本發(fā)明涉及水稻育種技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高抗性淀粉和高鋅聚合的粳稻選育方法。
背景技術(shù)：
醫(yī)學(xué)研究表明：除遺傳因素外，糖尿病等血液系統(tǒng)慢性疾病主要起因于日常飲食起居等生活習(xí)慣，而高糖、高脂肪、高蛋白的飲食結(jié)構(gòu)則是罪魁禍?zhǔn)祝绕涫歉咛沁@一“元兇”。稻米主食“高糖”的核心在于可消化淀粉的比例過(guò)高(導(dǎo)致貪食、肥胖和高血糖)，而抗性淀粉的比例過(guò)低(目前一般秈稻米的抗性淀粉含量?jī)H為1％，粳米的含量一般在0.5％以下，而達(dá)到現(xiàn)代人健康需求的含量應(yīng)在10％以上)。單純追求口感優(yōu)質(zhì)化或單一粳米化可能是引發(fā)糖尿病等代謝病的重要原因。
因此，提高水稻中的抗性淀粉含量是關(guān)鍵。高抗性淀粉含量糖尿病專(zhuān)用水稻新品種選育是實(shí)施膳食預(yù)防策略的研究熱點(diǎn)。妊娠糖尿病是糖尿病的一種特殊類(lèi)型，也是2型糖尿病的一種后備狀態(tài)。臨床資料數(shù)據(jù)顯示，有2～3％的女性在懷孕期間會(huì)發(fā)生糖尿病，多發(fā)生于妊娠的中晚期，且多見(jiàn)于肥胖和高齡產(chǎn)婦。妊娠糖尿病患者發(fā)生早產(chǎn)、低體重兒、難產(chǎn)、巨大兒、先天畸形等的幾率明顯高于無(wú)糖尿病的孕婦的胎兒。因此，孕婦尤其是妊娠的中晚期十分必要食用高抗性淀粉的大米。
鋅是人體必需的重要微量營(yíng)養(yǎng)元素，不僅與人體生命物質(zhì)(核酸和蛋白質(zhì))的合成有關(guān)，而且與人的健康與成長(zhǎng)密切相關(guān)，突出體現(xiàn)在鋅的缺乏嚴(yán)重影響嬰幼兒智力和生長(zhǎng)的發(fā)育。因此，孕婦與小孩對(duì)的鋅的補(bǔ)充都特別重視。目前市售的普通大米中鋅的含量平均僅為10mg/Kg，正常吃飽不可能滿(mǎn)足鋅的需求。因此，高鋅含量水稻的選育對(duì)改善和解決鋅的缺乏意義重大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種高抗性淀粉和高鋅聚合的粳稻選育方法，育成的定型品系聚合高抗性淀粉、高鋅和粳型的3種性狀，既可以預(yù)防和控制孕婦糖尿病的發(fā)生，又可以有效補(bǔ)充鋅促進(jìn)嬰兒的生長(zhǎng)發(fā)育。
一種高抗性淀粉和高鋅聚合的粳稻選育方法，包括：
(1)選擇抗性淀粉含量為10％以上的秈稻品種為親本I，選擇鋅含量為30mg/kg以上的粳稻品種為親本II，進(jìn)行雜交，獲得F1代種子；
(2)F1代與親本II回交1次，獲得BC1F1代種子；
(3)BC1F1代與親本II回交1次，獲得BC2F1代種子；
(4)種植BC2F1代，采用花藥培養(yǎng)技術(shù)構(gòu)建加倍單倍體群體，按單株收獲種子；
(5)按株系單株種植DH1代，提取DNA，采用調(diào)控抗性淀粉CAPS標(biāo)記分子輔助選擇，在入選株系中選擇鋅含量≥30mg/kg和抗性淀粉含量≥8％的優(yōu)良株系；
(6)按品系種植DH2代，采用分子標(biāo)記鑒定秈粳稻類(lèi)型，選擇偏粳型優(yōu)良品系；
(7)按品系種植DH3代，選擇畝產(chǎn)400公斤以上的優(yōu)良品系；
(8)按品系種植DH4代，系統(tǒng)選育，選擇抗性淀粉含量為10％以上、鋅含量為30mg/kg以上、偏粳型并兼顧產(chǎn)量的定型品系，即得高抗性淀粉和高鋅聚合的粳稻。
步驟(1)中，以親本I為母本、以親本II為父本進(jìn)行雜交；步驟(2)中，以F1代為母本、以親本II為父本進(jìn)行回交；步驟(3)中，以BC1F1代為母本、以親本II為父本進(jìn)行回交。作為優(yōu)選，所述的親本I為浙輻111。
浙輻111是浙江大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所培育的糖尿病專(zhuān)用秈稻新品種。該品種已向農(nóng)業(yè)部植物新品種保護(hù)辦公室申請(qǐng)并授權(quán)，申請(qǐng)?zhí)枺?0080431.6，可購(gòu)于浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院。該水稻為高抗性淀粉品種，抗性淀粉含量達(dá)10.9％，適宜糖尿病人食用，是親本II粒粒滋(0.2％)的54.5倍；鋅含量?jī)H12.1mg/kg，是親本II粒粒滋(32.8mg/kg)的1/2.7，為低鋅含量品種，產(chǎn)量較高(畝產(chǎn)480公斤)。
作為優(yōu)選，所述的親本II為粒粒滋。
粒粒滋是浙江大學(xué)培育的迷你型高鋅含量粳稻品種，詳見(jiàn)：張琳琳、韓娟英、劉振、舒小麗、吳殿星.迷你型高鋅含量水稻的選育及其特征特性.中國(guó)稻米，2011，17(6)：66-68。該水稻為高鋅含量品種，精米中鋅含量高達(dá)32.8mg/kg，是親本I浙輻111(12.1mg/kg)的2.7倍；抗性淀粉含量極低，抗性淀粉含量?jī)H0.2％，是親本I浙輻111(10.9％)的1/54.5，產(chǎn)量較低(350公斤)。
選用浙輻111與粒粒滋雜交配組并經(jīng)花藥培養(yǎng)，選育出高抗性淀粉和高鋅性狀聚合的水稻，該水稻為高抗性淀粉和高鋅粳稻品種，抗性淀粉含量達(dá)10.2％，是親本II粒粒滋(0.2％)的51倍；鋅含量高達(dá)31.6mg/kg，是浙輻111(12.1mg/kg)的2.7倍。
作為優(yōu)選，步驟(5)中，調(diào)控抗性淀粉CAPS標(biāo)記為與SSIIIa的CAPS標(biāo)記。
CAPS標(biāo)記時(shí)，PCR反應(yīng)、聚丙烯酰胺凝膠、酶切以及DNA轉(zhuǎn)染的操作方法參見(jiàn)：Hongju Zhou等.Critical roles of soluble starch synthase SSIIIa and granule-bound starch synthase Waxy in synthesizing resistant starch in rice.PNAS，2016，www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1615104113。
作為優(yōu)選，步驟(6)中，用于鑒定秈粳稻類(lèi)型的分子標(biāo)記為InDel標(biāo)記。
InDel標(biāo)記方法參見(jiàn)：陳萍萍等.利用InDel標(biāo)記鑒定水稻秈粳交衍生株系的秈粳屬性[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014，29(6)：519-523。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
(1)本發(fā)明育成的水稻品種，具有高抗性淀粉、高鋅和粳稻的3種優(yōu)良特性，更符合消費(fèi)者習(xí)慣，不但可以預(yù)防和控制孕婦糖尿病的發(fā)生，又可以有效補(bǔ)充鋅營(yíng)養(yǎng)促進(jìn)嬰兒的生長(zhǎng)發(fā)育；
(2)采取與粳稻親本II回交2次再進(jìn)行花藥培養(yǎng)，有效克服秈稻花藥培養(yǎng)困難的問(wèn)題，為構(gòu)建較大育種群體篩選抗性淀粉和鋅以及偏粳型水稻奠定基礎(chǔ)；
(3)與雜交等其他技術(shù)相比，花藥培養(yǎng)技術(shù)可快速穩(wěn)定與實(shí)現(xiàn)早判斷鑒定，即一旦鑒定到目標(biāo)優(yōu)良性狀，就獲得預(yù)期的定型株系，育種周期短。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
1、育種材料：
(1)以浙輻111為母本。浙輻111是浙江大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所培育的糖尿病專(zhuān)用秈稻新品種。該品種已向農(nóng)業(yè)部植物新品種保護(hù)辦公室申請(qǐng)并授權(quán)，申請(qǐng)?zhí)枺?0080431.6，可購(gòu)于浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院。
該水稻為高抗性淀粉品種，抗性淀粉含量達(dá)10.9％，適宜糖尿病人食用，是親本II粒粒滋的54.5倍；鋅含量?jī)H12.1mg/kg，是親本II粒粒滋的1/2.7，為低鋅含量品種。
(2)以粒粒滋為父本。粒粒滋是浙江大學(xué)培育的迷你型高鋅含量粳稻品種，詳見(jiàn)：張琳琳、韓娟英、劉振、舒小麗、吳殿星.迷你型高鋅含量水稻的選育及其特征特性.中國(guó)稻米，2011，17(6)：66-68。
該水稻為高鋅含量品種，鋅含量高達(dá)32.8mg/kg，是親本I浙輻111(12.1mg/kg)的2.7倍；抗性淀粉含量極低，抗性淀粉含量?jī)H0.2％，是親本I浙輻111的1/54.5。
2、高抗性淀粉和高鋅聚合粳稻的選育過(guò)程為：
(1)2011年春夏季，浙江杭州，以高抗性淀粉親本I(浙輻111)為母本，與高鋅粳稻親本II(粒粒滋)雜交得F1代種子6粒；
(2)2012年冬春季，海南陵水，種植F1植株6株，以高鋅粳稻親本II(粒粒滋)為父本回交1次，獲得BC1F1種子11粒；
(3)2012年夏秋季，浙江杭州，種植BC1F1代植株11株，以高鋅粳稻親本II(粒粒滋)為父本再回交1次，獲得盡可能多BC2F1種子93粒；
(3)2013年冬春季，海南陵水，種植BC2F1代93株，采用花藥培養(yǎng)技術(shù)構(gòu)建加倍單倍體(DH)群體；
(4)2013年夏秋季，浙江杭州，按單株收獲DH0代種子，構(gòu)建DH系312個(gè)；
(5)2014年夏秋季，浙江杭州，按株系單株種植DH1代植株，提取DNA，先用SSIIIa的CAPS標(biāo)記，入選株系57個(gè)，收獲株系的種子，檢測(cè)入選株系精米中的鋅含量≥30mg/kg的13株，再檢測(cè)抗性淀粉含量≥10％的優(yōu)良株系12個(gè)；
(6)2015年冬春季，海南陵水，按品系種植DH2代，采用InDel分子標(biāo)記鑒定秈粳稻類(lèi)型，選擇偏粳型優(yōu)良品系的10個(gè)；
(6)2015年夏秋季，浙江杭州，按品系種植DH3代，按產(chǎn)量選育，選擇產(chǎn)量400公斤以上的優(yōu)良品系3個(gè)；
(7)2016年夏秋季，浙江杭州，按品系種植DH4代，獲得優(yōu)質(zhì)高抗性淀粉兼顧產(chǎn)量的偏粳型水稻的定型品系1個(gè)，即高抗性淀粉和高鋅聚合的粳稻。
本實(shí)施例選育的高抗性淀粉和高鋅聚合的粳稻：具有高抗性淀粉和高鋅的特點(diǎn)，抗性淀粉含量達(dá)10.2％，是親本II粒粒滋(0.2％)的51倍；鋅含量高達(dá)31.6mg/kg，是親本I浙輻111(12.1mg/kg)的2.6倍，產(chǎn)量420公斤。
而親本I浙輻111抗性淀粉含量達(dá)10.9％，是親本II粒粒滋的54.5倍；鋅含量?jī)H12.1mg/kg，是親本II粒粒滋的1/2.7，產(chǎn)量480公斤；親本II粒粒滋為高鋅粳稻，鋅含量高達(dá)32.8mg/kg，抗性淀粉含量?jī)H0.2％，其抗性淀粉含量是親本I浙輻111的1/54.5，產(chǎn)量350公斤。
以上所述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補(bǔ)充和等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。