专利名称：一种利用滩涂野生大豆改良栽培大豆耐氯性的方法
技术领域：
本发明属于耐逆农作物新种质技术领域，具体涉及一种利用滩涂野生大豆改良栽 培大豆耐氯性的方法。
背景技术：
据报道，全世界盐渍土约占地球陆地总面积的7%，约22%的农业耕地正遭到日益 加剧的盐害影响。我国盐渍土地面积约3600万公顷，就江苏省而言，有711余公里的海岸 线，零米线以上的滩涂土壤面积有613. 82万亩，约占江苏全省陆地总面积的4. 04%。因 此，作物耐盐性和品质的提高、盐渍土的生物治理和综合开发成为未来农业发展的重大课 题。我国在植物遗传资源方面的流失非常严重，一些珍贵的遗传基因以非法的途径或方式 被其他一些外国的竞争对手或企业乃至外国政府获得，其中就有野大豆基因、猕猴桃基因寸。大豆起源于中国，是我国主要农作物之一。栽培大豆ffl^)属中度耐盐植 物。野生大豆Wja)是栽培大豆的近缘种，其地理分布仅限于东亚中北部地区，我 国目前收集到野大豆6000余份，占世界总数的90%以上。野大豆是一种非常重要和稀缺的 科研育种种质资源，是《国家重点野生植物保护名录(第一批)》中所列的需要重点保护的 野生植物资源之一，也是世界珍稀国家二级保护植物之一。野大豆具有高蛋白、高油分、高 含硫氨基酸、耐盐、耐旱、耐阴、多节多荚、抗蚜虫、抗大豆孢囊线虫、抗灰斑病等优良性状， 被认为是我国大豆优质、高产和多抗育种的重要遗传种质材料。据统计，2000年以来，全国年均大豆种植面积均在920多万公顷，年产大豆达 1600多万吨，大豆平均亩产115公斤左右。但是由于栽培大豆的遗传基础已越来越窄，耐盐 性相对有限，局限在栽培大豆品种范围内的育种工作难以取得大的突破，而野大豆的产量 和经济价值较低。
发明内容
发明目的针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种利用滩涂野大 豆改良栽培大豆耐氯性的方法，以为选育出适合在盐渍生态环境下种植的耐盐、农艺性状 和品质优良的栽培大豆新品种提供一种有效的地方法。技术方案为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下 一种利用滩涂野生大豆改良栽培大豆耐氯性的方法，包括以下步骤
(1)选取栽培大豆与野生大豆进行双列杂交，以栽培大豆为母本，在花期去雄后与父本 野生大豆杂交，收杂交F1代种子；
(2)连续几年大田种植F1代种子收至F4代，F1至F4代的幼苗均经过浓度逐渐递增的 盐处理，生存下来的大豆幼苗脱盐培养至成熟、结荚，收获种子；
(3)将步骤(2)收获的种子与优良栽培大豆品种进行回交转育，收获种子。步骤(1)中，母本为栽培大豆Lee68、Jackson或N23674，父本为野生大豆BB52或N23227，所述的BB52是在山东垦利县黄河入海口盐碱滩地上采集的野生大豆种群；所述的 N23227是取自江苏大丰境内的野生大豆种群。步骤(2)中，F1至F4代的幼苗均经过浓度逐渐递增的盐处理的方法为出苗后分 别用50、100、150和200 mmol ■ L4NaCl处理幼苗各7天，共处理28天。所述的优良栽培大豆品种为南农88-31或南农1138-2。在盐胁迫下，NaCl被认为是主要的毒害物质，一般植物对Na+较Cl_胁迫更敏感， 如棉花、水稻、小麦等作物的盐胁迫伤害主要是由Na+引起的。葡萄、马铃薯、烟草和柑桔属 植物等的盐胁迫作用主要是由Cl_引起，被称为“忌氯植物”。研究表明在NaCl胁迫下Na+ 和Cl_都是构成大豆盐害的毒性离子，其中栽培大豆幼苗对Cl_较Na+更敏感，而野生大豆 对Cl_则表现很强的耐性，生长情况如附图1所示。本发明是在弄清盐胁迫下栽培大豆和野生大豆不同的离子毒害这一关键生理机 制的基础上，利用野生大豆(特别是滩涂野大豆)的耐氯性来改良栽培大豆的氯敏感性，通 过田间杂交和多年逐代农艺性状、产量、品质和耐氯性筛选和评定，进行耐盐栽培大豆新种 质创新，为选育适合在我国盐渍生态环境下种植的耐盐、农艺性状和品质优良的栽培大豆 新品种(系)提供有价值的耐盐大豆新种质材料和有效的育种实践途径。有益效果本发明的利用滩涂野生大豆改良栽培大豆耐氯性的方法，经多次反复 试验，杂交和耐氯性逐代筛选的杂交后代的果荚和种子外观、株高、分枝数等农艺性状都基 本介于双亲之间，耐氯性超双亲或较其母本栽培大豆品种有明显提高。籽粒品质较其父本 野生大豆种群有明显改善，主要表现在籽粒中蛋白质和多数必需氨基酸、含硫氨基酸含量 及氨基酸总量高于双亲本，粗脂肪含量介于双亲本之间，且接近于其母本品种；脂肪酸组分 中饱和脂肪酸(如棕榈酸、硬脂酸)含量与其双亲本相当，不饱和脂肪酸中油酸、亚麻酸含量 及不饱和脂肪酸指数均介于双亲本之间。
图1是盐胁迫下野生大豆幼苗对Cl_和Na+的不同敏感性生长照片。其中，A图为 Cl_盐胁迫下野生大豆幼苗的生长照片，B图为Na+盐胁迫下野生大豆幼苗的生长照片，就离 子毒害而言，盐胁迫下野生大豆对Na+较Cl_更敏感，而栽培大豆则相反。图2是实施例2中，盐胁迫下杂交后代株系(3060，中间)与母本植株(Lee68，左)、 父本植株(N23227，右)的外观形态比较照片。图3是实施例1中，JacksonXBB52杂交组合F5代185株系与南农88-31回交后 的果荚照片图。图4是实施例2中，Lee68 X N23227杂交组合亲本和杂交后代3060株系果荚和种 子外观图。图5是实施例3中，N23674XBB52杂交组合亲本及其部分后代耐盐系数比较图。图6和图7分别是盐胁迫下N23674XBB52组合亲本和杂交后代4076株系幼苗根 和叶中Cl_的不同转运模式图。其中，与N23674相比，盐胁迫下滩涂野大豆BB52种群和杂 交后代4076株系植株吸收的Cl_在根中积累较多，而向叶片运输较少。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的解释。以下实施例所使用的材料，母本包括Jackson、Lee68、N23674、南农88-31和南农 1138-2。其中，Lee68和Jackson分别为国际上通用的栽培大豆耐盐和敏感品种。N23674、 南农88-31、南农1138-2等是生产上广泛使用的大豆育成品种，由农业部国家大豆改良中 心馈赠。父本包括BB52和N23227。BB52是在山东垦利县黄河入海口盐碱滩地上采集的 野生大豆种群。N23227是取自江苏大丰境内的野生大豆种群。实施例1
一种利用滩涂野生大豆改良栽培大豆耐氯性的方法，包括以下步骤
(1)选取栽培大豆与野生大豆进行双列杂交，以栽培大豆Jackson为母本，在花期去雄 后与父本野生大豆BB52杂交，收杂交F1代种子；
(2)连续几年大田种植F1代种子收至F4代，F1至F4代的幼苗均经过浓度逐渐递增的 盐处理，存活下来的大豆幼苗脱盐培养至成熟、结荚，收获种子(如185株系)。F1至F4代 的幼苗均经过浓度逐渐递增的盐处理的方法为出苗后分别用50、100、150和200 mmol/L NaCl处理幼苗各7天，共处理28天。(3)将步骤(2)收获的种子185株系分别与优良栽培大豆品种Lee68和南农88_31 进行回交转育、收种。实施例2和实施例3
实施例2和实施例3方法同实施例1，各实施例采用的母本、父本、杂交方式、回交方式 和结果详情见表1。
表1实施例2和3的杂交方式和试验结果详情表
实施例2实施例3杂交 方式Lee68XN23227N23674XBB52F5代 株系30604076,4111回交 方式Lee68X3060,南农 1138-2X3060，南农 88-31X3060Lee68X4076, Lee68X4111,南农 1138-2X4076，南农 1138-2X4111，南农 88-31X 4076,南农 88-31 X 4111
任意选取上述实施例，对生长过程及收获的种子进行各项指标检测。实施例4 农艺性状考察
供试亲本栽培大豆和野大豆及其经逐代耐盐性筛选获得的F4代株系，于5月下旬播于 试验农场大田中，常规管理至同年11月份，种子完熟后收获，统计株高、单株荚数、分枝数、 茎节数、单株荚数及百粒重等田间农艺性状指标，并收存籽粒(F5代)。如图3和图4所示， 经杂交和耐氯性逐代筛选的杂交后代的果荚和种子外观、株高、分枝数等农艺性状都基本 介于双亲之间，但偏向栽培大豆。实施例5 耐盐性评价
取实施例3所收获的F5代，用适量1 g-L—1 HgCl2消毒5 min，用去离子水漂洗干净 后，经切皮(限野生大豆)在恒温箱(25°C)内浸种8 h，然后置于发芽床上避光催芽，选取发 芽一致者播于盛有石英砂的具孔塑料杯中。覆盖石英砂后，置于盛有1/2 Hoagland营养液的周转箱中，自然光照，昼夜温度分别为25士2°C和18士2°C。待第1对真叶长出时，移苗至 具孔的泡沫板上，在盛有1/2 Hoagland营养液的周转箱中进行水培。参照王洪新等(1997) 耐盐系数指标法，当幼苗长至第1片复叶展开时，用1/2 Hoagland营养液配制的50 mmol · L—1 NaCl溶液处理5 d，以后每5 d递增25 mmol · L-1NaCl浓度的营养液。当NaCl浓度为 150 mmol _ L—1时，盐浓度不再增加。植株真叶叶缘出现青枯斑为盐害症状。每日记录叶片 出现青枯斑的植株数，直至全部出现为止。分别按第1株、50%植株、100%植株出现青枯斑 的时间计算耐盐系数，进行耐盐性评价。进行耐氯性评价时，同样把各材料培养至第1片复叶展开时，按改进后的 Kingsbury (1986)方法分别进行如下的不同离子胁迫对照溶液1/2 Hoagland溶液； PEG-6000 溶液 JA Hoagland 溶液+17% PEG (ff/V) ；NaCl 溶液 d/^ Hoagland 溶液 + NaCl 120 mmol · Γ1 ；钠盐(无 CD 溶液1/2 Hoagland 溶液 + NaH2P047 mmol · Γ1 +NaNO3 77 mmol · L-^Na2SO4IS mmol · L-1 ；氯盐(无 Na+)溶液1/2 Hoagland 溶液+MgCl2 27 mmol · L-1+KCl 38. 4 mmol · ^+CaCl2IO. 6mmol · !^+NH4Cie. 4 mmol · Γ1。用 PEG-6000 将以上 处理液调至等渗(-0. 53 MPa)，用0. 1 mo] · L—1 HNO3或KOH将处理液的pH调至6. O。处 理6天后选取第2对叶片进行叶绿素和MDA含量等生理指标的测定。经杂交和耐氯性逐代筛选的杂交后代，较其母本栽培大豆品种有明显提高，如 4076、4011等株系(如附图5所示)；或耐性超双亲，如3060株系(如附图2所示)。实施例4 籽粒品质分析
大豆籽粒品质分析时，蛋白质含量测定采用凯氏定氮法；脂肪含量测定采用索氏抽提 残余法；脂肪酸含量采用气相色谱法，峰面积归一计算，以相对百分率表示；氨基酸含量采 用全自动氨基酸分析仪测得。经杂交和耐氯性逐代筛选的杂交后代，籽粒品质较其父本野生大豆种群有明显改 善，主要表现在籽粒中蛋白质和多数必需氨基酸、含硫氨基酸含量及氨基酸总量高于双亲 本，粗脂肪含量介于双亲本之间，且接近于其母本品种；脂肪酸组分中饱和脂肪酸(如棕榈 酸、硬脂酸)含量与其双亲本相当，不饱和脂肪酸中油酸、亚麻酸含量及不饱和脂肪酸指数 均介于双亲本之间，4076和4111株系亚油酸含量超过双亲。如图6和图7所示，分别是盐胁迫下N23674XBB52组合亲本和杂交后代4076株 系幼苗根和叶中Cl—的不同转运模式图。在150 mmol · L—1 NaCl溶液处理O h、l h、4 h、 8 h、12 h、2 d和4 d过程中，供试大豆N23674XBB52组合亲本及其杂交后代4076 (卩5代) 幼苗根和叶中Cl—含量均随盐胁迫时间的延长而上升(Na+也如此，但K+含量变化相反)，但 与N23674相比，盐胁迫下滩涂野大豆BB52种群和杂交后代4076株系吸收的Cl—在根中积 累较多，而向叶片运输较少。
权利要求
一种利用滩涂野生大豆改良栽培大豆耐氯性的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)选取栽培大豆与野生大豆进行双列杂交，以栽培大豆为母本，在花期去雄后与父本野生大豆杂交，收杂交F1代种子；(2)连续几年大田种植F1代种子收至F4代，F1 至 F4 代的幼苗均经过浓度逐渐递增的盐处理，存活下来的大豆幼苗脱盐培养至成熟、结荚，收获种子；(3)将步骤(2)收获的种子与优良栽培大豆品种进行回交转育、收种。
2.根据权利要求1所述的利用滩涂野生大豆改良栽培大豆耐氯性的方法，其特征 在于，步骤(1)中，母本为栽培大豆Jackson、Lee68或N23674，父本为野生大豆BB52或 N23227，所述的BB52是在山东垦利县黄河入海口盐碱滩地上采集的野生大豆种群；所述的 N23227是取自江苏大丰境内的野生大豆种群。
3.根据权利要求1所述的利用滩涂野生大豆改良栽培大豆耐氯性的方法，其特征在 于，步骤(2)中，F1至F4代的幼苗均经过浓度逐渐递增的盐处理的方法为出苗后分别用 50、100、150和200mmol · L4NaCl溶液处理幼苗各7天，共处理28天。
4.根据权利要求1所述的利用滩涂野生大豆改良栽培大豆耐氯性的方法，其特征在 于，步骤(3)中，所述的优良栽培大豆品种为Lee68、南农88-31或南农1138-2。
全文摘要
本发明公开了一种利用滩涂野生大豆改良栽培大豆耐氯性的方法。该利用滩涂野生大豆改良栽培大豆耐氯性的方法包括采用栽培大豆品种与野生大豆种群进行双列杂交，收杂交F1代种子，之后连续几年大田种植收至F4代，F1至F4代的幼苗经过浓度逐渐递增的盐处理，存活下来的大豆幼苗脱盐培养至成熟、结荚，再与优良栽培大豆品种进行回交转育。本发明的方法，步骤少，操作简单，经多次反复试验，杂交和耐氯性逐代筛选的杂交后代的果荚和种子外观、株高、分枝数等农艺性状都基本介于双亲之间，耐氯性超双亲或较其母本栽培大豆品种有明显提高。
文档编号A01H1/02GK101982064SQ20101050341
公开日2011年3月2日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者刘友良, 周其好, 张晓可, 张艳, 於丙军, 杜莉莉, 章文华, 罗庆云, 陈宣钦 申请人:南京农业大学