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第六节 水稻育种的途径和方法(三) --- 诱变育种和花药培养技术 一、诱变育种 PowerPoint Presentation
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第六节 水稻育种的途径和方法(三) --- 诱变育种和花药培养技术 一、诱变育种

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第六节 水稻育种的途径和方法(三) --- 诱变育种和花药培养技术 一、诱变育种

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  1. 第六节 水稻育种的途径和方法(三)---诱变育种和花药培养技术 一、诱变育种 我国水稻诱变育成的品种年种植面积约占全国水稻种植面积的1/10。种植面积的品种有原丰早(来自IR8早熟诱变)、浙辐802,皆为长江中下游早稻主栽品种。

  2. 水稻诱变育种仍以γ射线为主,占80%; 其次为快中子(6%)、 激光(4%)。 另外还有β射线、微波、化学诱变剂、电子流、离子束。

  3. (一)诱变处理方法 1. 适宜照射剂量:在一定的照射剂量范围内,突变率与照射剂量呈正相关,但照射的损伤效应也相应提高。目前广泛采用的是半致死剂量,即照射后植株成活率在50%左右,结实率在30%以下。60Coγ射线处理干种子所用的剂量范围为150-600Gy(1Gy=100R), 但以300Gy育成的品种数最多,约占58%。

  4. 籼稻和粳稻对辐射敏感性不同,籼稻抗辐射能力较强。籼稻和粳稻对辐射敏感性不同,籼稻抗辐射能力较强。 品种间及不同发育阶段的辐射敏感性相差也很大,可参考表1-6(P33)采用2~3个不同剂量处理。

  5. 表1-6 水稻辐射育种的适宜照射剂量

  6. 一般γ射线处理籼稻干种子采用300Gy的剂量,粳稻干种子为250Gy,剂量率为0.83-0.415Gy/min。一般γ射线处理籼稻干种子采用300Gy的剂量,粳稻干种子为250Gy,剂量率为0.83-0.415Gy/min。 中子处理则以3×1011中子数/cm2左右为好。

  7. 如果以发芽种子或秧苗进行处理,剂量为干种子处理剂量的1/10-1/12左右。如果以发芽种子或秧苗进行处理,剂量为干种子处理剂量的1/10-1/12左右。 处理种子数量视品种的辐射敏感性和诱变率,以及照射剂量的大小而不同,一般为100-250克,最低限度需要500粒。

  8. 2. 化学诱变及复合处理。P32。 化学诱变如用NMU(N-亚硝基-N-甲基尿烷)处理水稻干种子,据报告0.15%和0.03%的溶液浸渍6小时均有效。

  9. 九州大学佐藤光教授用MNU(N-methyl-N-nitrosourea)处理水稻受精卵引发突变改良稻米品质(略加介绍)。九州大学佐藤光教授用MNU(N-methyl-N-nitrosourea)处理水稻受精卵引发突变改良稻米品质(略加介绍)。

  10. Mutants for Amylose ・waxy ・dull

  11. M1 Seed No segregation M1 Plant M2 Seed Segregation M2 Plant M3 Seed Fixation N-Methyl-N-Nitrosourea (MNU) treatment MNU treatment fertilized egg cell Screening

  12. Advances in rice quality improvement

  13. N-Methyl-N-Nitrosourea (MNU) treatment for fertilized egg cells of rice

  14. 用射线与EMS复合处理水稻种子比单独处理的效果好。用射线与EMS复合处理水稻种子比单独处理的效果好。

  15. (二)选育的方法 1.照射材料的选择: 通常选用有优良性状的品种或推广品种作为材料,以改良个别性状; 也有用杂种世代种子处理的, 以增加变异幅度.

  16. 2.M1代: 采用密植控制分蘖; 一般都不进行选择。只收主穗, 单存或混合脱粒. 为什么? 3.M2代: 种植穗行或株行; M2出现异常的叶绿素突变体较多,有育种利用价值的突变少,因此群体要足够大。

  17. 4.M3及以后世代:一般已很少分离,尤其是单基因突变体。M3代均以株系种植,如株系内性状已稳定,可以混合收获。4.M3及以后世代:一般已很少分离,尤其是单基因突变体。M3代均以株系种植,如株系内性状已稳定,可以混合收获。

  18. 5.诱变与杂交相结合的选育:利用杂种一代或后代进行诱变处理, 提高其后代的变异类型。由于诱变处理不仅引起基因突变,也增加了染色体交换的频率,打断性状间的紧密连锁,实现基因重组,扩大了杂种后代变异类型,提高诱变效果。 6.诱变育种成功事例。见P33。

  19. (三)一些性状改良的效果(想一想为什么?)(三)一些性状改良的效果(想一想为什么?) 1.生育期的改良:选育早熟类型较有把握,尤其在大田容易鉴别。据报道,M2早熟突变体出现的频率为0.6%-2.3%。 实例:IR8 原丰早

  20. 2.植株高度的改良:将高秆品种诱发得半矮秆类型突变体的频率也较高(0.29%-0.42%)。2.植株高度的改良:将高秆品种诱发得半矮秆类型突变体的频率也较高(0.29%-0.42%)。 实例:陆财号  辐射31 富士稔 黎明(日本) Calrose Calrose76 M7, M101, Calpearl (USA)

  21. 3.稻米品质的改良:把粘性变为糯性;也可改良稻米蒸煮品质。3.稻米品质的改良:把粘性变为糯性;也可改良稻米蒸煮品质。 二九青 湘辐糯(湖南) IR8 糯稻RD6(四川宜宾) 红410 优质红突31(浙江舟山) 佐藤光实验室的工作。

  22. Amylose content 15.58% 0.76% 5.32% 6.48% 7.22% 3.80% 5.32% Mutants modifying amylose content WT wx du1 du2 du3 du4 du5 I2・KI

  23. sugary mutants in rice sug1 sug2 WT

  24. 4.抗病性的改良:可提高水稻抗瘟性(如桂朝2号 辐桂1号)。但据Yamasaki & Kawai, (1968)报道,M2抗稻瘟病突变频率仅为0.006%。 5.突变体应用于杂交育种:利用突变体为杂交亲本选育品种,有许多成功事例,见P34。

  25. 二、花药(花粉)培养技术 花药培养和花粉培养的含义:在合成培养基上改变其正常的发育途径,由单个花粉粒发育成完整植物的技术。

  26. 花药培养和花粉培养的区别:外植体不同。用花粉就不会因花药的药壁、花丝、花隔等体细胞的干扰而形成体细胞植株。但花粉培养技术难度大。花药培养和花粉培养的区别:外植体不同。用花粉就不会因花药的药壁、花丝、花隔等体细胞的干扰而形成体细胞植株。但花粉培养技术难度大。

  27. 花药培养和花粉培养的历史与成绩: 中花9号;浙粳66;合单76-085等。 说明已为水稻育种增添了一种有效的辅助技术。

  28. (一)花药培养的一般操作程序:P35。 1. 取花粉发育处于单核中晚期(花药伸长达颖壳的1/3-1/2)的稻穗经低温(4-10度)处理。

  29. 2. 接种前进行表面灭菌。用75%的酒精擦洗;或用新鲜漂白粉饱和液的上清夜浸泡15分钟; 或用0.1%升汞(二氯化汞)浸泡10分钟。再用无菌水冲洗3次。

  30. 3. 在超净台上接种操作,每根直径3cm的试管接种花药50-100枚。 4. 30天左右,当愈伤组织增殖到2-3cm大小时,及时进行再分化培养。经15-25天后就能诱导幼苗的分化。幼苗3-4叶即可移植到土中。

  31. 水稻花粉植株约有50%-60%可自发染色体加倍成二倍体(即双单倍体),约有40%左右为单倍体,5%为多倍体或非整倍体。单倍体可采用0.025%-0.05%的秋水仙素处理,促使染色体加倍。水稻花粉植株约有50%-60%可自发染色体加倍成二倍体(即双单倍体),约有40%左右为单倍体,5%为多倍体或非整倍体。单倍体可采用0.025%-0.05%的秋水仙素处理,促使染色体加倍。

  32. (二)花药培养的方法 1.脱分化,形成愈伤组织,用N6培养基,加一定数量的生长调节剂(2,4-D,2mg/L)。在26-28度的黑暗条件下培养3-4周。 N6培养基的成分见P36表1-7。

  33. 2.再分化。愈伤组织2-3mm大小时,将它转移到降低了生长调节剂水平的再分化培养基上,方可分化形成芽和根,最后形成完整植株。再分化用MS培养基,其成分见P36,表1-8。并附加细胞分裂素,如激动素1.5-2.0mg/L,28度下每天14-16小时1000-2000lx光照,进行光培养。2.再分化。愈伤组织2-3mm大小时,将它转移到降低了生长调节剂水平的再分化培养基上,方可分化形成芽和根,最后形成完整植株。再分化用MS培养基,其成分见P36,表1-8。并附加细胞分裂素,如激动素1.5-2.0mg/L,28度下每天14-16小时1000-2000lx光照,进行光培养。

  34. 2-4周后即陆续出现根、芽的分化。3-4片叶时即可移到土中。如幼苗瘦弱,尤其是根系不良,可将植株再移到不加细胞分裂素而含极低浓度生长调节剂的培养基上,再次培养,使其健壮后再移到土中。2-4周后即陆续出现根、芽的分化。3-4片叶时即可移到土中。如幼苗瘦弱,尤其是根系不良,可将植株再移到不加细胞分裂素而含极低浓度生长调节剂的培养基上,再次培养,使其健壮后再移到土中。

  35. 人工种子

  36. 人工种子

  37. (三)提高花药培养成植株的因素 1.供试材料的基因型: 粳稻比籼稻易获得花粉植株。 2.花粉发育时期: 单核期。 3.培养条件:脱分化需要黑暗,再分化需要光照。

  38. (四)花药培养在水稻品种改良上的应用 1.提高获得纯合材料的效率; 2.提高选择效率; 3.结合诱变处理提高诱变效果; 4.推广品种通过花药培养可达到提纯选优的作用。

  39. (五)存在问题 1.还没有适合各种不同基因型的培养基。 2.绿苗分化率还不够高。 3.分化绿苗的时间拖延过长,延误种植季节。 4.产生花粉植株的程序较繁,需要较多的人物力消耗,大规模产生花粉植株的技术尚待努力。

  40. 第七节水稻育种试验技术 一、试验地 1 土地平坦, 保水性良好, 水源方便, 灌排设施齐全。 2 务求连片,按需划块,各有田埂,灌排独立。 3 注意轮作,培养地力;道路设施须便于工作和运输,提高效率。

  41. 二、世代群体的种植 1 F1代:种子若当年播种,要用50-550C温度处理72-120小时以打破休眠。剪颖授粉产生的F1种子,播前要去壳,消毒催芽。种子消毒可用0.1%的升汞处理10分钟。或用1500倍的亥路辛多水溶液处理24小时。直接播入秧田易霉烂,故须提高秧田耕整质量。若用秧盘育秧,须进行育秧土的消毒(育秧土怎么消毒?)。F1代单苗移栽,混合收获,产生F2。

  42. 2 F2代:育秧移栽,落谷要稀,培育壮苗,以利于提高插秧质量,并可减轻查苗补缺的工作量。单苗插秧,按组合排列, 可种或不种对照和杂交亲本。株行距放宽,以利于不同基因型个体良好发育,提高选择效果。F2群体大小视杂交组合性质和育种目标而异。单株选择。

  43. F3代: 将上年(季)当选单株种成株系。每个株系一小区。单株插植。每10-20个小区种植一个对照品种。每个株系一般种100株左右。从中选择优良株系,并继续在其中选株(穗),次年(季)种成同源的F4家系。如此循序前进,直至选出优良株系,混收产生品系。进行品系鉴定试验。从试验的早期起,抗病虫逆害和稻米品质的鉴定结合进行。

  44. 4 品系鉴定试验:设对照、设重复、面积稍大。育秧移栽。单苗或少苗插秧,单苗插便于继续选择,少苗插便于鉴定其生产性能。优良品系进一步参加省、区多点鉴定试验,然后推荐参加省、区或国家级的有重复的区域鉴定试验,优秀者经省、区或国家的品种审定委员会审定,给以命名推广。

  45. 三、杂交技术 1. 亲本种植:分期播种调节花期,每期播种相隔2-3周,播2-3期。精细管理使之生长良好。 2. 杂交场所:①直接在田间;②移栽到盆钵中;放置于避风而光照充足的场所。 3. 整穗。 4. 去雄。①43-45℃温水杀雄后,剪颖挑去花药,套袋挂牌。②真空吸雄法。用3/4马力的电动机抽气,吸除花药、套袋挂牌。(彩色胶片)

  46. 5. 授粉。柱头接受花粉发芽的能力可维持5天左右,一般以当天去雄或隔日授粉为好。 6. 王忠等(1989)研究发现, CO2含量大于5%的气体,或PH〈5.6的酸性液体,处理开花前的稻穗约20秒钟,有诱导提前开放散粉的效果。可以试用。