本發(fā)明屬于玉米育種方法領(lǐng)域，具體涉及一種利用玉米異源多倍體培育耐寒玉米品種的方法。
背景技術(shù)：
：玉米(ZeamaysL.)是喜溫作物，當(dāng)溫度低于l0℃時(shí)植株生長(zhǎng)明顯緩慢，6℃～8℃時(shí)停止生長(zhǎng)，溫度更低時(shí)細(xì)胞和組織產(chǎn)生不可逆的損害。玉米萌發(fā)期、苗期對(duì)低溫十分敏感(馬延華等.作物雜志，2012，(4)1-8)。發(fā)芽及幼苗期受低溫危害所表現(xiàn)的癥狀通常是中胚軸和胚芽鞘變褐及萎蔫、葉片呈水漬狀及發(fā)育不全甚至因幼苗生長(zhǎng)受阻而不能成活(譚振波等.玉米科學(xué)，2002，10(2)：56-60)。低溫冷害是我國(guó)北方玉米產(chǎn)區(qū)的主要?dú)庀鬄?zāi)害，東北地區(qū)平均3～4年就遭受一次冷害，在低溫冷害嚴(yán)重的年份，玉米減產(chǎn)可達(dá)20％。因此，玉米低溫冷害是我國(guó)北方玉米產(chǎn)區(qū)亟待解決的問題。培育耐寒玉米品種是解決玉米低溫冷害問題的最經(jīng)濟(jì)有效的途徑。但是由于玉米長(zhǎng)期在溫度較高的地區(qū)和時(shí)期種植，其耐寒性遺傳種質(zhì)很少，利用現(xiàn)有的玉米種質(zhì)材料難以培育出耐寒性強(qiáng)的品種。而玉米近緣野生種具有豐富的遺傳多樣性，包括耐寒性強(qiáng)特性，但是由于存在生殖隔離，玉米近緣野生種和玉米雜交通常不能結(jié)實(shí)，致使玉米近緣野生種的耐寒性種質(zhì)資源很難轉(zhuǎn)育到玉米中。MTF-1(TripsazeacreammaizeT.2n＝76)是四川農(nóng)業(yè)大學(xué)育成的含有玉米(ZeamaysL.)、四倍體多年生類玉米(Zeaperennis)和摩擦禾(TripsacumdactyloidesL.)全套染色體的玉米異源六倍體(蘇月貴，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文，2009)，其雌性可育，并具有抗寒性強(qiáng)的特性。用玉米、摩擦禾或四倍體多年生類玉米作為父本給MTF-1授粉，能產(chǎn)生少量后代，因此，利用MTF-1能與玉米不同物種雜交的特性，可將玉米近緣野生種中的耐寒性基因轉(zhuǎn)育到普通栽培玉米中。玉米品種耐寒性鑒定指標(biāo)主要有：(1)質(zhì)膜透性(相對(duì)電導(dǎo)率)：細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與玉米品種的耐寒性成正相關(guān)，耐寒性強(qiáng)的玉米品種膜透性增大程度較慢，而耐寒性弱的品種膜透性增大迅速(高燦紅等.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，200617(6)：10451050)。低溫造成細(xì)胞膜的嚴(yán)重?fù)p傷，使質(zhì)膜的電解質(zhì)滲透率增加。(2)苗長(zhǎng)、根長(zhǎng)、苗干重和根干重等生長(zhǎng)指標(biāo)：玉米初生側(cè)根長(zhǎng)度受低溫影響最大，選擇較長(zhǎng)的初生側(cè)根能夠提高低溫下幼苗耐寒能力(HundA等，EuropeanJournalofAgronomy，2008，28(3):178－185)。)苗干重可以衡量低溫下幼苗的生長(zhǎng)能力和健壯度(Hodges等，CanadianJournalofPlantScience,1994,74(4):687－691)。發(fā)芽期和苗期耐寒性強(qiáng)的自交系在低溫逆境下發(fā)芽成苗好，干物質(zhì)積累多(李霞等，玉米科學(xué),2008,16(2):60－65,70)。經(jīng)檢索，沒有發(fā)現(xiàn)利用玉米異源多倍體培育耐寒玉米品種的報(bào)道。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)玉米低溫冷害給玉米生產(chǎn)造成損失的問題，本發(fā)明目的在于提供玉米異源多倍體在培育耐寒玉米品種上的用途。本發(fā)明另一目的在于提供一種利用玉米異源多倍體培育耐寒玉米品種的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：本發(fā)明提供了玉米異源多倍體在培育耐寒玉米品種上的應(yīng)用。所述的玉米異源多倍體是指玉米異源六倍體MTF-1(TripsazeacreammaizeT.；2n＝76)或其衍生系。所述的MTF-1(TripsazeacreammaizeT.；2n＝76)是四川農(nóng)業(yè)大學(xué)通過遠(yuǎn)緣雜交育成的含有玉米(ZeamaysL.)、四倍體多年生類玉米(Zeaperennis)和摩擦禾(TripsacumdactyloidesL.)全套染色體的玉米異源六倍體材料(蘇月貴.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文，2009)。所述的衍生系是指以MTF-1為母本，以玉米(ZeamaysL.)、四倍體多年生類玉米(Zeaperennis)或摩擦禾(TripsacumdactyloidesL.)為父本雜交，選擇包含玉米、四倍體多年生類玉米和摩擦禾三個(gè)物種全套染色體的后代(2n＝76)，所得的新的異源六倍體即為MTF-1的衍生系。本發(fā)明還提供了一種利用玉米異源多倍體培育耐寒玉米品種的方法，包括如下步驟：(1)、在初春，當(dāng)?shù)販厣?0℃以上時(shí)，將玉米異源六倍體MTF-1(TripsazeacreammaizeT，2n＝76)或其衍生系按株行距2m×2m種植；同時(shí)，分10批種植普通玉米A(ZeamaysL.，2n＝20)，每批20株，每批間隔3天；(2)、在吐絲前將MTF-1或其衍生系雌穗套袋，并在授粉前將其花絲剪短至2～3cm，然后以普通玉米A為父本給MTF-1或其衍生系雌穗授粉，每個(gè)雌穗至少重復(fù)授粉3次，每次授粉后都在套袋上作標(biāo)記，成熟時(shí)收獲種子，獲得F1代；(3)、將步驟(2)所得的F1代種子按株行距2m×2m單株種植；同時(shí)，同步驟(1)一樣分批種植普通玉米A；以F1代為母本、以普通玉米A為父本回交，獲得BC1F1代；(4)、抗寒性鑒定：將BC1F1代種子放在蒸餾水中在常溫下浸泡10～12小時(shí)，然后將種子均勻放置于有濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿中，在每個(gè)培養(yǎng)皿里加入蒸餾水，水層深度為1mm，再置于25℃恒溫箱2天；將處于露白甚至萌芽狀態(tài)的種子播種在花盆中；當(dāng)幼苗長(zhǎng)至三葉一心時(shí)，將幼苗置于6～8℃進(jìn)行低溫處理7～8天，低溫處理時(shí)每天光照處理12小時(shí)，黑暗處理12小時(shí)；然后選擇經(jīng)過低溫處理后葉片寬度和植株繁茂程度適中且葉片沒有萎蔫的幼苗；淘汰植株矮化，葉尖及邊緣凍死干枯，生長(zhǎng)點(diǎn)呈水浸狀、褐色的幼苗；以所選的BC1F1代植株為母本，用普通玉米A為父本回交，得BC2F1代；(5)重復(fù)步驟(4)回交2-4次，得BC4F1代～BC6F1代；(6)、將步驟(5)所得的BC4F1代～BC6F1代自交1次，對(duì)自交后代進(jìn)行鑒定，耐寒性表現(xiàn)一致的，即耐寒性強(qiáng)的玉米品種。上述方法步驟(1)中所述的玉米異源六倍體MTF-1(TripsazeacreammaizeT，2n＝76)是四川農(nóng)業(yè)大學(xué)以引自美國(guó)的四倍體玉米(ZeamaysL，4n＝40)和四倍體鴨茅狀摩擦禾(或稱指狀摩擦禾，TripsacumdactyloidesL，2n＝72)之間的屬間雜種F1為母本，以四倍體多年生類玉米(Zeaperennis，2n＝40)為父本雜交育成的玉米異源六倍體(蘇月貴，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文，2009)；MTF-1(TripsazeacreammaizeT，2n＝76)是一個(gè)包含全套玉米染色體組(20條)、鴨茅狀摩擦禾染色體組(36條)和四倍體多年生類玉米染色體組(20條)的屬間雜種，是一個(gè)自然界不存在的新物種，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)將該玉米異源六倍體MTF-1分類命名為：玉黍禾屬玉淇淋草種，將其拉丁文分類名稱命名為TripsazeacreammaizeT。MTF-1為多年生，無性繁殖，植株茁壯，直立叢生，根系發(fā)達(dá)，植株抗寒性強(qiáng)。MTF-1主要通過分兜繁殖、莖稈扦插或其他無性繁殖方式等無性繁殖方法進(jìn)行繁殖。公眾可從四川農(nóng)業(yè)大學(xué)獲得MTF-1(TripsazeacreammaizeT.2n＝76)生物材料。上述方法步驟(1)中所述的普通玉米A是指玉米自交系、雜交種、綜合種等。優(yōu)選玉米自交系。一種耐寒性強(qiáng)的玉米雜交種的育種方法，包括以上述方法育成的耐寒性強(qiáng)的自交系為親本，組配雜交種。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：(1)、本發(fā)明方法克服了玉米及其近緣屬間遠(yuǎn)緣雜交的困難，為在玉米生產(chǎn)中利用玉米近緣屬種的耐寒性基因提供了一種新的途徑；擴(kuò)大了玉米耐寒性種質(zhì)資源；(2)利用本發(fā)明方法選出的品種耐寒性強(qiáng)，可以擴(kuò)大寒冷地區(qū)玉米的種植面積，提高寒冷地區(qū)玉米的產(chǎn)量；(3)本發(fā)明育種方法培育耐寒玉米品種成本低，效率高。具體實(shí)施方式實(shí)施例1：利用玉米異源多倍體培育耐寒玉米自交系按照如下步驟進(jìn)行：(1)、2011春季，在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)成都校區(qū)溫江育種基地，在地溫升至10℃以上時(shí)，將MTF-1(TripsazeacreammaizeT.2n＝76)進(jìn)行分蔸、扦插或其他無性繁殖方式獲得種苗，按株行距為2m×2m進(jìn)行單株種植；同時(shí)，分10批播種玉米自交系鄭58(ZeamaysL.，2n＝20)，每批20株，每批間隔3天；公眾可從四川農(nóng)業(yè)大學(xué)獲得MTF-1生物材料(2)、在吐絲前將MTF-1雌穗套袋，吐絲后將花絲剪短至2～3cm，用鄭58的花粉給MTF-1雌穗授粉，第一次授粉后隔2天再授粉一次，共授粉3次，每次授粉后在紙袋上做標(biāo)記，成熟時(shí)收獲，獲得F1代種子。(3)、2012年春天，將F1按株行距2m×2m單株種植；同時(shí)，和步驟(1)一樣分期播種鄭58；以F1為母本、以鄭58為父本回交，獲得BC1F1代。(4)、2013年春天，對(duì)BC1F1代進(jìn)行抗寒性鑒定，將BC1F1代種子在常溫(約25℃)浸泡12小時(shí)，然后將種子均勻放置于有濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿中。在每個(gè)培養(yǎng)皿里加入蒸餾水，水層深度為1mm；再放入25℃恒溫箱保溫2天；將處于露白甚至萌芽狀態(tài)的有活力的種子從每個(gè)皿中挑選出來，播種到花盆中，當(dāng)幼苗長(zhǎng)至三葉一心期時(shí)，將幼苗置于6～8℃進(jìn)行低溫處理7～8天(低溫處理時(shí)每天光照處理12小時(shí)，黑暗處理12小時(shí))；選擇葉片寬度和植株繁茂程度適中且葉片沒有萎蔫的幼苗；淘汰植株矮化，葉尖及邊緣凍死干枯，生長(zhǎng)點(diǎn)呈水浸狀、褐色的幼苗。將所選的抗寒性強(qiáng)的幼苗按株行距2m×2m單株種植；以所選的BC1F1代為母本，以鄭58(分期播種，同上)為父本進(jìn)行回交，獲得BC2F1代。(5)、2014年～2015年，重復(fù)步驟(4)2次，獲得BC4F1代；(6)、將所得BC4F1代自交1次，對(duì)自交后代按照步驟(4)方法進(jìn)行耐寒性鑒定，耐寒性表現(xiàn)一致的，即為耐寒性強(qiáng)的鄭58改良系。實(shí)施例2利用玉米異源多倍體培育耐寒玉米自交系以MTF-1為非輪回親本，分別以B73和昌7-2為輪回親本，按照實(shí)施例1所述的育種方法，分別育成耐寒性強(qiáng)的B73改良系和耐寒性強(qiáng)的昌7-2改良系。實(shí)施例3：對(duì)改良系低溫處理后質(zhì)膜透性測(cè)定(電導(dǎo)法)對(duì)比試驗(yàn)(一)試驗(yàn)材料(1)、實(shí)施例1育成的鄭58改良系。(2)、鄭58(對(duì)照)。(3)、實(shí)施例2育成的B73改良系。(4)、B73(對(duì)照)。(5)、實(shí)施例2育成的昌7-2改良系。(6)、昌7-2(對(duì)照)。(二)試驗(yàn)方法挑選飽滿的種子100粒，在培養(yǎng)皿進(jìn)行種子萌發(fā)。用0.5％次氯酸鈉溶液消毒種子5min，然后用蒸餾水沖洗3次；分成3等分，常溫(約25℃)浸泡過夜，以便種子吸飽水分，12小時(shí)后將種子均勻放置于有濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿中。在每個(gè)培養(yǎng)皿里加入蒸餾水，水層深度為1mm；放入25℃恒溫箱2天，并放置溫度計(jì)每天記錄實(shí)際溫度，每天至少補(bǔ)水兩次，保持濾紙濕潤(rùn)。2天之后，有活力的種子基本已經(jīng)處于露白甚至萌芽狀態(tài)，從每個(gè)皿中挑選具有活力的種子20粒，播種在花盆中，當(dāng)幼苗長(zhǎng)至三葉一心時(shí)期時(shí)對(duì)所選的材料進(jìn)行低溫處理，處理組材料均采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，三次重復(fù)，采用恒定低溫條件(CT:6℃～8℃)進(jìn)行低溫處理7天(低溫處理時(shí)每天光照處理12小時(shí)，黑暗處理12小時(shí))，及時(shí)補(bǔ)充培養(yǎng)液以維持一定水層，并且每天記錄氣候箱內(nèi)溫度兩次。低溫培養(yǎng)7天后，每組材料選取生長(zhǎng)相對(duì)一致的5株幼苗，進(jìn)行質(zhì)膜透性測(cè)定(相對(duì)電導(dǎo)率)。每株幼苗快速稱取0.4g葉片，用自來水洗凈后再用蒸餾水沖洗3次，分別置于10m去離子水的刻度試管中，蓋上玻璃塞置于室溫下浸泡12h，用電導(dǎo)儀測(cè)定浸提液電導(dǎo)率(R1)，然后沸水浴加熱30min，冷卻至室溫后搖勻，再次測(cè)定浸提液電導(dǎo)率(R2)。其中：相對(duì)電導(dǎo)率＝R1/R2×100％.表1經(jīng)低溫處理后鄭58改良系質(zhì)膜透性測(cè)定試驗(yàn)結(jié)果材料名稱相對(duì)電導(dǎo)率(％)鄭5833％鄭58改良系20％表2經(jīng)低溫處理后B73改良系質(zhì)膜透性測(cè)定試驗(yàn)結(jié)果材料名稱相對(duì)電導(dǎo)率(％)B7338.04％B73改良系25.06％表3經(jīng)低溫處理后昌7-2改良系質(zhì)膜透性測(cè)定試驗(yàn)結(jié)果材料名稱相對(duì)電導(dǎo)率(％)昌7-239.87％昌7-2改良系24.41％結(jié)果(見表1、表2和表3)鄭58的相對(duì)電導(dǎo)率33％顯著大于鄭58改良系的相對(duì)電導(dǎo)率20％，B73的相對(duì)電導(dǎo)率38.04％顯著大于B73改良系的相對(duì)電導(dǎo)率25.06％，昌7-2的相對(duì)電導(dǎo)率39.87％顯著大于昌7-2改良系的相對(duì)電導(dǎo)率24.41％。說明轉(zhuǎn)育獲得的改良系耐寒性比原品種強(qiáng)。實(shí)施例4對(duì)改良系進(jìn)行低溫處理后生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定對(duì)比試驗(yàn)(一)試驗(yàn)材料(1)、實(shí)施例1育成的鄭58改良系。(2)、鄭58(對(duì)照)。(3)、實(shí)施例2育成的B73改良系。(4)、B73(對(duì)照)。(5)、實(shí)施例2育成的昌7-2改良系。(6)、昌7-2(對(duì)照)。(二)試驗(yàn)方法挑選飽滿的種子100粒，在培養(yǎng)皿進(jìn)行種子萌發(fā)。用0.5％次氯酸鈉溶液消毒種子5min，然后用蒸餾水沖洗3次；分成3等分，常溫(約25℃)浸泡過夜，以便種子吸飽水分，12小時(shí)后將種子均勻放置于有濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿中。在每個(gè)培養(yǎng)皿里加入蒸餾水，水層深度為1mm；放入25℃恒溫箱，并放置溫度計(jì)每天記錄實(shí)際溫度，每天至少補(bǔ)水兩次，保持濾紙濕潤(rùn)。2天之后，有活力的種子基本已經(jīng)處于露白甚至萌芽狀態(tài)，從每個(gè)皿中挑選具有活力的種子20粒，播種在花盆中，當(dāng)幼苗長(zhǎng)至三葉一心時(shí)期時(shí)對(duì)所選的材料進(jìn)行低溫處理，處理組材料均采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，三次重復(fù)，采用恒定低溫條件(CT:6℃-8℃)，進(jìn)行低溫處理7天(其中每天光照處理12小時(shí)，黑暗處理12小時(shí))，及時(shí)補(bǔ)充培養(yǎng)液以維持一定水層，并且每天記錄氣候箱內(nèi)溫度兩次。低溫培養(yǎng)7天后，每組材料選取生長(zhǎng)相對(duì)一致的5株幼苗，進(jìn)行表型測(cè)定。測(cè)苗長(zhǎng)(SL/cm)，根長(zhǎng)(RL/cm)，苗干重(DW/g))，根干重(DW/g))，苗鮮重(SFW/g)，根鮮重(RFW/g)。其中苗長(zhǎng)為莖基部到最長(zhǎng)葉片葉尖的距離，根長(zhǎng)為莖基部到最長(zhǎng)根尖的距離，鮮重為吸除根和莖表面的水分后的重量；干重為根和莖烘干后的重量。具體方法是：將稱量完鮮重的根與苗分別裝入紙袋中，轉(zhuǎn)移到烘箱中，首先在100℃殺青2h，然后在70-80℃條件下烘焙3d，烘干后用精度為0.Olg的電子天平稱量根與莖的干重。隨后計(jì)算各性狀耐冷系數(shù)(即脅迫與對(duì)照條件下的比值)作為耐冷指標(biāo)，包括相對(duì)苗長(zhǎng)(rSL)，相對(duì)根長(zhǎng)(sRL)，相對(duì)苗干重(rSDW)，相對(duì)根干重(rRDW)。其中：相對(duì)苗長(zhǎng)＝苗長(zhǎng)(脅迫條件)/苗長(zhǎng)(對(duì)照條件)相對(duì)根長(zhǎng)＝根長(zhǎng)(脅迫條件)/根長(zhǎng)(對(duì)照條件)相對(duì)苗干重＝苗干重(脅迫條件)/苗干重(對(duì)照條件)相對(duì)根干重＝根干重(脅迫條件)/根干重(對(duì)照條件)表4鄭58改良系低溫處理后生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果表5B73改良系低溫處理后生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果表6昌7-2改良系低溫處理后生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果結(jié)果(見表4、表5和表6)鄭58改良系、B73改良系或昌7-2改良系的相對(duì)苗長(zhǎng)、相對(duì)根長(zhǎng)、相對(duì)苗干重、相對(duì)根干重都分別顯著大于原品種鄭58、B73或昌7-2。說明本發(fā)明通過玉米異源多倍體轉(zhuǎn)育的改良系的耐寒性比原品種有顯著提高。當(dāng)前第1頁1 2 3