本發(fā)明屬于植物育種，具體涉及一種高效水曲柳誘變育種方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、水曲柳(fraxinus?mandshurica)是木犀科(oleaceae)白蠟樹屬(fraxinus)的一種落葉大喬木，通常與黃菠蘿木、胡桃楸并稱“東北三大硬闊樹種”。它不僅是東北地區(qū)重要的珍貴用材樹種，還是國家儲備林計劃中的大徑級用材樹種。由于木材堅硬且紋理美觀，水曲柳在家具、建筑等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的水曲柳育種主要是基于自然變異和常規(guī)選育手段，育種周期較長，且難以在短期內(nèi)獲得豐富的遺傳變異類型。隨著林業(yè)產(chǎn)業(yè)和生態(tài)建設(shè)的快速發(fā)展，急需具備“速生、優(yōu)質(zhì)、高抗”特性的水曲柳新品種。

2、誘變育種是通過運用物理、化學(xué)或生物誘變手段，促使植物細(xì)胞產(chǎn)生基因突變或染色體變異，從而獲得新的種質(zhì)資源。在物理誘變中，60co-γ射線輻射是農(nóng)作物和林木育種中常用的方法；化學(xué)誘變則主要采用ems、秋水仙素、疊氮化鈉、5-氮胞苷等常用誘變試劑。物理和化學(xué)誘變的疊加使用有助于提高變異頻率或擴展變異類型。

3、近年來，物理誘變、化學(xué)誘變及其疊加誘變技術(shù)已廣泛應(yīng)用于林木樹種改良，并在提高遺傳多樣性、改良性狀以及新品種培育方面取得了顯著成果。然而，在水曲柳領(lǐng)域，相關(guān)誘變技術(shù)的應(yīng)用仍處于初步階段，種質(zhì)改良進展緩慢、且尚未建立完善的物理與化學(xué)誘變體系，這在一定程度上影響了“速生、優(yōu)質(zhì)、高抗”水曲柳新品種的培育。因此，整合物理、化學(xué)及疊加誘變技術(shù)，建立一套科學(xué)、系統(tǒng)、高效的水曲柳誘變育種方法，將顯著提高水曲柳的遺傳變異效率，加速新品種的選育與改良，并推動其在實際生產(chǎn)中的推廣與應(yīng)用，具有重要的科學(xué)價值和實踐意義。然而，目前針對水曲柳的系統(tǒng)性、多方式疊加誘變研究尚不完善，難以在保證發(fā)芽率的同時實現(xiàn)高水平表型變異。

4、因此，提供一種整合物理、化學(xué)及疊加誘變操作的高效水曲柳育種方法，對加速水曲柳品種改良與推廣應(yīng)用具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決當(dāng)前水曲柳育種中遺傳變異不足、育種周期長、種質(zhì)資源單一等關(guān)鍵問題，提供了一種高效的水曲柳誘變育種方法及應(yīng)用。該方法通過單一誘變與疊加誘變等多種技術(shù)路徑，結(jié)合優(yōu)化的誘變劑量、濃度和處理時間，顯著提高了水曲柳的遺傳變異頻率，拓寬了種質(zhì)資源的遺傳多樣性，并構(gòu)建了一套科學(xué)、系統(tǒng)、可重復(fù)的水曲柳誘變育種技術(shù)體系。

2、本發(fā)明能夠快速篩選水曲柳優(yōu)良新品系，這些植株在株高、地徑、復(fù)葉面積等關(guān)鍵性狀上具有明顯改進。該方法顯著提高了育種效率，縮短育種周期并減少了經(jīng)濟成本，同時填補了水曲柳誘變育種體系中的技術(shù)空白，解決了該領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸。與此同時，本發(fā)明在促進林業(yè)可持續(xù)發(fā)展、維護生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及提高森林資源的高效利用方面，展現(xiàn)出重要的戰(zhàn)略價值。本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有水曲柳育種中“遺傳變異不足”的關(guān)鍵問題，提出一種高效水曲柳誘變育種方法及應(yīng)用，通過優(yōu)化輻射劑量、化學(xué)試劑的濃度和處理時長等條件，實現(xiàn)對水曲柳種子的高效誘變，拓寬其遺傳多樣性，并快速篩選優(yōu)良新品系。

3、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高效水曲柳誘變育種方法及應(yīng)用，具體包括如下步驟：

4、步驟(1)：種子選取與處理

5、優(yōu)選地，從水曲柳家系種子中挑選粒重均勻、飽滿無病害的種子，用蒸餾水沖洗后，浸泡24小時后，去除空癟種子。

6、優(yōu)選地，在沖洗時，每次持續(xù)5分鐘，以去除表面附著的灰塵和其他雜質(zhì)。在浸泡過程中，使用鑷子剔除浮在水面上的壞種子，以保證實驗種子的質(zhì)量和均勻性，將浸種后的種子置于干凈紗布中瀝干表面水分。

7、步驟(2)：采用單一誘變方式或疊加誘變方式處理步驟(1)種子

8、優(yōu)選地，所述單一誘變方式為物理誘變或化學(xué)誘變；所述物理誘變?yōu)?0co-γ射線，輻射劑量為25gy、50gy或75gy，輻射時間為3小時；所述化學(xué)誘變?yōu)閑ms、秋水仙素溶液、疊氮化鈉及5-氮胞苷，誘變濃度分別為0.5％、0.15％、4mmol/l及50μmol/l，誘變時間為24小時。

9、優(yōu)選地，物理-化學(xué)疊加誘變?yōu)?，先對種子進行25gy或50gy的60co-γ射線物理誘變，誘變時間為3小時，再進行化學(xué)誘變，誘變時間為48小時；化學(xué)-化學(xué)疊加誘變?yōu)?，先?.5％?ems溶液浸泡種子24小時后，用蒸餾水沖洗，再轉(zhuǎn)入4mmol/l疊氮化鈉溶液或50μmol/l?5-氮胞苷溶液中繼續(xù)浸泡24小時。

10、步驟(3)：田間種植與性狀調(diào)查

11、優(yōu)選地，將誘變處理后的種子播種于田間試驗點，記錄并評價發(fā)芽率及苗期性狀。

12、優(yōu)選地，所述田間試驗地點位于典型水曲柳生長區(qū)域，具備適宜溫濕度和土壤條件；所述苗期性狀包括株高、地徑、復(fù)葉長、復(fù)葉寬、復(fù)葉面積、小葉面積等性狀參數(shù)。

13、步驟(4)：優(yōu)良植株篩選與數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

14、優(yōu)選地，對具有優(yōu)良表型的植株進行篩選與無性擴繁，并建立相應(yīng)誘變性狀數(shù)據(jù)庫。

15、優(yōu)選地，所述優(yōu)良表型篩選標(biāo)準(zhǔn)包括但不限于：較高的發(fā)芽率、較大的株高、較粗的地徑、較寬的復(fù)葉等指標(biāo)；所述篩選出的優(yōu)良植株通過無性擴繁進行繁殖，擴繁方法包括但不限于扦插、嫁接或組織培養(yǎng)；所述建立相應(yīng)誘變性狀數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫存儲的關(guān)鍵參數(shù)包括：發(fā)芽率、株高、地徑、復(fù)葉長度、復(fù)葉寬度、復(fù)葉面積、小葉面積等，通過標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)管理和評價體系，為水曲柳新品種的培育提供科學(xué)依據(jù)。

16、本發(fā)明還提供了一種高效水曲柳在多倍體誘變育種中的應(yīng)用。在創(chuàng)制水曲柳速生、優(yōu)質(zhì)、抗逆新種質(zhì)及提高水曲柳適應(yīng)性、抗逆性方面，本發(fā)明同樣具有顯著價值。本發(fā)明的高效誘變育種方法不僅適用于多倍體誘變育種，還能廣泛應(yīng)用于創(chuàng)制速生、優(yōu)質(zhì)、抗逆新種質(zhì)，顯著提升水曲柳的適應(yīng)性和抗逆性，從而為水曲柳的遺傳改良和產(chǎn)業(yè)化推廣提供更廣闊的應(yīng)用前景與價值。

17、本發(fā)明有益效果為：

18、1.系統(tǒng)化體系：本發(fā)明系統(tǒng)性地研究了水曲柳在不同誘變處理方式下的生長表現(xiàn)，通過優(yōu)化物理與化學(xué)誘變技術(shù)，建立了適用于水曲柳的高效誘變育種體系。

19、2.誘變策略多元化：本發(fā)明采用多種誘變方式組合(單一物理誘變、單一化學(xué)誘變、物理-化學(xué)疊加誘變及化學(xué)-化學(xué)疊加誘變)，全面評估不同誘變方式對水曲柳發(fā)芽率及表型性狀的影響，為提高遺傳多樣性提供了科學(xué)依據(jù)。

20、3.適用性廣：通過對苗期株高、地徑、復(fù)葉長、復(fù)葉寬、復(fù)葉面積及小葉面積六個表型性狀的遺傳分析，本發(fā)明篩選出了具有優(yōu)異表型性狀的水曲柳植株，為新品種選育奠定了基礎(chǔ)。在操作層面緊扣水曲柳的生理特性，通過一定區(qū)間內(nèi)的輻射劑量與化學(xué)試劑濃度，兼顧較高變異頻率與可接受的發(fā)芽率、幼苗成活率，以便充分發(fā)揮誘變育種在林木新品種培育中的優(yōu)勢。

技術(shù)特征：

1.一種高效水曲柳誘變育種方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效水曲柳誘變育種方法，其特征在于，步驟(2)所述物理誘變?yōu)?0co-γ射線，輻射劑量為25gy、50gy或75gy，輻射時間為3小時。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效水曲柳誘變育種方法，其特征在于，步驟(2)所述化學(xué)誘變?yōu)閑ms、秋水仙素溶液、疊氮化鈉及5-氮胞苷，誘變濃度分別為0.5％、0.15％、4mmol/l及50μmol/l，誘變時間為24小時。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效水曲柳誘變育種方法，其特征在于，步驟(2)所述物理-化學(xué)疊加誘變?yōu)椋合葘ΨN子進行25gy或50gy的60co-γ射線物理誘變，誘變時間為3小時，再進行化學(xué)誘變，誘變時間為48小時。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效水曲柳誘變育種方法，其特征在于，步驟(2)所述化學(xué)-化學(xué)疊加誘變?yōu)椋合扔?.5％ems溶液浸泡種子24小時后，用蒸餾水沖洗，再轉(zhuǎn)入4mmol/l疊氮化鈉溶液或50μmol/l?5-氮胞苷溶液中繼續(xù)浸泡24小時。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效水曲柳誘變育種方法，其特征在于，步驟(3)所述田間試驗地點位于典型水曲柳生長區(qū)域，具備適宜溫濕度和土壤條件；所述苗期性狀包括株高、地徑、復(fù)葉長、復(fù)葉寬、復(fù)葉面積、小葉面積等性狀參數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效水曲柳誘變育種方法，其特征在于，步驟(4)所述優(yōu)良表型篩選標(biāo)準(zhǔn)包括但不限于：較高的發(fā)芽率、較大的株高、較粗的地徑、較寬的復(fù)葉等指標(biāo)；所述篩選出的優(yōu)良植株通過無性擴繁進行繁殖，擴繁方法包括但不限于扦插、嫁接或組織培養(yǎng)；所述建立相應(yīng)誘變性狀數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫存儲的關(guān)鍵參數(shù)包括：發(fā)芽率、株高、地徑、復(fù)葉長度、復(fù)葉寬度、復(fù)葉面積、小葉面積等，通過標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)管理和評價體系，為水曲柳新品種的培育提供科學(xué)依據(jù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述高效水曲柳誘變育種方法在水曲柳多倍體誘變育種中的應(yīng)用。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述高效水曲柳誘變育種方法在創(chuàng)制水曲柳速生、優(yōu)質(zhì)、抗逆新種質(zhì)及提高水曲柳適應(yīng)性、抗逆性中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于植物育種技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效水曲柳誘變育種方法及應(yīng)用。該方法結(jié)合物理誘變(<supgt;60</supgt;Co?γ射線輻射)和化學(xué)誘變(EMS、秋水仙素、疊氮化鈉、5?氮胞苷)兩大類誘變方式，并通過單一誘變、物理?化學(xué)疊加誘變、化學(xué)?化學(xué)疊加誘變的組合策略，優(yōu)化誘變劑量、濃度和時間參數(shù)，顯著提高了水曲柳遺傳變異頻率。本發(fā)明通過對不同誘變方式下的水曲柳苗期性狀(株高、地徑、復(fù)葉長、復(fù)葉寬、復(fù)葉面積等)進行全面統(tǒng)計分析，篩選出最佳誘變組合，并構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明提高了水曲柳的誘變效率和遺傳多樣性，為水曲柳優(yōu)良新品種的選育提供了科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

技術(shù)研發(fā)人員：曾凡鎖,蔣洪璐,高尚珠,何曉峰,趙海峰,湯瑩,田廣宇,何利明,辛穎,齊鳳慧,詹亞光
受保護的技術(shù)使用者：東北林業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8