栗茂腾
长日照作物综合快速育种体系的构建
2021-10-18 16:41
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10月15日,Plant Biotechnology Journal期刊在线发表了洪登峰教授课题组文章,标题为“Comprehensive Speed Breeding: a high-throughput and rapid generation system for long-day crops”,该研究建立了一种由萌芽种子春化、高通量植株培养筛选和植物快速加代技术组成的综合快速育种体系,大大缩短了长日照作物甘蓝型油菜和小麦的繁殖周期,并实现了甘蓝型油菜核心骨干亲本“621R”千粒重的遗传改良。

快速育种技术主要指通过人工控制光照(光周期、光照强度和光质构成)和温度环境,促进植物快速开花、快速成熟的一项综合技术。快速育种技术概念自2018年提出伊始,就立即受到包括作物育种者在内的植物科学工作者的高度关注。该研究基于人工控温控湿的温室条件,建立了一个红光、绿光和蓝光三基色光混合而成的LED照明光谱(三种光质的强度分别为60%20%20%),其在灯下10厘米处光通量密度高达950 μmol·m-2·s-1。在22小时光照/2小时黑暗的光周期和22-24℃的生长温度下,春性甘蓝型油菜品种“Westar”和小麦品种中国春可以分别在67天和75天内完成一个世代的生长。对于冬性甘蓝型油菜或小麦品系,则可将萌芽种子置于4.5℃条件下完成春化(具体时间依赖于不同品系的冬性强弱),再置于上述光照条件下培养。

利用该方法,半冬性甘蓝型油菜品种“中双11号”和冬小麦品种“烟农19号”分别在87天和83天内完成一个生长世代,每个单株可分别收获800和20粒(去除分蘖)发育良好种子。此外还发现,如果在上述光谱中,额外添加500 μmol·m-2·s-1的远红光,则可在125天内完成强冬性甘蓝型油菜品种“Darmor-bzh”的一个生长世代,并能使“Westar”、“中双11”的生长周期进一步缩短至55天和66天。和2018年Watson报道的方法相比,本系统对于长日照作物而言,在处理效率、操作方便性和生长期缩短效果上均有大幅度的提升。

利用该技术平台,结合分子育种手段,课题组在23个月内通过8个完整的世代,成功的将甘蓝型油菜核心骨干亲本 “621R” 的千粒重从2.71克提高到3.42克。该技术将在分子设计育种、遗传群体构建和功能基因组学研究中发挥重要的作用。原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.13726(文字资料引自华中农业大学新闻网)。




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