玉米和水稻的远缘杂交方法

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玉米和水稻的远缘杂交方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及在农作物栽培领域，特别是一种玉米和水稻的远缘杂交方法。\n背景技术\n[0002] 玉米和水稻同属禾本科草本植物，玉米归玉蜀黍属，水稻是稻属，两种作物同科不同属，两者的嫁接和杂交属于远缘结合，有相当的技术难度。\n[0003] 1951年出版的《达尔文全集》中指出：“无性杂交就是指形成新事物的因素，不一定要在雌性或雄性性器官内形成，它们在细胞组织内在没有性器官时也能够结合，从而产生具有两个亲本类型的形状的新芽之原基”；1955年出版的《米丘林全集》介绍了米丘林一生创造了五百多个新品种，他采用蒙导法解决远缘杂交的困难，把无性和有性远缘杂交作为获得具有新遗传基础植物的手段之一，培育出大量新品种；2009年6月22日《农业技术周报》报道发表与美国科学杂志《Science》的研究成果：嫁接可使遗传信息交换。这篇论文是德国科学家在烟草嫁接试验中采用荧光标志基因技术，证明嫁接部位频繁发生基因交流的事实，并提出一项观点“嫁接是基因跨越不同物种的障碍而自由转移的一种新途径”；另外，《遗传学》(高等教育出版社，1991年，刘祖洞著)、《作物遗传育种知识》(上海科技出版社，\n1979年，童一中著)、《医学细胞生物学》(2004年，人民卫生出版社，宋今丹等编著)、《植物学》(2004年，上海科技出版社，李扬汉编著)和《简明农业词典遗传育种分册》(1979年，科学出版社)等文献对遗传信息均有所介绍。\n[0004] 根据我们的检索，1959年01期《生物学通报》一篇名为《惊人的创举蒋少芳培育成功水稻新品种》中提到：“早在1955年，他利用玉米和水稻进行无性杂交(嫁接)，……培育出新的品种，这杂种株高5尺多，分蘖达100多，穗长一尺，每穗500粒，开辟了单子叶植物嫁接的新途径”。但是该文献中只是出现文字性的描述其杂交植株特征，并未提及具体的无性杂交(嫁接)方法。除此之外，相关的技术尚未见报道。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的是提供一种玉米和水稻的远缘杂交方法，培育出适应性强、病虫害少、株型紧凑的水稻新品种，将四碳植物(玉米)光呼吸强度低、光合效率高的独特生理优势融合到三碳植物(水稻)上来，以大幅度的提高水稻等重要粮食的产量。\n[0006] 本发明的目的按照下述技术方案实现：\n[0007] 一种玉米和水稻的远缘杂交方法，分为亲本选择预处理、嫁接、育苗与定植四步，第一步，亲本选择适应当地环境条件的品种，预处理包括：\n[0008] 1)种子浸泡：将消毒干净的玉米、水稻种子在水中浸泡20-25小时；\n[0009] 2)催芽：种子泡胀后放在干净的培养皿中催芽，温度保持在20-25度，待胚芽长到\n1.5CM-2CM时准备嫁接；\n[0010] 第二步，嫁接：将玉米胚芽斜向切除一部分，同样斜向切下水稻胚芽并将切下的水稻胚芽迅速贴合到玉米胚芽切口上，接穗与砧木贴合中心穿插固定签，扎紧接合部；\n[0011] 第三步，育苗：把固定好的嫁接苗一个个轻放在铺垫着潮湿滤纸的容器中预培，湿度80-85度，预培3-5天，接穗和砧木的愈伤组织基本结合，接穗开始吐露新叶，移植到育苗杯的基质中育苗；\n[0012] 第四步，定植：育苗10-15天长出2片真叶时，选傍晚或阴天将嫁接苗定植到田间生长，土壤保持湿润。\n[0013] 本发明的有益效果为：\n[0014] 1)提供一种新的玉米与水稻的远缘杂交方法；\n[0015] 2)按照本发明提供的方法能够使得获取的玉米水稻杂交植株成活并结实；\n[0016] 3)按照本发明提供的方法培育的玉米水稻杂交植株具有明显的变水稻为旱稻，生长加快，发育提前等特点，杂交植株生长仅90多天，便抽穗结实，远低于一般水稻的生长周期4个月(南方地区)至7个月(北方地区)时间；\n[0017] 4)按照本发明提供的方法培育的玉米水稻杂交植株具有有效分蘖3-4株，为大幅度提高水稻产量提供实践基础；\n[0018] 5)按照本发明提供的方法培育的玉米水稻杂交植株就其生长自然环境而言，2014年银川地区秋季天气阴冷，光照不足，该杂交植株仍然生长健壮，未发生病虫害，为培育高产优质适应性强的水稻或者旱稻提供新的途径；\n[0019] 6)按照本发明提供的方法培育的玉米水稻杂交植株，将四碳植物(玉米)的独特优势融合到三碳植物(水稻)上来，为大幅度提高水稻等重要粮食的产量提供实践基础；\n附图说明\n[0020] 图1为完成嫁接的玉米水稻胚芽照片，其中穿过胚芽、横向放置的为银针，银针下方为水稻胚芽，上方为玉米胚芽、胚根及种子；\n[0021] 图2为生出胚芽的水稻；\n[0022] 图3为生出胚芽的玉米；\n[0023] 图4为嫁接用水稻胚芽；\n[0024] 图5为切除胚芽后以便嫁接使用的玉米亲本；\n[0025] 图6为嫁接成活的玉米水稻幼株；\n[0026] 图7为嫁接后正常生长的玉米水稻植株；\n[0027] 图8为嫁接后结实的玉米水稻植株；\n[0028] 图9为成熟后收获的玉米水稻全株。\n具体实施方式\n[0029] 第一步，首先要选择适应当地环境条件的亲本：\n[0030] 1.砧木和接穗的选择：\n[0031] 1.1砧木玉米的选择：远缘嫁接时，主要通过砧木供应接穗营养物质交流遗传信息来影响接穗，因此，砧木应选择遗传性稳定的品种，最好是适应当地环境的纯种。\n[0032] 1.2接穗水稻的选择：应选择遗传可塑性大、保守性小，个体发育时间短的水稻幼芽作接穗，容易得到远缘无性杂种或变异大的育种资源，要特别注重从结合部培育接穗幼芽。\n[0033] 1.3本实施例中，玉米亲本选择用“西蒙5号”；水稻亲本选择用“宁粳43号”。\n[0034] 2.亲本预处理：\n[0035] 2.1种子浸泡：将筛选过的亲本(玉米和水稻)种子消毒干净，之后在水中浸泡20-\n25小时，具体时间依实际室温而定，种子泡胀即可。\n[0036] 2.2催芽：将泡胀的玉米和水稻种子放在干净的培养器皿中催芽，温度保持在20-\n25度，待胚芽长到1.5CM-2.0CM时嫁接，生出胚芽的水稻和玉米分别如图2和图3所示。\n[0037] 第二步，远缘嫁接的技术程序及技巧：\n[0038] 3.程序：砧木斜向切除部分胚芽→从水稻上斜向切下胚芽做接穗→砧木与接穗切口贴合→结合部横向穿插固定签→扎紧结合部。\n[0039] 3.1嫁接技巧：切除砧木和接穗胚芽时，嫁接：将玉米胚芽斜向切除一部分，如图5所示，同样斜向切下水稻胚芽并将切下的水稻胚芽，将图4所示的水稻胚芽迅速贴合到玉米胚芽切口上，砧木与接穗胚芽迅速贴合后，在接穗与砧木贴合中心穿插针灸用细银针。\n[0040] 斜向切除胚芽的目的是增大砧木与接穗的贴合面积；用细银针扎紧砧木和接穗接合部，扎紧的目的在于使砧木和接穗同时产生微创，使砧木和接穗在愈合过程中遗传信息得到更好交流。\n[0041] 嫁接完成的玉米水稻幼苗如图1所示。\n[0042] 第三步，育苗：\n[0043] 4.把固定好的嫁接苗一个个轻放在铺垫着潮湿滤纸的容器中预培，湿度80-85度，预培3-5天。\n[0044] 4.1关于育苗的说明：把固定好的嫁接苗一个个轻放在铺垫着潮湿滤纸的容器中预培，湿度80-85度，预培3-5天，此时，接穗和砧木的愈伤组织基本结合，接穗开始吐露新叶，之后将吐露新叶的嫁接幼株移植到育苗杯的基质中育苗；\n[0045] 第四步，定植：\n[0046] 5.育苗10-15天长出2片真叶时，选傍晚或阴天将嫁接苗定植到田间生长，土壤保持湿润，此时，玉米水稻嫁接幼株可以正常生长，如图6所示。\n[0047] 后续仍然需要进行细心的田间管理，并进行观察记录，按照常规注意湿度、温度和光照条件，形成层长出的愈伤组织很容易失水变干而使杂交植株干枯死亡，必须进行松土、浇水、施肥等相关操作，直至杂交植株生长(如图7所示)、成熟(如图8所示)，嫁接植株最后收割玉米水稻杂交种子(如图9所示)。\n[0048] 至此，本实施例完成。