小麦目标性状快速定向改良技术
阅读说明：本技术 小麦目标性状快速定向改良技术 (Rapid directional improvement technology for wheat target character ) 是由 李�诚 李春艳 付凯勇 李超 张祥池 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：本发明属于农业技术,涉及作物遗传育种学领域。一种小麦目标性状快速定向改良技术,包括步骤:第一步、将不含有目标性状基因的受体品种为母本,含有目标性状基因的供体小麦品种为父本进行杂交,产生F-1种子；将F-1种子与受体品种进行回交,产生BC-1种子；将携带有目标性状基因的中选单株再与受体品种进行回交,产生BC-2种子；第二步、将BC-2种子种植于温室并进行KASP标记辅助选择和全基因组背景选择,将携带有目标性状基因的中选单株再与受体品种进行回交,产生BC-3种子等。本发明能够在小麦育种过程中,对目标性状实现快速精准定向选择和定向改良,大大缩短新品种选育周期,提高新品种选育效率。(The invention belongs to the agricultural technology and relates to the field of crop genetic breeding science. A fast directional improvement technique for the target character of wheat includes such steps as hybridizing between the receptor variety not containing target character gene as female parent and the donor wheat variety containing target character gene as male parent to generate F 1 Seeds; f is to be 1 Backcrossing of seeds with recipient varieties to produce BC 1 Seeds; backcrossing the selected individual plant carrying the target character gene with the receptor variety to generate BC 2 Seeds; second, the BC is mixed 2 Planting seeds in a greenhouse, performing KASP marker assisted selection and whole genome background selection, backcrossing selected individuals carrying target trait genes with receptor varieties to generate BC 3 Seeds, and the like. The invention can realize rapid and accurate directional selection and directional improvement on target characters in the process of wheat breeding, greatly shorten the breeding period of new varieties and improve the breeding efficiency of new varietiesAnd (4) rate.)
技术领域
本发明属于农业技术，涉及领域属于作物遗传育种学领域，尤其是一种小麦目标性状快速定向改良技术。
背景技术
小麦目标性状改良技术，属于目前从事小麦育种和研究中常用技术。小麦目标性状定向改良技术是从事小麦育种、种质创新及科学研究的基础性试验技术。
目前小麦育种过程中对于目标性状选择改良，还不能实现快速精准定向选择和定向改良。此外，通过品种间杂交育种产生后代系统，经过多年连续选择直至形成纯合稳定品系，一般需要7-8年时间，若将育成品系参加区域试验和生产试验以及品种报审的时间计算在内育成新品种时间一般最快需要10年以上时间，导致新品种选育周期十分漫长，选育品种特性跟不上产业和市场变化需求。因此，如何精准定向改良作物目标性状，并且大幅度缩短小麦育种及种质创新周期，提高新品种选育效率。目前还有2个问题亟需要解决：(1)小麦目标性状的精准定向选择改良；(2)小麦工厂化快速繁育体系构建。只有将这两个问题解决才能实现小麦目标性状快速精准定向改良，大幅度提高育种效率。
目前与本方法最接近的已有发明技术是王平等的一种水稻稻瘟病定向改良方法，申请(专利)号：CN201610858758.8。该方法是利用感稻瘟病的骨干水稻育种材料作为受体，与以水稻稻瘟病抗源材料作为抗病基因供体，进行杂交配组，然后进行回交，获得BC1F1代组合；并进行种植，在幼苗期进行稻瘟病菌混合菌株接种鉴定稻瘟病抗性，筛选获得抗苗叶瘟的水稻单株材料，将筛选的单株材料种植于病圃，再次回交，获得BC2F1代组合；同时经过稻瘟病病圃田间自然诱发鉴定各单株材料穗颈瘟抗性，筛选获得具有稻瘟病穗颈瘟抗性的BC2F1代组合；种植BC2F1代种子，同时进行稻瘟病穗颈瘟抗性鉴定，筛选获得稻瘟病抗性改良的目标育种材料。上述的方法没有利用功能基因标记及全基因组芯片进行精准高效辅助选择，也没有结合快速繁育技术进行快速工厂化繁育。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够在小麦育种过程中，对目标性状实现快速精准定向选择和定向改良，大大缩短新品种选育周期，提高新品种选育效率，经济实用的小麦目标性状快速定向改良技术。
本发明公开了一种小麦目标性状快速定向改良技术，主要包括以下步骤:
第一步、将不含有目标性状基因的受体品种为母本，含有目标性状基因的供体小麦品种为父本进行杂交，产生F1种子；将收获的F1种子种植于温室与受体品种进行回交，产生BC1种子；将收获的BC1种子种植于温室并进行KASP标记辅助选择和全基因组背景选择，将携带有目标性状基因的中选单株再与受体品种进行回交，产生BC2种子；
第二步、将收获的BC2种子种植于温室并进行KASP标记辅助选择和全基因组背景选择，将携带有目标性状基因的中选单株再与受体品种进行回交，产生BC3种子；将收获的BC3种子种植于温室并进行KASP标记辅助选择和全基因组背景选择，将携带有目标性状基因的中选单株进行自交，产生携带有目标性状基因的纯合稳定改良品系。
作为优选，所述的适用于本方法改良的小麦目标性状主要包括适应性、籽粒大小、千粒重、抗穗发芽、品质、抗逆、抗病虫性状。
作为优选，在所述的第一步骤中，对母本、父本种子籽粒进行杂交之前，进行脱春化处理培养；将收获的F1种子与受体品种进行回交之前，进行脱春化处理培养；将收获的BC1种子与受体品种进行回交之前，进行脱春化处理培养；
在所述的第二步骤中，对收获的BC2种子与受体品种进行回交之前，进行脱春化处理培养；将收获的BC3种子与中选单株进行自交之前，进行脱春化处理培养。
作为优选，所述的脱春化处理培养，具体做法为：
在培养皿中进行0.1％砷汞消毒后进行萌发，籽粒露白后放入冰箱冷藏室，进行为期10-14d的低温2-4℃脱春化处理培养，低温培养期间最初的1-2d加入0.3％H202，2-3ml/皿有助于强冬性小麦加速脱春化进程；低温脱春化培养期间每隔2-3d，将培养皿中幼苗用蒸馏水反复冲洗1-2遍，加霍格兰营养液培养；将脱春化后的幼苗移栽至盆口直径15-18cm的塑料花盆中，每盆播种8-10株，播种深度3-5cm，播种后的花盆放在室内培养室培养，用植物培养的红蓝冷光源设置每24h光照时间12-16h，温度20-25℃、湿度55-65％培养；培养至分蘖期，植株高度约10-15cm高，每株一般保留2-3个健壮分蘖，其余分蘖从根部剪除；每隔12-14d施氮磷钾复合肥一次，培养至11月初籽粒灌浆成熟，在每一盆中选择长势最好的1个植株将其主茎单穗进行脱粒收获。
本发明的工作原理：
小麦目标性状快速定向改良技术，是利用目前小麦中已知性状的功能基因，如适应性、籽粒大小、千粒重、抗穗发芽、品质、抗逆、抗病虫等相关功能基因标记。通过将不含特定目标基因的受体品种(系)与供体亲本(含特定目标性状基因的品种)进行杂交，产生后代与供体亲本进行连续三代回交，期间对后代系统材料进行KASP标记辅助选择和全基因组背景选择，对于中选株系进行自交，最终改良受体品种(系)目标性状。
经过上述技术方案对小麦目标性状快速定向改良，具体效果表现在：
(1)小麦常规杂交育种中性状改良通常是多个性状改良，且性状改良方向不可控、不定向。本发明针对小麦目标性状实施的是定向改良，通过对目标性状连续3次回交转育并结合KASP标记辅助选择和全基因组背景选择，使得被改良目标性状定向可控，这是本发明区别以往小麦常规杂交育种中的性状改良之处。
(2)本发明目前可改良的小麦目标性状还比较有限(如表1所示)，但是今后随着小麦中更多的功能基因被大量克隆和发掘，还会有更多的目标性状可以作为本发明实施改良的目标性状。
(3)若按春小麦1年1代，冬小麦3年2代，应用本发明进行目标性状定向改良，春小麦则需要5年，冬小麦则需要7.5年时间，而本发明通过结合应用创制的小麦快速繁育技术，即技术方案中的对种子多次进行脱春化处理培养。1.5年时间就可完成目标性状快速定向改良(如表2所示)，比田间性状改良用时缩短至20-30％，并获得稳定品系。
表1小麦可用于快速定向改良的目标性状表
表2与大田生长条件下小麦性状改良时间对比表
综上所述，本发明能够在小麦育种过程中，对目标性状实现快速精准定向选择和定向改良，大大缩短新品种选育周期，提高新品种选育效率，为小麦新品种选育和种质资源创新及科学研究提供试验材料。与现有技术相比，本发明是一种经济实用的小麦目标性状快速定向改良技术。
附图说明
图1为本发明实施例中小麦目标性状快速定向改良技术路线图的示意图。
具体实施方式
参照附图，本技术方案以快速定向改良强冬性小麦抗叶锈病性状为例，详细说明本发明技术的具体实施方案：
受体品种为不含有抗叶锈病主效基因的石2013-2，供体品种以含有抗叶锈病主效基因Lr9和Lr14a的中麦1062，1年6个月时间快速定向改良受体小麦石2013-2的抗叶锈病性状。
1、在当年9月将石2013-2与中麦1062籽粒在培养皿中进行0.1％砷汞消毒后进行萌发，籽粒露白后放入冰箱冷藏室，进行为期10-14d的低温2-4℃脱春化处理培养。低温培养期间最初的1-2d加入0.3％H202，2-3ml/皿有助于强冬性小麦加速脱春化进程。低温脱春化培养期间每隔2-3d，将培养皿中幼苗用蒸馏水反复冲洗1-2遍，加霍格兰营养液培养有利于形成壮苗。将脱春化后的幼苗移栽至盆口直径15-18cm的塑料花盆中，每盆播种8-10株，播种深度3-5cm，播种后的花盆放在室内培养室培养，用市售植物培养的红蓝冷光源设置光照时间12-16h(每24h)，温度20-25℃、湿度55-65％培养。培养至分蘖期，植株高度约10-15cm高，每株一般保留2-3个健壮分蘖，其余分蘖从根部剪除。每隔12-14d施氮磷钾复合肥一次，也可根据盆中苗情长势长在浇水施肥方面做相应调整。培养至抽穗，以不含有抗叶锈病主效基因的受体品种石2013-2为母本，含有抗叶锈病主效基因Lr9和Lr14a的供体小麦品种中麦1062为父本进行杂交，培养至12月初籽粒灌浆成熟，收获5穗F1种子。
2、12月中下旬将收获的F1种子按上述步骤进行脱春化处理后种植于温室与石2013-2进行回交，至来年3月上旬收获20-30穗BC1种子。
3、3月中旬将收获的BC1种子按上述步骤进行脱春化处理后种植于温室，拔节期取叶片提取DNA进行KASP标记辅助选择和全基因组芯片背景选择标记，将携带有抗叶锈病主效基因Lr9和Lr14a的中选单株再与石2013-2进行回交，培养至6月中旬籽粒灌浆成熟，收获20-30穗BC2种子。
4、6月下旬将收获的BC2种子按上述步骤进行脱春化处理后种植于温室，拔节期取叶片提取DNA进行KASP标记辅助选择和全基因组背景选择，将携带有抗叶锈病主效基因Lr9和Lr14a的中选单株再与石2013-2进行回交，培养至9月下旬籽粒灌浆成熟，收获20-30穗BC3种子。
5、10月初将收获的BC3种子按上述步骤进行脱春化处理后种植于温室，拔节期取叶片提取DNA进行KASP标记辅助选择和全基因组背景选择，将携带有抗叶锈病主效基因Lr9和Lr14a的中选单株进行自交，培养至1月初籽粒灌浆成熟，产生携带有抗叶锈病主效基因Lr9和Lr14a的纯合稳定改良品系。
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