专利名称：利用波浪式冠层结构生产大豆的方法
技术领域：
本发明涉及利用波浪式冠层结构生产大豆的方法。具体地说，本发明涉及利用体细胞胚诱变创造大豆近等位基因系和波浪式冠层结构生产大豆的方法。
我国是大豆的发源地。然而，近年来我国大豆生产连续下滑。1994-1996年全国大豆总产量从1600万吨下降至1350万吨。同时，随着国民经济的发展和生活水平的提高，国内大豆需求不断增加，大豆供需矛盾日趋严重。影响我国大豆生产的主要因素是单产水平低。
大豆是典型的C3植物，光能利用率较低。只有提高大豆的群体光能利用率才能进一步提高大豆的单产水平。
为了提高大豆的群体光能利用率和产量，王彦丰(王彦丰，大豆波状冠层栽培法，农业科技通讯，1981(4)15)首先提出了大豆波状冠层(又称波浪冠层)栽培法。大豆冠层，是指单位土地面积上，大豆生育期间群体直接接受太阳光照射面积的总体。波状冠层，是指株冠起伏好似波浪一样。大豆波浪冠层栽培法是人为造成波浪冠层，以扩大群体叶片截光面积，提高光能利用率，为大豆生育后期制造良好的通风透光条件，减少底叶黄枯，提高大豆产量。
常耀中等(常耀中等，大豆波浪冠层栽培法研究，大豆科学，1986，Vol5(4)341-347)对大豆波浪冠层栽培法做了进一步的研究，提出了实现大豆波浪冠层的三种方法(1)高矮不同的大豆品种实行隔行间作；(2)同一品种不同密度和施肥量隔行间作，使行与行之间株高不同形成波浪冠层；(3)用TIBA(三碘苯甲酸)等植物生长调节剂隔行处理，使处理行的株高降低，形成波浪冠层。试验表明，通过上述三种方法形成的波浪冠层，波峰与波谷相差10-15cm为宜，可使产量提高6％-15.1％。
虽然波浪冠层栽培法可以提高大豆产量，但是上述三种途径都有其缺点。高矮不同品种实行隔行间种可较容易形成波浪冠层。但是，选择合适的组合十分困难，至今尚无大幅度增产的报导。并且，不同品种间在生育期，籽粒的颜色，大小等方面差异较大，不能同期混合收获，在大面积机械化收割的大豆主产区推广此项技术难度较大。同品种不同密度和施肥量隔行间作田间管理工作量较大。并且，除密度和施肥量以外，大豆的株高还受气候因素的影响，不易控制。用TIBA等植物生长调节剂控制株高也存在一定困难。首先，大豆对TIBA等比较敏感，使用浓度不好控制，要求熟练的技术人员操作。其次，化学控制有时使株高相差较大，增产不显著甚至减产。
利用仅有株高相差10-15cm的大豆近等位基因系间作可以克服目前创造大豆波浪冠层所存在的困难。
用常规育种方法创造大豆近等位基因系是通过两个性状不同的品种杂交，然后用其中一个亲本连续回交。经回交5-6代后选出只有一对性状存在差异，其它性状大致相同的株系。这种方法不仅需要较长的时间，而且田间杂交和选择的工作量非常大，效率较低。
本发明的目的是针对现有技术中的上述缺点，提供一种利用体细胞胚诱变创造大豆近等位基因系和波浪式冠层结构生产大豆的方法。通过大豆体细胞诱变和细胞工程相结合，经两三代即可选出仅有株高相差10-15cm的近等位基因系。从而大大提高了创造大豆波浪冠层的效率。
本发明提供了一种利用波浪式冠层结构生产大豆的方法，包括以下步骤(1)、将选择的大豆品种用诱变方法处理大豆成熟种子或幼胚；(2)、取经诱变处理的大豆种子种植后的当代植株幼胚或直接经诱变处理的幼胚做外植体，在适当的培养基上诱导体细胞胚胎发生。胚状体萌发形成再生植株；(3)、把胚状体再生植株栽到花盆或田间，从其后代选出株高相差10-15cm的近等位基因系；(4)、把两个株高相差10-15cm的近等基因系按0.5-2∶1比例种植；使植株在自然条件下生长，成熟。
上述方法中所述诱变方法可以是用化学诱变剂处理，如用甲基磺酸乙酯、乙酰亚胺等进行处理，或用电离辐射，如X射线，γ射线，快中子等进行处理。所用剂量使大豆成熟种子或幼胚发生突变即可，本领域普通技术人员可容易地确定这一剂量。
上述方法中所述的培养基可以是任何一种可诱导大豆幼胚形成胚状体的培养基，如MS培养基等。
上述方法中近等位基因系的种植比例最好是1∶1。
上述方法中所用的大豆品种最好是在生产上大面积推广的大豆优良品种或优于现有品种的高产，优质，抗病的大豆新品系。
上述方法中对用作外植体的幼胚的直径没有特别限制，但最好为3-5mm。本方法具有以下突出优点1、由于近等位基因系除株高外，其它性状无明显差异，可以同期播种，同期混收，适宜于大面积机械化生产。2、播种后不需要特殊的田间管理(如不同密度，施肥量和化学控制等)，方法简单，节省劳力，易于推广。3、增产幅度较大。处理比对照增产16.6％，而其它方法的增产幅度仅为6-15.1％。
实施例(一)试验材料早熟18、中黄4号和8502三个大豆品种(系)。(二)方法与结果1、体细胞胚诱变(1)取幼胚直径3-5mm的豆荚；(2)用自来水冲20分钟；(3)用0.3-3％的EMS处理0.5-2小时，再用自来水冲洗1小时左右；(4)用70％乙醇消毒30秒，再用0.1％HgCl2消毒5-10分钟。(5)用无菌水冲洗三次。(6)取出幼胚子叶，接种在胚状体诱导培养基上。
基本培养基为MB培养基(MS培养基无机盐，B5培养基的有机成分)。附加水解酪蛋白500mg/L，2，4-D 20-40mg/L或NAA 5-10mg/L，蔗糖15g/L，琼脂8g/L，pH5.8。
MB培养基的基本成分(mg/L)大量元素NH4NO31650，KNO31900，CaCl2·2H2O440，MgSO4·7H2O370，KH2PO4170；微量元素KI0.83，H3BO36.2，MnSO4·2H2O22.3，CuSO4·5H2O0.025，CoCl2·6H2O0.025，Na2EDTA37.3，FeSO4·7H2O27.8；有机附加物肌醇100，烟酸1.0，盐酸吡哆醇1.0，盐酸硫胺素10.0。蔗糖30g/L，琼脂8g/L，pH5.8。
在室温下培养，每天光照23小时，光照度1200-2000Lux。
(7)在诱导培养基培养约1个月，外植体表面形成胚状体，同时形成愈伤组织。把胚状体转到成熟培养基再继续培养1个月。成熟培养基为不加激素的MB培养基，蔗糖浓度提高到10％。
(8)把发育成熟的胚状体转到胚状体萌发培养基，胚状体萌发形成再生植株。萌发培养基成分为MS培养基附加IBA0.1mg/L，GA30.1/L。
(9)打开瓶口，在室内自然光照下练苗5天后，把试管苗栽入消毒的营养土内。用玻璃烧杯罩住小苗，保湿7天，试管苗移栽成活率可达90％以上。
2、株高近等位基因系的选择1994年把诱变胚状体再生植株的种子全部种植在中科院遗传所试验场。至1996年从早熟18诱变后代中选出10个稳定的株系，株高从69.1到93.1cm。诱变亲本早熟18的株高为76.3cm。从8502诱变后代中选出16个稳定的株系，株高从70.2至85.6cm，而8502的平均株高为126.1cm。从早熟18和8502胚状体诱变系均可选出多组株高相差10-15cm左右的组合。中黄4号的诱变后代株高均高于诱变亲本，并且抗倒性较差，未入选。3、波浪冠层栽培试验以早熟18和其胚状体诱变系9301-4为材料进行波浪冠层栽培试验。早熟18平均株高76.3cm，并且耐阴性较好，9301-4株型和籽粒与早熟18均无明显差异，平均株高93.1cm，二者株高相差16.8cm。每个材料种2行，行长9m，按1∶1的比例相间种植，5次重复。采用相同的密度，行距60cm，株距11cm，折合每亩1万株。5月20日播种，10月1日收获。高矮对照均为5行，取中间3行考种计产量，三次重复。表1株高近等位基因系波状冠层栽培的产量结构与产量
在波状冠层栽培中，高杆材料9301-4株高92cm，平均单株粒数为109.6个，百粒重21.5g，折合亩产235.6kg。矮杆品种早熟18株高为77.1cm，单株粒数为83.6个，百粒重为19.8g，折亩产165.5kg。高矮平均亩产为200.6kg。在对照中9301-4平均株高为93.1cm，单株粒数87.1个，百粒重20.3g，折亩产176.8kg。早熟18株高76.3cm，单株粒数为84.6个，百粒重20.0g，折合亩产169.3kg。高矮对照平均亩产为172.1kg。处理比对照增产16.6％。
权利要求
1.一种利用波浪式冠层结构生产大豆的方法，包括以下步骤(1)将选择的大豆品种用诱变方法处理大豆成熟种子或幼胚；(2)取经诱变处理的大豆种子种植后的当代植株幼胚或直接经诱变处理的幼胚做外植体，在适当的培养基上诱导体细胞胚胎发生，胚状体萌发形成再生植株；(3)把胚状体再生植株栽到花盆或田间，从其后代选出株高相差10-15cm的近等位基因系；(4)把两个株高相差10-15cm的近等基因系按0.5-2∶1比例种植；使植株在自然条件下生长，成熟。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述诱变方法是用化学诱变剂，如甲基磺酸乙酯或乙酰亚胺进行处理的，或是用电离辐射，如X射线，γ射线快中子进行处理的。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的近等位基因系的种植比例是1∶1。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所用的大豆品种是在生产上大面积推广的大豆优良品种或优于现有品种的高产，优质，抗病的大豆新品系。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，用作外植体的幼胚的直径为3-5mm。
全文摘要
本发明提供了一种利用波浪式冠层结构生产大豆的方法。为克服现有技术中进行波浪式冠层结构方法生产中不同品种不能同期播种,同期混收增产效果不显著等缺点,本发明采用诱变方法使所选择的大豆品种产生突变,选出株高相差10—15厘米的近等位基因系进行生产。本方法不仅适用于大面积机械化收割,而且增产显著。
文档编号A01H1/06GK1244340SQ9811716
公开日2000年2月16日 申请日期1998年8月12日 优先权日1998年8月12日
发明者朱有光, 柏惠侠, 李诺, 张艳, 张性坦, 林建兴 申请人:中国科学院遗传研究所