一種冷等離子體處理的甘藍(lán)育種方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種甘藍(lán)育種方法，特別涉及一種冷等離子體處理的甘藍(lán)育種方法及 其應(yīng)用，屬于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 甘藍(lán)(Brassica oleracea L.)為十字花科蕓苔屬的一年生或兩年生草本植物。作 為主要蔬菜作物之一，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和消費(fèi)需求的增加，甘藍(lán)種植面積逐年增加，對 甘藍(lán)育種提出了更高的要求。但是，目前甘藍(lán)育種自交不親和系和雄性不育系的選擇利用 概率較低，且雜交種純度控制較難，影響了甘藍(lán)育種的進(jìn)程。等離子體是物質(zhì)存在的第四種 狀態(tài)，即物質(zhì)第四態(tài)，是一種能量更高的物質(zhì)聚集態(tài)。作用于復(fù)雜的生物大分子，吸收的部 分能量迫使電子產(chǎn)生振動而轉(zhuǎn)化為熱能，當(dāng)物質(zhì)分子吸收了光子時(shí)，其電子會從較低能態(tài) (基態(tài))躍迀到較高能態(tài)(激發(fā)態(tài)），使分子吸收能量而引起能級躍迀。對種子進(jìn)行處理，能夠 激發(fā)種子內(nèi)部生物大分子活性，生物大分子包括的酶和氨基酸(a_淀粉酶、琥珀酸脫氧酶、 過氧化物酶、超氧化歧化酶、脯氨酸等），使種子呼吸作用增強(qiáng)，生命活力旺盛，生物氧化過 程加快，物質(zhì)的運(yùn)輸和合成能力也加速進(jìn)行。從而使種子的生命活力增強(qiáng)，改善種子及幼苗 生長環(huán)境;酶和脯氨酸改變使其根系發(fā)達(dá)、增強(qiáng)抗病蟲害能力；改善作物的新陳代謝功能， 提高吸收水、肥的能力，使其穩(wěn)健生長;最終達(dá)到作物增產(chǎn)目的，激活農(nóng)作物種子性狀的記 憶性和活力表達(dá)性。
[0003] 冷等離子體作為一種種子處理新技術(shù)，將該技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)育種在國內(nèi)外尚屬新 的研究領(lǐng)域。專利CN 104186060 A公開了一種冷等離子體處理的玉米育種方法，玉米是禾 本科玉米屬一年生草本植物，該專利中公開的技術(shù)方案影響了玉米的發(fā)芽勢和發(fā)芽率，玉 米苗高，主根長，須根長和干、鮮重，玉米株高，穗位高，玉米穗長、穗粗、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn) 量。CN 103718848 A公開了一種冷等離子體處理的苜蓿育種方法，苜蓿是苜蓿屬，一年生或 多年生草本植物，該專利中公開的技術(shù)方案影響了苜蓿種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率，苜蓿的株 高，苜蓿的干草增產(chǎn)率，鮮草增產(chǎn)率，苜蓿的結(jié)莢個數(shù)。CN 103999593 A公開了一種冷等離 子體處理的小麥育種方法，小麥?zhǔn)呛瘫究菩←湆?，該專利中公開的技術(shù)方案影響了小麥種 子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率，小麥株高，根長，小麥植株干，鮮重，小麥最大分蘗數(shù)，有效分蘗數(shù)，小 麥穗粒數(shù)，千粒重，產(chǎn)量。CN 104012208 B公開了一種冷等離子處理的花生育種方法，花生 是豆科落花生屬，一年生草本植物，該專利中公開的技術(shù)方案影響了花生種子的發(fā)芽勢和 發(fā)芽率，花生苗高，主根長，須根長和百苗鮮重，花生株高，第一側(cè)枝長，總分支數(shù)，單株飽果 數(shù)和單株癟果數(shù)，花生百果重，百仁重，出仁率和產(chǎn)量。CN 104855281 A公開了一種冷等離 子體處理的西萌蘆育種方法，西萌蘆是南瓜屬萌蘆科，一年生蔓生草本，該專利中公開的技 術(shù)方案影響了西萌蘆種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率，西萌蘆苗高，主根長和鮮，干重，西萌蘆配合 力相對效應(yīng)值，西萌蘆蔓長，株幅，西萌蘆第一雌花著生節(jié)位和定植后初次采瓜時(shí)間，西萌 蘆瓜長，瓜橫徑，單瓜重，前期產(chǎn)量，總產(chǎn)量，新品種西萌蘆父本、母本、雜交組合主要性狀情 況。CN 104620719 A公開了一種冷等離子體處理的大豆育種方法，大豆是豆科大豆屬，該專 利中公開的技術(shù)方案影響了大豆種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率，大豆的苗高，主根長，須根數(shù)和百 苗鮮重，干重，大豆的株高，粗蛋白質(zhì)含量，粗脂肪含量，大豆的結(jié)莢數(shù)，全株粒數(shù)，百粒重， 產(chǎn)量，表觀接觸角變化及對大豆萌發(fā)影響。
[0004] 雖然這六篇專利都是冷等離子體處理來育種的方法，但是上述的專利中涉及的物 種以及主要育種目標(biāo)是不一樣的，冷等離子體處理是利用等離子激發(fā)種子中生物大分子的 活性，被激活的潛在基因通過種子傳遞。眾所周知，不同的生物大分子被激活所需要的能量 是不同的，物種的不同，其種子內(nèi)生物大分子的種類、含量等都不同，不同性狀的改進(jìn)需要 作用的分子也是不同的，所以針對不同物種的不同性狀的改進(jìn)，即使都是使用同樣的冷等 離子體處理方法，他們之間也是沒有任何的借鑒而言的。
[0005] 目前尚未見冷等離子體在甘藍(lán)育種方面的研究和報(bào)道，更沒有達(dá)到甘藍(lán)早熟性， 降低母本的親和指數(shù)的育種目的的報(bào)道，因?yàn)槠渌难芯空邿o法得知如何設(shè)置冷等離子體 處理的相關(guān)參數(shù)以達(dá)到其育種的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種冷等離子體處理的甘藍(lán)育種方法及其應(yīng)用，結(jié)合先進(jìn)的 冷等離子體種子處理技術(shù)，選擇適量供電功率處理甘藍(lán)育種材料，結(jié)合分子標(biāo)記分析自交 不親和基因，可以降低自交不親和系的自交親和指數(shù)、促進(jìn)甘藍(lán)的早熟性，縮短育種周期、 培育出綜合性狀優(yōu)良的極早熟甘藍(lán)新品種，在甘藍(lán)育種手段上具有創(chuàng)新性。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] 一種冷等離子體處理的甘藍(lán)育種方法，包括步驟如下：
[0009] (1)將甘藍(lán)親本種子(優(yōu)選:早熟甘藍(lán)親本種子)進(jìn)行冷等離子體處理；
[0010] (2)根據(jù)育種目標(biāo)選出自交不親和系和早熟材料；
[0011] (3)先采用自交、回交和測交育種手段，并結(jié)合分子標(biāo)記和同工酶鑒定手段進(jìn)行輔 助育種，選育得到甘藍(lán)穩(wěn)定父母本材料；
[0012] (4)父母本雜交測配而得到甘藍(lán)雜交組合，通過抗性鑒定試驗(yàn)及品比試驗(yàn)，最終得 到極早熟甘藍(lán)新品種；
[0013] 所述目標(biāo)性狀為與未經(jīng)任何處理的同一批相同品種的甘藍(lán)親本材料相比具有下 列至少一種性狀：自交親和指數(shù)降低、系間異交親和指數(shù)降低、生育期提前、雜交率提高。
[0014] 優(yōu)選:上述冷等離子體處理的甘藍(lán)育種方法，冷等離子體處理為將甘藍(lán)品種的育 種材料種子置于離子射頻種子處理儀內(nèi)，在1-500W的處理功率下對甘藍(lán)種子進(jìn)行15-20秒 的非電離幅射處理。
[0015] 優(yōu)選:處理以氦氣為工作介質(zhì)，在真空封閉環(huán)境中進(jìn)行。
[0016] 優(yōu)選:上述冷等離子體處理的甘藍(lán)育種方法，處理功率為100-400W，處理的時(shí)間為 15-18s〇
[0017] 更優(yōu)選:所述處理功率為150-300W，處理的時(shí)間為16-17s。
[0018] 進(jìn)一步優(yōu)選:所述處理功率為230W，處理的時(shí)間為16s。
[0019] 優(yōu)選:所述的甘藍(lán)品種為 LZ001、LZ002、LZ003、LZ004、LZ005、LZ006。
[0020] 上述的任一育種方法在甘藍(lán)育種中的應(yīng)用。
[0021] 本發(fā)明提供的方法是將甘藍(lán)種子經(jīng)過冷等離子體處理，等離子可以穿透種子表 皮，作用于復(fù)雜的生物大分子，吸收的部分能量迫使電子產(chǎn)生振動而轉(zhuǎn)化為熱能，等離子激 發(fā)了生物大分子活性，被激活的潛在基因通過一個生長季的充分表達(dá)，產(chǎn)生一定的記憶性， 刻在種子里，在下代種植之后，仍然積極表達(dá)，具有活力延續(xù)性。該方法突破了傳統(tǒng)甘藍(lán)育 種低水平重復(fù)、同質(zhì)化嚴(yán)重和轉(zhuǎn)基因育種潛在危險(xiǎn)，以及太空育種經(jīng)濟(jì)投入巨大的缺點(diǎn)，可 以縮短甘藍(lán)育種周期，在甘藍(lán)育種方法和手段上具有先進(jìn)性。本發(fā)明提供的一種冷等離子 體處理的甘藍(lán)育種方法的優(yōu)點(diǎn)如下：
[0022] 1.創(chuàng)造甘藍(lán)育種新思路、創(chuàng)新了甘藍(lán)育種新方法。該方法突破了傳統(tǒng)甘藍(lán)育種低 水平重復(fù)、同質(zhì)化嚴(yán)重和轉(zhuǎn)基因育種潛在危險(xiǎn)，以及太空育種經(jīng)濟(jì)投入巨大的缺點(diǎn)。
[0023] 2.運(yùn)用適量功率的冷等離子體種子處理，改良了甘藍(lán)某些性狀，提高了變異率。具 體表現(xiàn)在自交不親和性和早熟性，縮短育種周期。
[0024] 3.冷等離子體處理的處理功率人為可控，有益變異率高，結(jié)合分子標(biāo)記和同工酶 鑒定利用，可以找到控制甘藍(lán)自交不親和的基因，通過反復(fù)試驗(yàn)得出改良自交不親和系的 最佳的處理功率，能更好地滿足選育極早熟甘藍(lán)品種的需求，進(jìn)一步縮短甘藍(lán)育種周期，選 育出更為優(yōu)良的極早熟甘藍(lán)新品種。
【附圖說明】
[0025] 圖1甘監(jiān)新品種選育不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0027] 下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0028] LZ001號是極早熟春甘藍(lán)一代雜種，定植到收獲約48天，公眾可從山東省種子有限 公司獲得。
[0029] LZ002號為早熟春播甘藍(lán)品種，，定植到收獲約50天，公眾可從山東省種子有限公 司獲得。
[0030] LZ003號為早熟春播甘藍(lán)品種，定植到收獲約50天，公眾可從山東省種子有限公司 獲得。
[0031] LZ004號早熟甘藍(lán)品種，定植到收獲約50天，公眾可從山東省種子有限公司獲得。
[0032] LZ005號是早熟甘藍(lán)品種，定植到收獲約50天，公眾可從山東省種子有限公司獲 得。
[0033] LZ005號是早熟甘藍(lán)品種，定植到收獲約55天，公眾可從山東省種子有限公司獲 得。
[0034]實(shí)施例1、一種冷等離子體處理的甘藍(lán)育種方法
[0035] 利用冷等離子體處理的甘藍(lán)育種方法，可以得到自交親和指數(shù)低、早熟、抗逆性 強(qiáng)，高產(chǎn)等性狀特點(diǎn)的甘藍(lán)新品種，具體包括如下步驟，如圖1所示：
[0036] (1)搜集符合選育目標(biāo)的育種材料作為重點(diǎn)選育對象，將甘藍(lán)親本種子置于離子 射頻種子處理儀中，用230W供電功率進(jìn)行16s非電離輻射處理，處