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阿拉维斯和维戈塞尔塔: 一種高抗南方銹病玉米的育種方法.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201810497114.X

申請日:

20180522

公開號:

CN108739355A

公開日:

20181106

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01H1/02,A01H1/04 主分類號: A01H1/02,A01H1/04
申請人: 廣西壯族自治區農業科學院玉米研究所
發明人: 時成俏,王兵偉,覃永嬡,覃嘉明,鄭加興,黃安霞,宋明貴,磨康
地址: 530007 廣西壯族自治區南寧市西鄉塘區大學東路174號
優先權: CN201810497114A
專利代理機構: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 代理人: 朱志寬
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201810497114.X

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明屬于玉米育種技術領域,具體涉及一種高抗南方銹病玉米的育種方法。一種高抗南方銹病玉米的育種方法,利用高抗南方銹病自交系LM111,通過回交的方法,在玉米長至8?9葉期(每年約為9月下旬)時采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,選育高抗南方銹病的玉米自交系,利用選育的高抗南方銹病的自交系組配成高抗南方銹病的玉米雜交種。由本發明育成的高抗南方銹病品種,具備抗病性強且農藝性狀良好的特點,在農業生產上推廣應用,可以減少化學農藥的使用,既有利生產無毒無害的綠色產品滿足消費需求,又?;ど肪炒俳┮檔目沙中⒄?,具有很好的經濟效益和社會效益。

權利要求書

1.一種高抗南方銹病玉米的育種方法,其特征在于,包括以下步驟:(1)高抗南方銹病自交系1的選育;(2)高抗南方銹病自交系2的選育;(3)利用上述步驟(1)和步驟(2)中方法所育成的高抗南方銹病自交系進行雜交,選育出高抗南方銹病的玉米雜交種。2.根據權利要求1所述的高抗南方銹病玉米的育種方法,其特征在于,步驟(1)中高抗南方銹病自交系1的選育方法,包括如下步驟:①將LM111與優良自交系B雜交,得到雜交F;②以雜交F與B回交,得到回交一代BCF;③種植BCF并自交,獲得回交一代的自交代BCF;播種BCF,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,選擇種植高抗南方銹病植株,選擇農藝性狀好的植株為父本與B回交,單株單穗收種,收獲回交二代BCF;④種植BCF并自交,獲得回交二代的自交代BCF;播種BCF,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,選擇種植高抗南方銹病植株,選擇農藝性狀好的植株為父本與B回交,單株單穗收種,收獲回交三代BCF;⑤種植BCF并自交,獲得回交三代的自交代BCF;播種BCF,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,選擇種植高抗南方銹病植株,選擇農藝性狀好的植株為父本與B回交,單株單穗收種,收獲回交四代BCF;⑥種植BCF并自交,獲得回交四代的自交代BCF;播種BCF,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,選擇種植高抗南方銹病植株,選擇農藝性狀好的植株為父本與B回交,單株單穗收種,收獲回交五代BCF;⑦種植BCF并自交,獲得回交五代的自交代BCF;播種BCF,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,選擇種植高抗南方銹病植株,選擇農藝性狀好的植株為父本與B回交,單株單穗收種,收獲回交六代BCF;⑧種植BCF并自交,獲得回交六代的自交代BCF;播種BCF,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,種植高抗南方銹病植株,篩選符合選育目標的植株連續2代自交,自交代均表現為高抗南方銹病,單穗收種,種成穗行,在穗行中選株種成株系,獲得高抗南方銹病的玉米自交系1。3.根據權利要求1所述的高抗南方銹病玉米的育種方法,其特征在于,步驟(2)中高抗南方銹病自交系2的選育方法,包括如下步驟:①將LM111與另一個優良自交系C雜交,得到雜交F;②以雜交F與C回交,得到回交一代BCF;③種植BCF,選農藝性狀好的單株自交,同時與自交系C回交,做好對應編號,分別單株單穗收獲BCF和BCF;④隨機取BCF單株單穗種子播種,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,種植具高抗南方銹病的對應的BCF,選農藝性狀好的單株自交,同時與自交系C回交,做好對應編號,分別單株單穗收獲BCF和BCF;⑤隨機取BCF單株單穗種子播種,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,種植具高抗南方銹病的對應的BCF,選農藝性狀好的單株自交,同時與自交系C回交,做好對應編號,分別單株單穗收獲BCF和BCF;⑥隨機取BCF單株單穗種子播種,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,種植具高抗南方銹病的對應的BCF,選農藝性狀好的單株自交,同時與自交系C回交,做好對應編號,分別單株單穗收獲BCF和BCF;⑦隨機取BCF單株單穗種子播種,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,種植具高抗南方銹病的對應的BCF,選農藝性狀好的單株自交,同時與自交系C回交,做好對應編號,分別單株單穗收獲BCF和BCF;⑧播種BCF,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,選留后代均高抗南方銹病的株植,連續2代自交,自交代均表現為高抗南方銹病,單穗收種,種成穗行,在穗行中選株種成株系,獲得高抗南方銹病的自交系2。

說明書

技術領域

本發明屬于玉米育種技術領域,具體涉及一種高抗南方銹病玉米的育種方法。

背景技術

玉米起源于南美洲,公元1556年玉米傳入中國,歷經幾百年的栽培,已形成了豐富的類型和品種。玉米是全球第一大糧食作物。我國玉米種植面積近年來穩定在3000萬hm2以上,2012年已達到3494.9萬hm2,總產達到20812萬t,均超過稻谷生產,成為我國第一大糧食作物。玉米不僅是糧食,更是重要的飼料作物,同時也是工業原料和能源植物,在國民經濟中占有重要的地位。

近年來,隨著氣候和農業耕作制度的改變以及品種的更新換代,玉米病蟲害也發生了明顯的改變。原有的一些次要病害如莖腐病、瘤黑粉病、南方銹病等正在逐漸上升為目前為害玉米的主要病害,對玉米的安全生產構成了很大的威脅。現有的玉米品種大多以溫帶材料為主,普遍存在抗病性差的缺點??鼓戲叫獠∮衩資怯止ぷ髡囈釁分指牧嫉鬧匾勘?,通過導入熱帶血緣提高抗南方銹病能力并有相應品種問世,取得一定進展。使用抗病品種可以節省人力物力,有效減少農藥的使用,有利生產綠色或有機糧食迎合消費者對食品安全的需求。但是隨著新品種的推廣應用,種植年代的增加,病原菌也會發生變異,產生新的生理小種從而喪失抗性。

玉米南方銹病南方銹病是玉米生產中常見的主要病害之一,是由多堆柄銹菌Puccinia polysoraUnderw引起的世界性的氣流傳播病害,主要分布在東南亞、非洲、大洋洲、美洲中南部等熱帶、亞熱帶玉米種植地區。病害流行時,玉米葉片被病菌橙黃色的夏孢子堆和散出的大量夏孢子所覆蓋,導致葉片失去光合功能并很快干枯死亡,引起20-30%的產量損失,嚴重時可達80%,甚至絕收。我國在20世紀70年代有南方銹病發生的記載,但當時主要發生在海南、廣西和廣東的少數地區。90年代后期,南方銹病在我國黃淮海夏玉米區南部發生,近年發生區域呈現逐漸向北擴展的跡象,已對玉米主產區的生產構成威脅,并對廣東甜玉米生產影響明顯,也是廣西等區域玉米生產的重要病害。由于南方銹病具有突發性、流行快等特點,一旦暴發則很難通過藥劑防治的手段加以控制,因此防治南方銹病最安全、經濟、有效的方法是培育和推廣抗病品種,而篩選和培育抗病種質是開展抗病育種的重要前提。

因此,如何將抗南方銹病基因轉移到玉米品種或性狀優良的玉米自交材料中,育成既高產又兼顧抗南方銹病性狀的玉米品種,是品種改良的一個長期目標。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解,而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

針對現有技術的不足,本發明的目的在于提供一種高抗南方銹病玉米的育種方法,以獲得抗南方銹病又兼顧其它優良農藝性狀的玉米品種。

本發明提供的技術方案為:

一種高抗南方銹病玉米的育種方法,包括以下步驟:

(1)高抗南方銹病自交系1的選育;

(2)高抗南方銹病自交系2的選育;

(3)利用上述步驟(1)和步驟(2)中方法所育成的高抗南方銹病自交系進行雜交,選育出高抗南方銹病的玉米雜交種。

作為優選,步驟(1)中高抗南方銹病自交系1的選育方法,包括如下步驟:

①將LM111與優良自交系B雜交,得到雜交F1;

②以雜交F1與B回交,得到回交一代BC1F1;

③種植BC1F1并自交,獲得回交一代的自交代BC1F2;播種BC1F2,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,選擇種植高抗南方銹病植株,選擇農藝性狀好的植株為父本與B回交,單株單穗收種,收獲回交二代BC2F1;

④種植BC2F1并自交,獲得回交二代的自交代BC2F2;播種BC2F2,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,選擇種植高抗南方銹病植株,選擇農藝性狀好的植株為父本與B回交,單株單穗收種,收獲回交三代BC3F1;

⑤種植BC3F1并自交,獲得回交三代的自交代BC3F2;播種BC3F2,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,選擇種植高抗南方銹病植株,選擇農藝性狀好的植株為父本與B回交,單株單穗收種,收獲回交四代BC4F1;

⑥種植BC4F1并自交,獲得回交四代的自交代BC4F2;播種BC4F2,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,選擇種植高抗南方銹病植株,選擇農藝性狀好的植株為父本與B回交,單株單穗收種,收獲回交五代BC5F1;

⑦種植BC5F1并自交,獲得回交五代的自交代BC5F2;播種BC5F2,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,選擇種植高抗南方銹病植株,選擇農藝性狀好的植株為父本與B回交,單株單穗收種,收獲回交六代BC6F1;

⑧種植BC6F1并自交,獲得回交六代的自交代BC6F2;播種BC6F2,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,種植高抗南方銹病植株,篩選符合選育目標的植株連續2代自交,自交代均表現為高抗南方銹病,單穗收種,種成穗行,在穗行中選株種成株系,獲得高抗南方銹病的玉米自交系1。

作為優選,步驟(2)中高抗南方銹病自交系2的選育方法,包括如下步驟:

①將LM111與另一個優良自交系C雜交,得到雜交F1;

②以雜交F1與C回交,得到回交一代BC1F1;

③種植BC1F1,選農藝性狀好的單株自交,同時與自交系C回交,做好對應編號,分別單株單穗收獲BC1F2和BC2F1;

④隨機取BC1F2單株單穗種子播種,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,種植具高抗南方銹病的對應的BC2F1,選農藝性狀好的單株自交,同時與自交系C回交,做好對應編號,分別單株單穗收獲BC2F2和BC3F1;

⑤隨機取BC2F2單株單穗種子播種,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,種植具高抗南方銹病的對應的BC3F1,選農藝性狀好的單株自交,同時與自交系C回交,做好對應編號,分別單株單穗收獲BC3F2和BC4F1;

⑥隨機取BC3F2單株單穗種子播種,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,種植具高抗南方銹病的對應的BC4F1,選農藝性狀好的單株自交,同時與自交系C回交,做好對應編號,分別單株單穗收獲BC4F2和BC5F1;

⑦隨機取BC4F2單株單穗種子播種,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,種植具高抗南方銹病的對應的BC5F1,選農藝性狀好的單株自交,同時與自交系C回交,做好對應編號,分別單株單穗收獲BC5F2和BC6F1;

⑧播種BC5F2,在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,選留后代均高抗南方銹病的株植,連續2代自交,自交代均表現為高抗南方銹病,單穗收種,種成穗行,在穗行中選株種成株系,獲得高抗南方銹病的自交系2。

上述人工接種鑒定法為:在玉米長至8-9葉期(每年春季約4月下旬、秋季約為9月下旬)時進行鑒定接種。接種采用人工噴霧法,將保存的病原菌夏孢子在室溫(約25℃)放入加水的容器內,回濕處理3-4h,然后配成濃度為6×104個孢子/mL孢子懸浮液,加入0.02%的吐溫(v/v),充分攪勻,用背負式噴霧器在傍晚時分噴霧接種。每株玉米材料接種量為7~8mL菌液,接種選擇雨后,以保證田間濕度條件滿足病菌的入侵和植株發病需求。若天氣干旱時,需在接種后立即灌溉,提高田間的大氣保濕。在玉米乳熟期至蠟熟期(每年春季六月上旬,秋季11月上旬)進行調查。調查時目測每份鑒定材料群體的發病狀況,調查重點部位為玉米果穗的上方和下方3葉。根據病害癥狀描述,逐份材料記載病情級別,再根據病情級別進行抗病性綜合評價。

上述采用人工接種鑒定方法中,抗南方銹病鑒定的田間病情分級、相對應的病狀描述:

1級:全株葉片無病斑或僅有無孢子堆的過敏性反應;

3級:全株葉片有少量孢子堆,占總葉面積少于等于25%;

5級:全株葉片有中量孢子堆,占總葉面積26~50%;

7級:全株葉片有大量孢子堆,占總葉面積51~75%;

9級:全株葉片有大量孢子堆,占總葉面積少于76~100%,葉片枯死。

上述玉米南方銹病采用人工接種鑒定方法中,抗病性鑒定的標準為:

高抗:病情級別為1級;

抗?。翰∏榧侗鷂?級;

中抗:病情級別為5級;

感?。翰∏榧侗鷂?級;

高感:病情級別為9級。

上述育種方法中高抗南方銹病材料LM111的鑒定與南方銹病的遺傳分析:

a、取LM111(廣西農業科學院種質資源庫保存)和M9、雙M9、SM981、S313、Hi、(均為廣西農科院種質資源庫保存)及在生產上應用的品種F06、F19、南99、南70-3、CTL20、CTL26、PA212、PA33、H1087、T3261、NP5024、NP5603、Y708M、F880等種子進行種植,F2不分離,說明以上資源均為自交種,利用人工接種鑒定法進行南方銹病鑒定,結果發現材料LM111具有免疫南方銹病的特性。

b、進一步對LM111進行南方銹病的遺傳分析,將其與高感材料黃早四(廣西農業科學院種質資源庫保存)進行雜交,正交和反交的F1后代植株對南方銹病均表現高抗,說明材料LM111對南方銹病的抗性由顯性基因控制。

與現有技術相比,本發明具有如下有益效果:

(1)在高發病區采用人工接種鑒定法對后代進行南方銹病鑒定與篩選,具有簡便、高效、準確率高的優點。

(2)針對生產常用的栽培種存在抗南方銹病性差的缺點,由本發明育成的高抗南方銹病品種,具備抗病性強且農藝性狀良好的特點,在農業生產上推廣應用,可以減少化學農藥的使用,既有利生產無毒無害的綠色產品滿足消費需求,又?;ど肪炒俳┮檔目沙中⒄?,具有很好的經濟效益和社會效益。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明的具體實施方式進行詳細描述,但應當理解本發明的?;し段Р⒉皇芫嚀迨凳┓絞降南拗?。

除非另有其它明確表示,否則在整個說明書和權利要求書中,術語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分,而并未排除其它元件或其它組成部分。

高抗玉米自交系LM111是廣西農業科學院玉米研究所選用PS群(S313、S8232、S泰41、S泰152、S84-6、S152、NF818-61、SW8211、SP221、SW8241等二十多個含蘇灣血源材料組建的玉米育種群體)作選系基礎材料,經自交分離8代、鑒定和篩選而育成的玉米自交系。

特征特性:該自交系春播生育期115天,秋播108天。幼苗長勢較強,第一葉鞘綠色,第一葉尖端圓到匙,第4展開葉片邊緣為綠色,葉片淡綠色,葉緣波狀少,株高203.7cm,穗位高80.7cm,株型平展型,成株葉片數19-20片,穗上部葉片中度下披。雄花發達,雄穗長約30厘米,分枝6-12條,雄穗主軸與分枝的角度較大,雄穗側枝直,花粉量大?;ㄒ┍ヂ袒虻仙?,穎片基部淡紫色,穎片淡紫色。雌花為紫紅色,雌雄花基本同步開花。果穗著生于倒數第6-7片葉。果穗筒型,穗長12-15cm,穗粗約3.5cm、穗行數10-14行,出籽率75.8%,千粒重284克。籽?;粕?,硬粒型,籽粒角質多,穗軸白色??剮獠〈?、小斑病、莖腐病、絲黑穗病和玉米瞑。一般繁殖密度每畝種植4000株,制種密度4000-4200株/畝。中等肥力條件下,一般單產200公斤/畝以上。

實施例1:

(1)2008年春在廣西農科院明陽科研基地,以LM111為非輪回親本,以黃早四(中國農業科學院國家種質資源庫保存)為輪回親本進行雜交,收獲F1代種子;

(2)2008年秋種植F1代,并與黃早四進行回交,收獲BC1F1一代種子;

(3)2009年春種植BC1F1并自交,獲得回交一代的自交代BC1F2;播種BC1F2,采用人工接種鑒定法進行南方銹病鑒定,選擇種植高抗南方銹病植株,選擇農藝性狀好的植株為父本與黃早四回交,單株單穗收種,收獲回交二代BC2F1;

(4)按步驟(3)的方法,連續進行6代回交代的選擇,收獲BC6F1,至2011年上半年,對BC6F1進行自交,對自交后代利用人工接種鑒定法進行南方銹病鑒定,從后代中得到基本保留輪回親本優良性狀又具有高抗南方銹病的單株;

(5)2011年秋,種植具有輪回親本優良性狀又兼有高抗南方銹病的單株,篩選符合選育目標的植株連續2代自交,自交代均表現為高抗南方銹病,單穗收種,種成穗行,在穗行中選株種成株系,獲得高抗南方銹病的自交系;

實施例2:

(1)2008年,將LM111與另一個優良自交系F880(為生產上應用的品種)雜交,得到雜交F1;

(2)以雜交F1與F880回交,得到回交一代BC1F1;

(3)2009年,種植BC1F1并自交,同時與自交系F880回交,做好對應編號,分別單株單穗收獲BC1F2和BC2F1;

(4)隨機取BC1F2單株單穗種子播種,采用人工接種鑒定法進行南方銹病鑒定,種植具高抗南方銹病的對應的BC2F1,選農藝性狀好的單株自交,同時與自交系F880回交,做好對應編號,分別單株單穗收獲BC2F2和BC3F1;

(5)隨機取BC2F2單株單穗種子播種,采用人工接種鑒定法進行南方銹病鑒定,種植具高抗南方銹病的對應的BC3F1,選農藝性狀好的單株自交,同時與自交系F880回交,做好對應編號,分別單株單穗收獲BC3F2和BC4F1;

(6)隨機取BC3F2單株單穗種子播種,采用人工接種鑒定法進行南方銹病鑒定,種植具高抗南方銹病的對應的BC4F1,選農藝性狀好的單株自交,同時與自交系F880回交,做好對應編號,分別單株單穗收獲BC4F2和BC5F1;

(7)隨機取BC4F2單株單穗種子播種,采用人工接種鑒定法進行南方銹病鑒定,種植具高抗南方銹病的對應的BC5F1,選農藝性狀好的單株自交,同時與自交系F880回交,做好對應編號,分別單株單穗收獲BC5F2和BC6F1;

(8)2012年,播種BC5F2,采用人工接種鑒定法進行南方銹病鑒定,選留后代均高抗南方銹病的單株單穗,連續2代自交,自交代均表現為高抗南方銹病,單穗收種,種成穗行,在穗行中選株種成株系,獲得高抗南方銹病的自交系。

實施例3:

2013年,利用上述方法所育成的高抗南方銹病自交系進行雜交,收獲雜交種F1,隨機取F1種子進行種植,采用人工接種鑒定法進行南方銹病鑒定,結果均表現出高抗南方銹病的特性,至此,已選育出高抗南方銹病的玉米雜交種。

前述對本發明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發明限定為所公開的精確形式,并且很顯然,根據上述教導,可以進行很多改變和變化。對示例性實施例進行選擇和描述的目的在于解釋本發明的特定原理及其實際應用,從而使得本領域的技術人員能夠實現并利用本發明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發明的范圍意在由權利要求書及其等同形式所限定。

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