本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,具體地說是一種耐熱粳稻育種新方法。
背景技術(shù):
水稻是主要糧食作物,全世界有50%以上的人口以稻米為主食,我國(guó)更高達(dá)60%以上。據(jù)研究分析,2030年我國(guó)人口可能增至16億,屆時(shí)糧食需求總量將達(dá)7.4億t。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織預(yù)測(cè),世界人口在2050年將上升至91億人,全球糧食產(chǎn)出需增長(zhǎng)70%才有可能滿足迅速增長(zhǎng)的人口需求。由此可見水稻生產(chǎn)作為主要糧食來源不僅關(guān)系到我國(guó)糧食安全而且直接影響到世界糧食安全。
近年來,由于全球范圍的氣候異常變化,溫室效應(yīng)不斷加劇,整個(gè)種植業(yè)正面臨高溫挑戰(zhàn)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),過去百年我國(guó)年均溫度升高了近1℃,預(yù)測(cè)到2020年,將升高1.3~2.1℃。IRRI對(duì)近26年的溫度升高與世界稻米產(chǎn)量的分析結(jié)果認(rèn)為,平均溫度升高1℃,世界稻米產(chǎn)量將降低10%。我國(guó)水稻種植主要是在長(zhǎng)江中下游及其以南的地區(qū),這些地區(qū)的水稻抽穗開花期主要集中在7月下旬至8月上旬,而這段時(shí)間很容易遇上高溫?zé)岷?。水稻抽穗開花期遇到高溫?zé)岷?,?huì)使水稻結(jié)實(shí)率下降,產(chǎn)量大幅下降,嚴(yán)重地甚至顆粒無收。
2003年7、8月,長(zhǎng)江流域長(zhǎng)時(shí)間異常高溫,有些地區(qū)持續(xù)38℃以上高溫達(dá)到20天,對(duì)水稻生產(chǎn)產(chǎn)生了十分嚴(yán)重的后果,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),水稻熱害受災(zāi)面積達(dá)3.0×107hm2,損失稻谷達(dá)5.2×107t,造成經(jīng)濟(jì)損失近100億元。2006 年,川渝地區(qū)發(fā)生百年不遇的特大高溫干旱災(zāi)害,7~9月各地日最高氣溫超過35℃的日數(shù)在40~60d,導(dǎo)致當(dāng)年川渝地區(qū)水稻減產(chǎn)25%以上,局部甚至超過5成,給水稻生產(chǎn)造成了慘重的損失。2013年7~8月,我國(guó)南方種植的水稻也遭受到了較為嚴(yán)重的高溫?zé)岷Γ斐稍缰械靖邷乇剖?,空秕率增加,千粒重下降,?yán)重減產(chǎn)。高溫已經(jīng)成為水稻產(chǎn)量潛力發(fā)揮的主要限制因素,并隨全球溫室效應(yīng)的加劇影響在進(jìn)一步擴(kuò)大。
水稻可以分為秈稻和粳稻2個(gè)亞種,秈稻是由野生稻演變來的,耐熱、耐濕、耐強(qiáng)光等習(xí)性與野生稻相似,而粳稻是由秈稻在人們不斷向高緯度、高海拔地區(qū)引種的過程中不斷演變和人工選育而來的,耐熱、耐濕、耐強(qiáng)光的能力較差。由于我國(guó)夏季普遍高溫,粳稻比秈稻更易遭受高溫?zé)岷?,因此,開展粳稻耐熱育種研究具有重要意義。
研究發(fā)現(xiàn),水稻生殖生長(zhǎng)階段對(duì)高溫脅迫的敏感程度高于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段。水稻減數(shù)分裂和抽穗揚(yáng)花期時(shí)期,對(duì)溫度極為敏感,最適宜的溫度是25~30℃,30℃以上就會(huì)產(chǎn)生不利影響,當(dāng)平均溫度超過30℃,連續(xù)3d以上就會(huì)造成花粉的受精程度和花藥的生活力下降,以致花粉不能正常發(fā)育并最終導(dǎo)致花粉敗育,進(jìn)而影響穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率;水稻抽穗開花期對(duì)溫度特別敏感,也是受危害最為嚴(yán)重的時(shí)期,Satake等研究表明水稻抽穗開花期持續(xù)5d的35℃以上高溫,就會(huì)影響花粉管伸長(zhǎng)和正常散粉,導(dǎo)致不能受精而形成空、秕粒;灌漿期遇到高溫可以加快水稻灌漿速度,縮短灌漿時(shí)間,35℃以上高溫就會(huì)導(dǎo)致水稻灌漿速率明顯下降,子粒的充實(shí)度受到影響,使得產(chǎn)量和粒重都顯著降低。綜合而言,作為產(chǎn)量構(gòu)成因素中最為重要的結(jié)實(shí)率的下降是熱害最為敏感的指標(biāo)之一,可綜合反映水稻穎花開放、撒粉和受精的綜合受害程度,高溫下結(jié)實(shí)率的穩(wěn)定性是耐熱性的重要指標(biāo)。
利用品種的耐熱性開展水稻耐熱性育種是解決水稻高溫?zé)岷ψ罱?jīng)濟(jì)、有效的辦法。對(duì)不同水稻品種進(jìn)行耐熱性鑒定發(fā)現(xiàn),品種間的耐熱性差異很大,部分品種在苗期就已死亡,大多數(shù)品種不能結(jié)實(shí),只有少數(shù)幾個(gè)品種結(jié)實(shí)。耐熱性強(qiáng)的品種的劍葉光合速率高溫脅迫后下降幅度明顯較小,脅迫解除后恢復(fù)的程度也高。葉綠素含量、RUBPc活性及內(nèi)源多胺含量的變化趨勢(shì)與光合速率一致,這可能是水稻耐高溫逼熟的重要生理基礎(chǔ)。
水稻耐熱性只有在合適的高溫脅迫下,其耐熱性遺傳特性才能表現(xiàn)出來。目前,育種家在進(jìn)行耐熱性品種篩選時(shí),大多采用大田多年多點(diǎn)鑒定的方法,將鑒定田安置于易發(fā)生高溫?zé)岷Φ牡貐^(qū)進(jìn)行,且當(dāng)培育出大量后代時(shí),往往給予一定的高溫脅迫,然后根據(jù)耐熱性狀差異,再篩選這些后代的耐熱性。不同的育種家評(píng)價(jià)耐熱與非耐熱品種/家系的標(biāo)準(zhǔn)不盡相同,但是都是根據(jù)在高溫脅迫下,水稻株高、穗長(zhǎng)、粒重、結(jié)實(shí)率、產(chǎn)量損失等性狀進(jìn)行劃分的。由于大田鑒定容易受多種因素(施肥不均等栽培條件差異、水稻抽穗期差異等)的干擾,這些指標(biāo)往往需要多年多點(diǎn)的重復(fù)鑒定才能獲得相對(duì)可信的結(jié)果,因此,常規(guī)耐熱育種的周期都非常長(zhǎng),一般都7、8年,甚至10年以上,而且需要耗費(fèi)大量的人力物力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有耐熱粳稻育種周期長(zhǎng)、育種成本高的缺陷,提供了一種通過選擇花培愈傷熱處理來進(jìn)行篩選,通過常溫分化培養(yǎng)~熱處理循環(huán)、復(fù)蘇劑處理來保障愈傷的存活,從而顯著縮短了育種周期的耐熱粳稻育種新方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案解決的:
一種耐熱粳稻育種新方法,其特征在于:該育種新方法步驟如下:
1)分別選取耐熱粳稻品種/系和粳稻育種骨干品種/系作親本,雜交獲得F1,F(xiàn)1與母本回交獲得BCF1:選取農(nóng)藝性狀優(yōu)良的粳稻育種骨干品種/系作為母本,選取耐熱粳稻品種/系作為父本,然后將父本和母本正季大田種植,抽穗后雜交,獲得F1,F(xiàn)1與母本回交獲得BCF1;
2)取BCF1花藥進(jìn)行誘導(dǎo)培養(yǎng),得到花藥愈傷后進(jìn)行熱處理:將BCF1雜交種正季種植,選取健壯主穗花藥進(jìn)行花藥誘導(dǎo)培養(yǎng),獲得花藥愈傷組織,待花藥愈傷組織普遍長(zhǎng)至直徑0.3~0.6cm后,調(diào)節(jié)培養(yǎng)室溫度至35~36℃,持續(xù)5~7天;
3)挑選花藥愈傷轉(zhuǎn)入分化培養(yǎng)基,進(jìn)行常溫分化培養(yǎng)~熱處理循環(huán):挑選直徑為0.4~0.7cm的花藥愈傷組織,轉(zhuǎn)入分化培養(yǎng)基,進(jìn)行常溫分化培養(yǎng),溫度控制為25~27℃,時(shí)間控制為7~9天,再變換為熱處理,溫度控制為35~36℃,時(shí)間控制為3~4天,然后恢復(fù)至常溫分化培養(yǎng),如此常溫分化培養(yǎng)~熱處理循環(huán)3~4次至褐化愈傷組織部分超過一半;
4)將活性愈傷投入復(fù)蘇劑中浸泡,然后轉(zhuǎn)入新分化培養(yǎng)基中繼續(xù)分化培養(yǎng):熱處理后愈傷組織部分褐化變黑,一些愈傷組織白化喪失活性,切下褐化和白化部分,將留下的活性愈傷投入濕熱滅菌過的復(fù)蘇劑中浸泡處理,然后將活性愈傷轉(zhuǎn)入新的分化培養(yǎng)基中繼續(xù)分化培養(yǎng);
5)愈傷組織誘導(dǎo)出苗后,轉(zhuǎn)入繼代培養(yǎng)基中壯苗,煉苗后移栽入溫室:部分愈傷組織經(jīng)過熱處理、復(fù)蘇劑處理后存活下來,并分化出苗,待花培苗長(zhǎng)至2cm之后轉(zhuǎn)接于繼代培養(yǎng)基進(jìn)行壯苗,待花培苗長(zhǎng)至8cm后打開封口膜煉苗,10~15天后移栽入溫室;
6)花培苗單株收種獲得花培家系,進(jìn)一步農(nóng)藝性狀、耐熱篩選獲得耐熱粳稻新品系:溫室內(nèi)花培單株收種,獲得粳稻花培家系若干,正季將收獲的花培家系大田種植,以粳稻育種骨干品種/系親本為對(duì)照,篩選獲得農(nóng)藝形狀良好且耐熱性得到改良的粳稻新品系。
所述步驟1)中耐熱粳稻品種/系的特點(diǎn)為:在大田栽培遭遇極端高溫天氣時(shí),相比于普通水稻品種/系,株高、穗長(zhǎng)、粒重變化幅度較小,空殼率低,水稻產(chǎn)量損失程度低的水稻品種/系;粳稻育種骨干品種/系的特點(diǎn)為:產(chǎn)量高,米質(zhì)好,抗性優(yōu)良但不耐熱的粳稻品種/系。
所述步驟2)中進(jìn)行花藥誘導(dǎo)培養(yǎng)的具體過程如下:
(2.1)取材與預(yù)處理:將選取的BCF1雜交種正季大田常規(guī)栽培,取葉枕距為5~7cm、穗與花藥呈淡黃綠色、花藥長(zhǎng)度為穎殼的1/3~1/2且孕穗不裂開的健壯主穗,保留2~3張葉片,75%酒精表面消毒,用濕紗布包裹后置于4℃冰箱中低溫預(yù)處理2~3天;
(2.2)接種:預(yù)處理后,將含主穗的稻苞剪下,然后將該稻苞浸泡于75%的酒精中表面消毒3~4min,接著將該稻苞轉(zhuǎn)移于超凈工作臺(tái)中剝離主穗,進(jìn)一步剝?nèi)⌒∷霝榇笮【鶆虻男≈Ч#酉聛碛孟具^的紗布包裹小支梗,然后將紗布投入濃度為0.1%的升汞滅菌10min,無菌水漂洗3~4次,打開紗布晾干,最后用消毒過的剪刀剪開花藥上部,抖藥法接種花藥于誘導(dǎo)培養(yǎng)基。
所述步驟(2.2)中的花藥誘導(dǎo)培養(yǎng)基配方為:N6大量元素+MS微量元素+MS有機(jī)質(zhì)+2mg/L2,4-D+0.5mg/LNAA+0.5mg/L水解蛋白+5%蔗糖+0.8%植物凝膠,pH值為5.8。
所述步驟2)中誘導(dǎo)培養(yǎng)的培養(yǎng)條件控制為:溫度25~27℃,暗培養(yǎng)。
所述步驟3)常溫分化培養(yǎng)與熱處理的光照條件均為:光照強(qiáng)度為1000~1500Lux,光周期為14h光/10h暗。
所述步驟3)和4)中分化培養(yǎng)基配方為:MS無機(jī)鹽+MS有機(jī)物+蔗糖3%+瓊脂0.7%+KT2.0mg/L+NAA0.5 mg/L+水解蛋白1g/L,pH值為5.8。
所述步驟4)中活性愈傷特點(diǎn)為:結(jié)構(gòu)疏松、表面具球形顆粒、顏色淺而透明。
所述步驟4)中復(fù)蘇劑成分為:每升水含維生素C 0.3~0.4g、維生素E 0.6~0.8g、Na2-EDTA 0.8~1.0g、FeSO4?7H2O 0.5~0.7g、ZnSeO4·5H2O1.2~1.5g、MgSO4·7H2O 0.6~0.8g、植物硫化激動(dòng)素PSK-α 0.02~0.03μmol;所述復(fù)蘇劑浸泡處理的時(shí)間為6-8h。
所述步驟5)中繼代培養(yǎng)基配方為:1/2MS大量+MS微量+MS有機(jī)物+蔗糖3%+多效唑 0.2~0.3mg/L+瓊脂0.8%,pH值為5.8。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn):
常規(guī)耐熱粳稻育種中待鑒定水稻材料只有發(fā)育到生殖生長(zhǎng)階段再通過熱處理后表型差異來鑒定水稻材料的耐熱性,由于鑒定表型易受多種因素的干擾,因此需要多年多點(diǎn)的重復(fù)才能獲得相對(duì)可信的結(jié)果,所以常規(guī)耐熱育種周期都非常長(zhǎng),一般都7、8年,甚至10年以上,且需要耗費(fèi)大量的人力物力。本發(fā)明的耐熱粳稻育種新方法創(chuàng)造性的通過選擇花培愈傷熱處理來進(jìn)行篩選,通過花培愈傷熱處理篩選的方法不僅節(jié)約了大量的人力物力,而且鑒定結(jié)果更準(zhǔn)確,鑒定周期更短,從而大大降低了育種成本。
水稻愈傷組織是一團(tuán)結(jié)構(gòu)疏松、表面具球形顆粒、顏色淺而透明的薄壁細(xì)胞團(tuán),非常嬌嫩,通常置于高溫下會(huì)逐漸衰老褐化,喪失生長(zhǎng)活性。本發(fā)明通過常溫分化培養(yǎng)~熱處理循環(huán)的方式,既實(shí)現(xiàn)了熱處理篩選的目的,又減弱了愈傷組織損傷,進(jìn)而通過復(fù)蘇劑浸泡處理來提高了愈傷組織的活性,保障了耐熱愈傷的存活率。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
一種耐熱粳稻育種新方法,該育種新方法步驟如下:
1)分別選取耐熱粳稻品種/系和粳稻育種骨干品種/系作親本,雜交獲得F1,F(xiàn)1與母本回交獲得BCF1:
選取農(nóng)藝性狀優(yōu)良的粳稻育種骨干品種/系作為母本,粳稻育種骨干品種/系的特點(diǎn)為:產(chǎn)量高,米質(zhì)好,抗性優(yōu)良但不耐熱的粳稻品種/系;選取耐熱粳稻品種/系作為父本,耐熱粳稻品種/系是指在大田栽培遭遇極端高溫天氣時(shí),相比于普通水稻品種/系,株高、穗長(zhǎng)、粒重變化幅度較小,空殼率低,水稻產(chǎn)量損失程度低的水稻品種/系;然后將父本和母本正季大田種植,抽穗后雜交,獲得F1,F(xiàn)1與母本回交獲得BCF1。
2)取BCF1花藥進(jìn)行誘導(dǎo)培養(yǎng),得到花藥愈傷后進(jìn)行熱處理:
將BCF1雜交種正季種植,選取健壯主穗花藥進(jìn)行花藥誘導(dǎo)培養(yǎng),花藥誘導(dǎo)培養(yǎng)的具體過程如下:
(2.1)取材與預(yù)處理:將選取的BCF1雜交種正季大田常規(guī)栽培,取葉枕距為5~7cm、穗與花藥呈淡黃綠色、花藥長(zhǎng)度為穎殼的1/3~1/2且孕穗不裂開的健壯主穗,保留2~3張葉片,75%酒精表面消毒,用濕紗布包裹后置于4℃冰箱中低溫預(yù)處理2~3天;
(2.2)接種:預(yù)處理后,將含主穗的稻苞剪下,然后將該稻苞浸泡于75%的酒精中表面消毒3~4min,接著將該稻苞轉(zhuǎn)移于超凈工作臺(tái)中剝離主穗,進(jìn)一步剝?nèi)⌒∷霝榇笮【鶆虻男≈Ч?,接下來用消毒過的紗布包裹小支梗,然后將紗布投入濃度為0.1%的升汞滅菌10min,無菌水漂洗3~4次,打開紗布晾干,最后用消毒過的剪刀剪開花藥上部,抖藥法接種花藥于誘導(dǎo)培養(yǎng)基(花藥誘導(dǎo)培養(yǎng)基配方為:N6大量元素+MS微量元素+MS有機(jī)質(zhì)+2mg/L2,4-D+0.5mg/LNAA+0.5mg/L水解蛋白+5%蔗糖+0.8%植物凝膠,pH值為5.8);
花藥誘導(dǎo)培養(yǎng)的培養(yǎng)條件控制為:溫度25~27℃,暗培養(yǎng);花藥誘導(dǎo)培養(yǎng)獲得花藥愈傷組織,待愈傷組織普遍長(zhǎng)至直徑0.3~0.6cm后,調(diào)節(jié)培養(yǎng)室溫度至35~36℃,持續(xù)5~7天。
3)挑選花藥愈傷轉(zhuǎn)入分化培養(yǎng)基,進(jìn)行常溫分化培養(yǎng)~熱處理循環(huán):
挑選直徑為0.4~0.7cm的花藥愈傷組織,轉(zhuǎn)入分化培養(yǎng)基(分化培養(yǎng)基配方為:MS無機(jī)鹽+MS有機(jī)物+蔗糖3%+瓊脂0.7%+KT2.0mg/L+NAA0.5 mg/L+水解蛋白1g/L,pH值為5.8),進(jìn)行常溫分化培養(yǎng),溫度控制為25~27℃,時(shí)間控制為7~9天,再變換為熱處理,溫度控制為35~36℃,時(shí)間控制為3~4天,然后恢復(fù)至常溫分化培養(yǎng),如此常溫分化培養(yǎng)~熱處理循環(huán)3~4次至褐化愈傷組織部分超過一半,常溫分化培養(yǎng)與熱處理的光照條件均為:光照強(qiáng)度為1000~1500Lux,光周期為14h光/10h暗。
4)將活性愈傷投入復(fù)蘇劑中浸泡,然后轉(zhuǎn)入新分化培養(yǎng)基中繼續(xù)分化培養(yǎng):
熱處理后愈傷組織部分褐化變黑,一些愈傷組織白化喪失活性,切下褐化和白化部分,留下的活性愈傷結(jié)構(gòu)疏松、表面具球形顆粒、顏色淺而透明,將活性愈傷投入濕熱滅菌過的復(fù)蘇劑中浸泡處理(復(fù)蘇劑成分為:每升水含維生素C 0.3~0.4g、維生素E 0.6~0.8g、Na2-EDTA 0.8~1.0g、FeSO4?7H2O 0.5~0.7g、ZnSeO4·5H2O1.2~1.5g、MgSO4·7H2O 0.6~0.8g、植物硫化激動(dòng)素PSK-α 0.02~0.03μmol),浸泡處理的時(shí)間為6-8h;然后將活性愈傷轉(zhuǎn)入新的分化培養(yǎng)基中繼續(xù)分化培養(yǎng)。
5)愈傷組織誘導(dǎo)出苗后,轉(zhuǎn)入繼代培養(yǎng)基中壯苗,煉苗后移栽入溫室:
部分愈傷組織經(jīng)過熱處理、復(fù)蘇劑處理后存活下來,并分化出苗,待花培苗長(zhǎng)至2cm之后轉(zhuǎn)接于繼代培養(yǎng)基(繼代培養(yǎng)基配方為:1/2MS大量+MS微量+MS有機(jī)物+蔗糖3%+多效唑 0.2~0.3mg/L+瓊脂0.8%,pH值為5.8)進(jìn)行壯苗,待花培苗長(zhǎng)至8cm后打開封口膜煉苗,10~15天后移栽入溫室。
6)花培苗單株收種獲得花培家系,進(jìn)一步農(nóng)藝性狀、耐熱篩選獲得耐熱粳稻新品系:
溫室內(nèi)花培單株收種,獲得粳稻花培家系若干,正季將收獲的花培家系大田種植,以粳稻育種骨干品種/系親本為對(duì)照,篩選獲得農(nóng)藝形狀良好且耐熱性得到改良的粳稻新品系。
實(shí)施例
(1)分別篩選日本晴和自有品系S09-3作為耐熱粳稻品種/系和粳稻育種骨干品種/系:
育種主干品系S09-3具有產(chǎn)量高、米質(zhì)優(yōu)良、多抗(高抗條紋葉枯病、黑條矮縮病、紋枯病,中抗稻瘟病、稻曲病)的優(yōu)點(diǎn),全生育期僅有148天左右,多年來一直用作中熟中粳的優(yōu)良育種主干親本,但S09-3不耐熱,2013年S09種植于江蘇東辛農(nóng)場(chǎng),當(dāng)年7~8月遭受到了高溫?zé)岷?,造成S09-3高溫逼熟,空秕率達(dá)到54.2%,千粒重下降了14.4%,造成了較為嚴(yán)重的減產(chǎn)。日本晴是日本愛知縣農(nóng)試場(chǎng)于1957年將“山彥”與“幸風(fēng)”雜交選育6年育成的粳稻品種,其多穗稈強(qiáng)、米質(zhì)優(yōu)良、食味佳,作為粳稻品種,日本晴有極其優(yōu)良的耐熱性能,在高溫下保持較高的結(jié)實(shí)率。
2)親本雜交獲得F1,F(xiàn)1與母本回交獲得BCF1,取BCF1花藥進(jìn)行誘導(dǎo)培養(yǎng),得到花藥愈傷后進(jìn)行熱處理:
2013年正季大田種植,抽穗后雜交,獲得F1,2014年初海南南繁,F(xiàn)1與母本回交獲得BCF1,2014年正季BCF1大田種植,8月20日選取健壯主穗花藥進(jìn)行花藥誘導(dǎo)培養(yǎng),25天后花藥開始陸續(xù)分化出愈傷組織,45天左右愈傷組織普遍長(zhǎng)大,一般直徑在0.3~0.6cm,此時(shí)將培養(yǎng)室溫度調(diào)節(jié)至35.5℃,進(jìn)行第一次熱處理,熱處理持續(xù)6天。
3)挑選花藥愈傷轉(zhuǎn)入分化培養(yǎng)基,進(jìn)行常溫分化培養(yǎng)~熱處理循環(huán):
一次熱處理后,愈傷組織表型并未出現(xiàn)明顯變化,此時(shí)挑選直徑為0.4~0.7cm的花藥愈傷組織,轉(zhuǎn)入分化培養(yǎng)基(分化培養(yǎng)基配方為:MS無機(jī)鹽+MS有機(jī)物+蔗糖3%+瓊脂0.7%+KT2.0mg/L+NAA0.5 mg/L+水解蛋白1g/L,pH值為5.8)。取20瓶分化培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到人工氣候箱中,控制光照條件為:光照強(qiáng)度為1300Lux,光周期為14h光/10h暗;溫度26℃,時(shí)間控制為24天,然后進(jìn)行熱處理:溫度控制為35℃,時(shí)間控制為10.5天。其它的全部置于培養(yǎng)室培養(yǎng),培養(yǎng)室光照條件為:光照強(qiáng)度為1300Lux,光周期為14h光/10h暗,先進(jìn)行常溫分化培養(yǎng),溫度控制為26℃,時(shí)間控制為8天,再變換為熱處理,溫度控制為35.5℃,時(shí)間控制為3.5天,然后恢復(fù)至常溫分化培養(yǎng),如此常溫分化培養(yǎng)~熱處理循環(huán),1次循環(huán)后部分愈傷組織色澤開始變暗,愈傷組織邊緣出現(xiàn)褐紋,2次循環(huán)后部分愈傷組織褐化,褐化部位從邊緣迅速蔓延,3次循環(huán)后愈傷組織褐化程度顯著,按體積算,約半數(shù)愈傷組織發(fā)生褐化,極少數(shù)愈傷組織白化(約5%),此時(shí)停止熱處理。
4)將活性愈傷投入復(fù)蘇劑中浸泡,然后轉(zhuǎn)入新分化培養(yǎng)基中繼續(xù)分化培養(yǎng):
將培養(yǎng)室培養(yǎng)的愈傷組織于超凈工作臺(tái)中切下褐化和白化部分,留下的活性愈傷結(jié)構(gòu)疏松、表面具球形顆粒、顏色淺而透明,將活性愈傷投入濕熱滅菌過的復(fù)蘇劑中浸泡處理(復(fù)蘇劑成分為:每升水含維生素C 0.35g、維生素E 0.7g、Na2-EDTA 0.9g、FeSO4?7H2O 0.6g、ZnSeO4·5H2O 1.35g、MgSO4·7H2O 0.7g、植物硫化激動(dòng)素PSK-α 0.025μmol),浸泡處理的時(shí)間為7h;然后將活性愈傷轉(zhuǎn)入新的分化培養(yǎng)基中繼續(xù)分化培養(yǎng)。
為檢驗(yàn)不同處理方式對(duì)水稻愈傷組織分化效果的影響,同期進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),選擇培養(yǎng)室培養(yǎng)的相同或相近的愈傷組織進(jìn)行試驗(yàn):第一組進(jìn)行復(fù)蘇劑浸泡處理試驗(yàn),處理時(shí)間7h;第二組采用滅菌水浸泡處理,處理時(shí)間7h;第三組不進(jìn)行任何處理。第一組和第二組處理后轉(zhuǎn)入新分化培養(yǎng)基,第三組直接轉(zhuǎn)入新分化培養(yǎng)基。第四組采用人工氣候箱中培養(yǎng)的愈傷組織,相比于1、2、3組,第四組培養(yǎng)光照、光周期、熱處理溫度和總時(shí)間均相同,區(qū)別僅僅在于第四組進(jìn)行持續(xù)熱處理,而1、2、3組進(jìn)行常溫分化培養(yǎng)~熱處理循環(huán),熱處理完成后,第四組亦采用復(fù)蘇劑浸泡處理,方法同第一組。35天后愈傷組織分化成苗,統(tǒng)計(jì)愈傷組織分化率,結(jié)果如下表1。
由表1試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),對(duì)熱處理后的愈傷組織進(jìn)行復(fù)蘇劑浸泡處理可以顯著提高愈傷組織的活性,從而大大提高了愈傷組織分化率和綠苗比例,而滅菌水處理對(duì)愈傷組織分化沒有顯著效果。通過第一組與第四組比較可以發(fā)現(xiàn),相較于持續(xù)熱處理,通過常溫分化培養(yǎng)~熱處理循環(huán)的熱處理方式可以顯著減弱愈傷組織損傷,大大提高了愈傷組織分化率和綠苗比例,保障了耐熱愈傷的存活率。
5)愈傷組織誘導(dǎo)出苗后,轉(zhuǎn)入繼代培養(yǎng)基中壯苗,煉苗后移栽入溫室:
部分愈傷組織經(jīng)過熱處理、復(fù)蘇劑處理后存活下來,并分化出苗,待花培苗長(zhǎng)至2cm之后轉(zhuǎn)接于繼代培養(yǎng)基(繼代培養(yǎng)基配方為:1/2MS大量+MS微量+MS有機(jī)物+蔗糖3%+多效唑 0.2~0.3mg/L+瓊脂0.8%,pH值為5.8)進(jìn)行壯苗,待花培苗長(zhǎng)至8cm后打開封口膜煉苗,13天后移栽入溫室。
6)花培苗單株收種獲得花培家系,進(jìn)一步農(nóng)藝性狀、耐熱篩選獲得耐熱粳稻新品系:
2015年8月上旬,溫室內(nèi)花培單株收種,獲得粳稻花培家系207個(gè),正季將收獲的花培家系大田種植,以育種主干品系S09-3為對(duì)照,篩選獲得3個(gè)農(nóng)藝形狀良好且耐熱性得到改良的粳稻新品系,進(jìn)入后續(xù)的品比試驗(yàn)。
本發(fā)明的耐熱粳稻育種新方法通過選擇花培愈傷熱處理來進(jìn)行篩選,通過常溫分化培養(yǎng)~熱處理循環(huán)、復(fù)蘇劑處理來保障愈傷的存活,顯著縮短了耐熱粳稻育種周期,3年左右即可完成耐熱粳稻育種,具有較大的育種應(yīng)用價(jià)值。
以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想,不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍,凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想,在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng),均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi);本發(fā)明未涉及的技術(shù)均可通過現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。