一種同時(shí)富含硒和γ?氨基丁酸的植物的選育方法與流程

文檔序號：11563541閱讀：409來源：國知局

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本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)種植技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種同時(shí)富含硒和γ-氨基丁酸的植物的選育方法。

背景技硒

硒(se)作為生態(tài)環(huán)境中重要的一種微量元素，具有抗衰老、抗癌和解毒等多種作用，被世界衛(wèi)生組織和中華醫(yī)學(xué)會定為二十一世紀(jì)繼碘、鋅后必補(bǔ)的第三大微量營養(yǎng)保健元素。根據(jù)中國營養(yǎng)學(xué)會營養(yǎng)調(diào)查報(bào)告，我國成人的硒攝入量僅為26.63μg/日，距離中國預(yù)防醫(yī)學(xué)中心衛(wèi)生所推薦的安全進(jìn)硒量40-240μg/人/日和美國國家科學(xué)院推薦的安全進(jìn)硒量50-200μg/人/日相差甚遠(yuǎn)。γ-氨基丁酸(gaba)在生物體內(nèi)廣泛存在，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的重要抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，gaba具有降血壓，治療癲癇病，防止動(dòng)脈硬化，調(diào)節(jié)心律失常，防止皮膚老化等多種生理保健功能，對人類多種疾病的預(yù)防和輔助治療具有重要作用。

但是市場上富含硒和gaba的產(chǎn)品大多價(jià)格很高，超出了消費(fèi)者的購買力，若通過日常經(jīng)常食用的一種谷類作物，如水稻，能同時(shí)補(bǔ)充硒和gaba的日常攝取量，且該谷類作物的培育與種植成本又相對低廉，就可以滿足消費(fèi)者對其產(chǎn)品的消費(fèi)需求。

同時(shí)具有兩個(gè)所需性狀的單株作物一般是通過具有所述兩個(gè)性狀的親本雜交育種的方式培育可得，但是，在實(shí)際培育的過程中，富gaba性狀和富硒性狀可以通過雜交育種的方式篩得，而進(jìn)一步提高作物的富硒含量還有賴于實(shí)際種植土壤能否提供有效硒，且該有效硒能否被作物有效吸收。

研究表明，植物吸收硒的主要來源是土壤中的硒，同種植物在相同條件的土壤硒含量、土壤ph值、鹽度下，硒吸收在砂質(zhì)土壤中最高，隨著粘土含量的增加而下降(《seleniumuptakebyplantsasafunctionofsoiltype》,johnssonl,1991,133(1):57-64,《plantsoil》)。我國有近34％種植縣的土壤屬于粘質(zhì)土，特別是東北地區(qū)。粘質(zhì)土雖然有較大的相對比表面以及很好的保水力，但是由于粘質(zhì)土含砂量少，通透性能差，不利于植物的根部呼吸和離子移動(dòng)與吸收，可能是導(dǎo)致粘質(zhì)土不利于硒吸收的一個(gè)重要原因，因此在粘質(zhì)土上種植農(nóng)作物僅通過增加土壤中含硒量也并不能有效提高植物對硒元素的吸收量。

因此如何在粘質(zhì)土含量高的土壤上耕種出硒含量相對較高的作物就成為一個(gè)問題，同時(shí)，由于大部分的植物聚硒能力較弱，而農(nóng)作物中谷類植物最低，小麥對硒的積聚相對較強(qiáng)，玉米、甘薯和水稻的含硒量均低于0.05mg/kg，因此，如何在粘質(zhì)土壤上特別是東北地區(qū)培育出富含硒和γ-氨基丁酸的谷類作物成為當(dāng)下需要研究的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明的目的是提供一種同時(shí)富含硒和γ-氨基丁酸的品種選育方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的一種同時(shí)富含硒和γ-氨基丁酸的植物的選育方法，包括以下步驟：

(1)分別選擇富硒植株m和富gaba植株n作為兩親本；

(2)確定富硒植株m與富硒性狀緊密連鎖的dna基因；確定富γ-氨基丁酸植株n與富γ-氨基丁酸性狀緊密連鎖的dna基因；

(3)將富硒植株m與富gaba植株n的兩親本進(jìn)行雜交得到雜交一代f1，以f1代作為親本，繁殖至雜交二代f2；

(4)在f2代的分蘗盛期，提取每個(gè)f2代單株幼葉的完整dna與所述步驟(2)中的親本m富硒性狀緊密連鎖的dna和親本n的富γ-氨基丁酸性狀緊密連鎖dna進(jìn)行比對，選取同時(shí)具有親本m富硒性狀緊密連鎖的dna和親本n的富γ-氨基丁酸性狀緊密連鎖dna的單株，即得到同時(shí)富含硒和γ-氨基丁酸的植株。

可選地，還包括，

步驟(4)中選取得到的單株進(jìn)行下一代繁殖，并重復(fù)步驟(4)的過程得到性狀穩(wěn)定一致的植物。

可選地，所述植物為水稻。

可選地，在所述步驟(4)中，在f2代的分蘗盛期，根據(jù)步驟(2)中確定的富硒dna基因合成標(biāo)記引物a和b，并根據(jù)步驟(2)中確定的富γ-氨基丁酸的dna基因合成標(biāo)記引物c，分別提取每個(gè)f2代單株幼葉的完整的dna和所述步驟(1)中兩個(gè)親本的幼葉的完整的dna，分別用合成的所述標(biāo)記引物a、b和c進(jìn)行pcr擴(kuò)增，擴(kuò)增產(chǎn)物用瓊脂膠或聚丙烯酰胺膠進(jìn)行電泳分離，選擇標(biāo)記a和b與富硒植株m電泳結(jié)果一致且標(biāo)記c與富gaba植株n電泳結(jié)果一致的單株，即得到同時(shí)富含硒和γ-氨基丁酸的植株；

其中，所述標(biāo)記引物a、b和c的dna序列為

可選地，在選育過程中，植株種植于富硒土壤，并施用富硒紫云英和土壤調(diào)理劑，

其中所述富硒紫云英的制備方法為，將硒酸鹽和/或亞硒酸鹽配制成20～30mg/l(以硒計(jì))的水溶液于紫云英生長期均勻噴施，每間隔15～30天噴施一次，共噴施3～5次，硒噴施總量10～20g/畝；紫云英于植株種植前翻漚，每畝用量1500～2000kg。

可選地，所述土壤調(diào)理劑以重量份計(jì)，包括石灰20～30份，鈣鎂磷肥10～15份，硫酸鹽、亞硫酸鹽和硫磺中的一種或幾種(以硫計(jì))1～2份。

可選地，以重量份計(jì)，所述土壤調(diào)理劑包括復(fù)合菌和助劑，其中，

所述復(fù)合菌包括羊肚菌絲0.1～0.5重量份、溫和氣單胞菌0.1～0.2重量份、枯草芽孢桿菌0.2～0.5重量份、蘇云金芽孢桿菌0.2～0.5重量份、多粘類芽孢桿菌0.2～0.5重量份和輪枝菌0.1～0.2重量份；

所述助劑包括生石灰10～30重量份和磷礦粉10～20重量份。

可選地，所述復(fù)合菌還包括em菌劑0.5～1重量份。

可選地，所述助劑還包括硅藻土、高嶺土、骨粉、甲殼動(dòng)物粉、寧南霉素和申嗪霉素中的一種或幾種，其中，硅藻土20～30重量份、高嶺土10～20重量份、骨粉10～20重量份、甲殼動(dòng)物粉20～30重量份、寧南霉素0.1～0.2重量份、申嗪霉素0.1～0.2重量份。

可選地，還包括花生粕和葡萄糖。

可選地，所述土壤調(diào)理劑為復(fù)合菌和助劑時(shí)，在選育過程中，植株種植于富硒土壤，包括如下步驟：

每隔15～30日施用所述土壤調(diào)理劑一次，每次施用量為100～150份/畝，施用3～5次。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明實(shí)施例提供的同時(shí)富含硒和γ-氨基丁酸的植物的選育方法，包括以下步驟：(1)分別選擇富硒植株m和富gaba植株n作為兩親本；(2)確定富硒植株m與富硒性狀緊密連鎖的dna基因；確定富γ-氨基丁酸植株n與富γ-氨基丁酸性狀緊密連鎖的dna基因；(3)將富硒植株m與富gaba植株n的兩親本進(jìn)行雜交得到雜交一代f1，以f1代作為親本，繁殖至雜交二代f2；(4)在f2代的分蘗盛期，提取每個(gè)f2代單株幼葉的完整dna與所述步驟(2)中的親本m富硒性狀緊密連鎖的dna和親本n的富γ-氨基丁酸性狀緊密連鎖dna進(jìn)行比對，選取同時(shí)具有親本m富硒性狀緊密連鎖的dna和親本n的富γ-氨基丁酸性狀緊密連鎖dna的單株，即得到同時(shí)富含硒和γ-氨基丁酸的植株。上述富γ-氨基丁酸性狀在雜交育種的過程中通過親本與子代間的雜交即可篩選獲得，更優(yōu)地，為了進(jìn)一步提高富硒含量性狀篩選則需通過將作物種植于富含有效硒的土壤中，通過提高作物對硒的有效吸收獲得；由于作物對土壤中的六價(jià)硒反應(yīng)較為敏感，其濃度稍高(大于0.5～2.5mg/kg)作物即可出現(xiàn)減產(chǎn)現(xiàn)象，因此，目前，對作物施用的硒肥多為四價(jià)硒，四價(jià)硒被作物根部吸收后轉(zhuǎn)化為六價(jià)硒，通過大田試驗(yàn)表明，在富硒有機(jī)肥的基礎(chǔ)上添加生石灰，能夠有效改善土壤的酸堿度，而當(dāng)ph為6～7，有利于促進(jìn)根部對四價(jià)硒的吸收；復(fù)合菌種中的枯草芽孢桿菌、蘇云金芽孢桿菌、多粘類芽孢桿菌，輪枝菌等能夠平衡和改善土壤微生態(tài)結(jié)構(gòu)，植物抵抗病蟲害的能力明顯提高，根系活力增強(qiáng)，在上述菌種的基礎(chǔ)上加入一定量的羊肚菌和溫和氣單胞菌，能夠提高土壤的疏松性；硒在植物體內(nèi)的濃度為0.08～0.25mg/kg時(shí)認(rèn)為是有益元素，過量則對植物起毒害作用，谷類作物，特別是玉米和甘薯的含硒量均低于0.05mg/kg，施用上述土壤調(diào)理劑后，雜交選育獲得的富gaba及富硒谷類作物的其中硒含量達(dá)0.09mg/kg～0.23mg/kg，不但可以刺激農(nóng)作物生長，人體食用也是安全的。

2.本發(fā)明實(shí)施例提供的同時(shí)富含硒和γ-氨基丁酸的植物的選育方法，土壤調(diào)理劑內(nèi)還有硅藻土和/或高嶺土，硅藻土和/或高嶺土具有良好的表面孔隙結(jié)構(gòu)，可作為無機(jī)硒鹽的緩沖地，也是復(fù)合菌種棲息場所，除此之外，硅藻土和/或高嶺土對于提高土壤的疏松性，改善土壤透氣性有明顯效果。

3.本發(fā)明實(shí)施例提供的同時(shí)富含硒和γ-氨基丁酸的植物的選育方法，土壤調(diào)理劑中還包括骨粉，骨粉含磷量高，釋放的磷酸鹽具有競爭土壤膠體表面亞硒酸鹽吸附位點(diǎn)的能力，因此，可以提高硒的水溶性，同時(shí)也為農(nóng)作物生長進(jìn)一步提供磷肥；除此之外，骨粉還能夠?yàn)閺?fù)合菌群提供生長所需蛋白；骨粉中含有豐富的礦物質(zhì)，如羥磷灰石晶體[ca10(po4)6(oh)2]和無定型磷酸氫鈣(cahpo4)，在其表面還吸附了ca²⁺、mg²⁺、na⁺、cl^-、hco^-、f^-及檸檬酸根等離子，為作物提供其他多種營養(yǎng)元素。

4.本發(fā)明實(shí)施例提供的同時(shí)富含硒和γ-氨基丁酸的植物的選育方法，富硒有機(jī)肥選擇富硒土壤生長的富硒紫云英，經(jīng)腐熟分解后成為能夠被作物利用的有效硒，該富硒肥有效性強(qiáng)，可大幅提高土壤有效硒含量。

5.本發(fā)明實(shí)施例提供的同時(shí)富含硒和γ-氨基丁酸的植物的選育方法，當(dāng)土壤調(diào)理劑為復(fù)合菌、助劑和100～150重量份的富硒有機(jī)肥時(shí)，每隔15～30日施用所述土壤調(diào)理劑一次，每次施用量為100～150份/畝，施用3～5次。按照上述時(shí)間間隔施用土壤調(diào)理劑和富硒有機(jī)肥，可以滿足水稻對硒及其它營養(yǎng)元素的需求，同時(shí)，也有利于富含硒和gaba的品種選育。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)該被理解為限于在此闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例，使得本公開將是徹底和完整的，并且將把本發(fā)明的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明將僅由權(quán)利要求來限定。

以下各實(shí)施例中，gaba為γ-氨基丁酸的縮寫。需要說明的是，植株的硒含量大于85μg/kg的即為富硒植株；植株的gaba含量大于103.6mg/kg的即為富gaba植株；含量大于75μg/kg的為富硒土壤。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的富含硒和gaba的水稻選育方法，包括以下步驟：

s1.選擇籽粒富硒能力強(qiáng)的水稻品種‘ir19735’(菲律賓國際水稻研究所育成的秈型水稻品種)和胚gaba含量高的水稻品種‘巨胚1號’(中國水稻研究所育成的粳型水稻品種)為親本；

s2.通過qtl定位確定了‘ir19735’中與富硒性狀緊密連鎖的dna標(biāo)記a和b，確定了‘巨胚1號’中與富gaba性狀緊密連鎖的dna標(biāo)記c，三個(gè)標(biāo)記的dna序列如下表所示：

表：

s3.富硒‘ir19735’與富gaba‘巨胚1號’親本雜交，得到雜交子一代；

s4.從雜交子一代中選擇與親本一致的富硒性狀連鎖的dna和富gaba狀態(tài)連鎖的dna的單株作為備選單株，具體為：雜交一代f1混合收種，繁殖至雜交二代f2，f2代于分蘗盛期獲取兩個(gè)親本和每個(gè)雜交后代單株的幼葉，提取新鮮葉片完整核dna，分別用合成的三對dna標(biāo)記引物(標(biāo)記a、b、c)進(jìn)行pcr擴(kuò)增，擴(kuò)增產(chǎn)物用瓊脂膠或聚丙烯酰胺膠進(jìn)行電泳分離，將各單株的三對引物電泳結(jié)果分別與雙親比對，將標(biāo)記a和b與‘ir19735’電泳結(jié)果都一致且標(biāo)記c與‘巨胚1號’電泳結(jié)果一致的單株標(biāo)記為備選單株。

s5.待備選單株成熟后，收獲備選各單株和親本水稻，測定收獲水稻的硒和gaba含量，選擇硒和gaba含量均較高且農(nóng)藝性狀優(yōu)良的單株進(jìn)行下一代繁殖，重復(fù)上述過程直至獲得性狀穩(wěn)定一致的水稻品系，篩選育成籽粒富含硒和gaba的水稻品種系，命名為‘贛巨5號’。

實(shí)施例2