一種蠶豆閉花授粉方法及應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及農(nóng)作物育種領域，具體涉及到的作物是蠶豆。本項目研究的“8137”花材料閉花受精技術中的8137，花器結構較特殊，是稀有的閉花授精類型：它的旗瓣、龍骨瓣大小和一般蠶豆植物的花器一樣，但翼瓣明顯退化縮小，僅有正常蠶豆花器的20%大小，并且退化的翼瓣緊抱龍骨瓣。這樣就導致傳粉媒介昆蟲無法正常停留在花器上采蜜取粉，在花朵間、植株花器間傳導花粉而導致異交。閉花受精材料：具有“8137”花器結構。使用“8137”材料的技術：包括遺傳研究和品種改良等應用。蠶豆的閉花授精特性目前在國內(nèi)還沒有相關的報道，同時也沒有閉花授精的品種和材料在生產(chǎn)上應用。本項目育成的蠶豆新品種“云豆8137”具有閉花授精特性。
【專利說明】—種蠶豆閉花授粉方法及應用
[0001]
【技術領域】
[0002]蠶豆是豆科、蠶豆屬中唯一的一個栽培種。蠶豆(K/cia /a如)，英文名為Horsebean, Broadbean, Faba Bean,是春播一年生或秋播越年生草本植物，又稱胡豆、佛豆、胡豆、川豆、倭豆、羅漢豆等。蠶豆屬于豆科(Leguminosae),蝶形花亞科(Papilionoideae),蠶豆族(KiciaL )。是這個屬中隔離最好的一個種。蠶豆與巢菜屬(KiciaL )中其它各個種之間還無雜交成功的實例。與巢菜屬中其它種比較，蠶豆的染色體較大，DNA的量也較大，但染色體數(shù)較少2n=12，其它種2n=14。
[0003]蠶豆起源于西南亞洲到地中海區(qū)域，是世界上最古老的栽培作物之一，已有4000余年的栽培歷史。蠶豆傳入亞洲，以我國最早，最初傳至歐洲，漢時(公元前二世紀)張騫通西域期間傳入我國，由我國傳到韓國、日本、印度，為近代的事。蠶豆馴化栽培的歷史同小麥和大麥一樣久遠，至少在6000年以上。從位于土耳其新石器時代遺址中發(fā)掘出的大約公元前7000年的碳化蠶豆種子，是考古中發(fā)現(xiàn)的最古老的證明。蠶豆傳入中國的具體時間不詳，可能是在隋唐時期經(jīng)西域傳入，在中國的栽培歷史約有2100多年。
[0004]
【背景技術】
[0005]據(jù)FAO統(tǒng)計資料(FA0STAT，2009) ,2001-2007年平均，全世界干蠶豆生產(chǎn)面積267.36萬hm2，總產(chǎn)448.78萬t，共有56個國家生產(chǎn)干蠶豆。蠶豆是我國除大豆和花生之外目前種植面積最大、總產(chǎn)最多的食用豆類作物。蠶豆在全國大多數(shù)省區(qū)都可種植，長江以南地區(qū)以秋播冬種春收為主，長江以北地區(qū)以早春播早秋收獲為主。在全國31個省(區(qū)、市)中，除山東、海南和東北三省極少蠶豆種植外，其余25個省(區(qū)、市)均種有蠶豆栽培。
[0006]云南是我國蠶豆的主要產(chǎn)區(qū)，年種植面積300-500萬畝，占全國總蠶豆生產(chǎn)面積的38.3%，居全國第一位；大面積種植的主要分布在滇東北(曲靖市、昭通市)、滇東南(文山市)滇中(楚雄市、大理市)，滇西(保山)，分布海拔400~2700米的壩區(qū)及山區(qū)，其次是四川、重慶、江蘇和貴州，種植規(guī)模在100-250萬畝。除四川的甘孜一帶有少量的春播栽培外，均為秋播栽培(每年9-10月播種，次年4-5月收獲干籽粒)。
[0007]蠶豆種的授粉習性屬于常異花類型，其異交率在25.75-56.14%之間，這就要求種性保持要在嚴格控制花粉傳遞的條件下進行，給種質(zhì)資源研究、品種改良技術工程和良種繁育生產(chǎn)帶來許多困難，要求在技術上、設施上有較大投資。為了有效堅決這一障礙性問題，我們開展了降低蠶豆作物異交率的相關研究，選擇創(chuàng)制閉花受精變異基因型，即通過獲得花器形態(tài)結構的變異，障礙導致異交的媒介-蜂的訪問，從而阻止花朵間、植株間、品種間的花粉傳授，實現(xiàn)自交授粉。通過改變蠶豆的授粉習性，可使一些優(yōu)異的形態(tài)性狀、籽粒性狀、品質(zhì)等優(yōu)良性狀得以穩(wěn)定的保持，保證生產(chǎn)出來的產(chǎn)品在品質(zhì)及產(chǎn)量上表現(xiàn)出特有的優(yōu)越性，從而提高蠶豆產(chǎn)品的經(jīng)濟效益；同時為蠶豆作物種質(zhì)資源研究、品種選育及種苗生產(chǎn)提供了有力的技術支撐。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明涉及農(nóng)作物育種領域，具體涉及到的作物是蠶豆。蠶豆為一年生或越年生草本植物，莖四棱中空；偶數(shù)翼狀復葉，一般有小葉2-4對；花為腋生，屬于兩性花，一般為常異花授粉作物。蠶豆花有旗瓣一枚在上方，形體最大；翼瓣兩枚，體型中等大小，附于龍骨瓣兩旁，中央有黑色或紫色大斑；龍骨瓣兩枚在翼瓣內(nèi)面。本項目研究的“8137”花材料閉花受精技術中的8137，花器結構較特殊，是稀有的閉花授精類型:它的旗瓣、龍骨瓣大小和一般蠶豆植物的花器一樣，但翼瓣明顯退化縮小，僅有正常蠶豆花器的20%大小，并且退化的翼瓣緊抱龍骨瓣。這樣就導致傳粉媒介昆蟲無法正常停留在花器上采蜜取粉，在花朵間、植株花器間傳導花粉而導致異交。
[0010]閉花受精材料:具有“8137”花器結構。
[0011]使用“8137”材料的技術:包括遺傳研究和品種改良等應用。
[0012]蠶豆的閉花授精特性目前在國內(nèi)還沒有相關的報道，同時也沒有閉花授精的品種和材料在生產(chǎn)上應用。本項目育成的蠶豆新品種“云豆8137”具有閉花授精特性。
[0013]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是8137花圖
圖2是普通蠶豆花圖 8137，花器結構較特殊:它的旗瓣、龍骨瓣大小和一般蠶豆植物的花器一樣，但翼瓣明顯退化縮小，僅有正常蠶豆花器的20%大小，并且退化的翼瓣緊抱龍骨瓣。這樣就導致傳粉媒介昆蟲無法正常停留在花器上采蜜取粉，在花朵間、植株花器間傳導花粉而導致異交。
【具體實施方式】
[0014]I,農(nóng)作物種群的選擇
本發(fā)明涉及的具體農(nóng)作物為蠶豆，但是只有具有“8137花”的蠶豆材料群體才能實現(xiàn)閉花受精，因該類群體基因型屬于純和體，利用該群體材料的這一特性通過遺傳育種方法從而選育出純和的目標品系或者品種。
[0015]2，品種的選育方法及步驟
2.1親本材料的選擇
親本材料中必須有一方具有“8137花”的特性。
[0016]2.2操作方法
本發(fā)明涉及農(nóng)作物遺傳育種的基本程序，包括使用人工授粉(雜交)。
[0017]人工授粉所需的試劑及工具為:濃度70%的酒精,4cm x 5cm硫酸紙袋,紙質(zhì)或塑料小標簽若干，不銹鋼小反彈尖頭鑷子(ll(Tl20mm)，記錄用筆記本，鉛筆。
[0018]具體操作步驟如下
1，“8137花”親本材料的種植
選擇粒型粒色統(tǒng)一且無病斑的“8137花”蠶豆親本籽粒100粒，將選好的種子 用10%食鹽水或者20%多菌靈溶液浸泡6-8個小時以殺死種子本身攜帶的有害病蟲病原體及幼蟲，之后播種于網(wǎng)室，播種規(guī)格可按株距12cm，行距33厘米進行，
每行播種25粒種子，播種深度以5cm為宜。播種完畢后視情況澆水，IOcm以上 土壤濕度通常保持80%。
[0019]2，“8137花”雜交植株的選擇 自然條件下，網(wǎng)室播種70~8 O天親本材料就進入盛花階段，此時即可選擇性的進行人工雜交育種程序，應該選擇株高70~80cm，分枝2~3個，莖桿粗壯植株作為親本。父本材料作為花粉的提供親本，高質(zhì)量的花藥取得的時期是在花蕾旗瓣即將打開時。母本材料作為花粉的受體，最佳授粉狀態(tài)是有兩臺開花花序，但是其它花蕾的萼片依然緊包裹整個花蕾為宜。
[0020]3，人工授粉
3.1母本植株去除雄蕊
在空氣濕度60%，氣溫20~22°C的上午10點至下午4點以前進行。
[0021]用酒精清洗鑷子，并用脫脂棉擦干凈之后即可進行去除花蕾雄蕊；用尖頭鑷子緩慢撐開旗瓣，用鑷子一邊朝徑向方向緩慢剖開蠶豆花的龍骨瓣，之后就可看到蠶豆花的10枚雄蕊(蠶豆花的雄蕊有10枚，9枚合生，內(nèi)輪的一枚分離)以及柱頭，此時雄蕊的花粉囊依然完整沒有破裂，用鑷子夾住10枚雄蕊花粉囊下部(注意不要夾在花粉囊上面)，然后向上輕輕移動鑷子即可把10枚雄蕊的花粉囊全部取出。每個花序處理2朵即可，其余未經(jīng)處理的花序摘除，每個植株4~6個處理花朵即可，處理完成后用鑷子把整個植株的生長點去除。
[0022]3.2父本花粉的準備
用于雜交育種的父本花粉事先不需要進行任何化學處理，選擇旗瓣花瓣即將展開的花作為花粉來源使用，一旦選定好所需要的父本花即可直接摘下裝入培養(yǎng)皿中并做好標記。
[0023]3.3人工授粉
上午10點至下午4點以前花心柱頭上有分泌粘液為最佳授粉期。授粉的最佳時間:在所栽品種的盛花期，溫室揭苫后上午11時之間進行為宜，就一朵花來講，以開花后半小時為授粉的最佳時間，這時柱頭分泌粘粉最多，開花后4小時授粉坐果率為80%。具體的操作方法是:酒精清洗鑷子，并用脫脂棉擦干凈，用尖頭鑷子撐開或者撕開旗瓣，用鑷子一邊朝徑向方向緩慢剖開蠶豆花的龍骨瓣，鑷子挑起烏白色或者白色的花藥放置已經(jīng)經(jīng)去雄處理的母本材料的花的花粉管(雌蕊)頂端，稍微用鑷子輕輕按壓花藥確保花藥在雌蕊上附著穩(wěn)固，并用硫酸紙袋把雜交后的花進行套袋(6~8天)。授粉后用標簽標記，并記錄下相關的親本組合信息。
[0024]3.4
為了更好地理解本發(fā)明的實質(zhì)，下面將結合本發(fā)明的實施實例對本發(fā)明進行說明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不局限于此。
[0025]實例一
蠶豆作物的異交率在3-27%，是種質(zhì)評價、品種改良研究、種籽生產(chǎn)及新育成品種使用年限的一個限制因素。進行蠶豆授粉體系改良研究一直是該作物研究的一個主題，主要從花器結構的異變改良入手，獲得由于花器結構障礙昆蟲(蜂類)接觸傳粉從而達到降低異交率的效果?！霸贫?70”是利用雜交育種程序，成功導入閉花授粉的變異花器結構性狀而育成的異交率低于5%的品系，群體性狀純合整齊。該品種是以”8137花”材料作為親本，經(jīng)雜交選育而成。1991年做的雜交，1994年從其雜交后代中篩選出優(yōu)越單株，經(jīng)過一共10余年的各類型的試驗，在整個試驗過程中進行了田間觀察記載及室內(nèi)各項性狀的考種測量。經(jīng)過分析，該品種在田間的長相比較一致，并且它的花色及花型均繼承了親本的特點(閉花授精)。
[0026]實例二
“云豆綠心I” 蠶豆品種是利用雜交選育的程序，成功導入閉花授粉的變異花器結構性狀而育成的異交率低于5%的品系，該品種父本為“8137花”特異材料，母本是綠子葉特異材料經(jīng)過分析，其“子葉綠、閉花授精”是該類作物中最獨特的性狀，該品系經(jīng)過10余年各類型實驗發(fā)現(xiàn)其異交率低于5%，群體性狀純合整齊；“云豆綠心I”無論在植株形態(tài)上、花器結構、及子葉顏色等性狀上均表現(xiàn)一致。該品種在田間的長相比較一致，其花色及花型均繼承了父本的特點(閉花授精)，同時也具有母本子葉綠的優(yōu)異性狀，產(chǎn)量也較穩(wěn)定。
【權利要求】
1.閉花受精材料:具有“8137”花器結構I。
2.“云豆8137”具有閉 花授精特性2。
【文檔編號】A01H1/02GK103535268SQ201210240767
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月12日 優(yōu)先權日:2012年7月12日
【發(fā)明者】包世英, 王麗萍, 呂梅媛, 何玉華, 楊峰, 鄭愛清 申請人:云南省農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所