一种酿酒高粱恢复系种质材料的选育方法与流程

1.本发明属于种子选育技术领域，具体为一种酿酒高粱恢复系种质材料的选育方法。


背景技术：

2.高粱分糯高粱和粳高粱，四川、贵州的本土高粱多属于糯高粱，因糯高粱与粳高粱生物成分存在差异，酿造出的酒也有差异，糯高粱酿酒出酒率略高，香味浓明显优于粳高粱。因此，酿造厂优先选用糯高粱酿酒，但种植糯高粱品种产量低(亩产150～200kg)，远低于粳高粱的产量(亩产400-500kg)。同时，粳高粱茎秆矮，丰产性高，抗倒伏能力强，易于种植管理；糯高粱茎秆高，抗倒伏能力弱，产量低，不易种植管理，但是做酿酒原料，出酒率高，香味浓，品质优，口感好。因为产量低因素导致农民种植糯高粱积极性不高，造成糯高粱原料供不应求。
3.在群体遗传学中，所谓基因漂移是指一个群体的遗传变异转移到另外一个群体的现象。基因漂移是生物种群间遗传多样性转移的重要机制。高水平基因漂移可降低两个群体间的遗传分化，增加同质性。在某些情况下，基因漂移可能导致一个物种或种群的基因库中增加新的遗传变异。许多因素可以影响不同群体之间的基因漂移速率，这些因素包括物种本身的特性(比如扩散移动性)、群体间的物理距离和群体大小等。研究表明，油菜、甘蔗、莴苣、草莓、向日葵、马铃薯以及禾本科作物均有向其近缘野生种的自发基因转移，甚至不同属间的基因漂移也有可能发生。因此，利用基因漂移技术诱导糯高粱
4.在申请号为cn201310106704.2的专利中公开了一种酿酒有机高粱的栽培方法，其采用的技术方案为“a、种子处理；b、播种；c、移栽；d、收获”通过优化栽培方法来提高产量。但是，采用这种方式，在提高产量的同时，成本也提高了。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种酿酒高粱恢复系种质材料的选育方法，以解决背景技术中提出的以下技术问题：
6.粳高粱茎秆矮，丰产性高，抗倒伏能力强，易于种植管理；糯高粱茎秆高，抗倒伏能力弱，产量低，不易种植管理，但是做酿酒原料，出酒率高，香味浓，品质优，口感好。因为产量低因素导致农民种植糯高粱积极性不高，造成糯高粱原料供不应求。
7.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
8.一种酿酒高粱恢复系种质材料的选育方法，是利用基因漂移技术与基因叠加技术来实现目标的，包括以下方法：
9.s1：选取颗粒饱满的雄性不育系矮秆粳高粱种子作为第一母本，选取颗粒饱满的糯高粱种子作为第一父本；第一母本与第一父本杂交得到f1a；f1a至少连续自交五代；
10.在连续自交的过程中，每代均根据育种目标选取表现出相应特性的植株的穗粒作为种子；连续自交完成得到纯合的自交系种质材料a。
11.s2：选取优质糯高粱种子作为第二父本，以纯合的自交系种质材料a作为第二母本；第二父本与第二母本杂交得到f1b；f1b至少连续自交五代；
12.在连续自交的过程中，每代均根据育种目标选取表现出相应特性的植株的穗粒作为种子；连续自交完成得到纯合的自交系种质材料b；
13.s3：选取恢复系粳高粱种子作为第三父本，纯合的自交系种质材料b作为第三母本；第三父本与第三母本进行杂交得到f1c；f1c至少连续自交五代；
14.在连续自交的过程中，每代均根据育种目标选取表现出相应特性的植株的穗粒作为种子；连续自交完成得到稳定的酿酒高粱恢复系种质材料。
15.进一步地，在s1中，f1a连续自交6代；在s2中，f1b连续自交6代；在s3中，f1c连续自交6代；
16.进一步地，在s1中的育种目标为植株粗壮、高度低、抗病害、穗粒小、穗粒呈糯性；s2中的育种目标为植株粗壮、高度低、抗病害、穗粒小、穗粒呈糯性；s3中的育种目标为植株粗壮、高度低、抗病害、穗粒小、穗粒呈糯性且高产。
17.进一步地，s3中的育种目标中的糯性是指糯高粱的淀粉含量在65％-75％之间，支链淀粉占总淀粉的80％以上，胚乳遇碘呈红色反应。
18.进一步地，植株高度低是指植株高度低于1.8m，穗粒小是指平均千粒重17g-20g。
19.进一步地，s1中采用人工授粉。
20.进一步地，在s1、s2与s3中均采用套袋自交。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.本发明在第一步通过雄性不育系矮秆粳高粱种子作为第一母本，选取颗粒饱满的糯高粱种子作为第一父本；在杂交得到f1a之后通过连续自交得到了具有杂交亲和力的纯合的自交系种质材料a种子；在第二步选取优质糯高粱种子作为第二父本，以纯合的自交系种质材料a作为第二母本；在杂交之后通过连续自交得到了能与任何不育系高粱杂交的纯合的自交系种质材料b种子。在第三步选取恢复系粳高粱种子作为第三父本，纯合的自交系种质材料b作为第三母本；在杂交并连续自交后得到了适于酿酒的高粱恢复系种质材料。本发明实现了两种不同品种的高粱的远缘杂交，培育出了植株粗壮、高度低、抗病害、穗粒小、穗粒呈糯性的适于酿酒的恢复系种质材料。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例
25.本发明为了取粳高粱矮杆、丰产基因与糯高粱出酒率高、品质优基因相结合，育成一种新的矮杆，丰产，出酒率高，品质优的酿酒高梁新品种，要实现育种目标，通过杂交优势利用是最好的育种途径。可是，粳高粱基因与糯高粱基因杂交不亲和或半亲和，无法实现杂交优势利用这一目的。为了实现目的，技术人员利用基因漂移技术与基因叠加技术育成了一种能与粳、糯高粱不育系杂交都能亲和的酿酒高粱恢复系种质材料。
26.一种酿酒高粱恢复系种质材料的选育方法，包括以下方法：
27.s1：选取颗粒饱满的雄性不育系矮秆粳高粱种子作为第一母本，选取颗粒饱满的糯高粱种子作为第一父本；第一母本与第一父本杂交得到f1a；f1a至少连续自交五代；
28.在连续自交的过程中，每代均根据育种目标选取表现出相应特性的植株的穗粒作为种子；连续自交完成得到纯合的自交系种质材料a；
29.s2：选取优质糯高粱种子作为第二父本，以纯合的自交系种质材料a作为第二母本；第二父本与第二母本杂交得到f1b；f1b至少连续自交五代；
30.在连续自交的过程中，每代均根据育种目标选取表现出相应特性的植株的穗粒作为种子；连续自交完成得到纯合的自交系种质材料b；
31.s3：选取恢复系粳高粱种子作为第三父本，纯合的自交系种质材料b作为第三母本；第三父本与第三母本进行杂交得到f1c；f1c至少连续自交五代；
32.在连续自交的过程中，每代均根据育种目标选取表现出相应特性的植株的穗粒作为种子；连续自交完成得到稳定的酿酒高粱恢复系种质材料。
33.具体的，在s1步骤中，矮秆粳高粱选用北方粳高粱品种，糯高粱选用四川或者贵州的本地高粱。四川、贵州两省的高粱称为红高粱或糯高粱，含有适宜于酿造白酒的单宁，单宁又叫没食子酸葡萄糖；单宁在发酵过程中，会转化成丁香酸和香草酸、4-甲基愈创木酚等酚类化合物，这些微量成分本身就具有舒适的香气，它们还能与酒中其他微量成分发生反应，生成更幽雅的香气成分。适当的单宁含量(0.8％～1.2％)可以增加白酒的香味成分。
34.在海南育种基地，利用雄性不育系矮秆粳高粱种子和糯高粱种子杂交得到f1a，将得到的f1a种子带到四川育种基地进行种植。由于第一母本采用了雄性不育系矮秆粳高粱，f1a种植之后结籽极少。因此，需要种植大量的f1a自交，至少需要种植一千株，利用基因突变，f1a少量的植株结籽。收集f1a第一代所结的所有籽继续进行种植自交，f1a第二代的植株结籽的情况变好，但是依然比较少。在这一步便可以适当选取与育种目标相近的种子进行种植自交。f1a第三代的植株结籽情况明显变好，此时，可根据育种目标选取植株粗壮、高度低、抗病害、穗粒小、穗粒呈糯性的种子。连续自交六代之后得到纯合的自交系种质材料a的种子。此步骤的目的在于提高杂交亲和力，目的在于让糯高粱与粳高粱杂交后的结籽更加稳定。
35.但是，纯合的自交系种质材料a种植后得到的高粱含糯性一直不够稳定，因此，在四川当地选取优质的糯高粱种子作为第二父本，将纯合的自交系种质材料a的种子作为第二母本进行杂交。杂交后得到f1b，种植f1b，依然会出现形状分离，因此需要对种子进行选取，此时可相对s1步骤中选取的更为严格。在本实施例中，将得到的八份纯合的自交系种质材料a种子与八份糯高粱种子在海南基地进行种植得到32份f1b的种子。同时，将得到的八份纯合的自交系种质材料a种子与八份糯高粱种子在海南基地进行种植得到32份f1b的种子。此目的在于利用不同的地理环境来增加基因突变的可能性。此后分别在四川和海南将f1b连续自交六代并根据育种目标进行选种。在最后一代全部在四川种植自交并选种得到纯合的自交系种质材料b的种子。此时，得到的纯合的自交系种质材料b的种子与任何不育系高粱杂交后得到的种子均能够继续育种。因此，这两步实现的主要目的是糯高粱与不育系粳高粱杂交后的种子能够继续育种，从而方便根据育种目标进行选育。在这两步的过程中，对种子的选取是为了保证糯性基因。
36.将得到的纯合的自交系种质材料b种子作为第三母本，选取粳高粱恢复系种子作为第三父本，将第三母本与第三父本进行杂交，此时，选取种子严格按照既定育种目标来，即种子淀粉含量在65％-75％之间，支链淀粉占总淀粉的80％以上，植株高度低于1.8m，穗粒平均千粒重17g-20g，植株根部直径大于1cm，无病害。选取后得到优质的f1c种子。但是由于是杂交的，f1c种植之后依然会出现形状分离，因此，f1c还需要进行六代连续自交并根据育种目标进行选育，让最终得到稳定的酿酒高粱恢复系种质材料。用酿酒高粱恢复系种质材料与粳高粱不育杂交获得的杂交一代高粱种子即为酿酒高粱。在将酿酒高粱品种送到农业农村部谷物及制品质量监督检验测试中心检测。淀粉总量、支链淀粉(占样品)、粗脂肪含量达到糯高粱成份的80％～89％，单宁含量达到糯高粱成份的95％～100％，亩产量超过1倍，达到选育高粱新种质材料的预期目标。
37.在一个优选实施例中，在s1中，f1a连续自交6代；在s2中，f1b连续自交6代；在s3中，f1c连续自交6代；在实际的育种工作中，连续自交5代后f1a、f1b以及f1c的性状均趋于稳定，因此，连续自交6代能够将选育的种子性状保持稳定。
38.在一个优选实施例中，在s1中的育种目标为植株粗壮、高度低、抗病害、穗粒小、穗粒呈糯性；s2中的育种目标为植株粗壮、高度低、抗病害、穗粒小、穗粒呈糯性；s3中的育种目标为植株粗壮、高度低、抗病害、穗粒小、穗粒呈糯性且高产。进一步优化地，s3中的育种目标中的糯性是指糯高粱的淀粉含量在65％-75％之间，支链淀粉占总淀粉的80％以上，胚乳遇碘呈红色反应。进一步优化地，植株高度低是指植株高度低于1.8m，穗粒小是指平均千粒重17g-20g。需要说明的是，在步骤s1中的主要目的是提高杂交亲和力，种子产量较少且性状分离明显，因此，在步骤s1中选取的种子没有具体目标值，只要性状变现优异以及带糯性即可。步骤s2的主要目的是实现糯性基因继续叠加。
39.在一个优选实施例中，s1中采用人工授粉。由于粳高粱的高度在1.2m左右，糯高粱的高度在2.2左右，两种高粱难以实现自然授粉，同时，为保证粳高粱与糯高粱的充分杂交，因此需要采用人工授粉的方式。
40.在一个优选实施例中，在s1、s2与s3中均采用套袋自交。套袋自交能够有效防止自交过程中的退化现象。
41.在一个优选实施例中，利用国内矮杆早熟高粱“三尺三、盘陀早、八叶齐”等品种进行种植，各类种植五十株，分别进行套袋自交；
42.在三尺三植株群体内发现一株表现早熟和茎秆矮(茎秆高度为90cm左右)的植株，收集其种子进行种植并连续多代自交，至少自交五代；在连续自交过程中，每一代均选取表现早熟且茎秆矮的植株的种子。自交完成后得到矮杆早熟的粳高粱“90早”品种；
43.引入a2细胞质不育源，用“90早”与a2细胞质不育源进行侧交，侧交后得到的f1d，f1d种子表现不育，用“90早”f1d后代bc1、bc2
……
bc6继续杂交转育，育成“90早a”不育系及“90早”保持系。
44.利用早熟矮杆粳高梁“90早a”不育系做母本，选用优质高杆糯高粱“宜糯红4号”做父本，杂交获得f1e(90早a
×
宜糯红4号)。
45.种植分离f1e(90早a
×
宜糯红4号)，获取f2e；
46.因为粳、糯高粱杂交亲和力差，恢复不好，杂交后的植株很少结种，仅获得少许f2e种子。
47.f2e连续多代自交，在本实施例中，连续种植六代，在每一代中，均按照既定育种目标，选取早熟矮杆，籽粒小，单宁含量高的种子，最后一代获取高度纯和的内含粳糯双重基因新种质材料，将其命名为“双含1号”和“双含2号”；
48.利用早熟矮杆粳高粱恢复系“富顺1号”做母本，“双含1号”与“双含2号”做父本，杂交获得一份f1fa(富顺1号
×
双含1号)和一份f1fb(富顺1号
×
双含2号)。
49.分别种植f1fa与f1fb进行自交，按照既定育种目标选育早熟矮杆，籽粒小，单宁含量高的种子并分别分离出f2fa(富顺1号
×
双含1号)与f2fb(富顺1号
×
双含2号)。
50.继续种植f2fa与f2fb，的恢复系种质材料，按照既定育种目标继续连续种植分离多代直至收获高度纯合的早熟矮杆，籽粒小，单宁含量高的内含粳、糯双重基因新恢复系种质材料。
51.尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种酿酒高粱恢复系种质材料的选育方法，其特征在于：包括以下方法：s1：选取颗粒饱满的雄性不育系矮秆粳高粱种子作为第一母本，选取颗粒饱满的糯高粱种子作为第一父本；第一母本与第一父本杂交得到f1a；f1a至少连续自交五代；在连续自交的过程中，每代均根据育种目标选取表现出相应特性的植株的穗粒作为种子；连续自交完成得到纯合的自交系种质材料a；s2：选取优质糯高粱种子作为第二父本，以纯合的自交系种质材料a作为第二母本；第二父本与第二母本杂交得到f1b；f1b至少连续自交五代；在连续自交的过程中，每代均根据育种目标选取表现出相应特性的植株的穗粒作为种子；连续自交完成得到纯合的自交系种质材料b；s3：选取恢复系粳高粱种子作为第三父本，纯合的自交系种质材料b作为第三母本；第三父本与第三母本进行杂交得到f1c；f1c至少连续自交五代；在连续自交的过程中，每代均根据育种目标选取表现出相应特性的植株的穗粒作为种子；连续自交完成得到稳定的酿酒高粱恢复系种质材料。2.根据权利要求1所述的一种酿酒高粱恢复系种质材料的选育方法，其特征在于：在s1中，f1a连续自交6代；在s2中，f1b连续自交6代；在s3中，f1c连续自交6代。3.根据权利要求1所述的一种酿酒高粱恢复系种质材料的选育方法，其特征在于：在s1中的育种目标为植株粗壮、高度低、抗病害、穗粒小、穗粒呈糯性；s2中的育种目标为植株粗壮、高度低、抗病害、穗粒小、穗粒呈糯性；s3中的育种目标为植株粗壮、高度低、抗病害、穗粒小、穗粒呈糯性且高产。4.根据权利要求3所述的一种酿酒高粱恢复系种质材料的选育方法，其特征在于：s3中的育种目标中的糯性是指糯高粱的淀粉含量在65％-75％之间，支链淀粉占总淀粉的80％以上，胚乳遇碘呈红色反应。5.根据权利要求3所述的一种酿酒高粱恢复系种质材料的选育方法，其特征在于：植株高度低是指植株高度低于1.8m，穗粒小是指平均千粒重17g-20g。6.根据权利要求1所述的一种酿酒高粱恢复系种质材料的选育方法，其特征在于：s1中采用人工授粉。7.根据权利要求1所述的一种酿酒高粱恢复系种质材料的选育方法，其特征在于：在s1、s2与s3中均采用套袋自交。

技术总结
本发明公开了一种酿酒高粱恢复系种质材料的选育方法，包括以下方法：S1：选取颗粒饱满的雄性不育系矮秆粳高粱种子作为第一母本，选取颗粒饱满的糯高粱种子作为第一父本；第一母本与第一父本杂交得到F1A；F1A至少连续自交五代；得到纯合的自交系种质材料A；S2：选取优质糯高粱种子作为第二父本，以纯合的自交系种质材料A作为第二母本；第二父本与第二母本杂交得到F1B；F1B至少连续自交五代得到纯合的自交系种质材料B；S3：选取恢复系粳高粱种子作为第三父本，纯合的自交系种质材料B作为第三母本；第三父本与第三母本进行杂交得到F1C；F1C至少连续自交五代得到稳定的酿酒高粱恢复系种质材料。通过这种方式能够培育出适于酿酒的糯高粱恢复系种质材料。粱恢复系种质材料。


技术研发人员：陈炳金 陈肖肖
受保护的技术使用者：四川省川椒种业科技有限责任公司
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/8/4