一种低植酸玉米品种的育种方法

文档序号:384144阅读:1008来源:国知局
专利名称:一种低植酸玉米品种的育种方法
技术领域
本发明涉及作物育种方法,具体地说涉及一种低植酸玉米品种的育种方法。
背景技术
植酸又称肌醇-6-磷酸,是玉米、小麦、大麦、水稻和大豆等籽粒中广泛存在的一种有机酸(Stephens L,et al(1993)Journal of Biological Chemistry,2684009-4015),植酸含有12个可解离的氢原子(Johnson LF,et al(1969)Canadian Journal of Chemistry,4763-73),这些位点可与K+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Zn2+、Ba2+和Fe3+等阳离子结合形成植酸盐(Lott JNA,et al(1995)InKigel J,Galili G eds,Seed Development and Germination.Marcel Dekker,New York,pp.215-235;Otegui MS,et al(2002)The Plant Cell,141311-1327)。植酸及植酸盐不能被人和单胃动物吸收利用;植酸摄入体内后还会和其他来源的微量营养元素结合形成植酸盐,造成这些营养元素的生物有效性下降,从而造成微量元素缺乏症。此外,大量的植酸及植酸盐随粪便排出,造成严重的环境污染,尤其是水体富营养化。由于土壤中缺乏分解微生物,即使畜禽粪便作有机肥还田仍不能被作物吸收利用。
应用低植酸作物可大大降低动物粪便等排泄物中磷的含量,从而显著减轻由于磷过量排放所引起的环境污染和水体富营养化等问题。在鱼的日粮中用低植酸玉米代替普通玉米,可减少粪磷41%。当磷的含量降到鱼的最低需要量时,用低植酸玉米代替普通玉米效果更明显。以肉鸡为试验对象,发现饲喂含低植酸玉米日粮组的肉鸡比普通玉米日粮组粪磷减少52%(翟少伟(2001)广东饲料,10(1)27-28)。用低植酸大豆进行家禽喂养试验可大大降低粪便中磷的含量(Cromwell G,et al(2000b)Poultry Science,79(Supplement)22-22;Spencer et al(2000b)Poultry Science,79(Supplement)11-12)。因此,降低作物中的植酸含量有利于提高作物和人畜对磷的利用效率,从而减轻此类污染。
在玉米饲料中添加植酸酶是降低植酸含量的主要方法,这种方法可以促进磷的吸收,但是使用植酸酶受多种因素影响,并不稳定,而且会造成饲料成本的提高,也没有从根本上解决畜禽粪便排泄造成的磷污染问题。因此选育植酸含量低的品种是最经济有效的的方法,尤其作为饲料的玉米。目前在玉米中所获得的低植酸突变体都属于隐性突变,均由隐性基因控制,lpa1、lpa2、lpa3三个隐性基因互为非等位基因,后代分离符合孟德尔遗传规律(Raboy V,etal.Crop Sci,1991,31631-635.)。在这些突变体籽粒中,总含磷量保持不变,无机磷含量则明显上升,植酸磷含量明显减少。但是目前所发现的大部分低植酸突变体产量性状都变差,表现出强烈的负面效应,当植酸含量下降太多时,作物的生长和发育会受到严重影响,甚至死亡等,因而难以在生产上应用。因此筛选或创造植酸含量低而其他产量性状表现正常的玉米材料,然后以此为基础选育低植酸品种应该是有效的途径。美国专利(申请号为5,689,054)公开了利用所发现或者创造的低植酸突变体选育低植酸玉米品种的方法;浙江大学申请的专利“一种植酸含量低玉米品种的育种方法”(申请号为200310108005.8)公开了利用诱变选育低植酸玉米的方法。由此可以看出,筛选和创造农艺性状正常的低植酸玉米材料是选育低植酸玉米品种的关键。

发明内容
本发明的目的在于提供了一种利用所发现的农艺性状优良的低植酸玉米材料,选育植酸含量低的玉米品种的方法。
本发明通过以下技术方案实现一种低植酸玉米品种的育种方法,主要是利用低植酸玉米自交系齐319,通过回交、杂交或组织培养的方法培育低植酸玉米自交系。
上述低植酸玉米品种的育种方法,即利用低植酸玉米自交系齐319,通过回交方法培育低植酸玉米自交系。
上述低植酸玉米品种的育种方法,包括以下步骤(1)、将齐319与农艺性状优良的自交系杂交,收获得F1代种子;(2)、种植F1代,并与步骤(1)中所述的自交系回交,收获得BC1F1代种子;(3)、种植BC1F1代,选农艺性状好的单株自交,并以所选单株为父本与步骤(1)中所述的自交系回交,对应编号,分别按单株收获得BC1F2代种子和BC2F1代种子;(4)、随机取BC1F2代种子并以单籽粒为单位,采取常规方法测定BC1F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的对应的BC2F1代种子种植,选株自交,并以所选单株为父本与步骤(1)中所述的自交系回交,对应编号,按单株收获得BC2F2代种子和BC3F1代种子;(5)、随机取BC2F2代种子并以单籽粒为单位,采取常规方法测定BC2F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的对应的BC3F1代种子种植,选株自交,并以所选单株为父本与步骤(1)中所述的自交系回交,对应编号,按单株收获得BC3F2代种子和BC4F1代种子;(6)、随机取BC3F2代种子并以单籽粒为单位,采取常规方法测定BC3F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的对应的BC4F1代种子种植,选株自交,并以所选单株为父本与步骤(1)中所述的自交系回交,对应编号,按单株收获得BC4F2代种子和BC5F1代种子;(7)、随机取BC4F2代种子并以单籽粒为单位,采取常规方法测定BC4F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或几粒染成蓝色的对应的BC5F1代种子种植,选农艺性状好的单株自交,按单株收获得BC4F2代种子;(8)、随机取BC4F2代种子以单籽粒为单位,采取常规方法测定BC4F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部染成蓝色的余留种子混合,即得低植酸玉米自交系。
上述低植酸玉米品种的育种方法,主要是利用低植酸玉米自交系齐319,通过杂交方法培育低植酸玉米自交系。
上述低植酸玉米品种的育种方法,包括如下步骤(1)、将齐319和另一个自交系杂交,收获得F1代种子;(2)、种植F1代,自交,按单株收获得F2代种子;(3)、随机取F2代种子以单籽粒为单位,采取常规方法测定F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的余留种子种植,选择农艺性状好的植株自交,按单株收获得F3代种子;(4)、随机取F3代种子以单籽粒为单位,采取常规方法测定F3代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的余留种子种植,选择农艺性状好的植株自交,按单株收获得F4代种子;(5)、随机取F4代种子以单籽粒为单位,采取常规方法测定F4代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的余留种子种植,选择农艺性状好的植株自交,并测定配合力,按单株收获得F5代种子;(6)、随机取F5代种子以单籽粒为单位,采取常规方法测定F5代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部染成蓝色的余留种子种植,选择农艺性状好且配合力高的品系的单株自交,收获的种子即为低植酸的自交系。
上述育种方法中所育成的低植酸自交系与其他低植酸自交系杂交,可组配成低植酸玉米杂交种。
上述育种方法步骤(1)中所述的农艺性状优良的自交系通常是指农艺性状等优良的自交系;具体地说可以是生产上推广杂交种的亲本或新培育杂交种的亲本。
上述育种方法中所述的农艺性状好是按照通常的育种目标所说的农艺性状的标准。
上述育种方法中所述的测定配合力就是指按照通常的测定配合力的方法对所选玉米自交系的配合力进行测定,例如利用双列杂交方法等测定配合力。
上述育种方法中所述的测定无机磷含量的方法,目前国际上通常采用钼酸铵定磷比色法测定籽粒的无机磷含量这一简便、快速的方法,来间接测定植酸的含量,把高无机磷含量品种标记为低植酸品种(Chen PS,Toribara TY,WarnerH(1956)Microdetermination of phosphorus.Anal Chem 281756-1758)。用此方法显色后分别呈黄色、浅黄、浅蓝、淡蓝和蓝色,分别显示无机磷含量高低,其中以蓝色表示无机磷含量最高。通常籽粒的总含磷量是固定的,但是无机磷含量和植酸含量成反比,即无机磷含量越高,那么植酸含量越低,因此通过检测籽粒无机磷的含量可以间接测定植酸含量。
上述无机磷含量的测定方法,可以按照如下步骤进行将样品直接敲碎,置于96孔V型酶标板上,然后按样品质量每mg加入10ul0.4M的HCl,4℃条件下过夜提取。次日,取10μL提取液于新的酶标板,加入90ul蒸馏水和100ul显色剂,室温下静置1h后进行比色测定。显色剂由1体积3M浓硫酸,1体积2.5%(W/V)的钼酸铵,1体积的10%(W/V)的抗坏血酸(贮于4℃)和2体积的蒸馏水配制而成,现配现用。同时,酶标板上设置5个磷酸氢二钾配制的标准磷溶液,容积均为200μL,含磷量依次为0.00ug、0.15ug、0.46ug、0.93ug和1.39ug,显色后分别呈黄色、浅黄、浅蓝、淡蓝和蓝色。根据该方法可定性分析籽粒中无机磷的含量。
上述育种方法中所述的低植酸玉米齐319的筛选和鉴定选取目前生产上推广玉米自交系的种子京02、郑58、齐319、大K12、陕811、获黄、H78、K24、L1 154、P53、P138、87-1、137、472、543、2208、7922、9046、22741、79028、黄C、长0083、长3154、Sh15、V187、忻州-1、忻州-2、忻州-3、忻州-4、187、G53(冀53)、4-4、H107、综3等玉米自交系,每个自交系种子随机挑选8粒,以单籽粒为单位,研成粉沫,采用钼酸铵定磷比色法测定籽粒的无机磷含量方法间接筛选低植酸玉米品种,结果齐319籽粒的检测结果全部显示蓝色,证明齐319的植酸含量低,而且齐319的农艺性状好,说明它的低植酸含量的基因没有与不良基因连锁,可以作为育种材料应用。
齐319低植酸性状的遗传以齐319为亲本与EW*、综3、H78和大K12杂交;其中EW*为意大利Nielsen实验室赠送的低植酸玉米杂合突变体LPA/lpa241,经发明人套袋自交,收获后EW*基因型有三种情形LPA/LPA,LPA/lpa或lpa/lpa。种植以上四个材料,在植株开花时人工授粉杂交,授粉后套袋以防串粉,成熟时按单株收获,并编号,按照常规方法检测所组配杂交种的无机磷含量,结果(1)齐319×EW组合的单株的籽粒中只有部分染成蓝色,表明EW为杂合突变体,即为LPA/lpa241型,且控制齐319低植酸性状的基因和控制EW突变性状的基因可能为等位基因;(2)齐319×EW组合的单株的籽粒均未染成蓝色,表明EW为野生型,即为LPA/LPA型;(3)EW×齐319组合的单株的籽粒均未染成蓝色,表明EW为野生型,即为LPA/LPA型;(4)H78×齐319、综3×齐319和齐319×H78组合的单株籽粒都没有染成蓝色,表明H78和综3为野生型,即LPA/LPA型。(5)大K12×齐319组合的一个单株的单粒有部分染成蓝色,另一个单株的单粒都未染成蓝色,表明大K12在低植酸性状上含有野生型和杂和型两种。以上试验证明了齐319的低植酸性状是由单隐性基因控制的。
本发明具有的优点和有益效果(1)、以本发明方法选育出的低植酸含量的玉米品种,具有优良的农艺性状和品质特性,克服了原来低植酸突变体农艺性状低劣,不能在生产上应用这一难题;(2)、用本方法培育的玉米作饲料,可实现饲料生产过程中免除添加植酸酶和磷酸二氢钙,降低生产成本,增加动物对饲料中铁、钙、锌等微量元素的吸收,并减少环境中磷的富集化问题;(3)、食用本发明方法育成的低植酸玉米,可用于解决人体中铁、钙、锌等微量元素缺乏问题;(4)、推广以本发明方法培育的低植酸玉米品种,可提高土壤中磷肥的利用率,有利于农业的可持续发展。
具体实施例方式
下面以具体实施例来进一步说明本发明,但是不对本发明构成任何限制。
实施例1(1)、2003年在河北保定河北农业大学玉米试验田中以低植酸自交系齐319为非轮回亲本,以另一个生产上推广的优良自交系郑58为轮回亲本进行杂交,收获得F1代种子;(2)、2003年冬天到海南种植F1代,并与郑58回交,收获得BC1F1代种子;(3)、2004年在河北保定种植BC1F1代,选株自交,同时以所选单株为父本与郑58回交,对应编号,分别按单株收获得BC1F2代种子和BC2F1代种子;(4)、随机取BC1F2代种子并以单籽粒为单位,采取常规方法测定BC1F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的对应BC2F1代的种子,2004年冬天在海南种植,选株自交,并以所选单株为父本作为父本与郑58回交,对应编号,分别按单株收获得BC2F2代种子和BC3F1代种子;(5)、随机取BC2F2代种子并以单籽粒为单位,采取常规方法测定BC2F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的对应BC3F1代的种子,2005年在河北保定种植,选株自交,并以所选单株为父本与郑58回交,对应编号,分别按单株收获得BC3F2代种子和BC4F1代种子;(6)、随机取BC3F2代种子并以单籽粒为单位,采取常规方法测定BC3F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的对应BC4F1代的种子,2005年冬天在海南种植,选株自交,按单株收获得BC4F2代种子;(7)、随机取BC4F2代种子以单籽粒为单位,采取常规方法测定BC4F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部染成蓝色的种子混合,即为育成的植酸含量低的玉米自交系,并命名为Ipa58。
实施例2(1)、2003年在河北保定将齐319和另一个自交系9058杂交,收获得F1代种子;(2)、2003年冬天在海南种植F1代种子,自交,按照单株收获得F2代种子;(3)、随机取F2代种子并以单籽粒为单位,采取常规方法测定F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的余留种子,2004年在保定种植,选择农艺性状好的单株自交,按单株收获得F3代种子;(4)、随机取F3代种子并以单籽粒为单位,采取常规方法测定F3代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的余留种子,并于2004年冬天在海南种植;选择农艺性状好的单株自交,按单株收获得F4代种子;(5)、随机取F4代种子并以单籽粒为单位,采取常规方法测定F4代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的余留种子,2005年在河北保定种植F4代种子,选择农艺性状好的单株自交,并测定配合力,按单株收获得F5代种子;(6)、2005年冬天在海南种植F5代种子,选择农艺性状好、配合力高并表现稳定的品系的单株自交,按单株收获得F6代种子;然后随机取F6代种子以单籽粒为单位采取常规方法测定F6代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部染成蓝色的余留种子混合,即为育成的低植酸玉米自交系,编号为Ipa9058。
实施例32006年在河北保定河北农业大学试验田中将实施例1所得自交系Ipa58和实施例2所得自交系Ipa9058杂交,收获后,随机选取该组合种子并以单籽粒为单位,采取常规方法测定种子的无机磷含量,结果所有检测籽粒呈蓝色,说明此杂交组合是低植酸的。
权利要求
1.一种低植酸玉米品种的育种方法,其特征在于利用低植酸玉米自交系齐319,通过回交、杂交或组织培养的方法培育低植酸玉米自交系。
2.按照权利要求1所述的育种方法,其特征在于利用低植酸玉米自交系齐319,通过回交方法培育低植酸玉米自交系。
3.按照权利要求2所述的育种方法,包括以下步骤(1)、将齐319与农艺性状优良的自交系杂交,收获得F1代种子;(2)、种植F1代,并与步骤(1)中所述的自交系回交,收获得BC1F1代种子;(3)、种植BC1F1代,选农艺性状好的单株自交,并以所选单株为父本与步骤(1)中所述的自交系回交,对应编号,分别按单株收获得BC1F2代种子和BC2F1代种子;(4)、随机取BC1F2代种子并以单籽粒为单位,采取常规方法测定BC1F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的对应的BC2F1代种子种植,选株自交,并以所选单株为父本与步骤(1)中所述的自交系回交,对应编号,按单株收获得BC2F2代种子和BC3F1代种子;(5)、随机取BC2F2代种子并以单籽粒为单位,采取常规方法测定BC2F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的对应的BC3F1代种子种植,选株自交,并以所选单株为父本与步骤(1)中所述的自交系回交,对应编号,按单株收获得BC3F2代种子和BC4F1代种子;(6)、随机取BC3F2代种子并以单籽粒为单位,采取常规方法测定BC3F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的对应的BC4F1代种子种植,选株自交,并以所选单株为父本与步骤(1)中所述的自交系回交,对应编号,按单株收获得BC4F2代种子和BC5F1代种子;(7)、随机取BC4F2代种子并以单籽粒为单位,采取常规方法测定BC4F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或几粒染成蓝色的对应的BC5F1代种子种植,选农艺性状好的单株自交,按单株收获得BC4F2代种子;(8)、随机取BC4F2代种子以单籽粒为单位,采取常规方法测定BC4F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部染成蓝色的余留种子混合,即得低植酸玉米自交系。
4.按照权利要求1上述低植酸玉米品种的育种方法,其特征在于利用低植酸玉米自交系齐319,通过杂交方法培育低植酸玉米自交系。
5.按照权利要求4所述的育种方法,包括如下步骤(1)、将齐319和另一个自交系杂交,收获得F1代种子;(2)、种植F1代,自交,按单株收获得F2代种子;(3)、随机取F2代种子以单籽粒为单位,采取常规方法测定F2代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的余留种子种植,选择农艺性状好的植株自交,按单株收获得F3代种子;(4)、随机取F3代种子以单籽粒为单位,采取常规方法测定F3代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的余留种子种植,选择农艺性状好的植株自交,按单株收获得F4代种子;(5)、随机取F4代种子以单籽粒为单位,采取常规方法测定F4代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部或者几粒染成蓝色的余留种子种植,选择农艺性状好的植株自交,并测定配合力,按单株收获得F5代种子;(6)、随机取F5代种子以单籽粒为单位,采取常规方法测定F5代种子的无机磷含量,选留测定籽粒提取液全部染成蓝色的余留种子种植,选择农艺性状好且配合力高的品系的单株自交,收获的种子即为低植酸的自交系;
6.按照权利要求1、2、3、4、5所述的育种方法,其特征在于用所育成的低植酸自交系与其他低植酸自交系杂交,组配成低植酸玉米杂交种。
全文摘要
本发明公开了一种低植酸玉米品种的育种方法,属于作物育种方法领域。本发明主要是利用筛选得到的农艺性状好且植酸含量低的玉米自交系齐319,通过回交、杂交或者组织培养方法选育低植酸自交系,再用所培育的低植酸自交系组配成低植酸杂交种。应用本发明方法可以培育出农艺性状和品质性状好的低植酸玉米品种,因此能在生产上推广应用;以本发明方法培育的低植酸玉米作为饲料可免除添加植酸酶和磷酸二氢钙,提高了动物对饲料中铁、钙、锌的吸收利用率,减少了环境中磷的富集化所造成的污染为题;推广这种玉米杂交种,还可以提高土壤中磷肥的利用率,有利于农业的可持续发展。
文档编号A01H1/04GK101019504SQ20071000262
公开日2007年8月22日 申请日期2007年1月25日 优先权日2007年1月25日
发明者刘国振, 陈景堂, 王晖, 刘丽娟, 李莉云, 陈浩 申请人:河北农业大学
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1