一种甜玉米杂交育种方法

1.本发明属于农林技术领域，具体涉及一种甜玉米杂交育种方法。


背景技术：

2.甜玉米受到sh2、bt2、su1等胚乳隐性突变体基因控制，这些基因控制着与淀粉合成相关的酶类的活性，缺失相关酶类，则无法将糖类转化为淀粉，所以糖分停留在了玉米籽粒中，甜度增加。根据控制基因的不同，可以分为普甜、超甜和加强甜三中类型，比如su1基因控制的是普甜玉米，sh2控制的是超甜玉米(宫庆友,施继卫,谢河山,等.甜玉米的遗传机理和育种方法[j].亚热带农业研究,2005,1(4):3.)。
[0003]
甜玉米由于甜度高、鲜嫩爽口等优点，具有很好的鲜食价值，因此，培育甜玉米新品种也成为育种研究的热点。杂交育种是最常见的甜玉米育种方法，其将甜玉米材料与普通材料亲本杂交，杂交后代进行自交后会出现性状分离，从中选择接近育种目标的籽粒种植，经过多代自交以后，从后代中选育符合育种目标的自交系，但是该方法周期长且种植的杂交后代中含有的非甜玉米样本较多，育种筛选消耗的人力资源、环境资源等较多，不利于节能。故需要开发一种可减少育种时间的甜玉米杂交育种方法。


技术实现要素：

[0004]
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种甜玉米杂交育种方法。
[0005]
本发明的目的是提供一种甜玉米杂交育种方法，包括以下步骤：
[0006]
步骤1，选择性状优良的甜玉米和普通玉米为亲本，进行杂交，收获杂交一代籽粒；
[0007]
步骤2，将杂交一代籽粒自交，收获杂交二代籽粒；
[0008]
步骤3，杂交二代籽粒置于种子浸泡液中浸泡、催芽，当发芽率达到20-30％时，收集未发芽的种子；
[0009]
所述种子浸泡液含有硫酸锰80-200mg/l、硫酸镁250-350mg/l、氯化铜30-50mg/l中的一种或几种，溶剂为无菌水；
[0010]
步骤4，未发芽的种子播种，常规田间管理，自交多代后，获得甜玉米新品系。
[0011]
优选的，上述甜玉米杂交育种方法，选择杂合型普通玉米作为亲本。
[0012]
优选的，上述甜玉米杂交育种方法，所述杂合型是指与淀粉合成相关的基因为杂合型，该杂合型可以选自纯合体的杂交育种后代，也可以选择育种过程中保存的具有杂合型基因的玉米株系。
[0013]
优选的，上述甜玉米杂交育种方法，所述与淀粉合成相关的基因为sh2/sh2，bt2/bt2或su1/su1。
[0014]
优选的，上述甜玉米杂交育种方法，步骤1中，甜玉米品种为甜单21或者金甜678，普通玉米品种为郑单958。
[0015]
优选的，上述甜玉米杂交育种方法，所述种子浸泡液配方如下：硫酸锰100mg/l、硫酸镁300mg/l、氯化铜40mg/l。
[0016]
优选的，上述甜玉米杂交育种方法，浸泡的条件为：将杂交二代籽粒浸入浸泡液中，保证液面在杂交二代籽粒上方，浸泡温度为10-35℃，浸泡时间为10-20h。
[0017]
优选的，上述甜玉米杂交育种方法，催芽的条件为：捞出浸泡后的种子，平铺在塑料布上，上面覆盖湿草垫(湿润的草垫即可，湿草垫无明显水滴滴下)，催芽温度为20-30℃，10-20h胚根即可突破种皮，每隔0.5-1h观察一次，当胚根长到1mm以上，则视为该籽粒催芽成功，用于计算发芽率。
[0018]
优选的，上述甜玉米杂交育种方法，相邻种子之间留有0.5-1cm的间距，方便记录发芽情况。
[0019]
优选的，上述甜玉米杂交育种方法，未发芽的杂交二代籽粒置于无菌水中浸泡6-8h，每2-3h换无菌水一次，将籽粒吸入的过量锰离子、镁离子或者铜离子溶出，减少这些离子对播种后籽粒生长发育的影响。
[0020]
需要说明的是，无菌水为杀菌后的水，可以是高温高压灭菌后的水，也可以是用其他方法灭菌处理后的水，或者是加入了防霉剂或者杀菌剂的水，注意防霉剂或者杀菌剂仅仅是杀菌作用，对籽粒本身的生命活动没有影响。
[0021]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0022]
1、由于甜玉米基因品中缺少合成淀粉的酶类，所以籽粒合成淀粉的能力差，发芽以及破土等能力也较差，利用此原理，本发明配制了营养缺陷型的种子浸泡液，适用于显性基因籽粒发芽，微量锰、镁、铜元素是玉米生长的必须元素，但是较高的剂量可以阻碍了隐性基因籽粒的表达，将具有显性基因的籽粒提前淘汰掉，减少后续的玉米种植工作量，节约人力、减少肥料消耗、水资源消耗等，进而节约能源。
[0023]
2、虽然隐性基因籽粒在种子浸泡液中发芽慢，但是这些含隐性基因籽粒转移至土壤中播种，并施用肥料后，种子内的锰、镁、铜元素被稀释到土壤中，使得籽粒可以迅速发芽并破土而出。
[0024]
3、在育种之前，对普通玉米进行基因鉴定，选择杂合型普通玉米作为亲本，且杂合型在杂交一代籽粒即可进行浸泡处理，缩短了一个世代的育种时间，大大缩短了育种进程。
具体实施方式
[0025]
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0026]
在本发明的描述中，如未特殊说明，所用试剂均为市售，所用方法均为本领域常规技术。下述实施例中，无菌水为高温高压灭菌后的水。
[0027]
实施例1
[0028]
一种甜玉米杂交育种方法，包括以下步骤：
[0029]
步骤1，选择性状优良的甜玉米和普通玉米，甜单21为母本，郑单958为父本，进行杂交，收获杂交一代籽粒；
[0030]
步骤2，将杂交一代籽粒自交，收获杂交二代籽粒；
[0031]
步骤3，杂交二代籽粒置于种子浸泡液中浸泡、催芽，当发芽率达到30％时，收集未发芽的种子；
[0032]
种子浸泡液的配方为：硫酸锰100mg/l、硫酸镁300mg/l、氯化铜40mg/l，溶剂为无
菌水；
[0033]
浸泡的条件为(选择尺寸较窄的容器)：将杂交二代籽粒与浸泡液按照1:4的质量比例混合，并保证液面在籽粒上方，浸泡温度为25℃，浸泡时间为15h；
[0034]
催芽的条件为：捞出浸泡后的杂交二代籽粒，平铺在塑料布上，相邻种子之间留有0.5cm的间距，上面覆盖湿草垫(湿润的草垫即可，无明显水滴滴下)，催芽温度为20-30℃，每隔1h观察一次，每次观察时，当胚根长到1mm及以上，则视为该籽粒催芽成功，用于计算发芽率，发芽率＝(催芽成功籽粒数量/催芽用籽粒总数量)
×
100％。催芽11h发现首根催芽成功的杂交二代籽粒。
[0035]
步骤4，未发芽的种子播种，常规田间管理，自交3代后，获得甜玉米新品系。
[0036]
选择200粒实施例1的杂交二代籽粒进行浸泡、催芽实验，对发芽成功的籽粒进行基因测序，确定发芽成功的籽粒中是否含有决定甜玉米“甜度”的基因(也就是产生甜玉米表型的基因)，如果含有产生甜玉米表型的基因，则将该样本标记为错选。统计不同发芽率时的错选率，结果参见表1。
[0037]
表1实施例1样本不同发芽率时的错选率
[0038]
发芽率(％)发芽的样本数量(个)错选的样本数量(个)错选率(％)102000204000306000408067.5501001010
[0039]
表1结果显示，随着发芽率的升高，错选率逐渐升高，30％的发芽率的情况下，错选率较低，且该发芽率的数值下，筛除的非甜玉米杂交二代籽粒数量多，大大减少了后续需要播种的杂交二代籽粒的数量，减轻了育种工作量，同时在无需等到杂交二代籽粒成熟才区分甜玉米与非甜玉米品种，缩短了育种进程。
[0040]
实施例2
[0041]
一种甜玉米杂交育种方法，包括以下步骤：
[0042]
步骤1，选择性状优良的金甜678为母本，郑单958为父本，进行杂交，收获杂交一代籽粒；
[0043]
步骤2，将杂交一代籽粒自交，收获杂交二代籽粒；
[0044]
步骤3，杂交二代籽粒置于种子浸泡液中浸泡、催芽，当发芽率达到30％时，收集未发芽的种子；
[0045]
种子浸泡液的配方为：硫酸锰80mg/l、硫酸镁350mg/l、氯化铜50mg/l，溶剂为无菌水；
[0046]
浸泡的条件为将杂交二代籽粒与浸泡液按照1:4的质量比例混合，并保证液面在籽粒上方，浸泡温度为10℃，浸泡时间为20h；
[0047]
催芽的条件为：捞出浸泡后的杂交二代籽粒，平铺在塑料布上，相邻种子之间留有0.5cm的间距，上面覆盖湿草垫(湿润的草垫即可，无明显水滴滴下)，催芽温度为20-30℃，每隔0.5h观察一次，每次观察时，当胚根长到1mm及以上，则视为该籽粒催芽成功，用于计算发芽率，发芽率＝(催芽成功籽粒数量/催芽用籽粒总数量)
×
100％。催芽11.5h发现首根催
芽成功的杂交二代籽粒。
[0048]
步骤4，未发芽的种子播种，常规田间管理，自交3代后，获得甜玉米新品系。
[0049]
选择200粒实施例1的杂交二代籽粒进行浸泡、催芽实验，对发芽成功的籽粒进行基因测序，确定发芽成功的籽粒中是否含有能够产型甜玉米表型的基因，如果含有能够产生甜玉米表型的基因，则将该样本标记为错选。统计不同发芽率时的错选率，结果参见表2。
[0050]
表2实施例2样本不同发芽率时的错选率
[0051]
发芽率(％)发芽的样本数量(个)错选的样本数量(个)错选率(％)102000204000306000408056.2501001010
[0052]
表2结果显示，随着发芽率的升高，错选率逐渐升高，30％的发芽率的情况下，错选率较低。
[0053]
实施例3
[0054]
一种甜玉米杂交育种方法，包括以下步骤：
[0055]
步骤1，选择性状优良的甜玉米和普通玉米，甜单21为父本，郑单958为母本，进行杂交，收获杂交一代籽粒；
[0056]
步骤2，将杂交一代籽粒自交，收获杂交二代籽粒；
[0057]
步骤3，杂交二代籽粒置于种子浸泡液中浸泡、催芽，当发芽率达到30％时，收集未发芽的种子；
[0058]
种子浸泡液的配方为：硫酸锰200mg/l、硫酸镁350mg/l、氯化铜30mg/l，溶剂为无菌水；
[0059]
浸泡的条件为将杂交二代籽粒与浸泡液按照1:4的质量比例混合，并保证液面在籽粒上方，浸泡温度为35℃，浸泡时间为10h；
[0060]
催芽的条件为：捞出浸泡后的杂交二代籽粒，平铺在塑料布上，相邻种子之间留有1cm的间距，上面覆盖湿草垫(湿润的草垫即可，无明显水滴滴下)，催芽温度为20-30℃，每隔1h观察一次，每次观察时，当胚根长到1mm及以上，则视为该籽粒催芽成功，用于计算发芽率，发芽率＝(催芽成功籽粒数量/催芽用籽粒总数量)
×
100％。催芽13h发现首根催芽成功的杂交二代籽粒。
[0061]
步骤4，未发芽的种子播种，常规田间管理，自交4代后，获得甜玉米新品系。
[0062]
选择200粒实施例1的杂交二代籽粒进行浸泡、催芽实验，对发芽成功的籽粒进行基因测序，确定发芽成功的籽粒中是否含有决定甜玉米“甜度”的基因(也就是产生甜玉米表型的基因)，如果含有能够产生甜玉米表型的基因，则将该样本标记为错选。统计不同发芽率时的错选率，结果参见表3。
[0063]
表3实施例3样本不同发芽率时的错选率
[0064]
发芽率(％)发芽的样本数量(个)错选的样本数量(个)错选率(％)102000204000
306000408067.5501001212
[0065]
表3结果显示，随着发芽率的升高，错选率逐渐升高，30％的发芽率的情况下，错选率较低。
[0066]
对比例1
[0067]
一种甜玉米杂交育种方法，与实施例1的步骤1-步骤3的操作相同，区别在于：种子浸泡液的配方为：硫酸锰100mg/l，溶剂为无菌水。
[0068]
参照与实施例1相同的方法统计不同发芽率时的错选率，结果参见表4。
[0069]
表4对比例1样本不同发芽率时的错选率
[0070]
发芽率(％)发芽的样本数量(个)错选的样本数量(个)错选率(％)102000204025306061040801819
[0071]
表4结果显示，随着发芽率的升高，错选率逐渐升高，20％的发芽率的情况下，错选率较低，但是该发芽率的数值下，筛除的非甜玉米杂交二代籽粒数量相比于实施例1较少。
[0072]
对比例2
[0073]
一种甜玉米杂交育种方法，与实施例1的步骤1-步骤3的操作相同，区别在于：种子浸泡液的配方为：硫酸镁300mg/l，溶剂为无菌水。
[0074]
参照与实施例1相同的方法统计不同发芽率时的错选率，结果参见表5。
[0075]
表5对比例2样本不同发芽率时的错选率
[0076]
发芽率(％)发芽的样本数量(个)错选的样本数量(个)错选率(％)102000204012.5306058.340801923.8
[0077]
表5结果显示，随着发芽率的升高，错选率逐渐升高，20％的发芽率的情况下，错选率较低，但是该发芽率的数值下，筛除的非甜玉米杂交二代籽粒数量相比于实施例1较少。
[0078]
对比例3
[0079]
一种甜玉米杂交育种方法，与实施例1的步骤1-步骤3的操作相同，区别在于：种子浸泡液的配方为：氯化铜40mg/l，溶剂为无菌水。
[0080]
参照与实施例1相同的方法统计不同发芽率时的错选率，结果参见表6。
[0081]
表6对比例3样本不同发芽率时的错选率
[0082]
发芽率(％)发芽的样本数量(个)错选的样本数量(个)错选率(％)102000204012.5306058.3
40801721.3
[0083]
表6结果显示，随着发芽率的升高，错选率逐渐升高，20％的发芽率的情况下，错选率较低，但是该发芽率的数值下，筛除的非甜玉米杂交二代籽粒数量相比于实施例1较少。
[0084]
对比例4
[0085]
一种甜玉米杂交育种方法，与实施例1的步骤1-步骤3的操作相同，区别在于：种子浸泡液的配方为无菌水。
[0086]
参照与实施例1相同的方法统计不同发芽率时的错选率，结果参见表4。
[0087]
表7对比例4样本不同发芽率时的错选率
[0088]
发芽率(％)发芽的样本数量(个)错选的样本数量(个)错选率(％)102015204041030601118.340803037.5
[0089]
表7结果显示，随着发芽率的升高，错选率逐渐升高，10％的发芽率的情况下，错选率较低，但是该发芽率的数值下，筛除的非甜玉米杂交二代籽粒数量相比于实施例1较少。
[0090]
需要说明的是，上述实施例及对比例中，如果有已知的用于鉴定甜玉米品种的分子标记，本实验可进行pcr扩增和电泳鉴定。
[0091]
需要说明的是，本发明中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0092]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。