一种蚕豆闭花授粉方法及应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及农作物育种领域，具体涉及到的作物是蚕豆。本项目研究的“8137”花材料闭花受精技术中的8137，花器结构较特殊，是稀有的闭花授精类型：它的旗瓣、龙骨瓣大小和一般蚕豆植物的花器一样，但翼瓣明显退化缩小，仅有正常蚕豆花器的20%大小，并且退化的翼瓣紧抱龙骨瓣。这样就导致传粉媒介昆虫无法正常停留在花器上采蜜取粉，在花朵间、植株花器间传导花粉而导致异交。闭花受精材料：具有“8137”花器结构。使用“8137”材料的技术：包括遗传研究和品种改良等应用。蚕豆的闭花授精特性目前在国内还没有相关的报道，同时也没有闭花授精的品种和材料在生产上应用。本项目育成的蚕豆新品种“云豆8137”具有闭花授精特性。
【专利说明】—种蚕豆闭花授粉方法及应用
[0001]
【技术领域】
[0002]蚕豆是豆科、蚕豆属中唯一的一个栽培种。蚕豆(K/cia /a如)，英文名为Horsebean, Broadbean, Faba Bean,是春播一年生或秋播越年生草本植物，又称胡豆、佛豆、胡豆、川豆、倭豆、罗汉豆等。蚕豆属于豆科(Leguminosae),蝶形花亚科(Papilionoideae),蚕豆族(KiciaL )。是这个属中隔离最好的一个种。蚕豆与巢菜属(KiciaL )中其它各个种之间还无杂交成功的实例。与巢菜属中其它种比较，蚕豆的染色体较大，DNA的量也较大，但染色体数较少2n=12，其它种2n=14。
[0003]蚕豆起源于西南亚洲到地中海区域，是世界上最古老的栽培作物之一，已有4000余年的栽培历史。蚕豆传入亚洲，以我国最早，最初传至欧洲，汉时(公元前二世纪)张骞通西域期间传入我国，由我国传到韩国、日本、印度，为近代的事。蚕豆驯化栽培的历史同小麦和大麦一样久远，至少在6000年以上。从位于土耳其新石器时代遗址中发掘出的大约公元前7000年的碳化蚕豆种子，是考古中发现的最古老的证明。蚕豆传入中国的具体时间不详，可能是在隋唐时期经西域传入，在中国的栽培历史约有2100多年。
[0004]
【背景技术】
[0005]据FAO统计资料(FA0STAT，2009) ,2001-2007年平均，全世界干蚕豆生产面积267.36万hm2，总产448.78万t，共有56个国家生产干蚕豆。蚕豆是我国除大豆和花生之外目前种植面积最大、总产最多的食用豆类作物。蚕豆在全国大多数省区都可种植，长江以南地区以秋播冬种春收为主，长江以北地区以早春播早秋收获为主。在全国31个省(区、市)中，除山东、海南和东北三省极少蚕豆种植外，其余25个省(区、市)均种有蚕豆栽培。
[0006]云南是我国蚕豆的主要产区，年种植面积300-500万亩，占全国总蚕豆生产面积的38.3%，居全国第一位；大面积种植的主要分布在滇东北(曲靖市、昭通市)、滇东南(文山市)滇中(楚雄市、大理市)，滇西(保山)，分布海拔400~2700米的坝区及山区，其次是四川、重庆、江苏和贵州，种植规模在100-250万亩。除四川的甘孜一带有少量的春播栽培外，均为秋播栽培(每年9-10月播种，次年4-5月收获干籽粒)。
[0007]蚕豆种的授粉习性属于常异花类型，其异交率在25.75-56.14%之间，这就要求种性保持要在严格控制花粉传递的条件下进行，给种质资源研究、品种改良技术工程和良种繁育生产带来许多困难，要求在技术上、设施上有较大投资。为了有效坚决这一障碍性问题，我们开展了降低蚕豆作物异交率的相关研究，选择创制闭花受精变异基因型，即通过获得花器形态结构的变异，障碍导致异交的媒介-蜂的访问，从而阻止花朵间、植株间、品种间的花粉传授，实现自交授粉。通过改变蚕豆的授粉习性，可使一些优异的形态性状、籽粒性状、品质等优良性状得以稳定的保持，保证生产出来的产品在品质及产量上表现出特有的优越性，从而提高蚕豆产品的经济效益；同时为蚕豆作物种质资源研究、品种选育及种苗生产提供了有力的技术支撑。
[0008]
【发明内容】
[0009]本发明涉及农作物育种领域，具体涉及到的作物是蚕豆。蚕豆为一年生或越年生草本植物，茎四棱中空；偶数翼状复叶，一般有小叶2-4对；花为腋生，属于两性花，一般为常异花授粉作物。蚕豆花有旗瓣一枚在上方，形体最大；翼瓣两枚，体型中等大小，附于龙骨瓣两旁，中央有黑色或紫色大斑；龙骨瓣两枚在翼瓣内面。本项目研究的“8137”花材料闭花受精技术中的8137，花器结构较特殊，是稀有的闭花授精类型:它的旗瓣、龙骨瓣大小和一般蚕豆植物的花器一样，但翼瓣明显退化缩小，仅有正常蚕豆花器的20%大小，并且退化的翼瓣紧抱龙骨瓣。这样就导致传粉媒介昆虫无法正常停留在花器上采蜜取粉，在花朵间、植株花器间传导花粉而导致异交。
[0010]闭花受精材料:具有“8137”花器结构。
[0011]使用“8137”材料的技术:包括遗传研究和品种改良等应用。
[0012]蚕豆的闭花授精特性目前在国内还没有相关的报道，同时也没有闭花授精的品种和材料在生产上应用。本项目育成的蚕豆新品种“云豆8137”具有闭花授精特性。
[0013]【专利附图】
【附图说明】:
图1是8137花图
图2是普通蚕豆花图 8137，花器结构较特殊:它的旗瓣、龙骨瓣大小和一般蚕豆植物的花器一样，但翼瓣明显退化缩小，仅有正常蚕豆花器的20%大小，并且退化的翼瓣紧抱龙骨瓣。这样就导致传粉媒介昆虫无法正常停留在花器上采蜜取粉，在花朵间、植株花器间传导花粉而导致异交。
【具体实施方式】
[0014]I,农作物种群的选择
本发明涉及的具体农作物为蚕豆，但是只有具有“8137花”的蚕豆材料群体才能实现闭花受精，因该类群体基因型属于纯和体，利用该群体材料的这一特性通过遗传育种方法从而选育出纯和的目标品系或者品种。
[0015]2，品种的选育方法及步骤
2.1亲本材料的选择
亲本材料中必须有一方具有“8137花”的特性。
[0016]2.2操作方法
本发明涉及农作物遗传育种的基本程序，包括使用人工授粉(杂交)。
[0017]人工授粉所需的试剂及工具为:浓度70%的酒精,4cm x 5cm硫酸纸袋,纸质或塑料小标签若干，不锈钢小反弹尖头镊子(ll(Tl20mm)，记录用笔记本，铅笔。
[0018]具体操作步骤如下
1，“8137花”亲本材料的种植
选择粒型粒色统一且无病斑的“8137花”蚕豆亲本籽粒100粒，将选好的种子 用10%食盐水或者20%多菌灵溶液浸泡6-8个小时以杀死种子本身携带的有害病虫病原体及幼虫，之后播种于网室，播种规格可按株距12cm，行距33厘米进行，
每行播种25粒种子，播种深度以5cm为宜。播种完毕后视情况浇水，IOcm以上 土壤湿度通常保持80%。
[0019]2，“8137花”杂交植株的选择 自然条件下，网室播种70~8 O天亲本材料就进入盛花阶段，此时即可选择性的进行人工杂交育种程序，应该选择株高70~80cm，分枝2~3个，茎杆粗壮植株作为亲本。父本材料作为花粉的提供亲本，高质量的花药取得的时期是在花蕾旗瓣即将打开时。母本材料作为花粉的受体，最佳授粉状态是有两台开花花序，但是其它花蕾的萼片依然紧包裹整个花蕾为宜。
[0020]3，人工授粉
3.1母本植株去除雄蕊
在空气湿度60%，气温20~22°C的上午10点至下午4点以前进行。
[0021]用酒精清洗镊子，并用脱脂棉擦干净之后即可进行去除花蕾雄蕊；用尖头镊子缓慢撑开旗瓣，用镊子一边朝径向方向缓慢剖开蚕豆花的龙骨瓣，之后就可看到蚕豆花的10枚雄蕊(蚕豆花的雄蕊有10枚，9枚合生，内轮的一枚分离)以及柱头，此时雄蕊的花粉囊依然完整没有破裂，用镊子夹住10枚雄蕊花粉囊下部(注意不要夹在花粉囊上面)，然后向上轻轻移动镊子即可把10枚雄蕊的花粉囊全部取出。每个花序处理2朵即可，其余未经处理的花序摘除，每个植株4~6个处理花朵即可，处理完成后用镊子把整个植株的生长点去除。
[0022]3.2父本花粉的准备
用于杂交育种的父本花粉事先不需要进行任何化学处理，选择旗瓣花瓣即将展开的花作为花粉来源使用，一旦选定好所需要的父本花即可直接摘下装入培养皿中并做好标记。
[0023]3.3人工授粉
上午10点至下午4点以前花心柱头上有分泌粘液为最佳授粉期。授粉的最佳时间:在所栽品种的盛花期，温室揭苫后上午11时之间进行为宜，就一朵花来讲，以开花后半小时为授粉的最佳时间，这时柱头分泌粘粉最多，开花后4小时授粉坐果率为80%。具体的操作方法是:酒精清洗镊子，并用脱脂棉擦干净，用尖头镊子撑开或者撕开旗瓣，用镊子一边朝径向方向缓慢剖开蚕豆花的龙骨瓣，镊子挑起乌白色或者白色的花药放置已经经去雄处理的母本材料的花的花粉管(雌蕊)顶端，稍微用镊子轻轻按压花药确保花药在雌蕊上附着稳固，并用硫酸纸袋把杂交后的花进行套袋(6~8天)。授粉后用标签标记，并记录下相关的亲本组合信息。
[0024]3.4
为了更好地理解本发明的实质，下面将结合本发明的实施实例对本发明进行说明，但本发明的内容并不局限于此。
[0025]实例一
蚕豆作物的异交率在3-27%，是种质评价、品种改良研究、种籽生产及新育成品种使用年限的一个限制因素。进行蚕豆授粉体系改良研究一直是该作物研究的一个主题，主要从花器结构的异变改良入手，获得由于花器结构障碍昆虫(蜂类)接触传粉从而达到降低异交率的效果。“云豆470”是利用杂交育种程序，成功导入闭花授粉的变异花器结构性状而育成的异交率低于5%的品系，群体性状纯合整齐。该品种是以”8137花”材料作为亲本，经杂交选育而成。1991年做的杂交，1994年从其杂交后代中筛选出优越单株，经过一共10余年的各类型的试验，在整个试验过程中进行了田间观察记载及室内各项性状的考种测量。经过分析，该品种在田间的长相比较一致，并且它的花色及花型均继承了亲本的特点(闭花授精)。
[0026]实例二
“云豆绿心I” 蚕豆品种是利用杂交选育的程序，成功导入闭花授粉的变异花器结构性状而育成的异交率低于5%的品系，该品种父本为“8137花”特异材料，母本是绿子叶特异材料经过分析，其“子叶绿、闭花授精”是该类作物中最独特的性状，该品系经过10余年各类型实验发现其异交率低于5%，群体性状纯合整齐；“云豆绿心I”无论在植株形态上、花器结构、及子叶颜色等性状上均表现一致。该品种在田间的长相比较一致，其花色及花型均继承了父本的特点(闭花授精)，同时也具有母本子叶绿的优异性状，产量也较稳定。
【权利要求】
1.闭花受精材料:具有“8137”花器结构I。
2.“云豆8137”具有闭 花授精特性2。
【文档编号】A01H1/02GK103535268SQ201210240767
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年7月12日 优先权日:2012年7月12日
【发明者】包世英, 王丽萍, 吕梅媛, 何玉华, 杨峰, 郑爱清 申请人:云南省农业科学院粮食作物研究所