專利名稱：一種富含功能性成分水稻的選育方法
技術領域：
本發明涉及一種富含功能性成分水稻的選育方法。
背景技術：
在一些發達國家和我國城市居民人口中，由于膳食中精制和高能量食品過多、工作壓力較大以及生存環境的劣化等因素，患肥胖癥、心血管疾病、癌癥、糖尿病的人數在不斷增加。據統計目前我國城市人口中超體重的人有15％，肥胖人群已達7000多萬；糖尿病患者超過6500萬，近來呈上升趨勢，發病率占我國人口的5％；高血壓患者接近9500萬，即將突破1億；心血管疾病和癌癥已成為我國危及人們生命的頭號和二號殺手。我國60歲以上的老人有1億多，均面臨免疫能力低下及各種疾病的困擾。另外，我國維生素A缺乏癥患者的人數超過4000萬。因此，開發具有減肥、降血壓、降血脂、預防心血管疾病、提高人體免疫力等功能的功能性食品勢在必行。
稻米是我國的傳統主食，其營養在膳食中的地位舉足輕重。受傳統的飲食文化和醫食同源的理念深刻影響，我國稻米中功能成分的發掘利用潛力巨大，可望在增強人體機能和代謝平衡上發揮重要作用，實現提高稻米的附加值、擴大稻米的利用范圍，并開辟飲食相關的疾病預防新戰略。
發明內容
本發明目的在于提供一種富含功能性成分水稻的選育方法。
一種富含功能性成分水稻的選育方法，其特征是包括以下步驟1)取水稻的干種子、成熟胚、未成熟胚、幼穗、花藥及其誘導形成的愈傷組織為試驗材料，用物理或化學誘變劑進行誘變處理，種植并收獲誘變群體；2)在誘變二代或誘變三代分離群體中，按生物相似性原理，在開花抽穗期或收獲種子曬干脫殼后，采取以下特征性狀間接篩選富含功能性成分的突變體(1)以部分或完全白色稻穗作為特征性狀，間接篩選富含必需氨基酸水稻突變體；(2)以部分或完全黃色稻穗作為特征性狀，篩選富含葉黃素水稻突變體；(3)以糙米表皮呈黑色或紫色作為特征性狀，篩選富鐵水稻突變籽粒；(4)以糙米表皮呈黃色作為特征性狀，篩選富含β-胡蘿卜素水稻突變籽粒；(5)以糙米表皮呈綠色作為特征性狀，篩選富含維生素的水稻突變籽粒；(6)以巨大胚作為特征性狀，篩選γ-氨基丁酸、肌醇、谷維素、二十八烷醇、谷維素、VE、谷胱甘肽相對含量顯著增加的水稻突變籽粒；3)種植入選的突變材料或籽粒，研究功能性成分的遺傳特性和表達特征，篩選遺傳穩定、表達含量高的優異突變體；4)評價入選突變體的農藝性狀、品質性狀、抗病性和配合力，選擇優質高產抗病的功能性水稻，或以突變體為親本，采取雜交或回交等方法進一步選育富含功能性成分新材料或配制雜種，最終得富含功能性成分的水稻。
上述的物理或化學誘變處理按常規劑量和方法進行。所說的物理誘變處理為用鈷-60γ射線或銫-137γ射線進行照射，通常，對于干種子和成熟胚的照射劑量為150Gy～350Gy，對于未成熟胚、幼穗、花藥及其誘導形成的愈傷組織照射劑量為1Gy～10Gy。化學誘變處理的誘變劑為甲基磺酸乙酯或疊氮化鈉，一般，疊氮化鈉的處理劑量為1mM～4mM，甲基磺酸乙酯的處理劑量為0.05mM～0.3mM。
本發明具有以下幾方面的優點1)以本發明提出的采取外部特征性狀間接高效篩選突變體的選育方法，成本低廉，選擇指標直觀，易被不同研究機構或單位掌握并采納利用，育種效率高。本發明為大規模開展富含功能性成分水稻的育種提供了切實可行的方法。
2)以本發明方法選育的富含必需氨基酸、葉黃素、β-胡蘿卜素、維生素、鐵、γ-氨基丁酸、肌醇、谷維素、二十八烷醇、谷維素、VE、谷胱甘肽等功能性成分的稻米，可用于預防貧血癥、高血壓病、腎臟病、糖尿病、抗癌癥、抗疲勞、抗衰老等功能產品的開發，以增強人體機能和調節代謝平衡，實現提高稻米的附加值，開辟“飲食相關的疾病預防新戰略”。
3)本發明提出的的選育方法，將為玉米、小麥、油菜、大豆等其它作物的功能成分研究和利用提供可借鑒的研究經驗。
具體實施例方式
以下通過具體實例進一步說明本發明。
實施例1物理誘變劑銫-137的γ射線誘變水稻ZF203選育高賴氨酸突變體取水稻品種ZF203的未成熟胚，誘導形成愈傷組織，用銫-137的γ射線照射，照射劑量為1Gy。將上述愈傷組織分化成苗，種植離體誘變當代植株，混收所有離體誘變一代植株的種子。按單株種植離體誘變二代群體，在開花抽穗期，篩選部分或完全白色稻穗的突變株，按單株編號并單獨收獲種子。按株系種植入選離體誘變三代的突變系，觀察并選留性狀穩定表達的株系或單株，按單株收獲各株系的成熟種子，測定必需氨基酸含量，篩選高賴氨酸水稻突變系。評價品質性狀和抗病性，選育高賴氨酸含量水稻。
實施例2物理誘變劑銫-137的γ射線誘變水稻ZF203選育高肌醇突變體取水稻品種ZF203的幼穗，誘導形成愈傷組織，用銫-137的γ射線照射，照射劑量為10Gy。將上述愈傷組織分化成苗，種植離體誘變當代植株，混收所有離體誘變一代植株的種子。種植離體誘變二代群體，收獲成熟種子并脫殼，選留糙米具有巨大胚的水稻突變籽粒。按突變籽粒種植并編號，觀察并穩定表達的單株，成熟時單獨收獲種子，選留并測定巨大胚穩定表達單株籽粒的肌醇含量，選留高肌醇含量的單株。按株系種植突變系，評價品質、抗病性，選育高肌醇含量水稻。
實施例3物理誘變劑鈷-60的r射線誘變水稻II-32B選育富含β-胡蘿卜素突變體取水稻品種II-32B的干種子，用鈷-60的γ射線照射，照射劑量為150Gy。種植誘變當代種子，混收所有誘變一代植株的種子。種植誘變二代群體，收獲成熟種子并脫殼，選留糙米表皮呈黃色的水稻突變籽粒。按突變籽粒種植并編號，成熟時單獨收獲種子，選留并測定突變性狀穩定表達單株的β-胡蘿卜素含量，選留高β-胡蘿卜素含量的單株。按株系種植突變系，觀察評價農藝性狀、品質、抗病性，選育高β-胡蘿卜素含量水稻。
實施例4物理誘變劑鈷-60的γ射線誘變水稻協青早B選育富鐵突變體取水稻品種協青早B的干種子，用鈷-60的γ射線照射，照射劑量為350Gy。種植誘變當代種子，混收所有誘變一代植株的種子。種植誘變二代群體，收獲成熟種子并脫殼，選留糙米表皮呈黑色或紫色的水稻突變籽粒。按突變籽粒種植并編號，成熟時單獨收獲種子，選留并測定突變性狀穩定表達單株的鐵含量。按株系種植突變系，觀察農藝性狀和表達穩定性，評價其品質、抗病性，選育高鐵含量水稻。
實施例5化學誘變劑甲基磺酸乙酯誘變水稻品種珍汕97B選育高葉黃素突變體取水稻品種珍汕97B的干種子，先用清水預浸16小時，爾后用化學誘變劑甲基磺酸乙酯在室溫(20-25℃)下誘變處理1小時，處理劑量為0.05mM。種植誘變當代種子，混收所有誘變一代植株的種子。按單株種植誘變二代群體，在開花抽穗期，篩選部分或完全黃色稻穗的突變株，按單株編號并單獨收獲種子。按株系種植入選誘變三代的突變系，觀察并選留性狀穩定表達的株系或單株，按單株收獲各株系的成熟種子，測定葉黃素含量，篩選高葉黃素水稻突變系。評價品質、抗病性，選育高葉黃素含量水稻。
實施例6化學誘變劑甲基磺酸乙酯誘變水稻珍汕97B選育高VE突變體取水稻品種珍汕97B的干種子，先用清水預浸16小時，爾后用化學誘變劑甲基磺酸乙酯在室溫(20-25℃)下誘變處理1小時，處理劑量為0.3mM。種植誘變當代種子，混收所有誘變一代植株的種子。按單株種植誘變二代群體，收獲成熟種子并脫殼，選留糙米具有巨大胚的水稻突變籽粒。按突變籽粒種植并編號，觀察并穩定表達的單株，成熟時單獨收獲種子，選留并測定巨大胚穩定表達單株籽粒的VE含量，選留高VE的單株。按株系種植突變系，評價品質、抗病性，選育高VE水稻。
實施例7化學誘變劑疊氮化鈉誘變水稻JIN3選育富含維生素C突變體取水稻品種JIN3的干種子，用化學誘變劑疊氮化鈉誘變處理，處理劑量為1mM。種植誘變當代種子，混收所有誘變一代植株的種子。種植誘變二代群體，收獲成熟種子并脫殼，選留糙米表皮呈綠色的水稻突變籽粒。按突變籽粒種植并編號，成熟時單獨收獲種子，選留并測定突變性狀穩定表達單株籽粒的維生素C含量，選留高維生素C含量的單株。按株系種植突變系，評價品質、抗病性，選育高維生素C水稻。
實施例8疊氮化鈉誘變水稻R7954選育高γ-氨基丁酸突變體取水稻品種R7954的干種子，用化學誘變劑疊氮化鈉誘變處理，處理劑量為4mM。種植誘變當代種子，混收所有誘變一代植株的種子。種植誘變二代群體，收獲成熟種子并脫殼，選留糙米具有巨大胚的水稻突變籽粒。按突變籽粒種植并編號，觀察并穩定表達的單株，成熟時單獨收獲種子，選留并測定巨大胚穩定表達單株籽粒的γ-氨基丁酸含量，選留高γ-氨基丁酸含量的單株。按株系種植突變系，評價品質、抗病性，選育高γ-氨基丁酸水稻。
權利要求
1.一種富含功能性成分水稻的選育方法，其特征是包括以下步驟1)取水稻的干種子、成熟胚、未成熟胚、幼穗、花藥及其誘導形成的愈傷組織為試驗材料，用物理或化學誘變劑進行誘變處理，種植并收獲誘變群體；2)在誘變二代或誘變三代分離群體中，按生物相似性原理，在開花抽穗期或收獲種子曬干脫殼后，采取以下特征性狀間接篩選富含功能性成分的突變體(1)以部分或完全白色稻穗作為特征性狀，間接篩選富含必需氨基酸水稻突變體；(2)以部分或完全黃色稻穗作為特征性狀，篩選富含葉黃素水稻突變體；(3)以糙米表皮呈黑色或紫色作為特征性狀，篩選富鐵水稻突變籽粒；(4)以糙米表皮呈黃色作為特征性狀，篩選富含β-胡蘿卜素水稻突變籽粒；(5)以糙米表皮呈綠色作為特征性狀，篩選富含維生素的水稻突變籽粒；(6)以巨大胚作為特征性狀，篩選γ-氨基丁酸、肌醇、谷維素、二十八烷醇、谷維素、VE、谷胱甘肽相對含量顯著增加的水稻突變籽粒；3)種植入選的突變材料或籽粒，研究功能性成分的遺傳特性和表達特征，篩選遺傳穩定、表達含量高的優異突變體；4)評價入選突變體的農藝性狀、品質性狀、抗病性和配合力，選擇優質高產抗病的功能性水稻，或以突變體為親本，采取雜交或回交等方法進一步選育富含功能性成分新材料或配制雜種，最終得富含功能性成分的水稻。
2.根據權利要求1所述的富含功能性成分水稻的選育方法，其特征是所說的物理誘變處理為用鈷-60γ射線或銫-137γ射線進行照射，對于干種子和成熟胚的照射劑量為150Gy～350Gy，對于未成熟胚、幼穗、花藥及其誘導形成的愈傷組織照射劑量為1Gy～10Gy。
3.根據權利要求1所述的富含功能性成分水稻的選育方法，其特征是所說的化學誘變處理的誘變劑為甲基磺酸乙酯或疊氮化鈉，疊氮化鈉的處理劑量為1mM～4mM，甲基磺酸乙酯的處理劑量為0.05mM～0.3mM。
全文摘要
本發明的富含功能性成分水稻的選育方法，它包括對水稻進行誘變處理，于誘變分離群體，按生物相似性原理，在開花抽穗期或收獲種子曬干脫殼后，采取以白穗、黃穗、糙米皮呈黑色、紫色、黃色、綠色及巨大胚等特征性的外部性狀作為選擇指標，篩選富含必需氨基酸、葉黃素、β－胡蘿卜素、維生素、鐵、γ－氨基丁酸、肌醇、谷維素、二十八烷醇、谷維素、VE、谷胱甘肽等功能性成分的突變體，并通過研究功能性成分的遺傳和表達特征，評價突變體的農藝性狀、品質性狀、抗病性和配合力，或進一步雜交、回交改良，最終得富含功能性成分的水稻。該方法成本低廉，育種效率高，選育的水稻可用于預防貧血癥、高血壓、腎臟病、糖尿病、抗癌癥、抗疲勞、抗衰老等功能產品的開發。
文檔編號A01H4/00GK1557139SQ20041001622
公開日2004年12月29日 申請日期2004年2月9日 優先權日2004年2月9日
發明者吳殿星 申請人:浙江大學