【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域，具體涉及一種縮短棉花育種周期的技術(shù)及應用。
技術(shù)介紹
1、棉花屬錦葵科(malvaceae)、棉屬(gossypium)。棉花是重要的多用途經(jīng)濟作物，在世界范圍被廣泛種植。棉花易受病、蟲等逆境侵害，造成其產(chǎn)量、品質(zhì)嚴重損失。品種改良是提高產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性最經(jīng)濟有效的方法。傳統(tǒng)育種技術(shù)和生物育種技術(shù)在棉花品種改良中均發(fā)揮著十分重要的作用。但無論是傳統(tǒng)育種，還是分子育種，都存在著育種周期長的共同問題，若是遠緣雜交則需時間更長。因此加快育種速度，提高育種效率已經(jīng)成為育種研究的重點之一。
2、不同光質(zhì)或波長的光具有明顯不同的生物學效應，包括對植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)與化學組成、光合作用和器官生長發(fā)育的不同影響。澳大利亞昆士蘭大學調(diào)控光質(zhì)和光周期，加快了長日植物小麥、大麥、油菜的發(fā)育進程，實現(xiàn)了1年繁殖4-6代。德國霍恩海姆大學國家植物育種研究所研究人員，通過調(diào)整光質(zhì)和光周期，促進短日作物大豆和水稻的快速發(fā)育。華中農(nóng)業(yè)大學研究人員通過調(diào)控光質(zhì)，增加遠紅光，進一步使2個不同油菜品種的生長周期分別縮短了12天和21天。河北農(nóng)業(yè)大學棉花育種團隊利用光照、溫度可控的溫室環(huán)境，結(jié)合棉花幼胚培養(yǎng)，實現(xiàn)了棉花一年三代快速繁育技術(shù)。本研究擬通過調(diào)控光質(zhì)條件進一步加快棉花發(fā)育進程，縮短棉花育種周期。
3、植物種子在成熟前往往已經(jīng)具有發(fā)育成下一代植株的潛力，因此可以利用幼胚培養(yǎng)技術(shù)縮短植物生長周期。例如，小麥開花后12天的幼胚，通過幼胚培養(yǎng)可實現(xiàn)超過95％出苗率；高達97.99％的30天花生幼胚可以發(fā)育成苗。棉花幼胚
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：一種縮短棉花育種周期的技術(shù)及應用。
2、本專利技術(shù)提供了一種縮短棉花育種周期的技術(shù)，包括：
3、一、在藍光、綠光、紅光和遠紅光組合的混合光下，加速現(xiàn)蕾和開花；
4、二、ga3處理促進幼胚發(fā)芽；
5、三、利用創(chuàng)制的l-mauh和mauh棉花幼胚培養(yǎng)基將25-28天齡的棉花幼胚培養(yǎng)成幼苗；
6、四、以上步驟一至步驟三重復多次進行，并在此過程中，利用分子標記對前景優(yōu)良性狀進行輔助選擇，同時利用全基因組重測序進行背景輔助選擇。
7、進一步的，所述步驟一利用led燈提供的450nm藍光、530nm綠光、660nm紅光和730nm遠紅光組成的混合光作為光源。
8、更進一步的，所述混合光周期為12h光照、12h黑暗，晝溫30～32℃、夜溫25～26℃，濕度35～45％。
9、進一步的，所述步驟一包括以下具體內(nèi)容：
10、(1)發(fā)育期調(diào)查
11、調(diào)查單株1-9片真葉期、單株第一果枝節(jié)位、單株第一蕾現(xiàn)蕾期、單株第一朵花開花期；
12、(2)棉花開花相關(guān)基因的表達量檢測
13、第一片真葉期至第五片真葉期，分別提取倒一葉總rna，每個時期均取3次生物學重復，以rna為模板反轉(zhuǎn)錄成cdna，以棉花開花因子ghsoc1和ghft基因序列設計特異性引物，利用qpcr技術(shù)測定ghsoc1和ghft基因表達變化情況；
14、(3)花芽分化觀察
15、第一片真葉期至第五片真葉期，分別取莖尖頂端0.5-1cm組織，剝離葉組織僅保留莖和莖尖分生組織，立即放入faa固定液進行固定，完成固定后進行脫水、浸蠟、包埋、切片、染色、顯微觀察。
16、進一步的，所述步驟三具體為：取開花后25-28d幼鈴，在溫度為28±2℃，相對濕度為40％～50％的培養(yǎng)室中干燥處理3d。在超凈工作臺無菌環(huán)境下，用70％乙醇浸泡1min進行棉鈴表面滅菌。用解剖刀沿棉鈴心皮間的縫隙切開，取出幼胚，用濃度為60mmol/l的ga3浸泡處理4h，隨后接種于無菌l-mauh培養(yǎng)基，28℃條件下45r/min黑暗震蕩培養(yǎng)；12h后將幼胚轉(zhuǎn)移至無菌mauh培養(yǎng)基，于光照培養(yǎng)室進行培養(yǎng)。
17、更進一步的，所述mauh培養(yǎng)基的配方：kno3950mg/l、nh4no3825mg/l、cacl2·2h2o220mg/l、mgso4·7h2o?185mg/l、kh2po485mg/l、na2-edta·2h2o?37.25mg/l、feso4·7h2o27.8mg/l、mnso4·4h2o?22.3mg/l、znso4·7h2o?8.6mg/l、h3bo36.2mg/l、ki?0.83mg/l、na2moo4·2h2o?0.25mg/l、cuso4·5h2o?0.025mg/l、cocl2·6h2o?0.025mg/l、肌醇100mg/l、煙酸1mg/l、鹽酸硫胺素10mg/l、鹽酸吡哆醇1mg/l、吲哚丁酸0.1mg/l、6-芐氨基嘌呤0.1mg/l、蔗糖20000mg/l、瓊脂3500mg/l。
18、所述l-mauh培養(yǎng)基的配方：kno3475mg/l、nh4no3412.5mg/l、cacl2·2h2o?110mg/l、mgso4·7h2o?92.5mg/l、kh2po442.5mg/l、na2-edta·2h2o?18.63mg/l、feso4·7h2o?13.9mg/l、mnso4·4h2o11.15mg/l、znso4·7h2o?8.6mg/l、h3bo36.2mg/l、ki?0.83mg/l、na2moo4·2h2o?0.25mg/l、cuso4·5h2o?0.025mg/l、cocl2·6h2o0.025mg/l、肌醇100mg/l、煙酸1mg/l、鹽酸硫胺素10mg/l、鹽酸吡哆醇1mg/l、吲哚丁酸0.1mg/l、6-芐氨基嘌呤0.1mg/l、蔗糖20000mg/l。
19、更進一步的，所述光照培養(yǎng)室培養(yǎng)條件：12h光照/12h黑暗；光照條件下溫度為28±2℃，光照強度為1500-2500lux，相對濕度為40％～50％；黑暗條件下溫度為25±2℃，相對濕度為40％-50％。培養(yǎng)6-8d統(tǒng)計棉花幼胚成苗情況，培養(yǎng)10-12d調(diào)查長出真葉率。
20、本專利技術(shù)提供的一種縮短棉花育種周期的技術(shù)的應用：以含iaam基因的if1-1為供體親本，以高產(chǎn)、抗病冀農(nóng)大24號為受體親本，進行回交育種。利用本方法在1.5年內(nèi)快速獲得多個含iaam基因的bc4f3世代冀農(nóng)大24號改良系，其中冀農(nóng)大24-i3改良系的背景恢復率達到97.36％，衣份和纖維品質(zhì)顯著提高。
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【技術(shù)保護點】
1.一種縮短棉花育種周期的技術(shù)，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1一種縮短棉花育種周期的技術(shù)，其特征在于，所述的步驟一利用LED燈提供的450nm藍光、530nm綠光、660nm紅光和730nm遠紅光組成的混合光作為光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2一種縮短棉花育種周期的技術(shù)，其特征在于，所述的步驟一所述混合光周期為12h光照、12h黑暗，晝溫30～32℃、夜溫25～26℃，濕度35～45％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1一種縮短棉花育種周期的技術(shù)，其特征在于，所述步驟一包括以下具體內(nèi)容：
5.根據(jù)權(quán)利要求1一種縮短棉花育種周期的技術(shù)，其特征在于，所述步驟三具體為：取開花后25-28d幼鈴，在溫度為28±2℃，相對濕度為40％～50％的培養(yǎng)室中干燥處理3d，在超凈工作臺無菌環(huán)境下，用70％乙醇浸泡1min進行棉鈴表面滅菌，用解剖刀沿棉鈴心皮間的縫隙切開，取出幼胚，用濃度為60mmol/L的GA3浸泡處理4h，隨后接種于無菌L-mAUH培養(yǎng)基，28℃條件下45r/min黑暗震蕩培養(yǎng)；12h后將幼胚轉(zhuǎn)移至無菌mAUH培養(yǎng)基，于光照培養(yǎng)室進行培
6.根據(jù)權(quán)利要求1一種縮短棉花育種周期的技術(shù)，其特征在于，所述步驟三中所述mAUH培養(yǎng)基的配方：KNO3950mg/L、NH4NO3825mg/L、CaCl2·2H2O?220mg/L、MgSO4·7H2O?185mg/L、KH2PO485mg/L、Na2-EDTA·2H2O?37.25mg/L、FeSO4·7H2O?27.8mg/L、MnSO4·4H2O?22.3mg/L、ZnSO4·7H2O?8.6mg/L、H3BO36.2mg/L、KI?0.83mg/L、Na2MoO4·2H2O?0.25mg/L、CuSO4·5H2O0.025mg/L、CoCl2·6H2O?0.025mg/L、肌醇100mg/L、煙酸1mg/L、鹽酸硫胺素10mg/L、鹽酸吡哆醇1mg/L、吲哚丁酸0.1mg/L、6-芐氨基嘌呤0.1mg/L、蔗糖20000mg/L、瓊脂3500mg/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1一種縮短棉花育種周期的技術(shù)，其特征在于，所述步驟三中所述L-mAUH培養(yǎng)基的配方：KNO3475mg/L、NH4NO3412.5mg/L、CaCl2·2H2O?110mg/L、MgSO4·7H2O92.5mg/L、KH2PO442.5mg/L、Na2-EDTA·2H2O?18.63mg/L、FeSO4·7H2O?13.9mg/L、MnSO4·4H2O?11.15mg/L、ZnSO4·7H2O?8.6mg/L、H3BO36.2mg/L、KI?0.83mg/L、Na2MoO4·2H2O0.25mg/L、CuSO4·5H2O?0.025mg/L、CoCl2·6H2O?0.025mg/L、肌醇100mg/L、煙酸1mg/L、鹽酸硫胺素10mg/L、鹽酸吡哆醇1mg/L、吲哚丁酸0.1mg/L、6-芐氨基嘌呤0.1mg/L、蔗糖20000mg/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求1一種縮短棉花育種周期的技術(shù)，其特征在于，所述步驟三中所述光照培養(yǎng)室培養(yǎng)條件：12h光照/12h黑暗；光照條件下溫度為28±2℃，光照強度為1500-2500lux，相對濕度為40％～50％；黑暗條件下溫度為25±2℃，相對濕度為40％-50％，培養(yǎng)6-8d統(tǒng)計棉花幼胚成苗情況，培養(yǎng)10-12d調(diào)查長出真葉率。
9.一種縮短棉花育種周期的技術(shù)的應用：以含iaaM基因的IF1-1為供體親本，以高產(chǎn)、抗病冀農(nóng)大24號為受體親本，進行回交育種，利用本方法在1.5年內(nèi)快速獲得多個含iaaM基因的BC4F3世代冀農(nóng)大24號改良系。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種縮短棉花育種周期的技術(shù)，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1一種縮短棉花育種周期的技術(shù)，其特征在于，所述的步驟一利用led燈提供的450nm藍光、530nm綠光、660nm紅光和730nm遠紅光組成的混合光作為光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2一種縮短棉花育種周期的技術(shù)，其特征在于，所述的步驟一所述混合光周期為12h光照、12h黑暗，晝溫30～32℃、夜溫25～26℃，濕度35～45％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1一種縮短棉花育種周期的技術(shù)，其特征在于，所述步驟一包括以下具體內(nèi)容：
5.根據(jù)權(quán)利要求1一種縮短棉花育種周期的技術(shù)，其特征在于，所述步驟三具體為：取開花后25-28d幼鈴，在溫度為28±2℃，相對濕度為40％～50％的培養(yǎng)室中干燥處理3d，在超凈工作臺無菌環(huán)境下，用70％乙醇浸泡1min進行棉鈴表面滅菌，用解剖刀沿棉鈴心皮間的縫隙切開，取出幼胚，用濃度為60mmol/l的ga3浸泡處理4h，隨后接種于無菌l-mauh培養(yǎng)基，28℃條件下45r/min黑暗震蕩培養(yǎng)；12h后將幼胚轉(zhuǎn)移至無菌mauh培養(yǎng)基，于光照培養(yǎng)室進行培養(yǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1一種縮短棉花育種周期的技術(shù)，其特征在于，所述步驟三中所述mauh培養(yǎng)基的配方：kno3950mg/l、nh4no3825mg/l、cacl2·2h2o?220mg/l、mgso4·7h2o?185mg/l、kh2po485mg/l、na2-edta·2h2o?37.25mg/l、feso4·7h2o?27.8mg/l、mnso4·4h2o?22.3mg/l、znso4·7h2o?8.6mg/l、h3bo36.2mg/l、ki?0.83mg/l、na2moo4·2h2o?0.25mg/l、cuso4·5h2o0.025mg/l、coc...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王國寧，柯會鋒，王省芬，楊君，孫正文，王星懿，谷淇深，張冬梅，吳金華，馬峙英，吳立強，
申請(專利權(quán))人：河北農(nóng)業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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