一種菊芋品種的培育方法
2023-10-11 04:48:04 1
專利名稱：：一種菊芋品種的培育方法
技術領域：
：本發明涉及一種菊芋品種的培育方法，屬於植物品種選育
技術領域：
。專用於生物質能源植物菊芋一南芋1號的培育。二、
背景技術：
菊芋是菊科(Compositae)向日葵屬中能形成地下塊莖的栽培種，又稱洋生薑、洋姜、鬼子姜等，學名/M/a^^&6mm^L，在全球的熱帶、溫帶、寒帶以及乾旱、半乾旱地區都有菊芋的分布和栽培，在我國東北、內蒙、河北、河南、浙江、四川、山東、江西、廣東、廣西、陝西等十八省區都可栽培。菊芋喜溫暖，但耐寒；喜溼潤，但耐旱；喜肥沃，但耐貧瘠，耐鹽鹼。塊莖在67'C芽眼萌動發芽，81(TC出苗，幼苗能耐12TM氐溫，1822'C和日照12小時有利於塊莖形成，塊莖在-25一(TC的凍土層內能安全越冬。菊芋的地上莖葉和地下塊莖都是優良的飼料，地下塊莖含豐富菊糖，含有約18%支鏈澱粉，每公頃能產出714t的碳水化合物，可以發酵生產高能量的例如垸、醇、羥甲基糠酵等化工原料，Allais等人用莫氏假單胞桿菌發酵菊芋汁液生產酒精，他們先用菊芋粉酶水解汁液，然後在連續生產的反應器中將水解的汁液用於發酵，Kosaric等人使用一種凝聚性糖化酵母，通過半連續和連續的處理從菊芋塊莖生產乙醇，FaUelatorres等人使用一種凝聚性莫氏假單胞桿菌發酵菊芋汁液生產乙醇，在批量生產中每升汁液含有245g糖，可以獲得每升大約100g乙醇，相當於理論產量的92%，是能源植物之一。另外菊芋還作為一種人類食品的添加劑，其塊莖中含量最高的是果聚糖(一種線性多聚果糖)，同時又是食品工業果糖漿的重要來源。菊芋還被用於梯田和不牢固的沙地抗腐蝕保護植物籬，用於防護山體水土流失、固沙防風，其廣泛的用途以及耐旱、耐寒、抗鹽鹼、繁殖力強、適應性廣的生物學特性，使其成為灘涂或鹽鹼地開發利用的先鋒植物，在利用我國沿海灘涂土地資源、沙漠荒地等非耕地資源方面具有廣闊的發展前景。目前我國水、土資源擁有量僅能保證5億噸糧食生產能力，遠遠不能滿足人口日益增長的巨大需求。我國能源緊缺矛盾十分尖銳，而生物質能源發展必需保障"糧食安全"的前提。沿海灘涂鹽鹼土開發利用可以提供食物來源，並成為能源等重要經濟植物的生產載體。利用能源植物種植和生產替代石油，可以滿足社會對食物和能源不斷增長的需要。儘管菊芋利用價值很高，尤其在加工成生物質能源方面具有其他植物無法比擬的優勢，但國內菊芋基本處在野生或零星種植狀態，沒有廣泛推廣的品種或品系。沿海灘涂土壤鹽分含量高，在生物質能源植物不能與人爭糧，不能與糧爭地，利用非耕地種植能源植物的指導方針下，選育高產耐鹽的菊芋品種顯得尤為重要。但現有的野生菊芋品種其耐鹽性差、產量低，糖含量低，尚不能在沿海灘涂進行推廣種植，而通過南芋1號培育方法培育出的品種耐鹽性強、產量高，且品質好，適合在含鹽量高的沿海灘涂非耕地上推廣種植，利用沿海灘涂或者內陸鹽鹼地種植能源植物一菊芋將在高效利用我國海塗資源，調整我國生物質能源植物原料等方面將有十分廣闊的應用前景，可以推動相關產業的發展，獲得較大的經濟、社會及生態效益。三、
發明內容技術問題本發明的目的是提供一種菊芋品種的培育方法，培育出的品種耐鹽性強、產量高，且品質好，適合在含鹽量高的沿海灘涂非耕地上推廣種植。技術方案本發明所提供一種菊芋品種的培育方法，其特徵在於-1、一種菊芋品種的培育方法，其特徵在於1)以野生菊芋為材料，採用輪迴海水脅迫栽培，海水濃度設六個濃度0%，10%，25%，50%,75%和100%:100%海水性質為pH8.30，含鹽量33.33g1/1，HC03U132g1/1，Cri7.52gU1,S042-3.867gU1,Ca2+0.785gL-1，Mg2+1.027gU1,K+0.596g1/1，Na+9.480gL";試驗用0%海水性質為:含鹽量3.68gL"，K+0.04gL"，Na+0.63gL"，C10.80g1/1，Ca2+0.21gU1，Mg2+0.16gU1，S042-1.21gL"，HC03-。.63gU1;選擇單株產量1.5kg以上，菊粉含量12%以上的菊芋材料單獨保存以作來年種子；2)將前一年所選擇的菊芋種子，同前年一樣進行相應濃度的海水處理，以單株產量1.5kg以上，在土壤鹽分3%。土壤上正常生長為選育目標，單收保存；3)重複步驟2)五次反覆田間系統篩選，以單株產量1.5kg以上，在土壤鹽分3%。土壤上正常生長為選育目標，經6代系統選育而成；所育成的品種為南芋l號，其性狀為在含鹽3%。~5%。的鹽土上植株正常生長，主莖粗2.0~2.7cm，離地面1m內莖幹分枝10-12個，功能葉長13~16cm，寬8~12cm,葉毛數多，葉尖端形狀為尖形，葉片深綠，高210-230cm，地下塊莖表皮白色稍黃，皮薄，呈不規則瘤形，肉白色，質緊密，塊莖芽眼8-10個，畝產3000kg—3500kg，無病蟲害，乾重佔鮮重的23—29%，糖類佔鮮重19一25%，糖類佔乾重68—85%，菊粉佔乾重61—72%，纖維素佔乾重13—17%，含氮量佔乾重1一2%，灰分佔乾重4一6%。有益效果本發明所提供的南芋l號的培育方法與現有技術相比，具有如下優點和積極效果1)與傳統作物選育手段及目標不一樣，採用田間海水脅迫試驗歷時7年選育成植株生長勢、葉片大小、葉片顏色和側枝數據、塊莖產量、塊莖大小、塊莖顏色、塊莖菊粉含量等特徵方面一致性的植株，沒有非典型植株。且具有穩定性，經20042006年連續3年，在相同栽培季節、相同管理條件下進行觀測，無繼續分離現象。而國內尚無採用海水脅迫選育菊芋品種的先例。2)經南芋1號的培育方法選育出來的菊芋，在3%。左右的鹽土上植株生長勢強，耐鹽性強，莖稈粗，距地面lm以下分枝10個左右，功能葉長約15cm，寬約10cm，葉尖端形狀為尖形，矮壯，高210-230cm，主莖粗2.02.7cm,地下塊莖表皮白色稍黃，皮薄，基本呈不規則瘤形，肉白色，質緊密，塊莖芽眼8個以上，塊莖畝產3000kg左右，少病蟲害。而國內尚沒有耐鹽菊芋性狀的報導，僅青海省農林科學院園藝研究所和青海威德生物技術有限公司以青海地方品種作親本經過系統選育，2004年2月及2005年2月通過青海省第六屆農作物品種審定委員會審定成兩個品種一一青芋1號和青芋2號，它們地下塊莖表皮紫紅色，單株塊莖數為2025個，耐鹽性差。近似品種青芋2號株高270~300cm，中下部最大葉葉長20~23cm，塊莖表皮淺紅色，塊莖長6llcm,寬34cm。單株塊莖數1015個，單個塊莖質量80110g，適宜水澆地種植，耐鹽性差。3)經南芋1號的培育方法選育出來的菊芋，其塊莖品質特徵在於乾重佔鮮重的23—29%，糖類佔鮮重19一25%，糖類佔乾重68—85%，菊粉佔乾重61—72%，纖維素佔乾重13—17%，含氮量佔乾重1一2%,灰分佔乾重4一6%。比已報導菊芋的糖含量及菊粉含量高。青芋1號和青芋2號塊莖含粗蛋白2.62%，可溶性糖16.72%，粗纖維1.35%，粗脂肪1.53%,早熟，從播種至採收210220天，抗逆性強，水、旱地均可種植，水地種植一般畝產量2000kg，旱地一般畝產量15002000kg。4)本發明提供南芋1號提供的培育方法得到的南芋1號產量高，品質好，耐鹽性強，可用於沿海灘涂鹽鹼土或內陸鹽鹼地上的栽培，在我國生物質能源植物原料等方面將有十分廣闊的應用前景，可以推動相關產業的發展。四圖1南芋1號地下塊莖五具體實施方式1)以野生菊芋(鹽城大豐淮塗野生種，可廣泛採集)為材料，其生物學性狀為離地面1m內莖幹沒有分枝，功能葉長8~12cm，寬4~8cm，葉尖端形狀為尖形，高150~190cm，地下塊莖表皮白色稍黃，皮薄，呈不規則瘤形，質疏鬆，塊莖芽眼2-5個。上述野生菊芋在3月下旬播種，ll月中旬收穫，海水濃度設六個濃度(0%，10%,25%，50%，75%和100%)，重複4次，共24個小區，隨機區組排列。小區長5m、寬4m,各小區之間用寬0.5m、厚0.12mm的塑料膜隔開，下埋0.4m，地表0.1m，小區間覆壟0.15m，以防側滲和互溢。平整小區，起壟栽培，菊芋塊莖膨大前期根部培土，播種密度30cmx60cm。播種時施足基肥，分別在土壤水分張力計達到38kPa時進行灌溉，灌溉總定額為1600m3hm—2，每個小區3.2m3，試驗定期觀測菊芋的生長指標，記錄其生長期間病蟲害等發生情況，將受海水脅迫枯萎或死亡的植株從小區拔出，將生長未受影響菊芋材料保存好，在ll月收穫時單株收，選擇產量高、品質好，即單株產量1.5kg以上，菊粉含量12%以上的菊芋材料單獨保存以作來年種子。存活率如下表tableseeoriginaldocumentpage6100%海水性質為:pH8.30，含鹽量33.33gU1，HCCV0.132gU1，Cri7.52gL"，S042-3.867gi;1，Ca2+0.785gL.1，Mg2+1.027g1/1，K+0.596gL-1，Na+9.480gI/1;試驗用0%海水(淡水)性質為含鹽量3.68g1/1，K+0.04gU1，Na+0.63g1/1,C10.80g1/1,Ca2+0.21gU1，Mg2+0.16gU1，S042-1.21gL-1，HCCV0.63gL";試驗用濃度海水配製方法見隆小華等，半乾旱地區海塗海水灌溉對不同品系菊芋產量構成及離子分布的影響.土壤學報，2007，02:300-306.)2)將前一年所選擇單獨保存的菊芋種子在3月份播種在相應處理小區內，同前年一樣進行相應濃度的海水處理，以耐鹽高產優質，即單株產量1.5kg以上，菊粉含量12%以上、在土壤鹽分3%。左右土壤(經25%海水灌溉後小區耕作層土壤鹽分3%。左右，土壤本底鹽分含量0.6%。左右，灌溉每個小區加入鹽26.7kg，短期內基本全分布在耕作層，達4%。以上，除去鹽分滲漏等因素，在生育期菊芋受3%。左右土壤鹽分的脅迫，而50%，75%和100%海水灌溉後小區耕作層土壤鹽分超過3%。，且隨著灌溉年限的增加，土壤鹽分有增加趨勢，見劉兆普等，半乾旱地區海水灌溉下濱海鹽土鹽分運動研究，土壤學報，2004，05:823—826.)上正常生長為選育目標，在11月份進行單收單保存，存活率如下表-tableseeoriginaldocumentpage73)將前一年單獨保存的菊芋種子在3月份播種在相應處理小區內，同前年一樣進行相應濃度的海水處理，以耐鹽高產優質(單株產量1.5kg以上，菊粉含量12%以上，在土壤鹽分396。左右土壤上正常生長)為選育目標，在11月份進行單收單保存，存活率及產量如下表tableseeoriginaldocumentpage74)再將前一年單獨保存的菊芋種子在3月份播種在相應處理小區內，同前年一樣進行相應濃度的海水處理，以耐鹽高產優質(單株產量1.5kg以上，菊粉含量12%以上，在土壤鹽分3%。左右土壤上正常生長)為選育目標，在11月份進行單收單保存，存活率及產量如下表tableseeoriginaldocumentpage75)再將前一年單獨保存的菊芋種子在3月份播種在相應處理小區內，同前年一樣進行相應濃度的海水處理，以耐鹽高產優質(單株產量1.5kg以上，菊粉含量12%以上，在土壤鹽分3%。左右土壤上正常生長)為選育目標，在11月份進行單收單保存，存活率及產量如下表-tableseeoriginaldocumentpage76)再將前一年單獨保存的菊芋種子在3月份播種在相應處理小區內，同前年一樣進行相應濃度的海水處理，以耐鹽高產優質(單株產量1.5kg以上，菊粉含量12%以上，在土壤鹽分3%。左右土壤上正常生長)為選育目標，在11月份進行單收單保存，存活率及產量如下表tableseeoriginaldocumentpage87)將前一年單獨保存的單株產量1.5kg以上，在10%及以上濃度小區生長正常生長的菊芋種子，在3月份播種在江蘇沿海灘涂和萊州沿海灘涂含鹽量3%。~5%。的鹽土上(採樣測定選定試驗區)，植株生長不受影響，主莖粗2.02.7cm，離地面lm內莖幹分枝IO個左右，功能葉長13-16cm,寬812cm，葉毛數多，葉尖端形狀為尖形，葉片深綠，高210230cm，地下塊莖表皮白色稍黃，皮薄，呈不規則瘤形，肉白色，質緊密，塊莖芽眼10個以上，且外突，塊莖單重平均約30g，畝產3000kg左右，無病蟲害。乾重佔鮮重的23—29%，糖類佔鮮重19—25%，糖類佔乾重68—85%，菊粉佔乾重61—72%,纖維素佔乾重13—17%，含氮量佔乾重l一2%，灰分佔乾重4一6%。8)將前一年單獨保存的在江蘇沿海灘涂和萊州沿海灘涂的菊芋種子在3月份分別播種在江蘇沿海灘涂和萊州沿海灘涂含鹽量3%。~5%。的鹽土上(採樣測定選定試驗區)，植株生長不受影響，主要生物學性狀未變化，主莖粗2.02.7cm，離地面lm內莖幹分枝IO個左右，功能葉長1316cm，寬812cm，葉毛數多，葉尖端形狀為尖形，葉片深綠，高210230cm,地下塊莖表皮白色稍黃，皮薄，呈不規則瘤形，肉白色，質緊密，塊莖芽眼10個以上，且外突，塊莖單重平均約30g，畝產3000kg左右，無病蟲害。塊莖品質未發生變化，乾重佔鮮重的23—29%，糖類佔鮮重19一25%，糖類佔乾重68一85%，菊粉佔乾重61—72%，纖維素佔乾重13—17%，含氮量佔乾重1一2%，灰分佔乾重4一6%。9)將前一年單獨保存的在江蘇沿海灘涂和萊州沿海灘涂的菊芋種子在3月份分別播種在江蘇沿海灘涂和萊州沿海灘涂含鹽量3%。5%。的鹽土上(採樣測定選定試驗區)，植株生長不受影響，主要生物學性狀也未變化，主莖粗2.02.7cm，離地面lm內莖幹分枝10個左右，功能葉長1316cm，寬812cm,葉毛數多，葉尖端形狀為尖形，葉片深綠，高210230cm，地下塊莖表皮白色稍黃，皮薄，呈不規則瘤形，肉白色，質緊密，塊莖芽眼10個以上，且外突，塊莖單重平均約30g，畝產3000kg左右，無病蟲害。塊莖品質也未發生變化，乾重佔鮮重的23—29%，糖類佔鮮重19一25%，糖類佔乾重68—85%，菊粉佔乾重61—72%，纖維素佔乾重13—17%，含氮量佔乾重1_2%,灰分佔乾重4一6%。權利要求1、一種菊芋品種的培育方法，其特徵在於1)以野生菊芋為材料，採用輪迴海水脅迫栽培，海水濃度設六個濃度0％，10％，25％，50％，75％和100％100％海水性質為pH8.30，含鹽量33.33gL-1，HCO3-0.132gL-1，Cl-17.52gL-1，SO42-3.867gL-1，Ca2+0.785gL-1，Mg2+1.027gL-1，K+0.596gL-1，Na+9.480gL-1，試驗用0％海水性質為含鹽量3.68gL-1，K+0.04gL-1，Na+0.63gL-1，Cl0.80gL-1，Ca2+0.21gL-1，Mg2+0.16gL-1，SO42-1.21gL-1，HCO3-0.63gL-1，選擇單株產量1.5kg以上，菊粉含量12％以上的菊芋材料單獨保存以作來年種子；2)將前一年所選擇的菊芋種子，同前年一樣進行相應濃度的海水處理，以單株產量1.5kg以上，在土壤鹽分3‰土壤上正常生長為選育目標，單收保存；3)重複步驟2)五次反覆田間系統篩選，以單株產量1.5kg以上，在土壤鹽分3‰土壤上正常生長為選育目標，經6代系統選育而成，即為所育成的品種；4)所育成的品種為南芋1號，其性狀為在含鹽3‰～5‰的鹽土上植株生長不受影響，主莖粗2.0～2.7cm，離地面1m內莖幹分枝10-12個，功能葉長13～16cm，寬8～12cm，葉毛數多，葉尖端形狀為尖形，葉片深綠，高210～230cm，地下塊莖表皮白色稍黃，皮薄，呈不規則瘤形，肉白色，質緊密，塊莖芽眼8-10個，畝產3000kg-3500kg，無病蟲害，乾重佔鮮重的23-29％，糖類佔鮮重19-25％，糖類佔乾重68-85％，菊粉佔乾重61-72％，纖維素佔乾重13-17％，含氮量佔乾重1-2％，灰分佔乾重4-6％。全文摘要本發明涉及一種菊芋品種的培育方法，屬於植物品種選育
技術領域：
。採用輪迴海水脅迫栽培，採用輪迴海水脅迫栽培，海水濃度設六個濃度0％，10％，25％，50％，75％和100％；反覆田間系統篩選，以耐鹽高產優質為選育目標；經6代系統選育而成的南芋1號，在3‰左右的鹽土上植株生長勢強，耐鹽性強，莖稈粗，距地面1m以下分枝10個左右，地下塊莖皮薄，塊莖芽眼10個以上，畝產3000kg左右，無病蟲害。其塊莖幹重佔鮮重的23-29％。該品種產量高，品質好，耐鹽性強，可用於沿海灘涂鹽鹼土或內陸鹽鹼地上的栽培，在我國生物質能源植物原料等方面將有十分廣闊的應用前景，可以推動相關產業的發展。文檔編號A01H1/04GK101156547SQ200710135260公開日2008年4月9日申請日期2007年11月14日優先權日2007年11月14日發明者玲劉,劉兆普,隆小華申請人:南京農業大學