一种三蒴型芝麻的高产定向改良方法
阅读说明：本技术 一种三蒴型芝麻的高产定向改良方法 (High-yield directional improvement method for three capsule type sesame ) 是由 孙建 乐美旺 颜小文 颜廷献 梁俊超 饶月亮 周红英 于 2020-12-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供的一种三蒴型芝麻的高产定向改良方法,包括：S1、将三蒴型芝麻种质资源按行距≥40cm播种,于1-2对真叶期进行间苗,苗株距3-5cm；于3-4对真叶期进行定苗,苗株距≥30cm；S2、筛选获得多蒴果芝麻种质；S3、以步骤S2中获得的多蒴果芝麻种质和三蒴型芝麻为亲本进行人工杂交,收获F1代杂交种；S4、对所述F1植株中部的节位中≥50％的节位每叶腋开花数为5-7的植株进行标记；S5、以标记的F1植株为母本,以步骤S3中的三蒴型芝麻亲本为父本,连续回交和定向选择3-5次；通过上述方法可完成普通三蒴芝麻品种的定向改良,大幅增加普通三蒴芝麻的每叶腋成蒴数和单株蒴果数,实现芝麻单产的大幅提高。(The invention provides a high-yield directional improvement method of three-capsule type sesame, which comprises the following steps: s1, sowing the three capsule type sesame germplasm resources according to the row spacing of more than or equal to 40cm, and thinning in the true leaf stage at 1-2 times, wherein the seedling spacing is 3-5 cm; performing final singling at the true leaf stage at 3-4, wherein the seedling spacing is more than or equal to 30 cm; s2, screening to obtain the sesame seed of the plutella xylostella; s3, carrying out artificial hybridization by taking the multi-capsule sesame germplasm and the triple-capsule sesame obtained in the step S2 as parents, and harvesting F1 generation hybrid seeds; s4, marking plants with axillary flowering numbers of 5-7 at more than or equal to 50% of the nodes in the middle of the F1 plant; s5, continuously backcrossing and directionally selecting for 3-5 times by taking the marked F1 plant as a female parent and the three-capsule type sesame parent in the step S3 as a male parent; the method can achieve oriented improvement of common three capsule sesame varieties, greatly increase the per-axillary capsule forming number and the single-plant capsule number of common three capsule sesames, and realize great improvement of the single yield of sesames.)
技术领域
本发明涉及芝麻育种领域，具体涉及一种三蒴型芝麻的高产定向改良方法。
背景技术
芝麻(S.indicum L.，2n＝26)是我国传统的重要油料作物。芝麻籽具有很高的营养价值和广阔的消费群体，是我国许多传统食品不可或缺的原材料。芝麻籽含油量高，富含不饱和脂肪酸(其中油酸和亚油酸占总量的85％左右)，还含有芝麻素(sesamin)、芝麻酚(sesamol)和维生素E等天然抗氧化类物质，十分有益于人体健康，是重要的优质食用油源和营养保健食品。
芝麻主要有单蒴类型和三蒴类型，即每叶腋结蒴数为1个的为单蒴类型，每叶腋结蒴数为3个的为三蒴类型。目前，生产中应用的芝麻品种绝大部分为三蒴类型。但是，受种植密度、土壤肥力、生长环境以及逆境胁迫等因素的影响，三蒴类型的芝麻品种在生产中往往存在落花落果现象，成蒴率较低，难以全株实现每个叶腋均能成蒴3个。已有的研究表明，三蒴型芝麻种质资源的每叶腋成蒴数在1.01-2.10个之间，平均1.68个(参见“不同株型芝麻种质湿害后产量性状研究及耐湿性评价”孙建，张秀荣，张艳欣，王林海，黎冬华.植物遗传资源学报，2010,11(2)：139-146.；“芝麻不同部位开花结蒴规律及蒴果发育特性研究”高桐梅，卫双玲，李春明，李丰，梅鸿献.河南农业科学，2013,42(4)：64-67.；“Capsuledevelopment characters at different positions of sesame(Sesamum indicum)”GaoT M,Wei S L,Li C M,Li F,Mei H X.Agricultural Science&Technology,2014,15(1):43-46,82)，难以实现产量的突破性提升。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的芝麻品种产量低的缺陷，从而提供一种三蒴型芝麻的高产定向改良方法，鉴定和发掘多蒴果类型的资源材料，并以其为亲本对现有普通三蒴芝麻品种进行定向改良，增加每叶腋成蒴数和单株蒴果数，可以大幅提高普通三蒴型芝麻品种单产。
本发明提供了一种三蒴型芝麻的高产定向改良方法，包括如下步骤：
S1、将三蒴型芝麻种质资源按行距≥40cm播种，于1-2对真叶期进行间苗，苗株距3-5cm；于3-4对真叶期进行定苗，苗株距≥30cm；
S2、待步骤S1中的芝麻植株进入盛花期后对植株开花情况进行观察和记录，对每叶腋开花数大于3的种质资源进行标记；在终花后对结蒴情况进行调查记录，对每叶腋结蒴数大于3的种质资源进行标记；待植株成熟后对每叶腋开花数和结蒴数均大于3的种质资源标记进行考种分析，从中选择植株中部的节位中≥50％的节位出现每叶腋着生S个蒴果的芝麻植株，5个≤S≤7个，从而获得多蒴果芝麻种质；
S3、以步骤S2中获得的多蒴果芝麻种质和三蒴型芝麻为亲本进行人工杂交，收获F1代杂交种；
S4、种植F1代杂交种得到F1植株，待F1植株开花后，对所述F1植株中部的节位中≥50％的节位的每叶腋开花数为5-7的植株进行标记；
S5、以步骤S4中标记的F1植株为母本，以步骤S3中的三蒴型芝麻亲本为父本，进行所述人工杂交，收获BC1代杂交种，种植BC1代杂交种得到BC1分离群体植株，待BC1全体植株开花后，对所述BC1群体植株中部的节位占植株中部的节位中≥50％的节位的每叶腋开花数为5-7的植株进行标记；再次以标记的植株为母本，以步骤S3中的三蒴型芝麻亲本为父本进行人工杂交，收获BC2杂交种子，然后种植BC2并对群体中植株中部的节位中≥50％的节位每叶腋开花数为5-7的植株进行标记，依此进行人工杂交(即回交)3-5次。
在本发明中，植株由上至下包括植株上部(高度为a)、植株中部(高度为b)和植株下部(高度为c)，整个植株的长度为H，其中b和H的比值≥1/3。
可选的，在步骤S1中行距为40-60cm，定苗后苗株距为30-40cm。
可选的，所述杂交种在种植时选择稀植的方式进行种植。
可选的，所述稀植的方式为：将所述杂交种按行距≥40cm播种，于1-2对真叶期进行间苗，苗株距3-5cm；于3-4对真叶期进行定苗，苗株距≥30cm。
可选的，所述稀植的方式为：将所述杂交种种植的行距为40-60cm，定苗后苗株距为30-40cm。
可选的，所述人工杂交获得的每一代分离群体植株数量为≥30株。
可选的，所述人工杂交为：先于前一日傍晚对亲本之一进行人工去雄，然后于次日早晨取另一亲本正在开放花朵的花粉对人工去雄后的亲本雌蕊进行授粉。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的一种三蒴型芝麻的高产定向改良方法，包括如下步骤：S1、将三蒴型芝麻种质资源按行距≥40cm播种，于1-2对真叶期进行间苗，苗株距3-5cm；于3-4对真叶期进行定苗，苗株距≥30cm；S2、待步骤S1中的芝麻植株进入盛花期后对植株开花情况进行观察和记录，对每叶腋开花数大于3的种质资源进行标记；在终花后对结蒴情况进行调查记录，对每叶腋结蒴数大于3的种质资源进行标记；待植株成熟后对每叶腋开花数和结蒴数均大于3的种质资源标记进行考种分析，从中选择植株中部的节位中≥50％的节位出现每叶腋着生S个蒴果的芝麻植株，5个≤S≤7个，从而获得多蒴果芝麻种质；S3、以步骤S2中获得的多蒴果芝麻种质和三蒴型芝麻为亲本进行人工杂交，收获F1代杂交种；S4、种植F1代杂交种得到F1植株，待F1植株开花后，对所述F1植株中部的节位中≥50％的节位的每叶腋开花数为5-7的植株进行标记；S5、以步骤S4中标记的F1植株为母本，以步骤S3中的三蒴型芝麻亲本为父本，进行所述人工杂交，收获BC1代杂交种，种植BC1代杂交种得到BC1植株，待BC1植株开花后，对所述BC1分离群体中植株中部的节位中≥50％的节位的每叶腋开花数为5-7的植株进行标记；再次以标记的植株为母本，以步骤S3中的三蒴型芝麻亲本为父本进行人工杂交(即回交)，收获BC2杂交种子，然后种植BC2分离群体并对植株中部的节位中≥50％的节位的每叶腋开花数为5-7的植株进行标记后再回交，依此进行人工杂交3-5次(即回交3-5次)；由于三蒴类型芝麻的每叶腋多蒴果性状发生率极低且性状表现稳定性极低，因此在提高三蒴类型芝麻产量方面，研究人员忽略了将每叶腋多蒴果性状作为三蒴类型芝麻的定向改良性状，至今也未有相关的三蒴类型芝麻改良每叶腋多蒴果性状以及成功的相关报道，由于三蒴型芝麻为单杆型芝麻，通常不分枝，宜于密植，因此未有研究人员发现低密度种植将影响三蒴型芝麻的每叶腋多蒴果性状发生率和性状表现的稳定性，而申请人在研究过程中发现，当按照步骤S1实施时，可以显著提高三蒴型芝麻的每叶腋多蒴果性状发生率和性状表现稳定性，能够高效获得三蒴型芝麻的每叶腋多蒴果性状资源，为芝麻遗传改良提供新的有利性状基因资源；通过步骤S2可以有效筛选出三蒴型芝麻的每叶腋多蒴果性状资源；通过步骤S3-S5的选育方法，可完成普通三蒴芝麻品种的定向改良，大幅增加普通三蒴芝麻的每叶腋成蒴数和单株蒴果数，实现芝麻单产的大幅提高。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
下述实施例中涉及的傍晚时间段为16:00-19:00，早晨时间段为7:00-9:00。
实施例1
本实施例所用材料为107份三蒴型芝麻种质资源(种质资源由江西省作物种质资源中心&江西省农业科学院作物研究所提供，种质资源见表2，其中部分种质资源为江西省作物种质资源中心&江西省农业科学院作物研究所命名编号)和10个典型的普通三蒴芝麻品种(见表1)，具体操作步骤如下：
(1)三蒴型芝麻种质资源的结蒴特性鉴定。将107芝麻种质资源按40-60cm行距(在本实施例中选择40cm行距)播种，于1-2对真叶期进行间苗，要求苗株距3-5cm(在本实施例中选择5cm株距)；于3-4对真叶期进行定苗，株距30-40cm(在本实施例中选择30cm株距)；待植株成熟后进行结蒴性状的观察记录。其他田间管理与正常芝麻种植基本一致。
(2)多蒴果资源的获得。待步骤(1)稀植的芝麻种质资源进入盛花期后对植株开花情况进行观察记录，对每叶腋开花数大于3的种质资源进行标记；在终花后对结蒴情况再次进行调查记录，对每叶腋有效结蒴数大于3的种质资源进行标记；待植株成熟后对每叶腋开花数和结蒴数均大于3的种质资源标记进行考种分析，从中选择植株中部的节位中≥50％的节位出现每叶腋着生S个蒴果的芝麻植株，5个≤S≤7个，从而获得多蒴果芝麻种质，结果发现107份芝麻种质资源中每叶腋开花数平均在1.0-4.35之间，每叶腋平均成蒴数在1.0-3.66之间，从中选择满足植株中部的节位中≥50％的节位着生5-7个蒴果的要求的芝麻种质资源，在满足植株中部的节位中≥50％的节位着生5-7个蒴果的要求的芝麻种质资源中，“RX786”芝麻种质(种质资源由江西省作物种质资源中心&江西省农业科学院作物研究所提供并编号命名)是最优的多蒴果芝麻种质资源，具体为上部和下部每叶腋着生1-5个蒴果，全株每叶腋开花数平均为4.35，全株每叶腋成蒴数平均为3.66，单株蒴果数平均高达300.11个，单株产量平均41.51g，因此，在本实施例中选择RX786为多蒴果芝麻种质。
(3)人工杂交。利用上述步骤(2)鉴定获得的多蒴果芝麻“RX786”和10个普通三蒴芝麻品种为亲本(见表1中)，进行人工杂交。杂交方法为：于头一天傍晚16:00-19:00对亲本之一进行人工去雄，次日早晨7:00-9:00取另一亲本正在开放花朵的花粉对已经人工去雄后的亲本雌蕊进行授粉。
(4)杂交后代种植与选择。利用步骤(3)杂交后收获的种子(F1代杂交种)稀植(按照步骤(1)中的稀植方法种植)，待F1植株开花后，调查植株中部每叶腋开花数，对植株中部的节位中≥50％的节位的每叶腋开花数为5-7的多蒴果植株进行标记。
(5)连续回交与定向选择。以步骤(3)标记的多蒴果植株为母本，以其普通三蒴型亲本为父本(见表1中)，进行人工杂交，即回交，杂交方法参考步骤(3)。收到的杂交种子继续稀植(按照步骤(1)中的稀植方法种植)，待后代植株开花后，调查植株中部每叶腋开花数，对植株中部的节位中≥50％的节位的每叶腋开花数为5-7的多蒴果植株进行标记。然后再次以该多蒴果植株为母本，以其普通三蒴型亲本(见表1中)为轮回亲本，再次进行回交，收取杂交种子。如此回交5次，每一代分离群体植株尽量足够大(大于30株以上)，一直以植株中部的节位中≥50％的节位的每叶腋开花数为5-7的多蒴果性状为目标性状开展定向改良，同时考虑株系抗性、种子品质等性状，最后完成普通三蒴芝麻品种(见表1中)的定向改良，大幅增加普通三蒴芝麻的每叶腋成蒴数和单株蒴果数，实现单产的大幅提高。
改良效果比较。对连续回交5次完成的定向改良品种进行主要性状鉴定，鉴定方法为：试验小区长3米、宽2m，随机区组设计，三次重复，种植行距40cm，1-2对真叶期间苗，3-4对真叶期定苗，株距10cm，其他田间管理如常。比较分析发现(表1)，改良后品种的蒴果节数、每蒴粒数、千粒重等性状与其轮回亲本的非常相近，差异较小；而单株蒴果数、每叶腋成蒴数、单株产量和折合亩产则显著增加，增产幅度高达20.54％-48.36％，实现了普通三蒴芝麻品种单产的大幅度提高。
表1定向改良前后的效果比较
表2、芝麻种质资源
实验例1
本实验例考察了不同的种植密度对于“RX786”芝麻的每叶腋多蒴果性状发生率的影响，RX786植株每叶腋多蒴果性状发生率(多蒴植株发生率)是指植株中部的节位中≥50％的节位出现每叶腋着生5-7个蒴果的芝麻植株数量占小区总芝麻植株数量的百分比。
试验方法：按照表3中的行距设置小区，小区宽2m，每个小区种植10行，随机区组设计，重复三次。于1-2对真叶期间苗，3-4对真叶期定苗。
以“RX786”芝麻种质资源按照实施例1中的步骤(1)和步骤(2)实施，其中步骤(1)中的行距和定苗后的苗株距见下表3，统计的RX786植株每叶腋多蒴果性状发生率见下表3。
表3、RX786植株每叶腋多蒴果性状发生率结果
行距/cm
株距/cm
行距*株距
多蒴果性状发生率％
方案1
40
30
40*30
100.00
方案2
40
25
40*25
90.28
方案3
40
20
40*20
47.62
方案4
40
15
40*15
1.67
方案5
35
30
35*30
91.67
方案6
35
25
35*25
58.33
方案7
35
20
35*20
7.14
方案8
35
15
35*15
0.00
方案9
30
30
30*30
60.00
方案10
30
25
30*25
25.00
方案11
30
20
30*20
1.19
方案12
30
15
30*15
0.00
由上述表3可知，通过控制行距/cm和株距/cm可以显著提高三蒴型芝麻的每叶腋多蒴果性状的发生率。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种南瓜育种杂交授粉方法