[发明专利]利用玉米异源多倍体培育非整倍体多年生饲草品种的方法

说明书

技术领域

本发明属于玉米远缘杂交育种领域，具体涉及利用玉米异源多倍体培育非整倍体多年生饲草品种的方法。

背景技术

大刍草与栽培玉米是同一属中不同亚属或同一种中的不同亚种。在玉蜀黍属（Gemus Zea）中，除了栽培玉米亚种（ssp.mays）外的其余7个种或亚种统称为“大刍草”（Teosintes）。在玉米近缘植物中，大刍草与玉米的亲缘关系最近，与玉米杂交能够获得有育性的后代。不同类型的大刍草生活在不同的生态环境中，具有独特的特性，是扩宽玉米种质资源最直接的外缘基因库。大刍草中，四倍体多年生大刍草（亦称四倍体多年生类玉米）（Zea Perennis，2n=40）、二倍体多年生大刍草（Zea diploperennis，2n=20）、繁茂玉米（Zealuxurians，2n=20）等近缘种具有多年生、分蘖力强、营养体繁茂等特点，是培育禾本科饲草的种质资源。

四倍体多年生大刍草（Zea Perennis）是大刍草中唯一一个染色体数为40（2n=40）的多年生大刍草，可忍耐重霜冻，在寒冷、潮湿等不利条件下生存多年，具有发达的根状茎，形似竹鞭的根状茎始终保持着分生能力，地上部已开花结实，甚至完成一个生命周期，地下根茎仍不断生成分蘖，单株分蘖数十个，多者可达数百个(李冬郁等。玉米科学.2001.9(2):11-13)，具有作为多年生饲草的潜质。但是，由于四倍体多年生大刍草茎秆易倒伏，根状茎具有扩张性、侵略性，且种子成熟后自然脱落、四周扩散，易造成生物入侵，限制其直接作为多年生饲草的利用。四川农业大学利用四倍体多年生大刍草染色体的玉米代换系（2n=20）与四倍体多年生大刍草（2n=40）杂交选育出了具有产量及营养价值高、分蘖力强、多年生、再生性和适应性强等特点的饲草玉米（2n=30）(任勇等.作物学报.2007(08):1360-1365；陈柔屹等.Agricultural Science & Technology.2008（5）:74-77)。

指状摩擦禾（又称鸭茅状摩擦禾，TripsacumdactyloidesL.，2n=72)属于摩擦禾属(TripsacumL.)，是一种暖季多年生的丛生牧草。由于其根系发达、生长繁茂、多年生、生育周期长、持绿期长、适口性良好，在美洲常作为一种优质牧草(Eubanks等.Maize Genetics Cooperation Newsletter.1993.67:41)。此外，由于再生能力强、适应性广，能在酸性、盐碱性及潮湿的土壤及环境条件下生长，摩擦禾又可作为一种优良的土壤改良及水土保持植物(Jack R等.Proceedings of the National Academy of Sciences.1977.74（8）:3494-3497)。然而,由于其天然种质稀少、结实率低、易脱粒、质量差、种子休眠性等问题使种苗生产不足，极大地影响了摩擦禾的推广利用。指状摩擦禾具有无融合生殖特性。二倍体摩擦禾为有性生殖，多倍体为兼性无融合生殖，主要是二倍体孢子生殖的形式，即胚珠内的孢原或大孢子母细胞减数分裂受阻后经正常有丝分裂形成未减数胚囊，而后直接发育形成胚，再经假受精形成胚乳，最终发育成种子(Kindiger等.Crop science.1996.36（2）:250-255)。这种兼性无融合生殖的特性除产生母性后代外，还有少数的(1-6%)有性杂交后代，且部分有性后代仍可进行无融合生殖(Grimanelli等.Apomixis Newsl.1995.8:35-37)，这就为摩擦禾牧草品种改良以及将其优良特性转移入栽培玉米的实现提供了可能(Petrov.Proc.Acad.Sci.,Russia.1957.112（5）:954-957)。