一种冷等离子处理的羊草育种方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及作物育种方法，具体是一种冷等离子处理的羊草育种方法及其应用。
【背景技术】
[0002] 羊草别名碱草，学名：Leymuschinensis(Trin. )Tzvel，禾本科赖草属植物的一 种，多年生，具下伸或横走根茎；杆散生，直立，高40-90厘米，耐寒、耐旱、耐碱，耐践踏，是 建人工草地和治理盐碱化草地的理想草种。
[0003] 传统羊草育种在过去的几十年研究进度缓慢，还处于起步阶段，严重滞后于生产 实践的需要。羊草自交结实率非常低，想要通过自交使基因纯合化，淘汰不良基因型，选优 去劣难度系数大，导致育种时间过长、效率较低等局限性；仅凭经验，比较盲目，导致低水平 重复、同质化严重。目前，传统羊草育种遇到很大瓶颈，甚至停滞，要想在羊草育种方面有更 高的成就，就一定要依靠现代科学技术。曲同宝等利用基因枪法将BADH基因转入羊草研 究，可获得的分化转基因植株，阳性植株占总苗数的5%左右。但是，目前具有突破性的转基 因育种方法在全球范围内引起了激烈的争论，认为转基因作物具有极大的潜在危险，可能 会对人类健康和人类生存环境造成威胁。因此，如何找到一种既能突破传统生物育种低水 平重复操作，又不改变基因性状、安全环保的育种手段，成为当务之急。
【发明内容】
[0004] 为克服传统羊草育种低水平重复、同质化严重的问题，同时为避免转基因育种潜 在危险，加速羊草育种过程，本发明提供一种冷等离子处理的羊草育种方法及其应用。
[0005] 本发明提供的冷等离子处理的羊草育种方法，包括如下步骤：
[0006] 1)对羊草繁殖材料进行冷等离子体处理；
[0007] 2)田间种植筛选，结合进行无性繁殖和分子标记技术辅助筛选，选出具有目标性 状且该性状可遗传的单株；
[0008] 3)以所得单株作为材料育种，选育得到具有目标性状的羊草品种。
[0009] 其中，步骤1)所述羊草繁殖材料为可供进行羊草繁殖的植物器官，如根、茎、芽、 种子等，优选为种子。
[0010] 其中，步骤1)所述冷等离子体处理，为以氦气为介质，在真空封闭环境中，对羊草 繁殖材料进行非电离幅射处理。
[0011] 其中，所述冷等离子体处理的处理功率为1-500W，处理时间为15-20秒。
[0012] 优选的，所述冷等离子体处理的处理功率为10-280W，处理时间为15-18秒。
[0013] 进一步优选的，所述冷等离子体处理的处理功率为20-220W，处理时间为15-18 秒。
[0014] 更进一步优选的，所述冷等离子体处理的处理功率为80-180W，处理时间为18秒。
[0015] 最优选的，所述冷等离子体处理的处理功率为125W，处理时间为18秒。
[0016] 其中，所述羊草优选自如下任一品种：吉生1号、吉生2号、吉生3号、吉生4号、农 牧1号、农菁4号、中科1号、中科2号、中科3号。
[0017] 其中，所述目标性状是指：与以未经冷等离子体处理的羊草繁殖材料种植所得的 羊草植株相比，具有如下一种或多种的效果：种子发芽能力提高、主根长增长、须根数增多、 苗鲜重增加、苗干重增加、分蘖数增加、叶量增加、抽穗率增加、蛋白质含量增加、结实率提 高、种子产量增加、干草产量增加、抗寒性增加、抗病性增强。
[0018] 其中，步骤3)所述选育，为以现有的常规育种方法选育，例如：
[0019] A选优良单株通过种子扩繁得到羊草新品种；
[0020] B选优良单株通过无性繁殖得到羊草新品种；
[0021] C无性系结合测交，得到配合力高的羊草新品种；
[0022] D优良单株通过无性繁殖得到多个无性系，进行多系测交、杂交获得混合群体，以 混合群体为基础材料选育羊草新品种。
[0023] 本发明还提供所述冷等离子处理的羊草育种方法在羊草育种中的应用。
[0024] 本发明冷等离子处理的羊草育种方法，具有以下优点：
[0025] 1、冷等离子体处理功率人为可控，通过反复试验，可以找到某种羊草种子某一特 定性状的最优处理功率和种植的最佳时间段，能更好地满足选育羊草优良品种的需求，有 针对性改良某一特定性状，克服了传统的育种手段时间长、目标盲目性、育种质量低、育种 成本高的弊端，在羊草育种手段上具有创新性。
[0026] 2、利用冷等离子技术处理自交系种子能够激发种子活力，实现促长、抗逆效果，育 成的羊草种子发芽势、发芽率增加、抗逆性增强、分蘖增加、叶量增加、蛋白质含量增加、结 实率增加、种子产量增加、干草产量增加等，填补了农业科学领域中非电离幅射技术在羊草 育种上应用的空白。
[0027] 3、无污染，耗能低、低碳，基因组DNA序列不发生变化，通过基因表达发生的改变 诱发羊草当代性状发生变化，并具有一定可遗性，即表观遗传；克服了转基因作物潜在的危 险，不会对人类健康和人类生存环境造成威胁。
[0028] 4、本方法再通过无性系结合分子标记辅助育种，进一步缩短羊草育种周期，加快 育种速度，并能选育出更为优良的羊草新品种。
【附图说明】
[0029] 图1为羊草选育流程图。
【具体实施方式】
[0030] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。下述实施例中所使用 的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说 明，均可从商业途径得到。
[0031] 吉生1号，于1992年通过国家审定，编号119,公众可从山东省种子总公司获得。
[0032] 吉生2号，于1993年通过国家审定，编号129,公众可从山东省种子总公司获得。
[0033] 吉生3号，于1994年通过国家审定，编号147,公众可从山东省种子总公司获得。
[0034] 吉生4号，于1991年通过国家审定，编号79,公众可从山东省种子总公司获得。
[0035] 农牧1号，于1992年通过国家审定，编号119,公众可从山东省种子总公司获得。
[0036] 农菁4号，于2008年在黑龙江省审定，审定编号：黑登记2008008,公众可从山东 省种子总公司获得。
[0037] 中科1号，于2014年5月通过国家审定，编号：471，公众可从山东省种子总公司获 得。
[0038] 中科2号，于2011年通过河北成果鉴定，序号：09,公众可从山东省种子总公司获 得。
[0039] 中科3号，于2011年通过了内蒙古自治区草品种审定委员会的审定。登记号：N003 公众可从山东省种子总公司获得。
[0040] 实施例
[0041] 利用冷等离子体处理的羊草育种方法，可以得到发芽势、发芽率增加，抗逆性增 强、分蘖增加、叶量增加、蛋白质含量增加、结实率增加、种子产量增加、干草产量增加等。
[0042] 具体包括如下步骤：
[0043] -、搜集符合选育目标的育种材料作为重点选育对象
[0044] 吉生1号、吉生2号、吉生3号、吉生4号、农牧1号、农菁4号、中科1号、中科2 号、中科3号等羊草品种的种子作为具体的实验材料。
[0045] 二、将上述选定的羊草品种的种子作为羊草繁殖材料置于冷等离子体处理机内， 运用高能量的物质聚集态，在0-500W的处理功率下对羊草繁殖材料进行15-lSs的非电离 幅射处理，处理的必要条件是以氦气为工作介质，在真空封闭环境中进行。
[0046] 三、将冷等离子体处理的羊草繁殖材料在低温干燥条件下保存，通过试验比较，得 到最佳处理功率125W，时间18s，具体结果见表1，田间种植筛选。
[0047] 四、与未经过任何处理的相应的羊草品种的同一批种子种植得到的羊草（对照） 相比，经过冷等离子体处理的种子进行培养得到的羊草实现了对应亲本材料的促生复壮、 发芽率提高、产量提高、草品质改善和抗逆性增强。
[0048]( -）冷等离子体处理对羊草种子的发芽势和发芽率的影响如表1所示。
[0049] 表1不同冷等离子体处理条件下羊草种子的发芽势和发芽率
[0050]
[0051] 表1中的发芽势和发芽率提高的比率表示：冷等离子体处理的羊草繁殖材料与未 经过任何的相应品种的羊草繁殖材料相比，所有品种发芽势和发芽率提高的幅度。例如，处 理功率为125W，处理时间为18s，发芽势提高的比率最高的是中科2号品种，为20. 12% ;最 低的是农牧1号品种，为9. 18% ;处理功率为125W，处理时间为18s，发芽率提高的比率最 高的是中科2号品种，为10. 15%，最低的是农牧1号品种，为5. 97%。说明经过冷等离子 体处理后，羊草材料发芽出苗快且整齐，缓解羊草育种材料的发芽问题。
[0052](二）冷等离子体处理对羊草幼苗生长的影响如表2所示。
[0053] 表2不同冷等离子体处理条件下羊草的苗高、主根长、须根数和苗鲜重、干重
[0054]
[0055] 表2中，苗高、主根长、须根数和苗鲜重、干重提高的比率表示冷等离子体处理的 羊草繁殖材料与未经过任何处理的相应的羊草品种的羊草繁殖材料相比，所有品种苗高、 主根长、须根数和苗鲜重、干重提高的幅度。例如，处理功率为125W，处理时间为18s时，苗 尚提尚的比率最尚的是吉生4号品种，为20. 11 %，最低的是农牧1号品种，为10. 90%;处理 功率为125W，处理时间为18s时，主根长提高的比率最高的是吉生2号号品种，为7. 50%， 最低的是中科2号品种，为3. 31 %;处理功率为125W，处理时间为18s时，须根数提高的比率 最高的是农牧1号品种，为10. 31 %，最低的是吉生2号品种，为5. 62% ;处理功率为125W， 处理时间为18s时，苗鲜重提高的比率最高的是吉生4号品种，为24. 50%，最低的是农牧 1号品种，为13. 78% ;处理功率为125W，处理时间为18s时，苗干重提高的比率最高的是中 科1号品种，为15. 67%，最低的是中科2号品种，为10. 12% ;说明冷等离子体处理促进了 幼苗的快速生长，生长势旺盛；干物质积累增加可促进产量性状改良。通过以上处理，实现 了亲本材料的促生复壮，有利于目标亲本的选育。
[0056](三）冷等离子体处理对羊草生物性状的影响如表3所示。
[0057] 表3不同冷等离子体处理条件下羊草的株高、分蘖数、叶量、蛋白质含量
[0058]
[0059] 表3中，羊草植株株高、分蘖数、叶量、蛋白质含量的增加率表