本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種快速培育抗病、優(yōu)質(zhì)小麥新品系的方法.
背景技術(shù)：
小麥是小麥系植物的統(tǒng)稱，是單子葉植物，是一種在世界各地廣泛種植的禾本科植物，小麥的穎果是人類的主食之一，磨成面粉后可制作面包、饅頭、餅干、面條等食物；發(fā)酵后可制成啤酒、酒精、白酒(如伏特加)，或生質(zhì)燃料。小麥富含淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)、鈣、鐵、硫胺素、核黃素、煙酸、維生素A及維生素C等。
現(xiàn)有技術(shù)中，小麥品種培育存在兩個問題，一是育種周期長，一個品種從最初配置雜交組合到選育到穩(wěn)定的品系，一般需要7-8年的時間。這期間各種病害致病小種的變化，易造成新選育品系喪失抗病性，從而造成育種工作的失敗。第二個問題是后代選擇效率低，特別同時對多個目標性狀進行選擇時。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)存在的缺陷，提供一種快速培育抗病、優(yōu)質(zhì)小麥新品系的方法，該方法可以迅速利用最新發(fā)現(xiàn)定位的新優(yōu)良基因和抗病基因，提供種質(zhì)資源利用效率。
其具體技術(shù)方案為：
一種快速培育抗病、優(yōu)質(zhì)小麥新品系的方法，包括以下步驟：
步驟1、確定改良目標品種，初步導入優(yōu)質(zhì)基因和抗病基因
第一年10月份，在田間種植改良目標品種A和優(yōu)質(zhì)基因抗源品種B、優(yōu)良抗病基因抗源1C和優(yōu)良抗病基因抗源2D，根據(jù)前期的開花期調(diào)查結(jié)果，合理安排品種A的播期，確保來年做雜交時，A和B、C、D三個品種的花期相遇；第二年4月26日-5月4日之間小麥的開花期，以品種A為母本，分別以B、C和D為父本配置A/B、A/C和A/D的單交組合，每組合配置雜交穗5個，當年6月20號前，于小麥成熟期收獲雜交穗，手工脫粒，選取灌漿飽滿的籽粒用于溫室加代；
步驟2、溫室加代和雜交
將步驟1得到的籽粒飽滿的兩個雜交種A/B、A/C分別用1％的H2O2在室溫下浸種16小時種子進行表面消毒，進而將種子置于新配的1％的H2O2床上，放入冰箱或春化室，在6℃下放置24小時，進行破除休眠處理，將破除休眠的種子清水沖洗后，播入盛土的水盆中，種子發(fā)芽后放入春化室進行春化，春化室的溫度控制在5-8℃，并注意澆水，經(jīng)過30-35天的低溫春化處理，雜交種通過春化階段而正常抽穗，春化結(jié)束后，經(jīng)過1-2天的室內(nèi)緩苗，移栽至網(wǎng)室中，剛移栽的小麥需加遮陽網(wǎng)進行6-8天遮陰處理，以形成壯苗，8月15日-20日期間，選擇以A/B的F1為母本和A/C的F1為父本進行雜交，共做20個雜交穗，雜交后，注意澆水，9月20-25號于小麥成熟期收獲雜交穗，手工脫粒；
步驟3、利用基于SSR分子標記輔助選擇結(jié)合田間接病的方法，確定已聚合優(yōu)質(zhì)基因B和抗病基因C的單株用于進一步的復合雜交，即產(chǎn)生聚合優(yōu)質(zhì)基因B、抗病基因C和抗病基因D的A/B//A/C/3/A/D F1雜交種；
第二年9月26-10月7號之間，播種上一步9月份溫室得到的雜交種F1A/B//A/C，6月份大田得到的雜交種F1A/D，為了確保能得到聚合B和C基因的單株，雜交種A/B//A/C的株數(shù)應(yīng)在120-150株，第三年3月10-15日于小麥拔節(jié)期，對雜交種A/B//A/C植株分單株取樣，用CTAB法提取DNA，通過PCR方法，利用優(yōu)良基因B的功能標記對120-150個單株進行檢測，PCR檢測共檢測三次，選擇三次檢測結(jié)果都為陽性的植株用于進一步的復交，同期進行田間接病，于5月1-5月7日間選擇抗病且PCR檢測結(jié)果為陽性的植株為母本，以雜交種A/D的F1為父本進行雜交，得到雜交種A/B//A/C/3/A/D，10月份，將雜交種A/B//A/C/3/A/D F1種植在網(wǎng)室中，在田間種植改良目標品種A，第四年于小麥返青期，采用剖蘗法將A/B//A/C///A/D雜交組合的F1單株一分為二，一份繼續(xù)種植在網(wǎng)室中，一份移栽在大田中，分別在網(wǎng)室中接種白粉病，在大田接種銹病實現(xiàn)兩種病害同時鑒定的目標，同時利用PCR方法對所有A/B//A/C/3/A/D雜交組合的F1單株進行檢測，PCR檢測共檢測三次，選擇三次檢測結(jié)果都為陽性的植株用于進一步的回交，于5月1-5月7日間選擇雙抗且PCR檢測結(jié)果為陽性的植株為母本，以品種A為父本進行回交，得到雜交種A/B//A/C/3/A/D/4/A；
步驟4、溫室加代，加速回交進程，快速獲得性狀得到綜合改良的新品系
第四年6月20-25日將收獲的A/B//A/C/3/A/D/4/A雜交種，種植于溫室中，采用離體葉片鑒定法對A/B//A/C/3/A/D/4/A雜交組合的F1單株進行抗病性鑒定，利用PCR進行優(yōu)質(zhì)基因的鑒定，選擇雙抗且含有優(yōu)質(zhì)基因B的單株為母本，以改良目標品種A為父本進行雜交，獲得回交二代BC2，10月份種植回交二代種子，經(jīng)過春化處理，采用離體葉片鑒定法和PCR方法對回交2代單株進行抗病和優(yōu)質(zhì)基因鑒定,鑒定獲得雙抗和含有優(yōu)質(zhì)基因B的單株，以含有雙抗和優(yōu)質(zhì)基因B的單株為母本，以改良目標品種A為父本進行雜交，第五年2月份收獲雜交穗，得到回交三代BC3，繼續(xù)在溫室進行加代，2月末種植BC3種子，同理采用離體葉片鑒定法和PCR法選擇選擇雙抗、含有優(yōu)質(zhì)基因B，且農(nóng)藝性狀接近品種A的單株為母本，以改良目標品種A為父本進行雜交，6月份收獲得回交四代BC4，7月-9底月對BC4種子進行溫室加代，自交得到BCF2種子，10月份將BCF2種子種植于大田中，第六年3月份于小麥返青后，分單株取樣，保存于-80℃冰箱備用，同時接種銹病，保持種植地塊濕潤，保證白粉病自然發(fā)病充分，5月選擇抗病且農(nóng)藝性狀與品種A一致的植株，同時提取對應(yīng)已取樣葉片DNA，通過PCR方法檢測明確含有優(yōu)良品質(zhì)基因B的植物，6月份收獲雙抗和具有優(yōu)良品質(zhì)基因B的植株，得到抗病性和品質(zhì)都得到綜合改良的植株。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：
利用本發(fā)明的方法可以縮短技術(shù)年限，從7-8年縮短到現(xiàn)在的5-6年。同時利用該方法可以提高主栽品種的推廣年限，提升品種的價值。第三點，該方法可以迅速利用最新發(fā)現(xiàn)定位的新優(yōu)良基因和抗病基因，提供種質(zhì)資源利用效率。第四點，利用該方法，我們對陜西省主栽品種小偃22進行了綜合改良，現(xiàn)有改良小偃22顯著提高了品質(zhì)和抗病性。由此證明了該方法的可行性。
附圖說明
圖1是本發(fā)明快速培育抗病、優(yōu)質(zhì)小麥新品系的方法流程圖，其中，A喪失抗病性的主栽品種，B含有優(yōu)質(zhì)基因的小麥品種(品系)，C抗病種質(zhì)資源1，D抗病種質(zhì)資源2。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方案對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步詳細地說明。
利用分子標記輔助育種方法、溫室加代技術(shù)和田間接種抗病性鑒定三個方法，實現(xiàn)了6年時間內(nèi)創(chuàng)制優(yōu)質(zhì)、抗病小麥新品系的目標。如圖1技術(shù)路線所示。
(1)確定改良目標品種，初步導入優(yōu)質(zhì)基因和抗病基因
第一年10月份，在田間種植改良目標品種(品系)A和優(yōu)質(zhì)基因抗源品種(品系)B、優(yōu)良抗病基因抗源1(C)和優(yōu)良抗病基因抗源(D)。根據(jù)前期的開花期調(diào)查結(jié)果，合理安排品種(品系)A的播期，確保來年做雜交時，A和B、C、D三個品種的花期相遇。第二年4月26日-5月4日之間(小麥的開花期)，以品種(品系)A為母本，分別以B、C和D為父本配置A/B,A/C和A/D的單交組合，每組合配置雜交穗5個。當年6月20號前，于小麥成熟期收獲雜交穗，手工脫粒，選取灌漿飽滿的籽粒用于溫室加代。
(2)溫室加代和雜交
將上一步得到的籽粒飽滿的兩個雜交種(A/B、A/C)分別用1％的H2O2在室溫下浸種16小時種子進行表面消毒。進而將種子置于新配的1％的H2O2床上，放入冰箱或春化室(6℃左右)，24小時，進行破除休眠處理。將破除休眠的種子清水沖洗后，播入盛土的水盆中，種子發(fā)芽后放入春化室進行春化。春化室的溫度一般控制在5-8℃，并注意澆水。經(jīng)過30-35天的低溫春化處理，雜交種可通過春化階段而正常抽穗。春化結(jié)束后，經(jīng)過1-2天的室內(nèi)緩苗，移栽至網(wǎng)室中。剛移栽的小麥需加遮陽網(wǎng)進行6-8天遮陰處理，以形成壯苗。8月15日-20日期間，選擇以A/B的F1為母本和A/C的F1為父本進行雜交，共做20個雜交穗。雜交后，注意澆水，9月20-25號于小麥成熟期收獲雜交穗，手工脫粒。
(3)利用基于SSR分子標記輔助選擇結(jié)合田間接病的方法，確定已聚合優(yōu)質(zhì)基因B和抗病基因C的單株用于進一步的復合雜交，即產(chǎn)生聚合優(yōu)質(zhì)基因B、抗病基因C和抗病基因D的(A/B//A/C/3/A/D)F1雜交種。
第二年9月26-10月7號之間，播種上一步9月份溫室得到的雜交種F1(A/B//A/C)，6月份大田得到的雜交種F1(A/D)。為了確保能得到聚合B和C基因的單株，雜交種(A/B//A/C)的株數(shù)應(yīng)在120-150株左右。第三年3月10-15日于小麥拔節(jié)期，對雜交種(A/B//A/C)植株分單株取樣，用CTAB法提取DNA，通過PCR方法，利用優(yōu)良基因B的功能標記對120-150個單株進行檢測。PCR檢測共檢測三次，選擇三次檢測結(jié)果都為陽性的植株用于進一步的復交，同期進行田間接病(條銹)。于5月1-5月7日間選擇抗病且PCR檢測結(jié)果為陽性的植株為母本，以雜交種(A/D)的F1為父本進行雜交，得到雜交種(A/B//A/C/3/A/D)。10月份，將雜交種(A/B//A/C/3/A/D)F1種植在網(wǎng)室中，在田間種植改良目標品種(品系)A。第四年于小麥返青期，采用剖蘗法將(A/B//A/C///A/D)雜交組合的F1單株一分為二，一份繼續(xù)種植在網(wǎng)室中，一份移栽在大田中。分別在網(wǎng)室中接種白粉病，在大田接種銹病實現(xiàn)兩種病害同時鑒定的目標。同時利用PCR方法對所有(A/B//A/C/3/A/D)雜交組合的F1單株進行檢測，PCR檢測共檢測三次，選擇三次檢測結(jié)果都為陽性的植株用于進一步的回交。于5月1-5月7日間選擇雙抗且PCR檢測結(jié)果為陽性的植株為母本，以品種(品系)A為父本進行回交，得到雜交種(A/B//A/C/3/A/D/4/A)。
(4)溫室加代，加速回交進程，快速獲得性狀得到綜合改良的新品系
第四年6月20-25日將收獲的(A/B//A/C/3/A/D/4/A)雜交種，種植于溫室中，采用離體葉片鑒定法對(A/B//A/C/3/A/D/4/A)雜交組合的F1單株進行抗病性鑒定，利用PCR進行優(yōu)質(zhì)基因的鑒定，選擇雙抗且含有優(yōu)質(zhì)基因B的單株為母本，以改良目標品種(品系)A為父本進行雜交，獲得回交二代(BC2)。10月份種植回交二代種子，經(jīng)過春化處理，同上方法鑒定獲得雙抗和含有優(yōu)質(zhì)基因B的單株，以含有雙抗和優(yōu)質(zhì)基因B的單株為母本，以改良目標品種(品系)A為父本進行雜交，第五年2月份收獲雜交穗，得到回交三代(BC3)。繼續(xù)在溫室進行加代，2月末種植BC3種子，同理采用離體葉片鑒定法和PCR法選擇選擇雙抗、含有優(yōu)質(zhì)基因B，且農(nóng)藝性狀接近品種A的單株為母本，以改良目標品種(品系)A為父本進行雜交，6月份收獲得回交四代(BC4)。7月-9底月對BC4種子進行溫室加代，自交得到(BCF2)種子。10月份將BCF2種子種植于大田中，第六年3月份于小麥返青后，分單株取樣，保存于-80℃冰箱備用。同時接種銹病，保持種植地塊濕潤，保證白粉病自然發(fā)病充分。5月選擇抗病且農(nóng)藝性狀與品種(品系)A一致的植株，同時提取對應(yīng)已取樣葉片DNA，通過PCR方法檢測明確含有優(yōu)良品質(zhì)基因B的植物，6月份收獲雙抗和具有優(yōu)良品質(zhì)基因B的植株，得到抗病性和品質(zhì)都得到綜合改良的植株。
應(yīng)用快速培育抗病、優(yōu)質(zhì)的育種方法對小偃22進行了改良。品質(zhì)優(yōu)質(zhì)基因來源選取含有5+10高分子量谷蛋白亞基的小麥品種鄭麥366，抗白粉基因來源于具有成株期抗性91(260)3-3-3小麥種質(zhì)資源，抗條銹基因選取含有Yr26基因的96R137小麥種質(zhì)資源。經(jīng)過6年改良，得到了改良的小偃22，暫時命名為改良小偃22。其與小偃22的抗病性和品質(zhì)的差異見表1
表1改良小偃22和小偃22性狀比較一覽表
注：抗病性鑒定采用9級鑒定標準(0-9級)。
由表1可以得出，經(jīng)過綜合改良，改良小偃22明顯提高了抗病性和品質(zhì)。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，本發(fā)明的保護范圍不限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。