积小麦穗发芽、西南冬麦区及东北春麦区穗发芽灾害也频繁发生。河北省中北部麦区不断发生，河北省中南部麦区近几年来由于抢收及时偶尔发生。
[0003]小麦穗发芽后不仅导致产量降低，更主要的是造成品质严重变劣，甚至丧失食用、加工利用的价值。穗发芽灾害不发则已，一发则损失惨重。穗发芽灾害发生的外因是连续阴雨和潮湿的气候，内因是小麦本身的抗性。当今科技影响控制气候的能力有限，因此只能通过抗穗发芽育种来提高冬小麦品种自身的抗穗发芽能力来抵抗灾害的发生。
[0004]当前的小麦抗穗发芽育种存在两个技术瓶颈，首先是用于小麦抗穗发芽育种的高抗穗发芽的种质资源材料的严重匮乏；其次是小麦抗穗发芽育种时，大田育种材料抗穗发芽性状的定向选择困难，因为小麦穗发芽这种气候灾害不是每年都发生的。两种原因致使冬小麦的抗穗发芽育种一直未能取得突破性进展，穗发芽问题仍然是当前小麦生产有待解决的问题。
[0005]冬小麦的抗穗发芽问题一直是世界各国农业科学研究的重要领域，我国科技工作者在冬小麦的抗穗发芽育种方面做了大量工作。首先对现有的大量冬小麦品种资源材料进行了抗穗发芽筛选鉴定。中国农业科学院品种资源研究所、西南大学生物科技学院、山西省小麦研究所、西北农林科技大学等单位都在抗穗发芽种质资源的筛选鉴定方面做了大量的工作。通过筛选鉴定，发现了一些抗性与生理上的关系；抗性与外部形态上的关系；也选出了一些抗性相对较好的材料作为冬小麦抗穗发芽育种的资源利用，但是受现有冬小麦遗传背景的限制并没有从根本上找到冬小麦抗穗发芽的抗源基因，致使冬小麦抗穗发芽育种一直未能取得突破性进展。穗发芽问题至今仍然没有从根本上得到解决。
[0006]美国农业部农业研究局和堪萨斯州立大学的研究人员在小麦中发现并克隆出一个被命名为PHS的能防止植物提前发芽的基因，这一基因的发现将阻止麦穗提前发芽。2011年，国家小麦工程技术研究中心，利用基因枪法获得了转反义硫氧还蛋白基因的抗穗发芽转基因小麦材料。通过人工模拟降雨穗发芽试验，转基因小麦种子比非转基因小麦的萌动时间明显延长，穗发芽受到明显的抑制。但是这些材料转入的是人工克隆的工程基因，该基因对生物环境的安全性还正在评估，特别是目前在国家严格限制在粮食作物上应用转工程基因的形势下，该转基因材料在冬小麦抗穗发芽育种上应用还需要等待。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有技术的缺陷，提供了一种小麦高抗穗发芽材料的创制方法。野燕麦又名野麦子(Avena fatua L)是小麦的伴生杂草，是禾本科燕麦草属的一种一年生草本植物，野燕麦的种子具有强休眠特性和较长的休眠期，成熟种子经90—150天休眠后才萌发。在黄淮麦区，野燕麦的种子于6月初成熟，然后落入土中，在土壤中经过了水分、温度充足的夏季后，到当年的9—11月份才发芽出苗。因此野麦子具有极强的抗穗发芽能力。野燕麦和小麦分属于不同的属，通过远缘杂交转移利用野燕麦的高抗穗发芽基因很难成功。为了利用野燕麦种子的强休眠特性来创制小麦高抗穗发芽材料，本专利技术采取了以下技术方案与步骤：
[0008]S1：收集野燕麦成熟后的种子，将野燕麦的种子用10ppm浓度的赤霉素溶液浸泡5～8个小时然后播种到沙盘中，在25℃室温下保湿培养，野燕麦长成幼苗后剪取幼嫩叶片采用CTAB法提取DNA并纯化。
[0009]S2：种子培养液配方：(柠檬酸钠0.044115g+氯化钠0.08766g+ 野燕麦DNA0.2g+二甲基亚砜100ul+无菌超纯水1000ml)PH＝8.0。
[0010]S3：当年的9月下旬选用综合农艺性状好的小麦品种的饱满种子作为培养材料，培养种子的不少于100粒。
[0011]S4：先将种子用0.1％的升汞灭菌10分钟，用无菌水反复冲洗5 次，再用无菌水浸泡14小时左右，种子即将发芽时放入底部铺有无菌滤纸的培养皿中，加入S2的种子培养液，加入量为液面刚好没住种粒的一半为好，不要全没住种子。
[0012]S5：培养皿置于19～23℃的条件下保湿培养，每天补加培养液2 次保证培养皿中培养液的量。每隔3天将培养皿中的残留培养液倒掉并用无菌水反复冲洗5次，倒掉水后再加入新鲜的培养液，防止培养皿中盐积累对种子萌发生长造成不良影响。培养15天后，小麦苗长出2片叶，生有3～5条根时移栽入大田，作为第0代麦苗。
[0013]S6：第二年6月上旬小麦成熟时，将第0代麦苗所产种子全部收获。第二年10月初将第0代麦苗所产种子全部单粒点播于大田，出苗后作为第1代麦苗。
[0014]S7：第三年在小麦成熟后，将第1代麦苗长成的植株整株收获，并扎成捆。然后将成捆的小麦穗部向上集中存放在阴暗的室内。喷水将小麦植株的穗部湿透，并加盖塑料膜保湿，每天至少喷水1次，保证小麦穗部的湿度，进行15天的催芽。
[0015]S8：催芽15天后，将小麦植株移到晒场晒干，将脱粒后的干燥麦粒放入盛水的大水桶中，快速搅拌，然后用筛捞出漂浮起来的已发芽麦粒后用筛网迅速过滤，获得沉在水底下的未发芽麦粒并迅速晒干或烘干，保存留作下一代播种。
[0016]S9：第1代至第6代都采用S7、S8的方法进行整株收获、催芽、选种。
[0017]S10：第7代小麦植株成熟、收获、脱粒后立即进行大田播种，播种时间大约在6月的中下旬。播种前要将土地造足底墒、精耕细作，播种方式采用单穴单粒播种，播种量，将第7代小麦植株所产种子全部播完或不低于10000株。在同一地块以相同的方式播种相同品种的未经处理的种子作为对照。播种后结合降雨情况，适时浇水始终保持土壤湿润。
[0018]S11：记录对照种子的出苗期，处理种子中凡是比对照种子出苗早的或和对照种子同时出苗的，全部拔掉淘汰。较对照种子出苗晚的麦苗进行编号、挂牌并记录出苗时间，等长到3-4片叶时将麦苗移栽入营养钵中，转移到半遮阴棚中，同时给营养钵中的麦苗喷施
0.5％的多效唑或进行灌根，抑制麦苗生长进行越夏。10月上旬将营养钵中越夏的小麦苗移栽入大田。
[0019]S12：下一年小麦成熟后，对移栽的材料进行穗发芽抗性鉴定，出苗最晚的一批麦苗的穗发芽抗性都能达到高抗级别，接近于野燕麦的穗发芽抗性。可作为小麦高抗穗发芽种质资源应用。
[0020]与现有技术相比本专利技术申请的优点在于：利用了与小麦远缘的植物野燕麦的抗穗发芽特性，创制了小麦高抗穗发芽材料。
[0021]应用实例：我研究室已从野燕麦基因组DNA培养液，培养小麦品种“衡5229”种子的后代群体中，选出了4个高抗穗发芽的新种质资源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种培育小麦高抗穗发芽材料的方法，其特征在于包括说明书：S1：收集野燕麦成熟后的种子，将野燕麦的种子用10ppm浓度的赤霉素溶液浸泡5～8个小时然后播种到沙盘中，在25℃室温下保湿培养，野燕麦长成幼苗后剪取幼嫩叶片采用CTAB法提取DNA并纯化；S2：种子培养液配方：（柠檬酸钠0.044115g +氯化钠0.08766g +野燕麦DNA0.2g+二甲基亚砜100ul +无菌超纯水1000ml）PH=8.0；S3：当年的9月下旬选用综合农艺性状好的小麦品种的饱满种子作为培养材料，培养种子的不少于100粒；S4：先将种子用0.1%的升汞灭菌10分钟，用无菌水反复冲洗5次，再用无菌水浸泡14小时左右，种子即将发芽时放入底部铺有无菌滤纸的培养皿中，加入S2的种子培养液，加入量为液面刚好没住种粒的一半为好，不要全没住种子；S5：培养皿置于19～23℃的条件下保湿培养，每天补加培养液2次保证培养皿中培养液的量；每隔3天将培养皿中的残留培养液倒掉并用无菌水反复冲洗5次，倒掉水后再加入新鲜的培养液，防止培养皿中盐积累对种子萌发生长造成不良影响；培养15天后，小麦苗长出2片叶，生有3～5条根时移栽入大田，作为第0代麦苗；S6：第二年6月上旬小麦成熟时，将第0代麦苗所产种子全部收获；第二年10月初将第0代麦苗所产种子全部单粒点播于大田，出苗后作为第1代麦苗；S7：第三年在小麦成熟后，将第1代麦苗长成的植株整株收获，并扎成捆；然后将成捆的小麦穗部向上集中存放在阴暗的室内；喷水将小麦植株的穗部湿透，并加盖塑料膜保湿，每天至少喷水1次，保证小麦穗部的湿度，进行15天的催芽；S8：催芽15天后，将小麦植株移到晒场晒干，将脱粒后的干燥麦粒放入盛水的大水桶中，快速搅拌，然后用筛捞出漂浮起来的已发芽麦粒后用筛网迅速过滤，获得沉在水底下的未发芽麦粒并迅速晒干或烘干，保存留作下一代播种；S9：第1代至第6代都采用S7、S8的方法进行整株收获、催芽、选种；S10：第7代小麦植株成熟、收获、脱粒后立即进行大田播种，播种时间大约在6月的中下旬；播种前要将土地造足底墒、精耕细作，播种方式采用单穴单粒播种，播种量，将第7代小麦植株所产种子全部播完或不低于10000株；在同一地块以相同的方式播种相同品种的未经处理的种子作为对照；播种后结合降雨情况，适时浇水始终保持土壤湿润；S11：记录对照种子的出苗期，处理种子中凡是比对照种子出苗早的或和对照种子同时出苗的，全部拔掉淘汰；较对照种子出苗晚的麦苗进行编号、挂牌并记录出苗时间，等长到3-4片叶时将麦苗移栽入营养钵中，转移...

【专利技术属性】
技术研发人员：张希太，肖磊，董策，谢淑芹，刘红耀，
申请(专利权)人：邯郸市农业科学院，
类型：发明
国别省市：