一种节水抗旱的花生新品种的选育方法

摘要

本发明是一种节水抗旱的花生新品种的选育方法，首先将抗旱性状区分为深根型、抗蒸腾型和抗干旱胁迫型，然后以高产花生品种为母本，分别与上述品种杂交后，混合成一个多态性品种；再进一步选择高产深根型、高产抗蒸腾型品种分别与高产抗干旱胁迫型杂交，混合成一个多态性品种；最后以高产深根－抗干旱胁迫型、高产抗蒸腾－抗干旱胁迫型相互杂交，混合成一个多态性品种。本发明通过常规育种技术将高产性状和抗旱性状的基因整合在一起，创新出产量较高、综合抗旱性状较好的抗旱新品系，然后组配多态性品种，通过抗旱性鉴定和生产试验，获得最佳组合。育成的品种丰产性更稳定，抗旱性抗病性强，产业化前景广泛。

说明书

                          技术领域

本发明涉及花生育种方法技术领域，具体是指一种节水抗旱的花生多态新品种的选育方法。

                          背景技术

水是地球上有限的资源，农业已成为其最大的使用和损耗源。发达国家(如美国)实施了农业用水管理和遗传改良科研计划。通过遗传改良提高作物的抗旱能力已成为大多数作物的主要研究切入点。国际半干旱作物研究所(ICRISAT)在二十世纪七十年代就认识到通过遗传改良使花生适应水份胁迫和更有效地利用水份的重要性。据国际半干旱作物研究所(ICRISAT)研究认为，生长后期干旱不仅使花生减产，而且可以使花生黄曲霉毒素含量增加从而严重影响其经济价值，约有一半的损失可以通过遗传改良提高花生抗旱能力而避免。

近年来，作物的抗旱生理、抗旱鉴定方法和指标已取得明显进展。作物在长期进化适应过程中形成了各种与抗旱有关的形态特征，不同作物品种适应干旱的方式是多种多样的。龙生型和普通匍匐型花生品种能迅速覆盖地面，匍匐生长，减少土壤水分蒸发，降低土壤温度，这是长期在生产实践中被肯定的耐旱特性。All Mohammed等认为蔓生类型花生的根系比丛生类型发达、强壮，是适应抗旱的优良性状。强大的根系占据较大的土壤空间，能在较大范围内吸收水分。Vries(1989)比较了花生、大豆、木豆三种作物对干旱的反应，认为花生的根系发达，深层根长且密度大，抗旱性最强。Ketring等报道对干旱反应不同的花生品种在根系体积、干重、数量和长度上存在显著差异，Annerose，Khalfaoui也得到了类似结论。因此，他们认为大根系可以作为花生抗旱品种的选择指标。花生的根/冠比受环境条件的影响很大，干旱促进根系的生长，而潮湿条件则促进地上部分的生长。不同品种之间的根/冠比有很大的差异。Rodrigues(1984)认为，对干旱敏感的品种Pearl Early Runner在水分胁迫条件下比其它品种萎蔫早是因为Pearl Early Runner的根系生长缓慢，根/冠比小。Nageswara Rao研究发现，抗旱品种ICGV86707在干旱期间能维持根系的生长，而其它品种则不能。作物受到水分胁迫时，体内脱落酸含量成倍增加，使老叶黄化脱落，是作物忍受干旱威胁的表现。植物体内的脱落酸含量与植物的生长及抗旱能力直接相关，因为脱落酸直接参与维持质膜的结构和功能，并导致植物体内产生一系列适应抵抗干旱的生理反应和形态反应，以提高抗旱性。李玲等报道，在干旱条件下，体内脱落酸含量增加，有利于花生抵御干旱。耐早花生品种即使在低水势情况下，也能通过渗透调节维持正常膨压，调节气孔的开度，使光合作用正常进行。实际上，花生在干旱协迫条件下，不是依靠单一机制抵御干旱，而是多种机制共同发挥作用，只是在不同的品种中，不同机制所占的主导地位不同。目前育成的花生品种都是单一抗性指标的品种，由于作物的抗旱性是由多基因控制，在短期内育成各种抗旱指标都理想的品种难以实现。

                          发明内容

本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种节水抗旱的花生多态新品种的选育方法。该方法可以快速地批量形成节水抗旱的花生新品种。

本发明是通过如下技术方案来实现：所述一种节水抗旱的花生新品种的选育方法包括如下步骤：

第一步  由高产单一抗旱性状纯系组成的多态性品种的选育：

本发明将抗旱性状主要分为三类：(1)深根型：花生播种后70天测定，主茎根长10cm以上，总根长(一个单株根系长度总和)20m以上，能吸收土壤深层水份，避免干旱，这种类型的花生品种称为深根型；(2)抗蒸腾型：群体叶面积指数(单株叶面积/覆盖土地面积)低于2.0，叶片水份蒸腾速率0.4～0.6mmol.m^-2s^-1，减少水份蒸发，保持土壤水份，这种类型的花生品种称为抗蒸腾型；(3)抗干旱胁迫型：从播后70天控水，土壤相对含水量(质量百分比)保存在40～50％，直到收获，单株产量仍然达到15g以上，这种类型的花生品种称为抗干旱胁迫型；

以高产花生品种为母本，分别与具有上述三种抗旱性状中的一个抗旱性状的品种作为父本，杂交产生F₁代，通过3～5代自交稳定，在稳定世代分别以深根型、抗蒸腾型和抗干旱胁迫型为目标定向选择，分别获得高产深根型、高产抗蒸腾型、高产抗干旱胁迫型三种类型的单抗纯系(只含一个抗旱基因的纯系)；这三种类型的纯系按照1∶1∶1均等组成的原则混合成一个多态性品种；

第二步  由高产双抗旱性状纯系组成的多态性品种的选育：

以第一步获得的三种类型的单抗纯系作为杂交亲本，选择高产深根型、高产抗蒸腾型两种类型抗旱品种分别与高产抗干旱胁迫型杂交，杂交产生F₁代，通过3～5代自交稳定，分别以高产深根-抗干旱胁迫型、高产抗蒸腾-抗干旱胁迫型为选择目标，获得高产深根-抗干旱胁迫型、高产抗蒸腾-抗干旱胁迫型两种具有两个抗旱基因的双抗纯系；这两种类型的纯系按照1∶1均等组成的原则混合成一个多态性品种；

第三步  由兼具三种类型抗旱性状的高产纯系组成的多态性品种的选育：

以第二步获得的两种类型的双抗纯系为杂交亲本，以高产深根-抗干旱胁迫型、高产抗蒸腾-抗干旱胁迫型为亲本相互杂交，杂交产生F₁代，通过3～5代自交稳定，以高产深根-抗蒸腾-抗干旱胁迫型为选择目标，获得高产深根-抗蒸腾-抗干旱胁迫型兼具三个抗旱基因的纯系；这一种类型的2～10个纯系按照均等组成的原则混合成一个多态性品种；

最后，观察三个步骤获得的各个多态性品种生育期的稳定性，并进行抗旱鉴定和生产试验，淘汰生育期不稳定产量低的的多态性品种，进而选育出节水抗旱的花生新品种。

本发明通过常规育种技术将高产性状和抗旱性状的基因整合在一起，创新出产量较高、综合抗旱性状较好的抗旱新品系。然后组配多态性品种，通过抗旱性鉴定和生产试验，获得最佳组合，选育产量高、综合抗旱性状较好的抗旱多态性新品种。在多态性品种群体中既有深根型单株、又有抗蒸腾型单株，还有抗干旱胁迫型单株。当遇干旱时，深根型单株吸收深层水份滋润表层土壤，浅根单株得到滋润。同时抗蒸腾型减少水份蒸发，节约用水，延期土壤水份干旱；当土壤水份不够时，抗干旱胁迫生理机制被启动，从而延长了抗旱时间，这对于间断性干旱特别有效，实际上间断性干旱是作物干旱的主要类型。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1.本发明将抗旱性状区分为深根型、抗蒸腾型和抗干旱胁迫型，将抗旱性状具体化，可操作性强。

2.本发明的节水抗旱花生多态性品种，首先培育出不同抗旱性状的纯系，按照抗旱生理规律组配多态性品种。本发明不同于一般多系品种。多系品种是将几个主要性状与原品种相同、仅有一个性状与原品种不同的近等基因系的不同品系混合栽培用于生产。而本发明是将多个具有不同抗旱性状的且亲缘关系完全不同的品系组成抗旱和其它性状多样性品种，遗传基础更丰富。本发明也不同于小麦的混合品种，因为混合品种是以小麦感病品种与抗病品种按不同比例进行混合种植后，发现条锈叶锈及白粉病都比理论值显著的减轻，且保产作用显著，而本发明是将深根型、抗蒸腾型和抗干旱胁迫型纯系，按照抗旱生理规律组配多态性品种。本发明也不同于多基因品种(或称集团品种)，因为多基因品种是将父本群体混合花粉通过多个杂交，通过多次混合选择，育成的多基因型种群，完全不知道各基因型组成比例，而且在后代的自交过程，退化较快，利用世代数较少，原种重现困难。而本发明是多个纯合的具有不同抗旱性状的纯系，按照一定的比例组合而成，知道各个基因型的组成比例，重复性好，能够及时繁殖原种供生产上使用。利于种子产业化生产。

3.本发明在不同的育种阶段推出不同的多态品种，能及时满足生产上对抗旱品种的需求。随着育种阶段的推进，由单抗纯系组成的多态性品种向双抗纯系组成的多态性品种和三抗纯系组成的多态性品种迈进，育成的品种抗旱性更好，丰产性更稳定。

4.本发明是由多个抗旱性状不同的纯系组成的多态性品种，知道各个品系的组成比例，能够及时繁殖原种和原原种，利于种子产业生产。但是由于各个品系在多态性品种中的表现不一样，产量也不一样，自交后代会变得与原种不一样。这样需要代代制种就象杂交种一样。产业化前景广泛。

5.本发明由于多态性品种是由多个来源不同的纯系组成的，性状稳定，除了抗旱性状具有多态性状外，其它农艺性状和抗病性的来源也不同，同样具有多态性。这样的品种具有抵抗多种病虫害和延迟病害变异，减少对病原菌的选择压的能力，从而达到更加抗病的目的。因此多态性品种具有综合抗旱性状良好、抗病性强和适应性广等特点。并命名为多态性品种。

                         具体实施方式

下面结合实施例，对本发明做进一步地详细说明。

实施例一

由高产单抗纯系组成的多态性品种的选育：

(一)亲本选择原则

1.选择优质高产花生品种为母本，本实施例选择4个高产品种，包括粤油7、粤油223、粤油13、汕油523(前3个为广东省农业科学院育成品种，后一个为汕头市农业科学研究所选育)。这4个品种在广东省花生区域试验中，平均亩产均超过300公斤。

2.父本必须具有深根型、抗蒸腾型、抗干旱胁迫型三个抗旱性状中的一个或两个。由于目前尚没有具有两个抗旱性状的花生种质，本实施例选用具有一个抗旱性状的种质，具体如下：

抗蒸腾型花生品种2个，即伏花生、狮头企。均为农家品种，产量低，但叶小，群体叶面积指数(1.5)小，蒸腾速率适中5.0左右。水分蒸发慢。

深根型花生品种2个，即ICGV90115、ICGV90104，两个品种均从印度引进的材料，主根长分别达15.2cm和16.3cm，总根长度分别达21.2m和24.7m。

抗干旱胁迫型花生品种2个，即ICGV86635、ICGV90116，是从印度引进的品种。在干旱胁迫条件下平均单株产量分别达20g和21.5g。

(二)杂交选择

将抗旱品种分别与高产品种两两配对杂交，采用定向选择等方法选育成高产抗旱的花生新品种。

第一种高产抗蒸腾型品系选育：

粤油7×狮头企→3～5代自交稳定定向选择→高产抗蒸腾型品系A02-1；

粤油223×伏花生→3～5代自交稳定定向选择→高产抗蒸腾型品系A02-2：

第二种高产深根型品系选育：

粤油13×ICGV90115→3～5代自交稳定定向选择→高产深根型品系A02-3：

汕油523×ICGV90104→3～5代自交稳定定向选择→高产深根型品系A02-4；

第三种高产抗干旱胁迫型品系选育：

粤油7×ICGV86635→3～5代自交稳定定向选择→高产抗干旱胁迫型品系A02-6；

粤油223×ICGV90116→3～5代自交稳定定向选择→高产抗干旱胁迫型品系A02-7；

注：上述杂交均以前者为母本，后者为父本。

以上述三种类型，按照完全均等的比例混合组成一个群体，得到多态性新品种。

如：高产抗蒸腾型品系A02-1、高产深根型品系A02-3与高产抗干旱胁迫型品系A02-6三个品系按照均等组成原则混合成一个群体，得到多态性品系A02-51。以此类推，上述三种抗旱类型，6个品系一共得到一批多态性品种。

最后，观察各个多态性品种生育期的稳定性。淘汰生育期不稳定的多态性品种。进行产量和抗旱鉴定，获得高产综合抗旱性状优良的多态性品种两个，A02-51、A02-53。

                  表1单抗多态性品种抗旱试验

多态品种    组成  抗旱类型及指标耐受干旱时间(天)A02-51    A02-1    抗蒸腾型    叶面积指数1.9    蒸腾速率5.1  5    15    A02-3    深根型    总根长21.3m    主根长12.3cm  9    A02-6    干旱胁迫型    单株产量19.6g  6A02-53    A02-2    抗蒸腾型    叶面积指数1.5    蒸腾速率4.8  5    13

    A02-4  深根型  总根长22.8m  主根长15.6cm  7    A02-7  抗干旱胁迫型  单株产量21.7g  6汕油523    对照种  高产品种(不抗旱)  3

注：单株产量：从播后70天控水，土壤相对含水量保存在40～50％，直到收获，测得的单株产量。

品种抗旱性比较试验：

旱棚内种植，每个品种种植200穴，每穴2粒，密度15×18cm。从播后70天测定土壤含水量、根系长度、叶面积指数、蒸腾速率。同时开始停止灌水并用薄膜覆盖，防止水份经土表蒸发，直至土壤含水量达到萎蔫系数。调查从停水到土壤含水量达到萎蔫系数所需时间(天数)，称为耐受干旱时间。结果列表1，结果表明：

纯系A02-1，A02-3和A02-6停止灌水后，分别于5、9、6天后土壤含水量达到萎蔫系数，即耐受干旱天数只有5～9天，但将三个品系按1∶1∶1比例混合后得到多态性品种A02-51，整个群体15天后土壤含水量才达到萎蔫系数。即耐旱天数达到15天，比耐旱时间最长的纯系A02-3长6天，大大提高抗旱性，比当地对照种延长耐旱时间12天。

纯系A02-2，A02-4和A02-7停止灌水后，分别于5、7、6天后土壤含水量达到萎蔫系数，即耐受干旱天数只有5～7天，但将三个品系按1∶1∶1比例混合后得到多态性品种A02-53，整个群体13天后土壤含水量才达到萎蔫系数。即耐旱天数达到13天，比耐旱时间最长的纯系A02-4长6天，多态性品种A02-53的抗旱性显著高于纯系，比当地对照种延长耐旱时间10天。

生产试验：

试验地为旱地，没有灌溉条件，生产后期遇到将近20天的干旱，多态性品种A02-51和A02-53仍比当地对照种明显增产35.4～62％，饱果率高，比对照种提高6.4～9.6个百分点，出仁率也对照种提高6.6～8.0百分点。说明这两个多态性品种在干旱条件下仍能达到较高的产量(见表4)。

实施例二

由高产双抗纯系组成的多态性品种的选育：在实施例一中，第一种抗旱类型抗蒸腾型品系、第二种抗旱类型深根型品系分别与第三种抗旱类型抗干旱胁迫型品系杂交，分别选育出抗蒸腾-抗干旱胁迫型和深根-抗干旱胁迫的双抗品系。

A02-1(抗蒸腾型)×A02-6(抗干旱胁迫型)→3～5代自交稳定定向选择→(抗蒸腾-抗干旱胁迫型)A02-61

A02-1(抗蒸腾型)×A02-7(抗干旱胁迫型)→3～5代自交稳定定向选择→(抗蒸腾-抗干旱胁迫型)A02-62

A02-2(抗蒸腾型)×A02-6(抗干旱胁迫型)→3～5代自交稳定定向选择→(抗蒸腾-抗干旱胁迫型)A02-63

A02-2(抗蒸腾型)×A02-7(抗干旱胁迫型)→3～5代自交稳定定向选择→(抗蒸腾-抗干旱胁迫型)A02-64

A02-3(深根型)×A02-6(抗干旱胁迫型)→3～5代自交稳定定向选择→(深根-抗干旱胁迫型)A02-65

A02-3(深根型)×A02-7(抗干旱胁迫型)→3～5代自交稳定定向选择→(深根-抗干旱胁迫型)A02-66

A02-4(深根型)×A02-6(抗干旱胁迫型)→3～5代自交稳定定向选择→(深根-抗干旱胁迫型)A02-67

A02-4(深根型)×A02-7(抗干旱胁迫型)→3～5代自交稳定定向选择→(深根-抗干旱胁迫型)A02-68

共得到抗蒸腾-抗干旱胁迫型、深根-抗干旱胁迫型二种类型8个新品系，按照生育期一致和两种抗旱类型同等份量组成的原则组成，经过产量和抗旱性鉴定，获得产量高、综合抗旱性状优良的多态性品种3个(表2)：

              表2双抗多态性品种抗旱性鉴定

多态品种组成(各品系均    等混合)    抗旱类型    抗旱指标耐受干旱时间(天)A02-81A02-61，A02-62，A02-63，A02-64  抗蒸腾-抗干  旱胁迫型叶面积指数1.7蒸腾速率5.3单株产量19.2g    11    17

    A02-65，A02-66，    A02～67，A02-68  深根型-抗干  旱胁迫型总根长21.3m主根长12.3cm单株产量21.2g    11 A02-82    A02-61，A02-63    A02-66，A02-  抗蒸腾-抗干  旱胁迫型  深根-抗干旱叶面积指数1.5蒸腾速率5.5单株产量22.2g总根长24.3m    10    16    67  胁迫型主根长11.3cm单株产量25.2g    11  A02-83    A02-64  抗蒸腾-抗干  旱胁迫型叶面积指数1.8蒸腾速率5.3单株产量17.2g     8    15    A02-68  深根-抗干旱  胁迫型总根长21.9m主根长13.3cm单株产量21.7g     9  汕油523  对照种     4

注：单株产量：从播后70天控水，土壤相对含水量保存在40～50％，直到收获，测得的单株产量。

抗旱性鉴定方法与第一步相同。结果(表2)显示：

由抗蒸腾抗干旱胁迫型4个品系和深根抗干旱胁迫型4个品系共8个品系组成多态性品种A02-81，耐旱时间为17天，比纯系延长6天。

由抗蒸腾抗干旱胁迫型A02-61、A02-63和根长抗干旱胁迫型A02-66、A02-67共4个品系组成多态性品种A02-82，耐旱时间为16天，比纯系延长5～6天。

由抗蒸腾抗干旱胁迫型A02-64和根长抗干旱胁迫型A02-68共2个品系组成多态性品种A02-83，耐旱时间为15天，比纯系延长5～6天。

生产试验：

生产试验后期遇到将近20天的干旱，多态性品种A02-81、A02-82、A02-83分别比当地对照种增产82.91％、74.68％和77.85％。表现明显的抗旱稳产的特性。(见表4)

实施例三

由高产三抗纯系组成的多态性品种的选育：

在实施例二中，完成第二次品种选育后，获得8个具有两个抗旱性状的品系，将实施例二中不同抗旱性状的品系杂交，选育出4个综合抗旱性状优良的花生品系：

(抗蒸腾-抗干旱胁迫型)A02-61×(深根型-抗干旱胁迫型)A02-65→3～5代自交稳定定向选择→(抗蒸腾-深根型-抗干旱胁迫型)A02-101

(抗蒸腾-抗干旱胁迫型)A02-62×(深根型-抗干旱胁迫型)A02-66→3～5代自交稳定定向选择→(抗蒸腾-深根型-抗干旱胁迫型)A02-102

(抗蒸腾-抗干旱胁迫型)A02-63×(深根型-抗干旱胁迫型)A02-67→3～5代自交稳定定向选择→(抗蒸腾-深根型-抗干旱胁迫型)A02-104

(抗蒸腾-抗干旱胁迫型)A02-64×(深根型-抗干旱胁迫型)A02-68→3～5代自交稳定定向选择→(抗蒸腾-深根型-抗干旱胁迫型)A02-105

将上述两个以上品系混合成多态性品种，通过产量与抗性鉴定得到3个产量高综合抗旱性优良的品系：

将A02-101、A02-102、A02-103、A02-104共4个品系混合成多态性品种A02-200，耐旱时间达到18天(表3)。

将A02-102、A02-103、A02-104共3个品系混合成多态性品种A02-201，耐旱时间达到18天(表3)。

将A02-102、A02-104共2个品系混合成多态性品种A02-202，耐旱时间达到17天(表3)。由于该品种复杂的遗传基础和生态多样性，不仅综合抗旱性状优良而且能够抗多种病害。

生产试验：

生产试验后期遇到将近20天的干旱，多态性品种A02-200、A02-201、A02-202分别比当地对照种增产90.51％、82.28％和74.68％。表现明显的抗旱稳产的特性。(见表4)

               表3三抗多态性花生品种抗旱鉴定

  品种组成(各品系均等混合)    抗旱类型    抗旱指标耐受干旱时间(天)

A02-200A02-101、A02-102、A02-103、A02-104每个纯系都具有三个抗性：抗蒸腾型、深根型、抗干旱胁迫型  叶面积指数1.7  蒸腾速率5.3  单株产量19.2g    18A02-201A02-102、A02-103、A02-104  总根长24.3m  主根长11.3cm  单株产量25.2g    18A02-202A02-102、A02-104  叶面积指数1.8  蒸腾速率5.3  单株产量17.2g    17汕油523对照种    4

生产试验：

试验地为旱地，每个品种0.5亩。没有灌溉条件，生产后期遇到将近20天的干旱，多态性品种比当地对照种明显增产35.4～90.51％，饱果率达68.3～77.1％，比对照种提高6.4～15.2个百分点，出仁率也对照种提高6.6～12百分点。说明多态性品种在干旱条件下仍能达到较高的产量。特别是A02-200比对照种增产达90.51％。

                    表4抗旱多态性品种生产试验结果

多态性品种    产量  kg/667m²比对照增产kg/667m²  比对照  增产率％  出仁率    ％饱果率  ％  A02-200    301    143    90.51  72.1  70.2  A02-201    288    130    82.28  71.3  75.3  A02-202    276    118    74.68  70.2  77.1  A02-81    289    131    82.91  69.7  67.1  A02-82    276    118    74.68  68.4  68.4  A02-83    281    123    77.85  68.3  69.4  A02-51    256    98    62.03  68.1  71.5  A02-53    214    56    35.44  66.7  68.3  汕油523(Ck)    158  60.1  61.9