專利名稱：芝麻空間環(huán)境誘變育種的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)作物育種技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種芝麻空間環(huán)境誘變育種的 方法，利用空間環(huán)境誘變開展的芝麻新品種選育。
背景技術(shù)：
隨著空間技術(shù)的發(fā)展，利用空間特殊環(huán)境條件對植物種子進行誘變來產(chǎn)生變 異，再返回地面選育新種質(zhì)、新材料和新品種的方法已成為一種新興的育種方法， 其具有變異幅度大、誘變頻率高、有益變異多、穩(wěn)定快、對植物損傷輕、能獲得
地面育種難以得到的有益突變等優(yōu)點。
高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適應(yīng)性是芝麻育種的重要目標，也是芝麻品種遺傳改 良中亟待突破的核心技術(shù)問題。系統(tǒng)選育方法，使原始親本在極少數(shù)性狀方面得 到改進，但提高幅度小，很難產(chǎn)生較大突破。常規(guī)雜交選育方法，由于長期的人 工選擇和骨干親本過于集中，使得親本遺傳背景狹窄，重組后代的改良潛力非常 有限，也難以產(chǎn)生較大突破，而且，育種周期一般需要7—8年以上。因此，采 用新的育種方法是創(chuàng)造現(xiàn)有育種技術(shù)難以獲得的突破性新品種的重要途徑之一
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于提供了一種芝麻空間環(huán)境誘變育種的方法，將純合豫芝 4號種子搭載返回式衛(wèi)星，通過空間環(huán)境誘變和返回地面的種子進行地面系統(tǒng)選 育，選育出有益突變體，在較短的育種周期中選育成高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適應(yīng) 性的芝麻新品種中芝11和中芝13，在不進行加代情況下，品種選育周期比常規(guī) 雜交選育縮短2 — 3年。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施-1、 搭載純合種子，進行空間環(huán)境誘變第1年，搭載豫芝4號純合種子， 依據(jù)芝麻育種目標，選擇綜合性狀比較優(yōu)良的芝麻品種豫芝4號，但是該品種已 在生產(chǎn)上推廣十余年，退化嚴重，產(chǎn)量潛力下降，抗倒伏、抗病能力降低。提供 搭載的種子經(jīng)過隔離自交純化。豫芝4號種子搭載1996年10月我國自行發(fā)射的 第17顆返回式衛(wèi)星，太空飛行15天，使種子在空間宇宙重粒子輻射、微重力(零 重量)、弱地磁和高真空等條件下誘導(dǎo)遺傳基因發(fā)生變異。返回地面的種子，放 在干燥容器內(nèi)保存，于次年5月下旬播種
2、 播種返回地面的種子第2年，將返地種子在整平作廂的試驗田里單粒 點播，行距35—40cm，株距20cm，播后覆蓋地膜，出苗后隨即摳開地膜；以未 搭載的原始親本豫芝4號作對照，每隔9個試驗小區(qū)種植對照(即田間試驗編號 逢0為對照)?？臻g誘變的第一代(SP1)分單株收獲，單獨保存種子，不進行 取舍。
3、 選擇有益突變類型(與未搭載的原始親本比較發(fā)生性狀變異)第3年， 種植第二代(SP2)株系，選擇優(yōu)異突變株系；設(shè)置2個對照，對照l為原始親 本，對照2為當?shù)厣a(chǎn)上的主栽品種。SP2為分離高峰世代，開始進行優(yōu)良變異 株系選擇，選擇目標主要包括植株高大(一般年份180厘米以上)、生長勢強(莖 稈粗壯、花序和主莖生長點飽滿，整株生長健壯)、單株產(chǎn)量高(平均單株產(chǎn)量 10克以上，優(yōu)株單株產(chǎn)量30—50克)、抗性強(莖點枯病和枯萎病抗性等級為 抗以上)等重要性狀，目標性狀的選擇既是變異類型，同時又要優(yōu)于對照2。
4、 有益突變品系的遺傳穩(wěn)定性及性狀鑒定第4一5年，優(yōu)異突變品系的產(chǎn) 量、品質(zhì)、抗性、適應(yīng)性等性狀的鑒定試驗及遺傳穩(wěn)定性觀察。第三代/第四代
(SP3/SP4)對選擇的優(yōu)異變異品系同步進行多個重要性狀的遺傳穩(wěn)定性鑒定。 包括在重茬地高壓復(fù)合病圃鑒定抗病性，包括枯萎病、莖點枯病和病毒病等，對 收獲的種子進行含油量分析，多點種植鑒定產(chǎn)量和區(qū)域適應(yīng)性等。并加快種子提 純和繁殖。表現(xiàn)穩(wěn)定優(yōu)異的品系升級提供進入國家或省級區(qū)域試驗。
5、 選育出的優(yōu)良新品系A(chǔ)E0809936于2001—2002連續(xù)兩年參加國家和湖 北省芝麻區(qū)域試驗，于2002年通過區(qū)域試驗，2003年通過全國芝麻品種鑒定委 員會鑒定和湖北省農(nóng)作物品種審定委員會審定，定名為中芝11。選育出的優(yōu)良 新品系A(chǔ)E0809948于2003—2004連續(xù)兩年參加國家芝麻區(qū)域試驗，于2004年通過區(qū)域試驗，2005年通過全國芝麻品種鑒定委員會鑒定，定名為中芝13。
本發(fā)明利用上述技術(shù)方案可使芝麻獲得較高頻率的類型豐富的變異，通過地 面種植和選擇，可獲得有益的變異類型，通過產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性和適應(yīng)性等的比 較鑒定試驗，用4一5年時間可以實現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、抗逆等多個霍要性狀 的同步改良，選育出優(yōu)良芝麻新品種。
多項試驗數(shù)據(jù)表明，經(jīng)本發(fā)明選育的芝麻新品種中芝11具有如下特點和效
果
(1) 遺傳物質(zhì)發(fā)生明顯變異應(yīng)用AFLP分子標記，進行了中芝ll與原始 對照品種豫芝4號的DNA指紋分析，30對隨機引物擴增出1070條帶，其中多態(tài) 性帶416條，占38.88%，每對引物均擴增出多態(tài)性條帶，因此，中芝ll與原 始對照品種(親本)間在DNA水平上存在較大差異。通過分子證據(jù)表明了空間環(huán) 境誘變是一種芝麻育種的有效新途徑。
(2) 高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)國家區(qū)試平均畝產(chǎn)85.92kg，比對照豫芝4號增產(chǎn)11.82 %，最高每畝152.24kg，居同一輪參試品種第l位，居近十年區(qū)試通過品種中產(chǎn) 量最高，且穩(wěn)產(chǎn)性好，區(qū)試中連續(xù)兩年25點次中增產(chǎn)點次占96%，生產(chǎn)試驗4 省8個點全部增產(chǎn)，增幅達21.12%。
(3) 優(yōu)質(zhì)經(jīng)多年檢測，平均含油量56.98%，最高60.20%,種子色白皮 薄，酸價低，僅0.17 0.34mgKOH/g (相關(guān)國家標準為5)，耐貯藏。
(4) 適應(yīng)性廣該品種已經(jīng)在江淮和長江流域芝麻產(chǎn)區(qū)的北緯25 35度、 東經(jīng)103 122度范圍推廣種植，包括湖北、安徽、河南、江蘇、浙江、湖南、 江西、成都、四川、陜西等10余省市，均表現(xiàn)豐產(chǎn)。
(5) 高抗病國家區(qū)試中比對照豫芝4號莖點枯病發(fā)病率降低47.12%，病 情指數(shù)降低60.39%,枯萎病發(fā)病率降低50.08%，病情指數(shù)降低42.89%,均為 參試品種中最低。
(6) 抗倒性強國家區(qū)試中抗倒伏能力最強，四年大田推廣中也未見成片 倒伏現(xiàn)象，多項抗倒伏特性指標研究明顯優(yōu)于對照。
應(yīng)用本發(fā)明選育的芝麻新品種中芝11，比采用常規(guī)雜交方法育種周期縮短 了2—3年，在較短的育種周期實現(xiàn)了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適應(yīng)性等多個性狀 的同步改良，產(chǎn)生了新的突破，是當前我國江淮芝麻主產(chǎn)區(qū)種植面積較大的主要品種之一。


圖1為一種芝麻空間環(huán)境誘變育種方法的選育圖譜示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明 一種芝麻空間誘變育種的方法，其步驟是 以中芝11選育經(jīng)過為例說明本發(fā)明的具體選育過程。
1、 搭載豫芝4號純合種子，進行空間環(huán)境誘變1996年10月把豫芝4號
純合種子1000粒搭載在我國自行發(fā)射的第17顆返回式衛(wèi)星，太空飛行15天， 搭載編號為AE080。
2、 返回地面的種子點播在試驗田1997年將返地種子播種在試驗田，單粒 點播，行距40cm，株距20cm，長出的植株為誘變1代(SP1)，單株收獲，種子 單獨保存；以未搭載的原始親本豫芝4號作對照，每隔9個試驗小區(qū)種植對照(即 田間試驗編號逢0為對照)。
3、 第二代開始選擇有益突變株系，種植株系，選擇有益突變類型第3 年，將收獲的SP1種子按株行播種在試驗田，長出的植株為誘變第二代(SP2)， 該世代為分離的高峰世代，出現(xiàn)多方向變異突變體；設(shè)置2個對照，對照l為原 始親本豫芝4號，對照2為當?shù)厣a(chǎn)上的主栽品種鄂芝2號，目標性狀的選擇既 是變異類型，同時又要優(yōu)于對照2。依據(jù)目標性狀選育出AE0809936、 AE0809948 等5個優(yōu)良變異株系，其中AE0809936表現(xiàn)最突出，在株高、果軸長度、單株蒴 果數(shù)等產(chǎn)量構(gòu)成因素上發(fā)生了明顯變異，均較對照(未搭載的原始豫芝4號)有 明顯增加，株高、果軸長度和單株蒴果數(shù)分別是167. 8cra、 109.4cm和90.0個， 原始對照為138. 0cm、 79. 4cm、 63. 4個，分別增加29. 8cm、 30cm和26. 6個，生 長勢強，不早衰，生育期延長3-4天。
4、 優(yōu)異品系產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等重要性狀及遺傳穩(wěn)定性鑒定試驗，優(yōu)異突 變品系的重要性狀及遺傳穩(wěn)定性鑒定第4一5年，對優(yōu)良突變品系A(chǔ)E0809936進行產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性、適應(yīng)性等重要性狀及遺傳穩(wěn)定性的同步鑒定。在油料所 的重茬地高壓復(fù)合病圃鑒定抗病性，主要包括枯萎病和莖點枯病，該品系表現(xiàn)高 抗莖點枯病，抗枯萎??；在農(nóng)業(yè)部油料質(zhì)檢中心測定種子含油量為59.36%;在 湖北鄂州、襄樊、河南駐馬店等地進行多點試驗，鑒定區(qū)域適應(yīng)性和產(chǎn)量表現(xiàn)， 成熟期為中早熟，適應(yīng)性良好，產(chǎn)量比豫芝4號增加10—20%。并繁殖原種種子。
5、 選育成優(yōu)良新品系A(chǔ)E0809936，-選育成優(yōu)良穩(wěn)定的芝麻新品系 AE0809936。
6、 AE0809936參加國家和湖北省芝麻區(qū)試，優(yōu)良新品系A(chǔ)E0809936升級試 驗AE0809936于2001年和2002年同時提供升入國家和湖北省芝麻品種區(qū)域試 驗，2002年同步進行生產(chǎn)試驗。在國家芝麻區(qū)試中，兩年25點次平均畝產(chǎn) 85.92kg，比標準對照(CK1)和地方對照(CK2)分別增產(chǎn)11.82%和10.30%，增 產(chǎn)點次占96%;粗脂肪和粗蛋白質(zhì)平均含量為56. 20%和20. 23%，最高粗脂肪含 量59. 47%; 2001年AE0809936莖點枯病發(fā)病率和病情指數(shù)比CK1分別低55. 81% 和74. 13%，比CK2分別低37. 77%和21. 71°/。， 2002年比CK1分別低40. 35%和 43.99%，比CK2分別低23. 90%和42. 55 %,均為參試品種最低。生產(chǎn)試驗平均畝 產(chǎn)74.03kg，比CK豫芝4號增產(chǎn)21.12。/。，全部試點增產(chǎn)；莖點枯病發(fā)病率和病 情指數(shù)比CK豫芝4號分別低30. 70%和23. 61%。
7、 2002年AE0809936新品系通過國家區(qū)試和湖北省芝麻區(qū)試。
8、 申報新品種審(鑒)定2003年AE0809936新品系申報國家鑒定和湖北 省審定，該品種通過了全國芝麻品種鑒定委員會評審和湖北省農(nóng)作物品種審定委 員會評審，審(鑒)定名稱為中芝ll (國家鑒定編號為國品鑒油2003006，湖北 省審定編號為鄂審油006—2003)。
權(quán)利要求
1、一種芝麻空間環(huán)境誘變育種的方法，其步驟是A、搭載純合種子，進行空間環(huán)境誘變選擇綜合性狀的芝麻品種豫芝4號進行太空飛行搭載，提供搭載的種子經(jīng)過隔離自交純化，豫芝4號種子搭載返回式衛(wèi)星，在空間宇宙射線輻射、微重力、高真空、弱磁場誘導(dǎo)下遺傳基因發(fā)生變異，返回地面的種子，放在干燥容器內(nèi)保存；B、播種返回地面的種子將返地種子在整平作廂的試驗田里單粒點播，行距35-40cm，株距20cm，播后覆蓋地膜，出苗后隨即摳開地膜，空間誘變的第一代分單株收獲，單獨保存種子，不進行取舍，設(shè)置未搭載的原始親本對照；C、選擇有益突變類型繼續(xù)種植第二代株系，第二代是分離高峰世代，從第二代開始進行變異株系選擇，選擇目標包括植株高大、生長勢強、單株產(chǎn)量高、抗性強有益性狀，設(shè)置對照品種；D、有益突變品系的遺傳穩(wěn)定性及性狀鑒定對選擇的有益突變品系的產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性、適應(yīng)性進行鑒定試驗，并觀察其變異的遺傳穩(wěn)定性，表現(xiàn)穩(wěn)定的品系升級提供進入國家或省級區(qū)域試驗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種芝麻空間環(huán)境誘變育種的方法，其步驟是A.搭載豫芝4號純合種子，空間誘變，自交純化；B.種子搭載返回式衛(wèi)星，返回地面的種子于次年5月下旬播種；C.將返地種子在整平作廂的試驗田里單粒點播，覆蓋地膜，出苗后摳開地膜，收獲時分單株收獲，設(shè)置未搭載的原始親本對照；D.第2代開始選擇有益突變株系，設(shè)置原始親本品種對照和當?shù)厣a(chǎn)主栽品種對照；E.第3-4代對優(yōu)異突變品系進行遺傳穩(wěn)定性和產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性、適應(yīng)性等性狀的鑒定；F.選擇綜合性狀優(yōu)異、豐產(chǎn)性好的突變品系。本發(fā)明在較短的育種周期中選育成高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適應(yīng)性的新品種中芝11和中芝13，選育周期比常規(guī)雜交選育縮短2-3年。
文檔編號A01H5/00GK101305689SQ20081004839
公開日2008年11月19日 申請日期2008年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月15日
發(fā)明者建 孫, 張秀榮, 李培武 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學院油料作物研究所