专利名称：一种富含功能性成分水稻的选育方法
技术领域：
本发明涉及一种富含功能性成分水稻的选育方法。
背景技术：
在一些发达国家和我国城市居民人口中，由于膳食中精制和高能量食品过多、工作压力较大以及生存环境的劣化等因素，患肥胖症、心血管疾病、癌症、糖尿病的人数在不断增加。据统计目前我国城市人口中超体重的人有15％，肥胖人群已达7000多万；糖尿病患者超过6500万，近来呈上升趋势，发病率占我国人口的5％；高血压患者接近9500万，即将突破1亿；心血管疾病和癌症已成为我国危及人们生命的头号和二号杀手。我国60岁以上的老人有1亿多，均面临免疫能力低下及各种疾病的困扰。另外，我国维生素A缺乏症患者的人数超过4000万。因此，开发具有减肥、降血压、降血脂、预防心血管疾病、提高人体免疫力等功能的功能性食品势在必行。
稻米是我国的传统主食，其营养在膳食中的地位举足轻重。受传统的饮食文化和医食同源的理念深刻影响，我国稻米中功能成分的发掘利用潜力巨大，可望在增强人体机能和代谢平衡上发挥重要作用，实现提高稻米的附加值、扩大稻米的利用范围，并开辟饮食相关的疾病预防新战略。
发明内容
本发明目的在于提供一种富含功能性成分水稻的选育方法。
一种富含功能性成分水稻的选育方法，其特征是包括以下步骤1)取水稻的干种子、成熟胚、未成熟胚、幼穗、花药及其诱导形成的愈伤组织为试验材料，用物理或化学诱变剂进行诱变处理，种植并收获诱变群体；2)在诱变二代或诱变三代分离群体中，按生物相似性原理，在开花抽穗期或收获种子晒干脱壳后，采取以下特征性状间接筛选富含功能性成分的突变体(1)以部分或完全白色稻穗作为特征性状，间接筛选富含必需氨基酸水稻突变体；(2)以部分或完全黄色稻穗作为特征性状，筛选富含叶黄素水稻突变体；(3)以糙米表皮呈黑色或紫色作为特征性状，筛选富铁水稻突变籽粒；(4)以糙米表皮呈黄色作为特征性状，筛选富含β-胡萝卜素水稻突变籽粒；(5)以糙米表皮呈绿色作为特征性状，筛选富含维生素的水稻突变籽粒；(6)以巨大胚作为特征性状，筛选γ-氨基丁酸、肌醇、谷维素、二十八烷醇、谷维素、VE、谷胱甘肽相对含量显著增加的水稻突变籽粒；3)种植入选的突变材料或籽粒，研究功能性成分的遗传特性和表达特征，筛选遗传稳定、表达含量高的优异突变体；4)评价入选突变体的农艺性状、品质性状、抗病性和配合力，选择优质高产抗病的功能性水稻，或以突变体为亲本，采取杂交或回交等方法进一步选育富含功能性成分新材料或配制杂种，最终得富含功能性成分的水稻。
上述的物理或化学诱变处理按常规剂量和方法进行。所说的物理诱变处理为用钴-60γ射线或铯-137γ射线进行照射，通常，对于干种子和成熟胚的照射剂量为150Gy～350Gy，对于未成熟胚、幼穗、花药及其诱导形成的愈伤组织照射剂量为1Gy～10Gy。化学诱变处理的诱变剂为甲基磺酸乙酯或叠氮化钠，一般，叠氮化钠的处理剂量为1mM～4mM，甲基磺酸乙酯的处理剂量为0.05mM～0.3mM。
本发明具有以下几方面的优点1)以本发明提出的采取外部特征性状间接高效筛选突变体的选育方法，成本低廉，选择指标直观，易被不同研究机构或单位掌握并采纳利用，育种效率高。本发明为大规模开展富含功能性成分水稻的育种提供了切实可行的方法。
2)以本发明方法选育的富含必需氨基酸、叶黄素、β-胡萝卜素、维生素、铁、γ-氨基丁酸、肌醇、谷维素、二十八烷醇、谷维素、VE、谷胱甘肽等功能性成分的稻米，可用于预防贫血症、高血压病、肾脏病、糖尿病、抗癌症、抗疲劳、抗衰老等功能产品的开发，以增强人体机能和调节代谢平衡，实现提高稻米的附加值，开辟“饮食相关的疾病预防新战略”。
3)本发明提出的的选育方法，将为玉米、小麦、油菜、大豆等其它作物的功能成分研究和利用提供可借鉴的研究经验。
具体实施例方式
以下通过具体实例进一步说明本发明。
实施例1物理诱变剂铯-137的γ射线诱变水稻ZF203选育高赖氨酸突变体取水稻品种ZF203的未成熟胚，诱导形成愈伤组织，用铯-137的γ射线照射，照射剂量为1Gy。将上述愈伤组织分化成苗，种植离体诱变当代植株，混收所有离体诱变一代植株的种子。按单株种植离体诱变二代群体，在开花抽穗期，筛选部分或完全白色稻穗的突变株，按单株编号并单独收获种子。按株系种植入选离体诱变三代的突变系，观察并选留性状稳定表达的株系或单株，按单株收获各株系的成熟种子，测定必需氨基酸含量，筛选高赖氨酸水稻突变系。评价品质性状和抗病性，选育高赖氨酸含量水稻。
实施例2物理诱变剂铯-137的γ射线诱变水稻ZF203选育高肌醇突变体取水稻品种ZF203的幼穗，诱导形成愈伤组织，用铯-137的γ射线照射，照射剂量为10Gy。将上述愈伤组织分化成苗，种植离体诱变当代植株，混收所有离体诱变一代植株的种子。种植离体诱变二代群体，收获成熟种子并脱壳，选留糙米具有巨大胚的水稻突变籽粒。按突变籽粒种植并编号，观察并稳定表达的单株，成熟时单独收获种子，选留并测定巨大胚稳定表达单株籽粒的肌醇含量，选留高肌醇含量的单株。按株系种植突变系，评价品质、抗病性，选育高肌醇含量水稻。
实施例3物理诱变剂钴-60的r射线诱变水稻II-32B选育富含β-胡萝卜素突变体取水稻品种II-32B的干种子，用钴-60的γ射线照射，照射剂量为150Gy。种植诱变当代种子，混收所有诱变一代植株的种子。种植诱变二代群体，收获成熟种子并脱壳，选留糙米表皮呈黄色的水稻突变籽粒。按突变籽粒种植并编号，成熟时单独收获种子，选留并测定突变性状稳定表达单株的β-胡萝卜素含量，选留高β-胡萝卜素含量的单株。按株系种植突变系，观察评价农艺性状、品质、抗病性，选育高β-胡萝卜素含量水稻。
实施例4物理诱变剂钴-60的γ射线诱变水稻协青早B选育富铁突变体取水稻品种协青早B的干种子，用钴-60的γ射线照射，照射剂量为350Gy。种植诱变当代种子，混收所有诱变一代植株的种子。种植诱变二代群体，收获成熟种子并脱壳，选留糙米表皮呈黑色或紫色的水稻突变籽粒。按突变籽粒种植并编号，成熟时单独收获种子，选留并测定突变性状稳定表达单株的铁含量。按株系种植突变系，观察农艺性状和表达稳定性，评价其品质、抗病性，选育高铁含量水稻。
实施例5化学诱变剂甲基磺酸乙酯诱变水稻品种珍汕97B选育高叶黄素突变体取水稻品种珍汕97B的干种子，先用清水预浸16小时，尔后用化学诱变剂甲基磺酸乙酯在室温(20-25℃)下诱变处理1小时，处理剂量为0.05mM。种植诱变当代种子，混收所有诱变一代植株的种子。按单株种植诱变二代群体，在开花抽穗期，筛选部分或完全黄色稻穗的突变株，按单株编号并单独收获种子。按株系种植入选诱变三代的突变系，观察并选留性状稳定表达的株系或单株，按单株收获各株系的成熟种子，测定叶黄素含量，筛选高叶黄素水稻突变系。评价品质、抗病性，选育高叶黄素含量水稻。
实施例6化学诱变剂甲基磺酸乙酯诱变水稻珍汕97B选育高VE突变体取水稻品种珍汕97B的干种子，先用清水预浸16小时，尔后用化学诱变剂甲基磺酸乙酯在室温(20-25℃)下诱变处理1小时，处理剂量为0.3mM。种植诱变当代种子，混收所有诱变一代植株的种子。按单株种植诱变二代群体，收获成熟种子并脱壳，选留糙米具有巨大胚的水稻突变籽粒。按突变籽粒种植并编号，观察并稳定表达的单株，成熟时单独收获种子，选留并测定巨大胚稳定表达单株籽粒的VE含量，选留高VE的单株。按株系种植突变系，评价品质、抗病性，选育高VE水稻。
实施例7化学诱变剂叠氮化钠诱变水稻JIN3选育富含维生素C突变体取水稻品种JIN3的干种子，用化学诱变剂叠氮化钠诱变处理，处理剂量为1mM。种植诱变当代种子，混收所有诱变一代植株的种子。种植诱变二代群体，收获成熟种子并脱壳，选留糙米表皮呈绿色的水稻突变籽粒。按突变籽粒种植并编号，成熟时单独收获种子，选留并测定突变性状稳定表达单株籽粒的维生素C含量，选留高维生素C含量的单株。按株系种植突变系，评价品质、抗病性，选育高维生素C水稻。
实施例8叠氮化钠诱变水稻R7954选育高γ-氨基丁酸突变体取水稻品种R7954的干种子，用化学诱变剂叠氮化钠诱变处理，处理剂量为4mM。种植诱变当代种子，混收所有诱变一代植株的种子。种植诱变二代群体，收获成熟种子并脱壳，选留糙米具有巨大胚的水稻突变籽粒。按突变籽粒种植并编号，观察并稳定表达的单株，成熟时单独收获种子，选留并测定巨大胚稳定表达单株籽粒的γ-氨基丁酸含量，选留高γ-氨基丁酸含量的单株。按株系种植突变系，评价品质、抗病性，选育高γ-氨基丁酸水稻。
权利要求
1.一种富含功能性成分水稻的选育方法，其特征是包括以下步骤1)取水稻的干种子、成熟胚、未成熟胚、幼穗、花药及其诱导形成的愈伤组织为试验材料，用物理或化学诱变剂进行诱变处理，种植并收获诱变群体；2)在诱变二代或诱变三代分离群体中，按生物相似性原理，在开花抽穗期或收获种子晒干脱壳后，采取以下特征性状间接筛选富含功能性成分的突变体(1)以部分或完全白色稻穗作为特征性状，间接筛选富含必需氨基酸水稻突变体；(2)以部分或完全黄色稻穗作为特征性状，筛选富含叶黄素水稻突变体；(3)以糙米表皮呈黑色或紫色作为特征性状，筛选富铁水稻突变籽粒；(4)以糙米表皮呈黄色作为特征性状，筛选富含β-胡萝卜素水稻突变籽粒；(5)以糙米表皮呈绿色作为特征性状，筛选富含维生素的水稻突变籽粒；(6)以巨大胚作为特征性状，筛选γ-氨基丁酸、肌醇、谷维素、二十八烷醇、谷维素、VE、谷胱甘肽相对含量显著增加的水稻突变籽粒；3)种植入选的突变材料或籽粒，研究功能性成分的遗传特性和表达特征，筛选遗传稳定、表达含量高的优异突变体；4)评价入选突变体的农艺性状、品质性状、抗病性和配合力，选择优质高产抗病的功能性水稻，或以突变体为亲本，采取杂交或回交等方法进一步选育富含功能性成分新材料或配制杂种，最终得富含功能性成分的水稻。
2.根据权利要求1所述的富含功能性成分水稻的选育方法，其特征是所说的物理诱变处理为用钴-60γ射线或铯-137γ射线进行照射，对于干种子和成熟胚的照射剂量为150Gy～350Gy，对于未成熟胚、幼穗、花药及其诱导形成的愈伤组织照射剂量为1Gy～10Gy。
3.根据权利要求1所述的富含功能性成分水稻的选育方法，其特征是所说的化学诱变处理的诱变剂为甲基磺酸乙酯或叠氮化钠，叠氮化钠的处理剂量为1mM～4mM，甲基磺酸乙酯的处理剂量为0.05mM～0.3mM。
全文摘要
本发明的富含功能性成分水稻的选育方法，它包括对水稻进行诱变处理，于诱变分离群体，按生物相似性原理，在开花抽穗期或收获种子晒干脱壳后，采取以白穗、黄穗、糙米皮呈黑色、紫色、黄色、绿色及巨大胚等特征性的外部性状作为选择指标，筛选富含必需氨基酸、叶黄素、β－胡萝卜素、维生素、铁、γ－氨基丁酸、肌醇、谷维素、二十八烷醇、谷维素、VE、谷胱甘肽等功能性成分的突变体，并通过研究功能性成分的遗传和表达特征，评价突变体的农艺性状、品质性状、抗病性和配合力，或进一步杂交、回交改良，最终得富含功能性成分的水稻。该方法成本低廉，育种效率高，选育的水稻可用于预防贫血症、高血压、肾脏病、糖尿病、抗癌症、抗疲劳、抗衰老等功能产品的开发。
文档编号A01H4/00GK1557139SQ20041001622
公开日2004年12月29日 申请日期2004年2月9日 优先权日2004年2月9日
发明者吴殿星 申请人:浙江大学