一种利用野生薏苡选育多年生饲用薏苡的方法与流程

本发明属于植物品种选育领域，涉及一种利用野生薏苡选育多年生饲用薏苡的方法。
背景技术：
：薏苡(coixlacryma-jobil.)在植物分类学上为禾本科薏苡属，又称草珠子、川谷、薏米、六谷子、药玉米、薏仁米等，原产我国及东南亚一带，在中国至少有6000～10000年的栽培驯化史。薏苡的传统利用方式是作为保健食品和药用植物，《本草纲目》和《本草经疏》等医学名著中均有以薏苡治疗湿疹、风湿性关节炎、扁平疣等症的记载。近年来，人们从薏苡中提取的薏苡仁油和薏苡仁酯，已用来治疗癌症。薏苡属与栽培玉米所在的玉蜀黍属亲缘关系较近，该属多为2倍体，染色体20条，为异花授粉作物，根据种子形态可简单分为栽培种和野生种，其中栽培薏苡主要用来加工薏仁米，野生薏苡利用相对较少。栽培种多为1年生，在光热条件较好地区，刈割后可再生，但再生性较差；野生种为多年生，刈割后可再生，或冬季过后翌年春天从基部产生新的分蘖。我国云南、四川、贵州、广西等地，是薏苡的起源地之一，野生薏苡资源十分丰富，常分布于河边、塘边、沼泽地、未开垦荒地等潮湿地带，存在丰富的形态和遗传变异，具有优良的耐湿性和抗病性。自然状态下，野生薏苡通过种子和根茎两种方式繁殖，薏苡为碳4植物，具备高产的生物学基础，大多分蘖旺盛，植株高大，茎叶繁茂，在广西、云南和湖南等地农民，多把当地野生薏苡作为优良饲草直接利用。除此之外，在广西柳州、云南西双版纳等少数民族地区，至今仍有采摘野生薏苡种子、根、茎等作为中药的习惯，但未见利用野生薏苡选育新型牧草的研究。我国滇、黔、贵、川、渝等西南地区为亚热带湿润季风气候。该区热量资源丰富，除高寒山区外，全年大于10℃积温达4500-6000℃，大部份地区无霜期300d以上。年降水量达1000mm；本区雨热同季、冬暖春早，大部分地区日照率在35％以下，为全国多云中心，特别适合以营养体利用为主的多年生饲用作物生长。另一方面，西南地区坡耕地面积大，仅滇、黔、川、渝四省(市)大于15°坡耕地总面积达713.0万hm2，占全国该类坡耕地总面积的48.0％，且具有地形破碎、坡度陡、土层浅、土质松、保水差、肥力低的特点，在此类地区尤其适合种植多年生饲草，减少水土流失，保护生态环境。基于此，自2000年以来，四川农业大学玉米研究所在国内外率先开展了野生薏苡选育多年生饲草的研究。先后在野生薏苡的起源地——我国的滇、川、贵等地和老挝、缅甸、越南等东南亚国家，广泛进行了野生薏苡种质资源的收集、整理、保存工作，并在四川农业大学南方玉米育种基地(位于云南省景洪市嘎洒镇曼广凹村)，建立了野生薏苡种质资源圃，系统开展了野生薏苡农艺性状、繁殖特性、遗传特点、抗逆性、饲用特性及抗病虫性的鉴定和评价等方面的研究。经多年研究，从云南省收集的一份野生薏苡资源晚熟变异株中，选育出综合性状优良、多年生、饲用价值较高的饲用薏苡新品种大黑山薏苡，并于2016年12月通过四川省草品种审定委员会审定。技术实现要素：本发明的目的是提供一种利用野生薏苡选育多年生饲用薏苡的方法。本发明所提供的利用野生薏苡选育多年生饲用薏苡的方法，包括“1年内对入选单株有性生长和无性生长阶段的特定性状，进行两次选择和鉴定”的步骤。所述“1年内对入选单株有性生长和无性生长阶段的特定性状，进行两次选择和鉴定”具体为：在云南省景洪市或者具有同等气候条件的地方，每年的短日照条件下，在野生薏苡的有性生长阶段，对特定性状进行第一次选择，收获种子后，在长日照条件下，快速无性扩繁放大群体，再对特定性状进行第二次选择。其中，进行所述第一次选择时涉及的特定性状包括：出苗时间(以同时播种出苗先后顺序来量化)、植株长势(以孕穗期株高和单株分蘖数相乘所得数值来量化)、种子繁殖能力(以种子产量来量化)；进行所述第二次选择时涉及的特定性状包括：饲草生产性能(以“待植株长至1m时，开始刈割，以后每30天刈割一次，7月底刈割最后一次”所得累计鲜草产量来量化)。进行所述第一次选择于每年8-12月份进行，云南省景洪市该时间段为短日照，旱季，利于薏苡有性繁殖。将采集的供试野生薏苡种子单株育苗，选择出苗快、长势好的单株，将入选株用专用花粉隔离网整株套好，单株内自由授粉的方式自交纯化，并鉴定入选单株的种子繁殖能力，选择种子繁殖能力强的单株。进行所述第二次选择于每年1-7月份进行，云南省景洪市该时间段为长日照，雨季，利于薏苡营养体生长。将上季收获种子后的单株，通过扦插或分蔸的方式快速无性扩繁到30株左右，选择饲草生产性能突出、耐刈割性强、再生性好的株系。进行所述第一次选择时，选择所述“出苗快”的单株具体指的是同时播种后按出苗时间先后顺序排名前30％的单株。选择所述“长势好”的单株具体指的是孕穗期株高和单株分蘖数相乘所得数值排名前30％的单株。选择所述“种子繁殖能力强”的单株具体指的是种子产量排名前30％的单株。进行所述第二次选择时，选择所述“饲草生产性能突出、耐刈割性强、再生性好”的株系具体指的是“待植株长至1m时，开始刈割，以后每30天刈割一次，7月底刈割最后一次”所得累计鲜草产量排名前30％的株系。在所述方法中，进行所述第二次选择时还包括对抗逆性的选择；所述抗逆性为耐湿性(由于实施地点为云南省景洪市，进行所述第二次选择时为当地雨季，降雨量大，土地潮湿，所以能够成活且被选择的植株其耐湿性都是优良的，所以实际操作中不必对耐湿性进行额外刻意选择)。单株两阶段选择的不同之处如下：在所述方法中，可进行一次或多次的所述“1年内对入选单株有性生长和无性生长阶段的特定性状，进行两次选择和鉴定”的步骤；所述多次为两次以上。在所述方法中，当进行完所述“1年内对入选单株有性生长和无性生长阶段的特定性状，进行两次选择和鉴定”的步骤后，根据需要还可进一步包括“以产草量高低”作为筛选指标，从中选择产草量最高的单株或株系进行育种的步骤。在本发明的一个实例中，大黑山薏苡是按照以上本发明所提供的利用野生薏苡选育多年生饲用薏苡的方法选育出来的。当然，大黑山薏苡的具体选育方法属于本发明的保护范围。大黑山薏苡的具体选育过程如下：2004年：对收集于我国西南地区的176份野生薏苡进行形态、农艺性状、遗传特点、繁殖特性和饲用价值等系统鉴定。发现编号为yy103野生薏苡群体内，出现一晚熟变异株)，突出表型是成熟期推迟约1.5个月，且种子较小，结实率不高，植株分蘖多，茎秆红色、外有白色蜡质层，根系和营养生长发达。2005-2007年：将变异株整株挖出单独隔离种植，单株内自由授粉，当年收获种子14粒。混收、混种全部种子，单株间自由授粉，持续3年，共收获618粒种子。每年均用专用隔离网隔离，严防杂野生薏苡花粉污染，仅有性扩繁，不进行选择。2008年：全部种子单株育苗，出苗497株，对其进行所述第一次选择，根据出苗时间淘汰348个单株，入选149个单株；根据株高×分蘖数淘汰104个单株，入选45个单株；根据种子产量淘汰31个单株，入选14个单株。对上述14个单株无性扩繁后升级为株系，根据鲜草产量进行第二次选择，淘汰10个株系，最终保留4个产量高的株系。2009-2012年：将上年度入选4个株系的所有种子，按株系单株育苗，选取各株系中的优异单株自交，并将母株无性扩繁后，进行综合评价。对于优异株系，扩大入选范围，共选择到8个株系。2013-2016：严格隔离条件下，将各株系扩繁，进行多年多点试验，选择出草产量高、综合性状优良的株系y85-10，并进行试验、示范及配套种苗繁殖技术、栽培技术研发，审定命名为大黑山薏苡。本发明中所述“1年内对入选单株有性生长和无性生长阶段的特定性状，进行两次选择和鉴定”的步骤在植物新品种选育中的应用也属于本发明的保护范围。其中，所述植物可为禾本科植物。所述禾本科植物进一步可为薏苡属植物。所述薏苡属植物具体可为薏苡。本发明具有以下几方面的创新点：1、开辟了野生薏苡资源利用的新途径我国是薏苡的重要起源地之一，野生薏苡资源丰富，具有多种遗传变异类型，大多分蘖旺盛，植株高大，茎叶繁茂，抗多种病虫害。在广西、云南和湖南等地，偶有农民把野生薏苡作为野草放牧或刈割利用。除此之外，在广西柳州、云南西双版纳等少数民族地区，至今仍有采摘野生薏苡种子、根、茎等作为中药的习惯，尚未见利用野生薏苡选育新型牧草的系统研究。本研究首次利用野生薏苡选育多年生饲草，开辟了野生薏苡资源利用的新途径，丰富了牧草种质资源。2、充分利用野生薏苡即可有性繁殖又可无性繁殖的特点，发明了针对特定单株的两阶段选择方法薏苡为常异花授粉植物。自然条件下，薏苡野生居群内植株间或株内授粉后，种子秋季成熟落地，次年春会萌发成新的植株；同时，在老茎基部也会长出新的分蘖，发育为可育分枝。实际上，野生薏苡居群为有性繁殖和无性繁殖的混合体，对于群体内某一植株，通过有性繁殖保留种子后，又可利用无性繁殖将该株快速扩大为遗传一致的群体，这样就可对该植株在有性生长阶段进行一次选择，收获种子后快速无性扩繁放大群体，再进行一次选择，即1年内对入选单株进行两次选择和鉴定，该方法将野生薏苡即可有性繁殖又可无性繁殖的特点有机结合，在不同的发育阶段，选择不同的性状，选择压力大，有效提高了育种进程和鉴定的准确性。3、结合云南省景洪市的气候特点和短日照作物生长发育规律，发明了针对营养生长阶段和生殖生长阶段不同目标性状的选择方法野生薏苡为异花授粉的多年生短日照植物，短日照条件下利于其生殖生长，长日照条件利于营养生长。景洪市每年8-12月份为短日照，每天日照时间由长变短，旱季，利于薏苡生殖生长；每年1-7月份为长日照，每天日照时间由短变长，利于薏苡营养生长。针对薏苡营养生长阶段和生殖生长阶段农艺学性状的差异，在生殖生长阶段对出苗速度、苗期长势、单株分蘖、结实性等目标性状选择效率高，在营养生长阶段对无性繁殖系数、饲草生产性能、耐刈割性和再生性等目标性状选择效率高。1年内对同一单株进行两次目标性状的选择，提高了选择压力和选择效率，加速了育种进程。附图说明图1为实生苗育苗。图2为无性苗扦插繁殖。图3为大黑山薏苡饲草生产田。具体实施方式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。大黑山薏苡：记载于“中国畜牧兽医报2017年1月8日；四川农村日报2017年1月12日；鲁院院,田刚,余冰等.晒干大黑山薏苡全株在生长肉兔上的营养价值评定.草业科学,2017,34(5):1100-1106”，公众可从申请人处获得，仅可用于重复本发明实验使用。实施例1、实生种苗的扩繁在云南省景洪市，每年8月份，将野生薏苡种子，于水中浸泡10天后，播种到10cm×10cm大小的育苗盆里，播种后洒施少量辛硫磷颗粒剂，防治地老虎等地下害虫。待幼苗长至“三叶一心”期，移至大田，株距和行距均为1m，于孕穗期用200目专用花粉隔离网将小区植株隔离，保证同一小区内薏苡株间和株内充分的自由授粉，防止杂花粉。混收小区种子(若收集到的某一类型薏苡种子数量较多，可不进行该阶段的扩繁)。实施例2、实生苗的种植和筛选在云南省景洪市，每年8月份，将上年度扩繁的薏苡种子于水中浸泡10天，播种到10cm×10cm大小的育苗盆里(图1)，播种后洒施少量辛硫磷颗粒剂，防治地老虎等地下害虫，播种后记录每天的出苗数，入选30％先出苗的单株。待幼苗长至“三叶一心”期，移栽至大田，株距和行距均为1m。至孕穗期调查各个单株的分蘖数和株高，将株高和单株分蘖数相乘，根据各单株得分的多少，入选前30％单株，将入选单株用200目花粉隔离网将单株隔离起来，防止杂花粉污染。收获种子，计算单株生产种子量。入选单株种子生产量前30％单株。实施例3、无性苗的种植和筛选在云南省景洪市，每年1月份，将上一阶段入选的株系，收获种子后，将茎秆扦插扩繁。每节即为一棵苗，扦插时，株距和行距均为10cm(图2)，将无性苗种植在小区内，小区长10m、宽5m，株行距均为1m，待植株长至1m时，开始刈割，以后每30天刈割一次，7月底刈割最后一次，计算各株系的累计草产量。入选累计草产量前30％的株系。实施例4、大黑山薏苡的选育一、大黑山薏苡品种介绍枝繁叶茂，根系发达，营养生长尤其旺盛。不刈割时株高可达4.5m以上，单株有效分蘖40个以上，较好条件下，年产鲜草可达10t/亩，2014年景洪高产栽培达15.6t/亩。适口性好，适合饲喂牛、羊、兔、鱼等，开花前全株含粗蛋白10.7％、淀粉13.5％，总糖7.7％、酸性洗涤纤维28.6％、中性洗涤纤维48.4％。年可刈割2-3次，种植1次，可利用3年以上。耐湿性突出，可耐受短时间的-10℃低温，整个生育期不需防治任何病虫害，抗倒性强。可通过种子、扦插、分蔸3种方式繁殖，繁殖系数高。1kg种子可种植10亩，1株扦插可种植1.5亩；1株分蔸可分20株以上。目前已在四川攀枝花、资阳、眉山、广元、遂宁、南充、绵阳等10个地(市)和云南景洪、湖南常德、湖北恩施和重庆等5个省(市)大面积种植。二、大黑山薏苡的选育(1)2004年对收集于我国西南地区的176份野生薏苡进行形态、农艺性状、遗传特点、繁殖特性和饲用价值等系统鉴定。发现编号为yy103野生薏苡群体内，出现一晚熟变异株，突出表型是成熟期推迟约1.5个月，且种子较小，结实率不高，植株分蘖多，茎秆红色、外有白色蜡质层，根系和营养生长发达。(2)2005年将薏苡优异单株(步骤(1)中的变异株)自由授粉得14粒种子；2006年将14粒种子播种，出苗10株，10株混合授粉得112粒种子；2007年将112粒种子播种，出苗74粒，74株混合授粉得618粒种子。每年均用专用隔离网隔离，严防杂野生薏苡花粉污染，仅有性扩繁，不进行选择。(3)2008年，将618粒种子单株育苗，出苗497株，统计出苗时间并计算各单株从出苗到长到5个分蘖的天数，入选30％先出苗且长势旺，最早到达5个分蘖的前30％植株，即149株，依次编为y1、y2….y149，淘汰348株苗期生长缓慢植株。孕穗期计算各入选单株的株高×分蘖数，根据各株系得分，入选得分前30％植株，即45株，淘汰得分低的104个单株(表1)，将45株于孕穗期用200目花粉隔离网，单株隔离，收获种子。计算单株种子产量，入选单株种子产量最高的前30％植株，14株，淘汰产量低的31个单株(表2)。表1株高×分蘖数得分排名前30％的45个单株单株编号y2y3y5y17y19y21y33y39y40y42株高×分蘖数129143134115121124126143154124单株编号y44y45y48y49y51y57y59y61y63y64株高×分蘖数123134123132141125127152133136单株编号y72y77y80y81y84y85y87y88y89y90株高×分蘖数132145148151131143144132112132单株编号y92y93y95y97y109y111y123y129y130y131株高×分蘖数122120131132122132142134131123单株编号y131y132y139y141y142株高×分蘖数123132128137125表2单株种子产量得分排名前30％的14个单株单株编号y3y19y33y45y49y61y85y90y111y131种子产量(g)89.276.594.7101.293.2113.988.496.7112.3100.4单株编号y132y139y141y142种子产量(g)79.588.3120.7119.4将上阶段14个入选单株的全部茎秆扦插扩繁，并升级为品比试验，待植株长至1m时，开始刈割，以后每30天刈割一次，7月底刈割最后一次，计算各株系的累计鲜草产量，入选单株草产量前30％单株，选择到4个单株(表3)。表3入选优株品比试验鲜草产量(t/亩)单株编号第i小区产量第ii小区产量第iii小区产量平均排名y198.79.19.39.03y4910.29.711.310.42y8511.712.311.912.01y1118.78.99.18.94(4)2009-2012年，将4个入选株系的种子，按株系单株育苗，选取各株系中的优异单株自交，并将母株无性扩繁后，进行综合评价。对于优异株系，扩大入选范围，选择到y19-1、y49-3、y85-10、y85-17、y85-23、y85-33、y85-34和y111-3共计8个株系(主要根据各个株系草产量的高低选择，在4个株系中选择出8个草产量最高的单株，无性扩繁为8个株系)。2013-2016年，在严格隔离条件下，将各株系扩繁，进行多年多点试验，选择出草产量高、综合性状优良的株系y85-10(主要根据8个株系多年的平均草产量选择，选择出草产量最高的株系y85-10)(表4)，并于2016年通过四川省草品种审定委员会审定，命名为大黑山薏苡(图3)。表4入选8个株系3年的平均鲜草产量(t/亩)单株编号第i小区产量第ii小区产量第iii小区产量平均排名y19-19.79.18.99.26y49-310.211.611.411.12y85-1012.712.311.312.11y85-178.78.99.59.04y85-239.711.211.610.83y85-3310.311.210.710.74y85-3411.212.18.810.74y111-310.59.910.810.45当前第1页12