一種利用玉米異源多倍體培育耐寒玉米品種的方法技術

本發明專利技術屬于玉米育種方法領域，本發明專利技術提供了玉米異源多倍體在培育耐寒玉米品種上的應用；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，該方法利用玉米異源多倍體作為耐寒性性狀的供體和遠緣雜交的橋梁材料，經過回交轉育和耐寒性鑒定，獲得了耐寒性強的玉米品種。本發明專利技術方法克服了玉米及其近緣屬間遠緣雜交的困難，為在玉米生產中利用玉米近緣屬種的耐寒性基因提供了一種新的途徑，擴大了玉米耐寒性種質資源；其次，利用本發明專利技術方法選出的品種耐寒性強，可以擴大寒冷地區玉米的種植面積，提高寒冷地區玉米的產量；此外，本發明專利技術育種方法培育耐寒玉米品種成本低，效率高。

Method for cultivating cold resistant corn varieties by utilizing maize heterologous polyploid

The invention belongs to the field of corn breeding method, the present invention provides corn allopolyploid application in breeding cold resistant maize varieties; also provides a method for cultivating cold resistant maize varieties using maize allopolyploids, bridge material using the maize resistance traits of allopolyploid as donor and distant hybridization, through backcrossing and evaluation of cold tolerance, the strong chilling tolerance of maize varieties. The method of the invention overcomes the difficulties in maize and its relatives intergeneric hybridization, provides a new way for the utilization of Maize in maize production in the genus resistance gene, Expanded Corn Resistance Germplasm Resources; secondly, using the method of the invention selects the varieties with strong cold resistance, can be expanded in cold area the corn planting area, increase the yield of Maize in cold region; in addition, cultivation of cold resistant maize varieties breeding method of the invention has low cost, high efficiency.

【技術實現步驟摘要】
一種利用玉米異源多倍體培育耐寒玉米品種的方法
本專利技術屬于玉米育種方法領域，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。
技術介紹
玉米(ZeamaysL.)是喜溫作物，當溫度低于l0℃時植株生長明顯緩慢，6℃～8℃時停止生長，溫度更低時細胞和組織產生不可逆的損害。玉米萌發期、苗期對低溫十分敏感(馬延華等.作物雜志，2012，(4)1-8)。發芽及幼苗期受低溫危害所表現的癥狀通常是中胚軸和胚芽鞘變褐及萎蔫、葉片呈水漬狀及發育不全甚至因幼苗生長受阻而不能成活(譚振波等.玉米科學，2002，10(2)：56-60)。低溫冷害是我國北方玉米產區的主要氣象災害，東北地區平均3～4年就遭受一次冷害，在低溫冷害嚴重的年份，玉米減產可達20％。因此，玉米低溫冷害是我國北方玉米產區亟待解決的問題。培育耐寒玉米品種是解決玉米低溫冷害問題的最經濟有效的途徑。但是由于玉米長期在溫度較高的地區和時期種植，其耐寒性遺傳種質很少，利用現有的玉米種質材料難以培育出耐寒性強的品種。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實，致使玉米近緣野生種的耐寒性種質資源很難轉育到玉米中。MTF-1(TripsazeacreammaizeT.2n＝76)是四川農業大學育成的含有玉米(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，四川農業大學碩士論文，2009)，其雌性可育，并具有抗寒性強的特性。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育到普通栽培玉米中。玉米品種耐寒性鑒定指標主要有：(1)質膜透性(相對電導率)：細胞膜結構的穩定性與玉米品種的耐寒性成正相關，耐寒性強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.應用生態學報，200617(6)：10451050)。低溫造成細胞膜的嚴重損傷，使質膜的電解質滲透率增加。(2)苗長、根長、苗干重和根干重等生長指標：玉米初生側根長度受低溫影響最大，選擇較長的初生側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能力和健壯度(Hodges等，CanadianJournalofPlantScience,1994,74(4):687－691)。發芽期和苗期耐寒性強的自交系在低溫逆境下發芽成苗好，干物質積累多(李霞等，玉米科學,2008,16(2):60－65,70)。經檢索，沒有發現利用玉米異源多倍體培育耐寒玉米品種的報道。
技術實現思路
針對玉米低溫冷害給玉米生產造成損失的問題，本專利技術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。本專利技術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。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：本專利技術提供了玉米異源多倍體在培育耐寒玉米品種上的應用。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)是四川農業大學通過遠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.四川農業大學碩士論文，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。本專利技術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，當地溫升至10℃以上時，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，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，每個雌穗至少重復授粉3次，每次授粉后都在套袋上作標記，成熟時收獲種子，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，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，然后將種子均勻放置于有濕潤濾紙的培養皿中，在每個培養皿里加入蒸餾水，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的種子播種在花盆中；當幼苗長至三葉一心時，將幼苗置于6～8℃進行低溫處理7～8天，低溫處理時每天光照處理12小時，黑暗處理12小時；然后選擇經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，生長點呈水浸狀、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，對自交后代進行鑒定，耐寒性表現一致的，即耐寒性強的玉米品種。上述方法步驟(1)中所述的玉米異源六倍體MTF-1(TripsazeacreammaizeT，2n＝76)是四川農業大學以引自美國的四倍體玉米(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，四川農業大學碩士論文，2009)；MTF-1(TripsazeacreammaizeT，2n＝76)是一個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，是一個自然界不存在的新物種，四川農業大學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，根系發達，植株抗寒性強。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行繁殖。公眾可從四川農業大學獲得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。優選玉米自交系。一種耐寒性強的玉米雜交種的育種方法，包本文檔來自技高網...

【技術保護點】
玉米異源多倍體在培育耐寒玉米品種上的應用。

【技術特征摘要】
1.玉米異源多倍體在培育耐寒玉米品種上的應用。2.根據權利要求1所述的應用，其特征在于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。3.根據權利要求1所述的應用，其特征在于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物種全套染色體的后代(2n＝76)，所得的新的異源六倍體。4.一種利用玉米異源多倍體培育耐寒玉米品種的方法，其特征在于包括如下步驟：(1)、在初春，當地溫升至10℃以上時，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，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，每個雌穗至少重復授粉3次，每次授粉后都在套袋上作標記，成熟時收獲種子，獲得F1代；(3)、將步驟(2)所得的F1代種子按株行距2m×2...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐祈林，何如鈺，李曉鋒，嚴旭，李楊，李燕，趙艷麗，王紅林，謝孟林，穆罕默德·扎法爾·伊克巴爾，李靜，孫汝龍，馬行云，溫小冬，
申請(專利權)人：四川農業大學，
類型：發明
國別省市：四川,51