一種重離子束C輻照誘變東北粳稻的方法與流程
2024-02-26 15:10:15
本發明涉及一種東北粳稻的選育方法。
背景技術：
過去幾十年的實踐證明，誘變技術是農作物種質創新及品種改良的有效途徑和方法。重離子束作為一種新的輻射源，具有常規輻射源所沒有的優勢，是誘變育種途徑的新技術。它不僅具有傳能線密度大、相對生物效應高、損傷後修復效應小、突變譜廣、後代變異材料性狀穩定速度快、育種周期短的特點，而且可以利用它與生物體作用部位的局域性、可控性和可選擇性進行定向育種。
之前利用重離子束輻照技術培育出具有高產、穩產、適應性廣、品質優良等特點的春小麥新品種隴輻2號，並在甘肅、青海和寧夏等地大面積推廣。同時，該研究所也先後培育出高產優質的當歸、黃芪突變系、甜高粱和大麗花等新品種。以往小麥採用的輻射源是重離子束16O8+離子，一般突變率為2.7％-4.3％，有利突變0.2％左右，突變率及有利突變率較低。
東北粳稻歷來以高產優質著稱於世，其產量和品質對保證國家糧食安全尤其是「口糧」安全具有舉足輕重的地位和作用。然而，重離子輻照誘變東北粳稻的研究及應用還是空白。
技術實現要素：
本發明是要解決現有重離子束輻照方法的突變率及有利突變率低的問題，提供一種重離子束C輻照誘變東北粳稻的方法。
本發明重離子束C輻照誘變東北粳稻的方法，包括以下步驟：
一、選用生育期偏長、綜合性狀優良、推廣年限長但抗逆性尤其是抗稻瘟病為水平抗性的東北粳稻品種作為輻照材料。
二、所用儀器設備為重離子加速器，重離子束C輻照東北粳稻胚部，一般照射粒數200-250粒，輻照劑量為200Gy，劑量率20Gy/分鐘，輻照時間30分鐘，換樣時間15分鐘。所述重離子加速器來源於中國科學院蘭州重離子加速器。
三、按照步驟二輻照當代M0種子，之後正常播種，出苗率40％左右。將存活秧苗單本插秧，株行距30釐米×20釐米。成熟時所有植株M1均為半不育，將M1上所有結實籽粒混合收穫脫粒保存。
四、下一年春天(5月中下旬)，將M1全部單本種植成M2代，同時種植未處理的對照品種。M2代出現突變植株，突變頻率6％左右，有利突變機率2％左右。秋季參照對照品種將所有變異植株整株收穫並編號保存。
五、當年冬季(11月末)，將M2代單株收穫的變異株在海南三亞加代種植成M3代，每個變異株種植規模1950～2050株，同時種植對照品種。生育期間對基本穩定(即具有相對的遺傳穩定性，即在生物學上、形態上、經濟上具有相對的一致性)的M3代調查抽穗期和整齊度；對繼續分離的M3代植株進行掛牌標記。成熟後穩定M3代取樣代表株並按小區測產，M3代分離植株整株收穫、編號，自然晾曬後進行考種。考種按芒性、株高、有效穗數、穗粒數、穗長、穗型、結實率、千粒重、種皮顏色、穀粒形狀等內容進行。考種後選擇株高95釐米-100釐米、分櫱中等偏上、1次枝梗多、千粒重25克左右的植株。
六、下一年春將M3收穫的植株單本種植成M4代，規模450～550株，同時種植對照品種。絕大部分M4代基本穩定，生育期間主要調查抽穗期、整齊度等，秋季小區全部收穫測產，同時取代表單株考種並測定稻米品質。品質指標包括出糙率、整精米率、直鏈澱粉含量、膠稠度和堊白率及食味性。
本發明的有益效果：
運用本發明的方法，可以提高突變率，突變率可達到5.8％，後代變異材料豐富、有益類型多，有利突變1.2％左右，結合海南加代可大大縮短材料穩定速度，為培育高產、優質、多抗東北粳稻品種開闢了一條新的技術途徑。
具體實施方式
本發明技術方案不局限於以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。
具體實施方式一：本實施方式重離子束C輻照誘變東北粳稻的方法，包括以下步驟：
一、選用生育期超過140天、綜合性狀優良、推廣5年以上但抗稻瘟病為水平抗性的東北粳稻品種作為輻照材料；
二、所用儀器設備為重離子加速器，重離子束C輻照東北粳稻胚部，照射粒數為200-250粒，輻照劑量為200Gy，劑量率為20Gy/分鐘，輻照時間30分鐘，換樣時間為15分鐘；
三、按照步驟二輻照當代M0種子，之後正常播種，將存活秧苗單本插秧，成熟時所有植株M1均為半不育，將M1上所有結實籽粒混合收穫脫粒保存；
四、下一年春天，將M1全部單本種植成M2代，同時種植未處理的對照品種，M2代出現突變植株，秋季參照對照品種將所有變異植株整株收穫並編號保存；
五、當年冬季，將M2代單株收穫的變異株在海南三亞加代種植成M3代，生育期間對M3代調查抽穗期和整齊度，對繼續分離的M3代植株進行掛牌標記，成熟後針對M3代取樣，並按小區測產，M3代分離植株整株收穫並編號，自然晾曬後進行考種，選擇株高95釐米-100釐米、分櫱中等偏上、1次枝梗多、千粒重24～26克的植株；
六、下一年春將M3收穫的植株單本種植成M4代，生育期間調查抽穗期和整齊度，秋季小區全部收穫測產，同時取代表單株考種並測定稻米品質，選擇出糙率77％以上、整精米率62％以上、直鏈澱粉15-20％和堊白率20％以下的材料。
具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是：步驟二中所述重離子加速器來源於中國科學院蘭州重離子加速器。其它與具體實施方式一相同。
具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二不同的是：步驟三中存活秧苗單本插秧的株行距為30釐米×20釐米。其它與具體實施方式一或二相同。
具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是：步驟五中M3代的每個變異株種植規模為1950～2050株。其它與具體實施方式一至三之一相同。
具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是：步驟五中M3代的每個變異株種植規模為2000株。其它與具體實施方式一至三之一相同。
具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是：步驟五中考種按芒性、株高、有效穗數、穗粒數、穗長、穗型、結實率、千粒重、種皮顏色和穀粒形狀的內容進行。其它與具體實施方式一至五之一相同。
具體實施方式七：本實施方式與具體實施方式一至六之一不同的是：步驟六中M4代的種植規模為450～550株。其它與具體實施方式一至六之一相同。
具體實施方式八：本實施方式與具體實施方式一至六之一不同的是：步驟六中M4代的種植規模為500株。其它與具體實施方式一至六之一相同。
具體實施方式九：本實施方式與具體實施方式一至八之一不同的是：步驟六中稻米品質指標包括出糙率、整精米率、直鏈澱粉含量、膠稠度、堊白率和食味性。其它與具體實施方式一至八之一相同。
下面對本發明的實施例做詳細說明，以下實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方案和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
實施例1：一種重離子束C輻照東北粳稻引起變異的方法，具體如下：
一、2013年選用在吉林省種植生育期偏長(146天)、但綜合性狀優良的農業部主導北方粳稻品種通禾899作為重離子C輻照的原始材料。
二、所用儀器設備為中國科學院蘭州國家重離子加速器，精選通禾899水稻種子150粒，胚部朝上依次沾到膠布上並捲起置於加速器中，採用重離子束C輻照胚部，輻照劑量為200Gy，劑量率20Gy/分鐘，輻照時間30分鐘，換樣時間15分鐘。
三、輻照當代M0種子正常播種，生理損傷嚴重，出苗率32％左右。將存活秧苗單本插秧，株行距30釐米×20釐米。成熟時所有M1植株均為半不育，將M1上所有結實籽粒混合收穫脫粒保存。
四、2014年春將M1全部種子單本種植成M2代，規模1353株，同時種植對照通禾899。M2代出現突變植株，突變頻率5.8％，有利突變率1.2％左右。秋季按照變異性狀如生育期、株高、穗型、粒型、芒性等並參考對照選拔了78個變異單株。將所有變異植株整株收穫、編號保存。
五、2014年冬將M2代78個變異株在海南三亞加代，種植成M3代並種植對照通禾899，每個變異株種植規模2000株左右。生育期間對基本穩定的21份M3株系重點調查抽穗期、整齊度；對繼續分離的M3代株系進行掛牌標記。成熟後穩定M3代取代表株收穫並按小區測產，M3代分離植株整株收穫、編號，自然晾曬後進行考種。考種按芒性、株高、有效穗數、穗粒數、穗長、穗型、結實率、千粒重、種皮顏色、穀粒形狀等內容進行。
六、2015年春將M3收穫的植株單本插秧成M4代，規模500株左右，同時種植對照通禾899。M4代共289份材料，203份基本穩定，其中生育期變短材料為125份，450粒以上大穗材料12份，千粒重30克以上材料6份，單株分櫱在70個以上材料3份，穗型可分為直立、半直立及彎曲，粒型為圓粒、橢圓、長粒。另有86份材料還有不同程度的分離，從中再選324個分離單株。生育期間主要調查抽穗期、整齊度等，秋季小區全部收穫測產，同時取代表單株考種並測定稻米品質。品質指標包括出糙率、整精米率、直鏈澱粉含量、膠稠度和堊白率及食味性。
七、2016年將上一年決選表現性狀穩定、綜合性狀優良的品系進行水稻新品系比較試驗，並同時在吉林省蛟河、梅河口、大安等不同生態區進行多點抗稻瘟病自然鑑定、抗鹽鹼性鑑定，鑑定出中抗(MR)稻瘟病以上材料53份，抗鹽鹼材料11份，其中有2份材料東稻M4154、東稻M4131綜合性狀優良決選參加2017年吉林省水稻區域試驗。
選育出的後代新品系東稻M4154生育期比對照品種通禾899縮短10天左右，活稈成熟，結實率93％以上，抗稻瘟病，產量高。
以上所述僅為本發明的較佳實施方式，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同、替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。