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油菜团队建立长日照作物综合快速育种体系
发布时间:2021-10-18

1015日,Plant Biotechnology Journal期刊在线发表了油菜团队题为“Comprehensive Speed Breeding: a high-throughput and rapid generation system for long-day crops”的短文,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和冬小麦品种烟农19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80020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2018Watson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。

学院博士研究生宋易先为论文第一作者,洪登峰教授为通讯作者。该研究在作物遗传改良国家重点实验室的和湖北洪山实验室完成,得到了湖北省自然科学基金、武汉市应用基础前沿项目和作物遗传改良国家重点实验开放基金的资助。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.13726



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