一种大葱快速加代繁育的方法与流程

本发明涉及植物育种选种
技术领域：
，特别涉及一种大葱快速加代繁育的方法。
背景技术：
：大葱(alliumfistulosuml.var.giganteummakino)原产于我国，是我国重要的蔬菜作物之一。2016年我国大葱种植面积857万亩，总产量2172.4万吨(中国农业农村部蔬菜数据库)，其中出口量660万吨，出口金额7560.4万美元(中华人民共和国商务部)。与其它蔬菜作物相比，我国大葱育种起步相对较晚，生产上仍以地方品种或其改良系为主，产量、品质提高潜力有限，遗传基础贫乏，不能满足市场需求。现阶段，利用大葱雄性不育系配制杂交种是我国大葱育种的主要研究方向。大葱是葱科葱属植物，2年或多年生，是典型的绿体春化型蔬菜作物，营养体大小适宜，满足一定时间低温条件(4～15℃)后才能由营养生长转变为生殖生长，进而抽薹开花，这种特定的春化条件对育种工作造成了极大障碍，具体表现在如下几点：1、严重延迟育种进程。大葱育种一般选择在当年春季播种，秋季进行农艺性状调查，当年植株为营养生长期，无法抽薹开花，必须再经过冬季低温春化、返青抽薹生长两个阶段，翌年夏季才能开花获得下一代种子，世代周期长达420天左右，按此周期计算成功选育出雄性不育系或定向转育特定优良性状需花费6～10年时间，严重延迟了育种进程。2、育种区域具有局限性。我国南方地区冬季气温较高，不能满足大葱低温春化处理的条件，自然条件下不能够抽薹开花，因此，只有在我国北方部分省区才能开展大葱育种工作，如河北、山东、内蒙、辽宁、吉林、黑龙江等省份，存在明显地域局限性。近年来，本团队采用海南加代繁育的方式将育种周期缩短至一年一茬。时间节点为：春季4月播种，秋季10月中旬收获后将大葱资源种株放入干燥冷藏库内自然低温春化。经茎尖解剖观察鉴定，在11月末、12月初(冬季温度较高时)不同抽薹性资源均已完成春化过程。12月初将种株运往海南育种基地定植，易抽薹资源当月底即可开花，耐抽薹资源在翌年1月份开花，3月初所有资源种子采收结束。整个世代周期在320天左右，正好赶上下一年的播期，但也存在弊端：一方面海南加代的运费、人工等成本过高，不适合大量资源的加代繁育；另一方面世代周期与正常自然世代周期只相差70天，没有达到快速繁育的目的。基于此，本发明在大葱苗期采用人工设定条件进行低温春化处理，通过茎尖解剖观察确定全部植株进入生殖生长后，再采用适宜条件进行抽薹、开花处理，经人工授粉、自然成熟后采种，创制出一种大葱快速加代繁育的方法，将大葱世代周期由420天左右缩短至200天左右，效率提高1倍左右，且不受环境、地域条件影响，可有效加速大葱育种进程。技术实现要素：本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种大葱快速加代繁育的方法，解决了现有技术中存在的缺陷。为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：一种大葱快速加代繁育的方法，包括以下步骤：(1)种子采收及保存：收获上一代种子，精选除杂，置于0～4℃冰箱保存备用；(2)播种：根据人工气候箱大小，选择长宽适合、深13～15cm的栽培槽，在栽培槽中装入10cm深的育苗基质(土:有机质:草炭体积比＝4:1:2)，浇透水，再喷施一遍多菌灵；选择成熟饱满的种子，按行距5cm，株距3cm点播，播种后在上面均匀铺撒1cm厚过筛细土，再覆盖地膜保温保湿。在常温条件下培养7～10天，待70％出苗后揭去地膜；(3)苗期管理：葱苗出齐后，保持土壤湿度，轻度浇水，见干见湿；3叶1心后，每平方米追施尿素5g、水溶性复合肥(n20-p20-k20+te)10g，促进葱苗生长；及时松土除草，中后期每平方米可再追施尿素7.5g；(4)低温春化管理：葱苗5～6片真叶时，将栽培槽放入人工气候箱进行低温春化处理，人工气候箱环境条件设定为：光照时长10h，光照强度6000～8000lux，温度8℃；黑暗时长14h，不见光，温度5℃；湿度始终保持65％～70％；每5～7天浇水一次(根据土壤水分情况)，每10天喷施一次0.2％的磷酸二氢钾溶液；(5)解剖观察鉴定：低温春化处理40天后，每周从栽培槽中随机选取10株葱苗，轻轻取出，将植株洗净吸干后小心剥离外层叶片，肉眼无法看清时，置于双目体式解剖镜下用解剖刀继续剥离，观察植株茎尖生长点分化状态。当取样全部植株茎尖分生组织由营养生长转变为生殖生长：茎尖营养生长锥出现中央半球形凸起的环状体，环状结构即为总苞原基(如图3所示)，标志着花芽形态分化的开始，随着生长发育总苞逐渐闭合，当总苞完全闭合或即将闭合时(如图6所示)，即可结束低温春化处理。(6)抽薹、开花管理：将人工气候箱环境条件设定为：光照强度10000～15000lux；光照时长14h，光照时温度25℃；黑暗时长10h，黑暗时温度18℃；湿度始终保持65％～70％；每5天左右浇水一次(根据土壤水分情况调整)，每半月每平方米追施水溶性高钾复合肥(n20-p10-k30+te)15g；随植株生长，可定期向栽培槽内添加过筛细土，防止葱苗倒伏；如外界环境条件适宜，可将栽培槽内葱苗移栽至温室或大棚等设施内，正常水肥管理，可以加速抽薹开花时间；注意预防蓟马、斑潜蝇等虫害；(7)植株选择：将病弱残株、性状不良植株的花薹去除；(8)授粉：根据授粉计划，授粉时在花球基部挂上标签，记录编号、授粉方式、授粉初始日期；大葱属虫媒花，如在室外授粉，应扣防虫网或套袋；授粉方法：当植株花苞上部30％的小花开放时开始授粉，用长棒状深色橡皮(便于看清花粉数量)轻轻均匀涂抹花球，每天或每2天一次，直至花苞所有小花全部开放；(9)采种：当花球中上部30％蒴果开裂露出黑色种子时，即可分期进行收获；先用剪刀将顶部成熟种子剪下装入纱网袋，同时放入标签并记录收种日期，阴凉处风干，待花球下部种子变黑后，将整个花球和一段花薹一起剪下，置于阴凉处风干。与现有技术相比，本发明的优点在于：1、本发明大葱世代周期170～210天，与现有传统育种方法相比，时间周期缩短50％左右，大幅提高了大葱育种进程。2、本发明大葱繁育方法不受时间、环境、地域限制，操作可行性高。通常科研单位实验室都配备人工气候箱或气候室，可人工设定低温春化及抽薹开花的环境条件，抽薹开花时如外界环境条件适宜，可在设施内进行。3、本发明中采用解剖观察法鉴定大葱种株的花芽分化情况，可准确鉴别花芽分化时期，合理缩短低温春化处理时间。附图说明图1表示大葱植株未进行低温处理或低温处理前期，茎尖分生组织始终保持叶芽分化状态。营养生长锥呈马蹄形凸起，高出的半圆弧形部分是叶原基(lp)，中间较平的部分是茎尖分生组织(vm)(如图1所示)。图2表示随着叶原基发育伸长，茎尖分生组织膨大凸起(如图2所示)，逐渐被外侧发育较快的叶原基所包裹，最后被完全遮挡。被包裹的营养生长锥开始新一轮叶原基分化，新叶原基出现的位置在先形成的上一级叶片对面。随着营养生长锥不断分化及叶片生长发育，老叶、新叶相继对向从假茎的出叶孔露出。图3表示在低温春化处理的第20-40d左右，茎尖分生组织膨大隆起，呈半球状，其下半部被一层膜状组织结构包裹(如图3所示)。图4表示将上一级叶原基剥掉，可见中央半球形凸起的环状体(如图4所示)，外环即为总苞包片原基(ib)，此时，植株茎尖分生组织从营养生长转变为生殖生长，标志着大葱形态上的花芽分化已经开始。图5表示环状生殖生长锥基部直径增加，位于外侧环状总苞包片(ib)发育快于内侧，慢慢包裹生殖分生组织(rm)，形成倾斜的总苞包片愈合面，在总苞基部可见平坦的肥厚组织，为花茎侧芽叶原基(lp)(如图5所示)。图6表示总苞包片逐渐愈合，外观颜色加深变绿，同时基部开始伸长抬高，待总苞包片闭合或即将闭合(如图6所示)，即可结束低温春化处理。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下列举实施例，对本发明做进一步详细说明。实施例1大葱快速加代繁育的方法，包括如下步骤：(1)种子采收及保存。2016年4月播种，10月～11月收获后经低温冷藏库低温春化后，12月运往海南定植加代，1月份授粉，在3月收获的种子中选择3份材料，置于0～4℃冰箱保存；(2)播种。2017年4月15日，在辽宁省农业科学院蔬菜研究所基地温室内，根据人工气候箱大小，选择长度45cm、宽度22cm、深13cm的栽培槽(每层可放置2个，共三层)，在栽培槽中装入10cm深的育苗基质(土:有机质:草炭体积比＝4:1:2)，浇透水，再喷施一遍多菌灵。选择成熟饱满的种子，按行距5cm，株距3cm点播，播种后在上面均匀铺撒1cm厚过筛细土，再覆盖地膜保温保湿。每份材料播种4个栽培槽，在常温条件下培养7～10天，待70％出苗后揭去地膜；(3)苗期管理。葱苗出齐后，保持土壤湿度，轻度浇水，见干见湿。5月17日(3叶1心期)，每平方米追施尿素5g、水溶性复合肥(n20-p20-k20+te)10g，定期松土除草，6月10日每平方米追施尿素7.5g；(4)低温春化处理。2017年6月25日葱苗5-6片真叶期，将栽培槽移至蔬菜所生理实验室的人工气候箱内进行低温春化处理。人工气候箱环境条件设定为：光照时长10h，光照强度6000lux，温度8℃；黑暗时长14h，不见光，温度5℃；湿度始终保持65～70％；根据土壤水分情况，每5～7天浇水1次，每10天喷施一次0.2％的磷酸二氢钾溶液；(5)解剖观察鉴定。2017年8月5日起(低温春化处理40天后)，每周从栽培槽中随机选取10株葱苗，轻轻取出，将植株洗净吸干后小心剥离外层叶片，肉眼无法看清时，置于双目体式解剖镜下用解剖刀继续剥离，观察植株茎尖生长点花芽分化状态。8月12日取样植株茎尖分生组织全部由营养生长转变为生殖生长，且总苞完全闭合或即将闭合(图6)，结束低温春化处理；(6)抽薹开花管理。①人工条件。每份材料留下2个栽培槽，将人工气候箱环境条件设定为：光照强度10000lux；光照时长14h，光照时温度25℃；黑暗时长10h，黑暗时温度18℃；湿度始终保持65～70％不变；每5天左右浇水一次(根据土壤水分情况调整)，每半月每平方米追施水溶性高钾复合肥(n20-p10-k30+te)15g。随植株生长，可定期向栽培槽内添加过筛细土，防止葱苗倒伏。②自然条件。将每份材料另2个栽培槽内葱苗移栽至塑料大棚内，行距60cm，株距5-7cm，移栽时温度较高，大棚上覆盖遮阳网降温，两侧通风，悬挂黄板、蓝板预防蓟马、斑潜蝇；缓苗后，正常水肥管理，及时中耕除草和培土。(7)植株选择。9月～10月，植株陆续开花，将病弱残株、性状不良植株的花薹去除。(8)授粉。开花期根据授粉计划，授粉时在花球基部挂上标签，记录编号、授粉方式、授粉初始日期。大棚授粉架设防虫网。授粉方法：当植株花苞上部30％的小花开放时开始授粉，用长棒状深色橡皮(便于看清花粉数量)轻轻均匀涂抹花球，每天或每2天一次，直至花苞所有小花全部开放。(9)采种。10月～11月，当花球中上部30％蒴果开裂露出黑色种子时，分期进行收获。先用剪刀将顶部成熟种子剪下装入纱网袋，同时放入标签并记录收种日期，阴凉处风干，待花球下部种子变黑后，将整个花球和一段花薹一起剪下，置于阴凉处风干。实施例2大葱海南加代繁育的方法，包括如下步骤：(1)苗床准备。2017年4月初，结合整地每667m2施腐熟有机肥2000kg～2500kg，复合肥20kg～25kg(或15kg～20kg磷酸二铵、5kg～10kg硫酸钾)，深翻后耧平耙细，做成平畦，畦面宽1m～1.2m，畦埂宽25cm～30cm，高15cm～20cm。(2)播种。4月20日，在畦上开沟，行距15cm～20cm，深3cm～4cm，踩底格子后均匀撒种，复土搂平后再踩遍顶格，均匀浇水，每667m2用种量1.5kg～2kg。出苗前喷施330克/升二甲戊灵乳油防控杂草，用量每667m2100ml～125ml，兑水40kg～50kg。(3)苗期管理。葱苗出齐后，保持土壤湿度，轻度浇水，见干见湿。从3叶一心期开始加强水肥管理，结合浇水追肥2次，每次每667m2追施尿素7kg～10kg。(4)整地施肥。定植前，每667m2施腐熟有机肥3000kg～4000kg，复合肥25kg～30kg、机械耕翻2遍～3遍，深度25cm～35cm，耙碎整平，采用大葱开沟机按南北向开定植沟，行距60cm～80cm，深20cm～25cm，宽25cm。(5)定植。2017年6月23日，每667m2定植20000株～28000株，株距4cm～5cm。大苗适当稀植、小苗适当密植，分级移栽，便于田间管理。采用插葱法定植，将葱苗垂直插入沟底松土内，深度以心叶高出沟面7cm～10cm为宜，掌握上齐下不齐的原则。(6)培土施肥。定植30d～50d，结合中耕除草，逐渐将垄土壅入葱沟内，防止葱苗倒伏。8月进入旺盛生长期后10d～15d天培土1次，共培土3次～4次，每次培土3cm～4cm，培土不可埋没心叶。追肥前期高氮肥，中后期高钾肥、氮肥。推荐水肥一体化，选用水溶性肥料，利用滴灌系统进行追肥，期间配施有机水溶性肥，促进生长，提高大葱品质。(7)自然低温春化。10月16日采收，优选大葱种株，做好标记后运至低温冷藏库进行低温春化。平摊放置并定期上下翻倒，防止大葱腐烂。(8)海南定植。12月1日将大葱株空运至海南，定植于连栋大棚，行距40cm～50cm，株距3cm～4cm，每667m2定植3.5～5.5万株。(9)浇水、培土施肥。每周滴灌浇水一次，隔次滴灌施肥一次，每667m2追施水溶性高钾复合肥5kg。期间培土2-3次，防止倒伏。(10)植株选择。第二年1月～2月，植株陆续开花，将病弱残株、性状不良植株的花薹去除。(11)授粉。开花期根据授粉计划，授粉时在花球基部挂上标签，记录编号、授粉方式、授粉初始日期。方法同实施例1。(12)采种。2月-3月，当花球中上部30％蒴果开裂露出黑色种子时，分期进行收获。方法同实施例1。如表1所示，实施例1采用苗期人工低温春化、抽薹开花处理，可将营养生长期缩短至50-60d，低温春化期缩短至30-50d，但由于植株营养体较小，抽薹开花期略长90-100d，获得种子量也较少，整个繁育中期170-210d，比自然加代繁育(ck)周期缩短50％左右，非常适用于重要资源材料的快速加代繁育。实施例2成株自然低温春化处理，营养生长期较长180-190d，低温春化期40-45d，春化处理后海南定植，抽薹开花期80-90d，整个繁育周期300-325d，获得种子量较多，适合大葱一年一代的传统选育。自然加代繁育(ck)营养生长期与实施例2相同，低温春化处理期从11月至第二年定植前，长达170-180d，虽然抽薹开花期较短60-70d，但整个繁育周期长达410-440d，优点是获得种子量多，可用于大规模的亲本扩繁及杂交制种。表1不同大葱繁育加代方式的所需时间周期比较营养生长期低温春化期抽薹开花期繁育周期种子繁育数实施例150-60d30-50d90-100d170-210d少量实施例2180-190d40-45d80-90d300-325d大量自然加代繁育180-190d170-180d60-70d410-440d大量2018～2019年对采收的资源材料进行后代遗传稳定性验证。2018年4月10日将上代种子与采用本发明繁育收获的1代和2代种子同时播种，6月27日定植，10月15日收获，12月3日运往海南定植加代，翌年1月开花。田间植株生物学性状调查结果证实(表2)，采用本发明繁育的1代、2代植株与原始材料植株在营养生长期、抽薹开花期的生物学性状一致，变异系数在1.39-8.57之间，具有良好的遗传稳定性，进一步证实了本发明方法的可实用性。表2大葱资源不同世代数量性状对照表性状上代1代2代变异系数c·v株高115±3.06124±2.21125±2.864.54茎粗3.22±0.373.31±0.283.28±0.331.40白长44±4.0052±3.6748±6.018.33叶长72±6.0885±5.1476±3.248.57叶宽3.4±0.123.6±0.083.6±0.103.27叶片数5.66±0.586.0±05.66±0.583.40单株重372±21.79406±18.54389±25.024.37薹高55±3.5159±4.1552±3.736.35薹粗2.56±0.0362.63±0.192.58±0.111.39露薹期20±0.5719±0.4620±0.352.94始花期35±133±1.1533±13.43本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。当前第1页1 2 3 

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