CN101133715A - 烟草NaN3诱变种质创新与品种选育技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了烟草NaN3诱变种质创新与品种选育的技术，该技术包括(1)诱变材料选择，选择综合性状较好、适应强的烟草栽培品种的风干种子；(2)配制NaN3溶液；(3)种子处理，用4mmol/L的NaN3溶液在25℃下处理6h，处理的种子数为1万粒以上；(4)M1的种植与管理，增大种植密度，其群体宜为5000～8000株；收种时按照一株少粒法收种，再将种子按类型混合；(5)M2的种植与选择，群体规模宜在8000～10000株；(6)M3及以后的处理，M2代选出的单株种成M3代株系，每株系150～200株。本技术优点是：1)明确了烟草NaN3诱变的适宜剂量和种子处理方法，提高了诱变频率；2)选育技术方法集简约性和实用性于一体，在尽量小的群体规模和投入下，最大化的提高了选育效果和效率。
Description
技术领域
本发明涉及处理种子的方法，具体来说，涉及烟草种质创新和品种选育技术。
技术背景
自从1948年，Gustafsson等曾用芥子气处理大麦获得突变体；1967年Nilan用硫酸二乙酯处理大麦种子育成了矮秆、高产品种，此后化学诱变剂的研究和应用就逐步发展起来。与物理诱变剂相比，化学诱变剂的特点有：①诱发突变率较高，而染色体畸变较少；②对处理材料损伤轻，有的化学诱变剂只限于DNA的某些特定部位发生变异；③大部分有效的化学诱变剂较物理诱变剂对生物损伤大，容易引起生活力和可育性下降。在通过化学诱变培育植物新品种方面，已经有技术方案申请了专利，例如中国专利申请件ZL02136506.7号“纯天然彩色草坪草的培育方法”用叠氮化钠进行种子直接诱变或离体诱变处理，培育了彩色草坪草；01139096.4号“生物工程改良水稻品质的方法”用化学诱变剂EMS+NEU处理稻种，改良了水稻品质；200410053947.5号“一种带有叶色标记玉米的选育方法”用叠氮化钠或甲基磺酸乙酯处理玉米种子，诱变得到带有叶色标记的玉米；200510043191.0号“一种辣椒苗期黄苗性状植株的获得方法”用亚硝酸溶液浸泡辣椒种子，得到黄苗性状植株等。但迄今为止，采用化学诱变方法处理烟草种子的技术尚未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供烟草NaN3诱变种质创新与品种选育技术，选择NaN3作为实用的诱变剂，并将这一诱变率高而安全的诱变剂高效地应用于烟草品种选育。
发明人通过长期的试验研究，认识到，与物理诱变比较，化学诱变剂对人体更具有危险性，必须选择不影响操作人员健康的有效物质作为诱变剂。通过筛选，找到NaN3作为一种动植物的呼吸抑制剂，可使复制中的DNA碱基发生替换，具有较高的突变频率，又具有高效、无毒、价格便宜及使用安全等优点，是目前为数不多的诱变率高而安全的一种诱变剂。
本发明提供的烟草NaN3诱变种质创新与品种选育技术，是一个完整的技术体系，它包括：
(1)诱变材料选择
选择综合性状较好、优质适产，以及适应性较强，需要对个别不良性状进行改良的优异栽培常规种或杂交种；
(2)配制NaN3溶液
将4.11ml 0.2M磷酸氢二钠和15.89ml 0.1M柠檬酸混合，配制成pH＝3的柠檬酸-磷酸氢二钠溶液。其中0.1M柠檬酸以一个结晶水的柠檬酸21.01g配制1000ml水溶液；0.2M磷酸氢二钠以35.01g二水磷酸氢二钠配制1000ml水溶液；再将0.26g NaN3溶于1L中pH＝3的柠檬酸-磷酸氢二钠溶液，配制成4mmol/L的NaN3溶液。
(3)种子处理
所选材料的风干种子在盛有50％甘油一水溶液的干燥器中平衡7d后，在温度为25℃的恒温箱内用清水预浸24h，然后用4mmol/L的NaN3溶液在25℃下处理6h，处理过的种子在流水中冲洗8h后，获得M1代种子；处理的种子数应为10000粒以上。
(4)诱变烟草的种植、选择与管理
将上述处理过的M1代种子进行播种、育苗、移栽、培植、开放授粉，并收种得到诱变二代(M2)种子，再次进行播种、育苗、移栽、培植，开花授粉，并收种得到下一代种子，如此反复种植并对第二、第三、第四代的植株进行选择，株系稳定后，对于连续两年优良品系比较试验综合性状均超过或接近对照的材料，可提交区域试验，进入品种审定程序。
上述过程中，诱变一代(M1)的种植与管理要点是：M1代种子应尽可能做到在预选品种的主栽地正季播种，避免因改变播种期和生态条件，使M1代植株在生长过程中因日照及温度等条件的改变，使正常的生长发育受到影响；M1代的整地、播种、育苗、移栽及大田管理应按照当地最适方式开展，力求精细，以保证幼苗较高的存活率；大田期只抹芽，不打顶；但是，M1代的种植密度可以比当地通常采用的密度增大50％左右，以便缩小M1代的种植规模，节约成本和劳力；M1代开放授粉，按照一株少粒法收种，并尽可能收获同一株不同果枝节位的种子，以充分利用突变嵌合体；然后将同一品种诱变后代的种子混合。
上述过程中，诱变二代(M2)的种植与选择要点是：M2代通常采用分类型混种的方式，即同一品种的M2代混播，且每隔3-5行种植1行对照，以便观察可能的突变；M2代也应做到在预选品种的主栽地正季播种，且播种、育苗、移栽及整个田间管理均采用当地最适的方式进行；大田期只抹芽，不打顶；对于以抗病性选育为目的M2代，可以种植于目的病害的鉴定病圃或病害高发区，且每隔3-5行种植1行对照，以便在一定的选择压下提高选育效率；对于根据育种目标中选的M2代植株，应在现蕾期套袋，单独收种，并逐份严格编号，记载主要的特征特性；对于未中选的植株可以混合收种，也可以根据情况放弃收种。
上述过程中，诱变三代(M3)及以后的处理要点是：M3代也应做到在预选品种的主栽地正季播种，播种、育苗、移栽及整个田间管理均采用当地最适的方式进行，且每隔3-5行突变材料加入1行对照；M2代选出的单株种成M3代株系，每株系150-200株；对于抗病性选育为主要目的M2代，可继续种植于相应病圃或病害高发区，每株系500-800株，且每隔3-5行种植1行对照，用以调查突变性状的稳定程度和继续进行选择；选择时应与对照材料进行比较，确定为突变株系后，先选优异突变株系，再从中选择优异突变单株；从高度稳定的优异突变株系中选出的单株，分株混收后转入M4进行产量预备试验以及抗性和品质鉴定试验。根据试验结果，M4代的参试株系中再选出最佳株系，并从最佳株系中选出优株进行繁种；对于突变形状尚未稳定的突变株系，选株后在M4代甚至M5代仍按株系进行种植，继续选择；对于混合收种的M2代材料，其M3代仍参照M2代进行混种，中选的单株，其M4代类似于M2代单收种子的M3代处理方法，依此顺延；在一般情况下，烟草诱变后代通过M3代的选择，多数M4代株系已经稳定，故M4代除了开展产量预备试验外，应同时进行种子繁殖工作，为M5代参加优系评比试验提供种子准备；对于连续两年优良品系比较试验综合性状均超过或接近对照的材料，可提交区域试验，进入品种审定程序。
发明人指出：群体规模适当是保障诱变种质创新和品种选育成功的必要条件，因此，种子处理阶段，处理的种子数应为10,000粒以上；M1代应增大种植密度，M1代的种植群体通常应为5,000-8,000株；烟草M2代是变异类型最丰富的世代，也是进行选择的关键的世代，M2代的群体规模宜在8,000-10,000株；M3代是烟草突变体鉴定与继续选择的世代，应在M2代的群体规模的基础上进行栽培，选出优良株系。
本发明的烟草NaN3诱变种质创新与品种选育技术优点是：1)明确了烟草NaN3诱变的适宜剂量和种子处理方法，提高了诱变频率；2)选育技术方法集简约性和实用性于一体，在尽量小的群体规模和投入下，最大化的提高了选育效果和效率。
具体实施方式
实施例 按照以下步骤进行烟草NaN3诱变种质创新与品种选育：
第一步，诱变材料选择：选择原烟外观质量和内在化学质量较好，抗多种病害，但在贵州省种植时表现烟叶身份较差、节距较大、株高较高的贵烟11品种风干种子作为诱变材料。旨在通过诱变处理选育节距缩短，株高适当降低，同时烟叶身份有所改善的突变体。
第二步，配制NaN3溶液：先将4.11ml 0.2M磷酸氢二钠和15.89 ml0.1M柠檬酸混合，其中0.1M柠檬酸以一个结晶水的柠檬酸21.01g配制1000ml水溶液；0.2M磷酸氢二钠以35.01g二水磷酸氢二钠配制1000ml水溶液；再将0.26g NaN3溶于1L pH＝3的柠檬酸-磷酸氢二钠溶液中，配制成4mmol/L的NaN3溶液。
第三步，种子处理：将10,000粒左右贵烟11风干种子在盛有50％甘油一水溶液的干燥器中平衡7天后，在温度为25℃的恒温箱内用清水预浸24小时，然后用4mmol/L的NaN3溶液在25℃下处理6小时，处理过的种子在流水中冲洗8小时后，获得M1代种子。
第四步，M1代的种植与管理：M1代的播种、育苗、移栽及大田管理均按照贵州省烟草科学研究所试验田所在的黔南州福泉市的最适方式进行。但是，大田期不打顶，且移栽密度为1450株/亩，较常用的1100株/亩，提高32％。M1代种植5000株，开放授粉，按照一株少粒法收种后，将所收种子全部混合。
第五步，M2代的种植与选择：M2代在贵州省烟草科学研究所试验基地播种、育苗、移栽，其方法包括以后的大田管理均按照当地的最适方法进行。移栽时，每3-5行突变材料种植1行对照，共种植8,000株。对中选的节距缩短，株高降低的M2代18个突变株单独套袋，留种。
第六步，M3代及以后的处理：M3代在贵州省烟草科学研究所试验基地播种、育苗、移栽，其方法包括以后的大田管理均按照当地的最适方法进行。M2代选出的单株种成分别种成18个株系，每株系150株，每3-5行突变材料种植1行对照，用以调查突变性状的稳定程度和继续进行选择；先选到M3-1-M3-7等共7个优系，又先后从中选到12个优异变异单株。上述单株分株套袋留种后转入M4进行产量预备试验以及抗性和品质鉴定试验。根据试验结果，从12个株系中筛选到6个最佳株系，并从中选出6个优株进行繁种。如经遗传稳定性试验发现，上述6个M4代株系已经稳定，可以同时进行种子繁殖工作，为M5代参加优系评比试验提供种子准备。经两年优良品系比较试验，发现上述稳定材料中有1份突变材料具有目标性状，且综合性状均超过或接近对照的材料。
Claims (5)
1.烟草NaN3诱变种质创新与品种选育的技术，其特征包括：
(1)诱变材料选择：选择综合性状较好、优质适产，以及适应性较强，需要对个别不良性状进行改良的优异栽培常规种和杂交种；
(2)配制NaN3溶液：先将4.11ml 0.2M磷酸氢二钠和15.89ml 0.1M柠檬酸混合，其中0.1M柠檬酸以一个结晶水的柠檬酸21.01g配制1000ml水溶液；0.2M磷酸氢二钠以35.01g二水磷酸氢二钠配制1000ml水溶液；再将0.26g NaN3溶于1L pH＝3的柠檬酸-磷酸氢二钠溶液中，配制成4mmol/L的NaN3溶液；
(3)种子处理：所选材料的风干种子在盛有50％甘油一水溶液的干燥器中平衡7d后，在温度为25℃的恒温箱内用清水预浸24h，然后用4mmol/L的NaN3溶液在25℃下处理6h，处理过的种子在流水中冲洗8h后，获得M1代种子；
(4)诱变烟草的种植、选择与管理：将上述处理过的M1代种子进行播种、育苗、移栽、培植、开花授粉，并收种得到诱变二代种子，再次进行播种、育苗、移栽、培植、开花授粉，并收种得到下一代种子，如此反复种植并对第二、第三、第四代的植株进行选择，株系稳定后，对于连续两年优良品系比较试验综合性状均超过或接近对照的材料，可提交区域试验，进入品种审定程序。
2.如权利要求1所述的技术，其特征在于诱变一代的种植与管理要点是：M1代种子应尽可能做到在预选品种的主栽地正季播种，避免因改变播种期和生态条件，使M1代植株在生长过程中因日照及温度等条件的改变，使正常的生长发育受到影响；M1代的整地、播种、育苗、移栽及大田管理应按照当地最适方式开展，力求精细，以保证幼苗较高的存活率；大田期只抹芽，不打顶；M1代的种植密度比当地通常采用的密度增大50％左右，以便缩小M1代的种植规模，节约成本和劳力；M1代开放授粉，按照一株少粒法收种，并尽可能收获同一株不同果枝节位的种子，以充分利用突变嵌合体；然后将同一品种诱变后代的种子混合。
3.如权利要求1所述的技术，其特征在于诱变二代的种植与选择的要点是：M2代通常采用分类型混种的方式，即同一品种的M2代混播，且每隔3-5行种植1行对照，以便观察可能的突变；M2代应在预选品种的主栽地正季播种，且播种、育苗、移栽及整个田间管理均采用当地最适的方式进行；大田期只抹芽，不打顶；对于以抗病性选育为目的M2代，可以种植于目的病害的鉴定病圃或病害高发区，且每隔3-5行种植1行对照，以便在一定的选择压下提高选育效率；对于根据育种目标中选的M2代植株，应在现蕾期套袋，单独收种，并逐份严格编号，记载主要的特征特性；对于未中选的植株可以混合收种，也可以根据情况放弃收种。
4.如权利要求1所述的技术，其特征在于诱变三代及以后的处理要点是：M3代也应在预选品种的主栽地正季播种，播种、育苗、移栽及整个田间管理均采用当地最适的方式进行，且每隔3-5行突变材料加入1行对照；M2代选出的单株种成M3代株系，每株系150-200株；对于抗病性选育为主要目的M2代，可继续种植于相应病圃或病害高发区，每株系500-800株，且每隔3-5行种植1行对照，用以调查突变性状的稳定程度和继续进行选择；选择时应与对照材料进行比较，确定为突变株系后，先选优异突变株系，再从中选择优异突变单株；从高度稳定的优异突变株系中选出的单株，分株混收后转入M4进行产量预备试验以及抗性和品质鉴定试验；根据试验结果，M4代的参试株系中再选出最佳株系，并从最佳株系中选出优株进行繁种；对于突变形状尚未稳定的突变株系，选株后在M4代甚至M5代仍按株系进行种植，继续选择；对于混合收种的M2代材料，其M3代仍参照M2代进行混种，中选的单株，其M4代类似于M2代单收种子的M3代处理方法，依此顺延；在一般情况下，烟草诱变后代通过M3代的选择，多数M4代株系已经稳定，故M4代除了开展产量预备试验外，应同时进行种子繁殖工作，为M5代参加优系评比试验提供种子准备；对于连续两年优良品系比较试验综合性状均超过或接近对照的材料，可提交区域试验，进入品种审定程序。
5.按照权利要求1至3所述的技术，其特征在于种子处理阶段，处理的种子数应为10000粒以上；M1代的种植群体通常应为5000-8000株；M2代的群体规模宜在8000-10000株。
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|---|---|---|---|---|
| CN102047844A (zh) * | 2010-12-13 | 2011-05-11 | 湖北省烟草科研所 | 一种用于烟草花粉的高效诱变方法 |
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| CN113575158A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-02 | 泰安市泰山林业科学研究院 | 一种基于组培体系的杜梨变异新品种的诱变方法 |
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2007
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