CN112715355A - 一种安全高效的草地早熟禾诱变方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种安全高效的草地早熟禾诱变方法。通过品种筛选、预处理、以及诱导育种,对培育品种进行形态和多倍体鉴定,获得具有优良形状的早熟禾新品种。本方法具有广泛的适用性,通过秋水仙素诱变和组培方法,得到了适用于草地早熟禾新品种培育的诱变浓度和处理时间,不仅适用于草地早熟禾新品种的获取,而且降低新品种培养成本,缩短了育种时间,同时新品种培育时间减少,诱变率高,后期萌发率高,可以广泛应用于早熟禾新品种的大规模培育早熟禾育种。
Description
技术领域
本发明属于植物育种领域,主要涉及草地早熟禾60Co-γ射线辐射诱变和秋水仙素诱导多倍体的育种方法。
背景技术
全世界早熟禾属(Poa)植物约500种,我国包括变种在内资源共1055种。目前世界范围内研究较多的有草地早熟禾(Poa pratensis L.)、一年生早熟禾(Poa annua L.)、冷地早熟禾(Poa crymophila Keng)、硬质早熟禾(Poa sphondylodes Trin.)等。草地早熟禾为禾本科早熟禾属多年生草本植物,原产于欧洲、亚洲北部和非洲北部,现在遍布全球的温带和部分寒带地区。其喜光耐阴,抗寒性强,绿期长,颜色鲜亮,草质柔软耐践踏且适应性强,被誉为“草坪之王”,广泛用于草坪或绿地的建植中,是宝贵的草坪草和牧草植物种质资源。
从国外引进,并在我国市场上主推的早熟禾商业品种主要有‘天鹅绒’、‘阿波罗’、‘麦迪逊’、‘翡翠’、‘墨翠’、‘蓝调’、‘武士’、‘优美’、‘野马’等。作为冷凉湿润气候区使用最广的冷季型草坪草,其耐寒性好,草坪质量高。发达的根茎提高了草皮强度,耐践踏和恢复能力强,但普遍存在耐旱和耐高温能力差等劣势。现以上述商业化的优良品种为试验材料,进行品种改良,有利于在保留优良性状的同时弥补其缺陷。
早熟禾传统育种方法有单株选择、种内杂交、种间杂交等,在新品种培育方面取得显著成果,但存在明显的局限性,如:育种周期长、变异频率小、幅度窄等,这些都成为育种工作中迫切需要解决的问题。随着现代生物技术的快速发展,更多的方式被应用到植物育种工作中来。例如分子育种,通过转基因方法对特定性状进行改良,具有针对性强,育种效率高等特点,但对相关分子调控机制有深入的了解和研究,育种周期长。
诱变育种包含物理诱变和化学诱变,物理诱变方法主要有辐射诱变,包括射线辐射、紫外或微波辐射等,60Co-γ射线辐射诱变应用较为广泛。化学诱变主要有突变和多倍体诱导。化学诱变试剂主要有烷化剂、核酸碱基类似物、抗生素等,通过对某特定的基因或核酸有选择性作用突变改变表型性状。多倍体诱变方法主要通过秋水仙素和谷维素等化学试剂实现,通过破坏纺锤体,抑制有丝***,使染色体停滞在***中期,而细胞不***,最终染色体加倍形成多倍体。诱变育种在培育新品种和开发新种质资源上具有重要作用,可在短时间内获得大量有价值的突变体。此外突变和多倍体化在被子植物界中普遍存在,是植物进化的主要内在因素。而且,相较与分子育种,诱变育种缺乏人为编辑和外源片段的***,具有较高的生物安全性。另外,也可以突变材料为亲本,结合传统的育种方法和生物技术进行品种改良,因此,诱变育种在基础研究和应用研究中均发挥着重要作用。
60Co-γ射线辐射诱变是利用电离辐射产生基因突变或染色体畸形的诱变方法,能提高变异频率和变异范围,创造出多种的突变体。通过打破基因连锁提高基因重组率,获得新的基因型,得到变异的新类型、新品种。这种诱变方式常常只改变个别基因位点,从而改良性状时,又基本保持原有的遗传背景。由于对染色体的影响小,突变性状稳定快,能够显著缩短育种年限。辐射剂量过高或过低都不利于突变体的产生,所以在实际育种中考虑成活率与突变率,通常选择半致死剂量或临界剂量作为较为适宜的剂量,通过诱变后存活株系的表型观察和分子鉴定,筛选有价值的新品种。
多倍体人工诱导试剂有秋水仙碱、谷维素、氟乐灵、丙酰胺和阿米普霍斯甲基等,通过抵抗有丝***使染色体加倍。秋水仙素是其中最主要最有效的诱变试剂,该方法对染色体的结构影响少,不良变异也很少发生,在农作物、果树、药用植物和观赏花卉的性状改良上广泛应用。多倍体由于染色体的加倍和遗传物质的倍增,使其通常表现为植株的整体增大,抗逆能力增强。也可作为亲本与二倍体杂交获得三倍体品种,改良植物性状。但秋水仙素本身有毒,对材料有毒害作用,不当的处理时间及浓度可能会造成试验材料在处理过程中受毒害死亡,同时会对操作人员身体造成损害。因此,筛选出适宜的处理材料、预处理方式、秋水仙素处理浓度与处理时间、处理后培养等尤为重要。诱导处理通常会导致植物活力减弱,水培、组织培养等方法能提供营养元素的支持和减少不利因素的干扰,对提高存活率具有良好效果。
发明内容
本发明的主要目的在于提供有助于植物诱变育种试验或生产方向的简易新方法。物理诱变方法为“60Co-γ射线辐射诱变”。化学诱导法为“秋水仙素诱变草种”,并配套比较了三种培养方法,即土培法、水培法和组培法,通过特定的条件筛选出符合要求的优良性状的品种。
步骤一:品种筛选:选取早熟禾品种的种子为材料,进行种子萌发率和抗旱及复水测试,根据测试结果选择效果好的品种进行诱导。
具体萌发率和抗旱及复水测试为:早熟禾品种包括但不限于‘天鹅绒’、‘阿波罗’、‘麦迪逊’、‘翡翠’、‘墨翠’、‘蓝调’、‘武士’、‘优美’、‘野马’九个品种,以带壳种子为试验材料,记录萌发日期,成苗后持续干旱5 d,并记录干枯比例;后15 d室温复水培养,记录恢复情况,恢复后继续干旱10 d。通过比较不同品种萌发率、抗旱和复水能力,筛选更适于诱变育种的品种。
步骤二:品种预处理:将步骤一中筛选出的带壳种子在辐射前进行分批预处理,预处理方式包括但不限于:未处理的带壳干种子;水浸24 h;③水浸48 h;④5%次氯酸钠溶液30 min后水浸24 h;⑤5%次氯酸钠溶液30min后水浸48 h。
秋水仙素诱导前进行预处理,预处理方式包括但不限于:水培的预处理方式为带壳种子通过浸泡或5%质量分数次氯酸钠消毒,经浸泡过夜或次氯酸钠消毒后转入发芽盘,通过对比污染率,萌芽率和生长情况,比较两种预处理方法对早熟禾萌发效率的影响。
组培的预处理方式为通过带壳种子为材料,于超净工作台上,用5%质量分数次氯酸钠溶液对种子灭菌30 min,后用无菌水冲洗3次,晾干备用。
进一步地,在所述的组培法预处理中首先对次氯酸钠的最适处理时间进行筛选,在15-60 min设计4个不同的处理时间,通过对比污染率、萌芽率、生长情况,获得不同品种的最佳预处理条件。
步骤三:诱导育种:选用早熟禾品种的带壳种子进行诱导培育,分别通过物理诱导和化学诱导方法进行;其中物理诱导方法为60Co-γ射线辐射诱变,对步骤二所述的种子进行辐照处理,辐照处理后的种子均匀播种,播种一周后,待种子萌发完全,观察各处理萌发情况,待培养30d后统计各处理萌发率,进而确定材料的半致死剂量、获得早熟禾的最佳诱变剂量率和剂量。
化学诱导育种方法选择秋水仙素育种,通过秋水仙素水培和组培法进行培养,其中水培法为:选取早熟禾品种的带壳种子,经过水浸泡或者次氯酸钠消毒,将上述处理过的种子转入质量百分含量为0.2%-1%秋水仙素溶液中并处理0-72 h,秋水仙素诱导通过不同浓度和不同处理时间的随机区组试验,将处理后的种子清洗数次后,转入水培发芽盘培养,以获得诱导率高的品种。
组培法为:以步骤一优选品种的种子为材料,通过次氯酸钠溶液对种子进行灭菌并用无菌水冲洗,灭菌后将种子晾干并置于离心管中,用质量百分含量为0.05-0.5%的秋水仙素溶液处理0-72 h,秋水仙素诱导种子的处理条件温度25 ℃、黑暗条件下,通过不同浓度和不同处理时间进行随机区组试验;将处理完成的种子,在无菌条件下播种于制备并灭菌完成的MS+30g/L蔗糖+6g/L琼脂,pH=5.8的培养基中进行培养,种子在培养3 d后萌发。培养40 d左右材料长至7-10 cm时对比种子萌发情况及发芽率、形态指标,得出适用于早熟禾秋水仙素诱变育种的半致死剂量、存活率、诱变效率,获得不同品种早熟禾最佳诱变条件。
步骤四:根据培育后的品种通过观察表态变化和流式细胞仪确定诱导品种是否为诱变株系,建立优良品种筛选库。
比较了辅助土培、水培和组织培养技术主要差异,组织培养目的在于提高材料的萌芽率的同时,对优良株系或倍性材料进行无性繁殖,从而达到短时间内获得优良新品种的可能。通过对所选九个品种萌芽率的对比发现:正常土壤培育条件下,‘阿波罗’发芽率最低,仅有25%。但在组培条件下,‘阿波罗’的种子发芽率提高至90%。其中最佳方法为秋水仙素组培法:种子经5%次氯酸钠处理30 min后,无菌水冲洗晾干后,选择适合的秋水仙素半致死剂量处理完成后,接入无菌培养基,根据叶片和根系等表型变化筛选变异株进行流式细胞仪鉴定。组织培养技术可以大大改善秋水仙素处理后,不利环境下种子生长的外因影响作用;同时,可以降低秋水仙素诱变的生产成本,缩短新品种的育种时间。
与现有技术相比,通过对比预处理方式、诱变育种方法、后期培育及诱变材料的筛选及鉴定等过程,可进一步确定秋水仙素育种搭配组培培养的方式,不仅处理方式简单、培育周期短且诱变材料后期表型明显,更适用于早熟禾新品种育种,且更适合于其他草类的新品种的规模育种培育。同时可以获得较高的诱变率,获得较高的萌发率,同时缩短新品种的育种时间,为大规模诱变培育新品种有很好的示范作用。
附图说明
图1为鉴定流式细胞仪检测多倍体示例图。
具体实施方式
结合具体实施方式对本发明的上述内容作进一步的详细描述,但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
实施例1
选取市面常用的九个早熟禾品种‘天鹅绒’、‘阿波罗’、‘麦迪逊’、‘翡翠’、‘墨翠’、‘蓝调’、‘武士’、‘优美’、‘野马’。对上述品种的萌芽率及抗旱性进行初步测定。具体操作如下:一、选取各品种种子各100粒,分别进行a、水浸24h处理;b、先经过质量分数为5%次氯酸钠溶液浸种30 min后水浸24 h的两种处理。将处理后的种子均匀播种于土中观察其发芽率。二、将各品种a处理的材料萌芽培养15 d后,移入环境条件为:光照时间8 h,光照强度3000 Lx,温度48 ℃光照条件及黑暗时间16 h,温度30 ℃黑暗条件,培养30 d;分别统计培养5 d后各品种状态,室温恢复培养15 d状态以及恢复后再干旱10 d状态。
表1 不同品种的萌发率及抗旱性
各处理种子经预处理后均有效缩短其萌发所需时间,其中‘天鹅绒’、‘翡翠’、‘蓝调’、‘武士’等材料,经次氯酸钠溶液处理较单一水培所需萌发时间有效减少,表明种子外壳经适当的损伤处理后更能有效缩短萌发时间。结合材料枯死率及恢复情况,将上述材料分为三个抗旱等级:一级较耐旱耐热品种(2个):‘阿波罗’、‘天鹅绒’;二级普通品种(3个):‘翡翠’,‘墨翠’,‘蓝调’;三级不耐旱耐热品种(5个):‘野马’,‘武士’,‘麦迪逊’,‘优美’。
实施例2
选用九个早熟禾品种‘天鹅绒’、‘阿波罗’、‘麦迪逊’、‘翡翠’、‘墨翠’、‘蓝调’、‘武士’、‘优美’、‘野马’为试验材料。采用五种不同的处理方法对各品种种子进行预处理,比较不同预处理条件对材料萌发力及抗辐射力的影响。五种预处理方法分别为:带壳干种子。水浸24 h的带壳种子。水浸48 h的带壳种子。5%次氯酸钠溶液30 min后水浸24 h的带壳种子。5%次氯酸钠溶液30 min后水浸48 h的带壳种子。将各品种材料根据不同预处理方法分为五类,将每个类别的材料分为七份,分别装入相同目数的网袋中,保证种子正常呼吸。将分装完成的种子按试验要求分别进行辐照剂量为0 Gy、30 Gy、50 Gy、80 Gy、100Gy、150 Gy、200 Gy七个剂量的辐照处理,辐照处理剂量率均为2.34 Gy/min。待辐射完成后,将辐射后的种子均匀播种于草炭:珍珠岩2:1的混合基质中。将辐射后的种子在①培养温度25℃左右,环境湿度60%左右的温室条件;②培养温度23℃,环境湿度30%的培养室条件下,分别进行播种培养。待完全出苗后统计各处理萌发情况及半致死剂量。确定早熟禾的最佳诱变剂量率和剂量。
表2 辐射诱变预处理及培养
备注:A、预处理①;B、预处理②;C、预处理③;D、预处理④;E、预处理⑤。
试验发现,‘天鹅绒’最佳处理150 Gy;‘麦迪逊’最佳处理200 Gy;‘翡翠’最佳处理150 Gy;‘墨翠’最佳处理150 Gy;‘蓝调’最佳处理150 Gy;‘武士’最佳处理150 Gy;‘优美’最佳处理150 Gy;‘野马’最佳处理150 Gy。由于受培养环境条件的影响,品种‘阿波罗’发芽率受干扰严重,依据现有结果认为‘阿波罗’最佳处理150 Gy。因此,在选用辐射育种技术时可选择辐照剂量高于150 Gy,辐照剂量率为2.34 Gy/min的处理剂量对试验材料进行处理。
实施例3
选用‘野马’经浸泡过夜或5%质量分数的次氯酸钠浸泡,经浸泡24 h或72 h后,将种子转入不同浓度的秋水仙素溶液中(质量分数为0.3%、0.4%和0.6%),分别处理24 h、48 h和72 h后,清洗种子数次后,转入水培发芽盘培养培养。通过比较秋水仙素不同浓度和处理时间下诱导效率的差异,通过对比污染率,萌芽率和生长情况,评价最佳预处理方法、秋水仙素使用浓度和时间。
表3‘野马’秋水仙素水培诱导法
‘野马’秋水仙素最佳处理为0.4%处理48h。秋水仙素水培处理过程中,处理材料萌发初期可明显观察到材料表型的变化,包括株高的差异及新叶的宽度改变。随着材料渡过幼年期,表型变化逐渐无明显差异,根系也无明显区别,材料受环境条件的影响生长缓慢。通过流式细胞仪对疑似加倍株系进行检测,疑似加倍植株判断的准确率仅为60%。
实施例4
选用‘墨翠’,经浸泡过夜或5%质量分数的次氯酸钠浸泡,经浸泡24 h或72 h后,将种子转入不同浓度的秋水仙素溶液中(质量分数为0.3%、0.4%和0.6%),分别处理24 h、48 h和72 h 后,清洗种子数次后,转入水培发芽盘培养。通过比较秋水仙素不同浓度和处理时间下诱导效率的差异,通过对比污染率,萌芽率和生长情况,评价最佳预处理方法、秋水仙素使用浓度和时间。
表4‘墨翠’秋水仙素水培诱导法
‘墨翠’秋水仙素最佳处理为0.4%处理48h。处理材料萌发初期有明显表型变化,表现为株高及新叶宽度的改变。随着材料生长,表型逐渐无明显差异,根系也无明显变化,同时受环境条件的影响材料生长缓慢。通过对疑似加倍株系的流式细胞仪检测,疑似加倍植株的判断准确率低于50%。
实施例5
选用九个早熟禾品种‘天鹅绒’、‘阿波罗’、‘麦迪逊’、‘翡翠’、‘墨翠’、‘蓝调’、‘武 士’、‘优美’、‘野马’为试验材料。在无菌超净工作台上,用5%次氯酸钠溶液对各品种种子分别进行15m in、30 min、45 min、60 min四个灭菌时间处理,后用无菌水冲洗3次,晾干待用。将晾干后的种子均匀的播种于制备并灭菌完成的MS+30g/L蔗糖+6g/L琼脂,pH=5.8培养基中,在温度25 ℃、12 h/12 h(光照/黑暗)条件下培养,观察其萌发情况及萌发率。
表5 秋水仙素组培最适灭菌方法
通过对比试验结果发现,处理时间达到15 min时,‘野马’、‘武士’等材料3 d便可 萌发出芽,但存在少量的细菌污染且萌芽率较30 min低;除‘阿波罗’、‘麦迪逊’、‘翡翠’、 ‘蓝调’等品种外,其它各品种均在灭菌时间30 min表现为最佳,灭菌时间短、萌发时间短、 萌芽率高且污染率低;上述四个品种在30min处理条件下,除萌发时间较长,其它数据均显 示较优。因此,秋水仙素组培育种过程中选用5%次氯酸钠灭菌30 min为适宜的灭菌方法。
实施例6
选用‘野马’在无菌超净工作台上,用5%次氯酸钠溶液对种子灭菌30 min,后无菌水冲洗3次,晾干待用。灭菌晾干后的种子置于无菌离心管中,分别用浓度为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%的秋水仙素溶液各处理0 h、6 h、12 h、24 h、48 h、72 h,处理环境为温度25℃,黑暗条件下。于超净工作台上将按试验要求处理完成的材料移出至无菌培养皿中晾干,将晾干后的种子均匀的播种于制备并灭菌完成的MS+30 g/L蔗糖+6 g/L琼脂,pH=5.8培养基中,在温度25℃、12 h/12 h(光照/黑暗)条件下培养3-4 d后萌芽,此时开始统计其萌芽时间。待材料培养40 d左右长至7-10 cm时,统计种子萌发情况及发芽率。
表6‘野马’秋水仙素组培诱导法
秋水仙素浓度为0.05%时,各处理时间发芽率不低于70%,处理浓度为0.1%-0.2%时,随着处理时间的延长发芽率明显降低,各浓度在处理时间低于24 h时,材料发芽率处于65%以上,48h及其以上的处理发芽率明显降低,最低值仅为30%;处理浓度为0.3%时,种子发芽率最低值降至10%。秋水仙素处理‘野马’的半致死剂量为处理浓度0.2%,处理时间48 h,此时材料的发芽率为30%。通过与对照植株对比,选择叶片宽度增加,叶片数目减少及根系增长或缩短的植株为检测材料进行流式细胞仪检测,参照流式细胞仪检测结果,低于半致死浓度的处理,根据表型筛选倍性改变植株准确率仅80%;半致死浓度以上的处理,根据表型筛选倍性改变植株准确率高达95%。即选用半致死剂量的处理浓度,结合材料表型指标的变化可有效的筛选出倍性改变植株。
实施例7
选用‘墨翠’在无菌超净工作台上,用5%次氯酸钠溶液对种子灭菌30 min,后无菌水冲洗3次,晾干待用。灭菌晾干后的种子置于无菌离心管中,分别用浓度为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%的秋水仙素溶液各处理0 h、6 h、12 h、24 h、48 h、72 h,处理环境为温度25 ℃,黑暗条件下。于超净工作台上将按试验要求处理完成的材料移出至无菌培养皿中晾干,将晾干后的种子均匀的播种于制备并灭菌完成的MS+30 g/L蔗糖+6 g/L琼脂,pH=5.8培养基中,在温度25℃、12 h/12 h(光照/黑暗)条件下培养3-4 d后萌芽,此时开始统计其萌芽时间。待材料培养40 d左右长至7-10 cm时,统计种子萌发情况及发芽率。
表7‘墨翠’秋水仙素组培诱导法
秋水仙素浓度为0.05%时,各处理时间发芽率不低于70%,处理浓度为0.1%-0.2%时,随着处理时间的延长发芽率明显降低,各浓度在处理时间低于24 h时,材料发芽率处于60%以上,48h及其以上的处理发芽率明显降低至50%左右;处理浓度为0.3%时,种子发芽率最低值降至30%。‘墨翠’的秋水仙素诱变育种的半致死剂量为处理浓度0.3%,处理时间72h,此时材料的发芽率为30%。选择相比对照叶片变宽,叶片总数目相对减少,根系增长的植株为检测材料进行流式细胞仪检测。对照流式细胞仪检测结果,秋水仙素浓度低于0.2%的处理,依据表型筛选倍性改变植株的准确率仅75%;秋水仙素浓度0.3%的处理,根据表型筛选倍性改变植株的准确率达到90%。因此,选用秋水仙素0.3%,处理时间24h以上的处理,均可以根据材料表型指标的变化有效筛选出倍性改变植株。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种安全高效的草地早熟禾诱变方法,其特征在于:
(1)步骤一:品种筛选:选取早熟禾品种的种子为材料,进行种子萌发率和抗旱及复水测试,根据测试结果选择存活率高且抗性好的品种进行诱导;
(2)步骤二:品种预处理:将步骤一中筛选出的带壳种子在辐射前或者秋水仙素诱导前进行分批预处理,预处理方式包括水浸或次氯酸钠处理;
(3)步骤三:诱导育种:选用早熟禾品种的带壳种子进行诱导培育,分别通过物理诱导和化学诱导方法进行;其中物理诱导方法为60Co-γ射线辐射诱变,对步骤二所述的种子进行辐照处理,辐照处理后的种子均匀播种,记录其初始萌发时间,播种一周后,待种子萌发完全观察各处理萌发情况,待培养30d后统计各处理萌发率,进而确定材料的半致死剂量,获得早熟禾的最佳诱变剂量率和剂量;
化学诱导育种方法选择秋水仙素育种,通过秋水仙素水培或组培法进行培养,其中水培法为:选取早熟禾品种的带壳种子,经过水浸泡或者次氯酸钠消毒,将上述处理过的种子转入质量百分含量为0.2%-1%秋水仙素溶液中并处理0-72 h,秋水仙素诱导通过不同浓度和不同处理时间的随机区组试验,将处理后的种子清洗数次后,转入发芽盘培养,记录其初始萌发时间,40 d左右后材料长至10 cm左右时对比种子萌发情况及发芽率、存活率;根据形态指标进行诱变株系的初步筛选,经流式细胞仪检测结果计算诱变效率,以获得诱导率高的品种、预处理条件和时间、诱变浓度和时间;
组培法为:以步骤一优选品种的种子为材料,通过次氯酸钠溶液对种子进行灭菌并用无菌水冲洗,灭菌后将种子晾干并置于离心管中,用质量百分含量为0.05-0.5%的秋水仙素溶液处理0-72 h,秋水仙素诱导种子的处理条件温度25℃、黑暗条件下,通过不同浓度和不同处理时间进行随机区组试验;将处理完成的种子,在无菌条件下播种于制备并灭菌完成的MS+30 g/L蔗糖+6 g/L琼脂,pH=5.8的培养基中进行培养,种子在培养3 d后萌发,培养40d左右材料长至7-10 cm时对比种子萌发情况及发芽率,得出适用于早熟禾秋水仙素诱变育种的存活率;通过形态指标初步筛选后,使用流式细胞仪检测法评估其诱变效率,获得不同品种早熟禾最佳诱变条件;
(4)步骤四:根据培育后的品种表型变化和流式细胞仪检测结果确定诱导品种是否为诱变株系,筛选出性状优良的品种。
2.如权利要求1所述的一种安全高效的草地早熟禾诱变方法,其特征在于:所述的萌发率和抗旱及复水测试方法为:以早熟禾品种的带壳种子为试验材料,记录萌发日期,成苗后持续干旱5 d,并记录干枯比例;后15 d室温复水培养,记录恢复情况,恢复后继续干旱10d;通过比较不同品种萌发率、抗旱和复水能力,筛选更适于诱变育种的品种。
3.如权利要求2所述的一种安全高效的草地早熟禾诱变方法,其特征在于:所述的早熟禾品种包括‘天鹅绒’、‘阿波罗’、‘麦迪逊’、‘翡翠’、‘墨翠’、‘蓝调’、‘武士’、‘优美’、‘野马’。
5.如权利要求4所述的一种安全高效的草地早熟禾诱变方法,其特征在于:秋水仙素诱导前进行预处理,其中所述水培的预处理方式为带壳种子通过浸泡或5%质量分数次氯酸钠消毒,经浸泡过夜或次氯酸钠消毒后转入发芽盘,通过对比污染率,萌芽率和生长情况,比较两种预处理方法对早熟禾萌发效率的影响。
6.如权利要求5所述的一种安全高效的草地早熟禾诱变方法,其特征在于:所述组培的预处理方式为通过带壳种子为材料,于超净工作台上,用5%质量分数次氯酸钠溶液对种子灭菌30 min,后用无菌水冲洗3次,晾干备用。
7.如权利要求6所述的一种安全高效的草地早熟禾诱变方法,其特征在于:在所述的组培法预处理中首先对次氯酸钠的最适处理时间进行筛选,在15-60 min设计4个不同的处理时间,通过对比污染率、萌芽率、生长情况,获得不同品种的最佳预处理条件。
8.如权利要求7所述的一种安全高效的草地早熟禾诱变方法,其特征在于:所述步骤三中的辐照剂量为0-200 Gy七个剂量的辐照处理,辐照处理剂量率均为2.34 Gy/min。
9.如权利要求8所述的一种安全高效的草地早熟禾诱变方法,其特征在于:所述培养基为 MS+30 g/L蔗糖+6 g/L琼脂,PH=5.8的培养基。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114831022A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-08-02 | 广西壮族自治区林业科学研究院 | 一种秋水仙素对桃金娘诱变效应的探究方法 |
CN117136841A (zh) * | 2023-10-31 | 2023-12-01 | 蒙草生态环境(集团)股份有限公司 | 一种秋水仙素处理草地早熟禾种子的方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1397156A (zh) * | 2002-08-12 | 2003-02-19 | 浙江大学 | 纯天然彩色草坪草的培育方法 |
CN1543777A (zh) * | 2003-11-19 | 2004-11-10 | 中国科学院植物研究所 | 一种获得并繁育羊草无性系的方法 |
US20060031969A1 (en) * | 2004-08-06 | 2006-02-09 | Oms Investments, Inc. | Hybrid bluegrass plants and seeds |
CN1994065A (zh) * | 2006-12-22 | 2007-07-11 | 西北农林科技大学 | 一种提高西瓜多倍体选育的方法 |
CN101015276A (zh) * | 2007-02-16 | 2007-08-15 | 北京林业大学 | 小报春诱变四倍体的方法及倍性早期鉴定技术 |
CN102657075A (zh) * | 2012-05-12 | 2012-09-12 | 福建农林大学 | 一种复合诱变法选育水稻两系光身不育系的方法 |
CN106900548A (zh) * | 2017-03-28 | 2017-06-30 | 河南红枫种苗股份有限公司 | 一种金枝玉叶彩叶品种的育种方法 |
US20180317413A1 (en) * | 2015-11-03 | 2018-11-08 | Tianjin Nankai University Castor Engineering Scien And Technology Co., Ltd. | Breeding Method for Tetraploid Ricinus Communis |
-
2020
- 2020-12-29 CN CN202011596217.5A patent/CN112715355A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1397156A (zh) * | 2002-08-12 | 2003-02-19 | 浙江大学 | 纯天然彩色草坪草的培育方法 |
CN1543777A (zh) * | 2003-11-19 | 2004-11-10 | 中国科学院植物研究所 | 一种获得并繁育羊草无性系的方法 |
US20060031969A1 (en) * | 2004-08-06 | 2006-02-09 | Oms Investments, Inc. | Hybrid bluegrass plants and seeds |
CN1994065A (zh) * | 2006-12-22 | 2007-07-11 | 西北农林科技大学 | 一种提高西瓜多倍体选育的方法 |
CN101015276A (zh) * | 2007-02-16 | 2007-08-15 | 北京林业大学 | 小报春诱变四倍体的方法及倍性早期鉴定技术 |
CN102657075A (zh) * | 2012-05-12 | 2012-09-12 | 福建农林大学 | 一种复合诱变法选育水稻两系光身不育系的方法 |
US20180317413A1 (en) * | 2015-11-03 | 2018-11-08 | Tianjin Nankai University Castor Engineering Scien And Technology Co., Ltd. | Breeding Method for Tetraploid Ricinus Communis |
CN106900548A (zh) * | 2017-03-28 | 2017-06-30 | 河南红枫种苗股份有限公司 | 一种金枝玉叶彩叶品种的育种方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
韩蕾等: ""神舟"三号飞船搭载对草地早熟禾", 《草业科学》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114831022A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-08-02 | 广西壮族自治区林业科学研究院 | 一种秋水仙素对桃金娘诱变效应的探究方法 |
CN117136841A (zh) * | 2023-10-31 | 2023-12-01 | 蒙草生态环境(集团)股份有限公司 | 一种秋水仙素处理草地早熟禾种子的方法 |
CN117136841B (zh) * | 2023-10-31 | 2024-02-06 | 蒙草生态环境(集团)股份有限公司 | 一种秋水仙素处理草地早熟禾种子的方法 |
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