杉木种子园建园亲本材料快速筛选方法技术

本发明专利技术提供了杉木种子园建园亲本材料快速筛选方法，该方法包括以下步骤：对于在建园地区内的候选亲本，通过在控制区域进行自由授粉；然后分单系采种获得各亲本自由授粉的子代；采用SNP单核苷酸多态性分子标记对亲本和子代进行基因型分型，确定子代中占优势的亲本；结合开花和生长性状确定建园的亲本材料。林木通常基因组比较大，本发明专利技术利用SNP单核苷酸多态性分子标记快速检测林木个体间基因组差异的特性，具有筛选速度快、处理数量大、多态性高、稳定性好、覆盖范围广的特点。

Rapid screening method of parent materials for establishing Chinese Fir Seed Orchard

【技术实现步骤摘要】
杉木种子园建园亲本材料快速筛选方法
本专利技术涉及林业
，特别是涉及杉木种子园建园亲本材料的快速筛选方法。
技术介绍
杉木（Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook.）在地球上已经存活70万年之久，被人类开发利用的历史长达2000多年，是我国特有的南方重要造林树种之一。杉木具有生长快、材性好、用途广等诸多优点，其分布范围十分广泛，遍及我国亚热带的l7个省（区）。林木种子园是由人工选择的优树无性系或子代家系为材料建立起来的种植园，它是林木育种上的一个重要环节。自20世纪60年代，世界各国普遍建立林木种子园，我国从1964年开始建立杉木无性系种子园。据不完全统计，大约有50多个国家建立了89个树种的林木种子园。自从上个世纪70年代，林木种子园在全球逐步发展以来，产量低下是制约种子园发展最主要的障碍。从报道的数据来看，世界林木种子园平均产量每亩不足1公斤。中国大规模的林木种子园的建设是在上个世纪80年代开始，于1997年完成，当年年底的统计结果表明全国共营建了13523ha的种子园，1999年这些种子园共生产了226427kg的种子，平均产量仅为16.73kg/ha。目前世界各国林木种子园均存在产量低且不稳定等多种问题，但是仍被育种界视为不可缺少的手段。我国杉木种子园的建设最早从60年代中期开始，目前杉木已经进入第4代种子园的建设，但是种子园产量问题一直没有得到解决。林木种子园的主要目的是生产良种，然而在生产实践中通常将育种园与生产性种子园混为一谈。在种子园建设中盲目追求亲本数量以维持遗传多样性等目的，从而导致种子园有效亲本数量极低。因此，长期以来杉木种子园的产量广泛存在过低的现象。根据广东省乐昌市龙山林场杉木高产稳产新概念种子园的实践证明，建园亲本材料的正确选择是决定产量的首要关键因子（国家专利技术专利：ZL201610281320.8）。从2010年到2016年，杉木新概念种子园种子产量年年高产。2016年度精选高效种子园种子产量最高产量达到187.5kg/ha，是林木种子园平均产量的12.5倍；小面积测试的单系杉木种子园种子产量最高达570kg/ha，是世界林木种子园平均产量的38倍。然而，广东省乐昌市龙山林场高产稳产新概念杉木种子园最后确定的18个亲本材料几乎是3代人共同努力的结果。因此，亟待解决杉木种子园建园亲本材料快速筛选方法，以缩短林木育种周期。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供杉木种子园建园亲本材料快速筛选方法，该方法能够在2-3年内筛选出建园所需要的有效亲本。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了杉木种子园建园亲本材料快速筛选方法，该分离方法包括以下步骤：1、在控制区域内，将建园候选的亲本材料按完全随机排列嫁接在1年生的砧木上；2、等待候选建园亲本材料开花后自由授粉；3、分单系采集候选建园亲本材料自由授粉的种子；4、对候选建园亲本及其子代进行SNP单核苷酸多态性分型；5、根据SNP单核苷酸多态性分型结果进行候选亲本和子代亲缘关系分析获得各候选亲本在子代中所占比例；6、根据各候选亲本的开花结实和生长性状，结合各候选亲本在子代中所占比例确定最终入选建园亲本。进一步地，所述步骤1中的控制区域为拟建种子园地点，并在300米及以上范围内没有杉木或设有隔离带能够避免花粉污染的区域。进一步地，所述步骤1中选建园的亲本材料数量为1-50株。进一步地，所述步骤1中完全随机排列采用相同或亲缘关系相近的亲本间距离最大化。进一步地，所述步骤4中候选建园亲本是指全部候选建园亲本的叶片样本。进一步地，所述步骤4中的子代是指在全部子代中随机抽样30-1000个个体的种子或叶片样本。进一步地，所述步骤4中的SNP单核苷酸多态性分型，其SNP单核苷酸多态性数量为有参或无参基因组方法获得的杉木1000-1000000个单核苷酸多态性分子标记。相比于现有技术：本专利技术通过对候选建园亲本及其子代进行SNP单核苷酸多态性分型；根据SNP单核苷酸多态性分型结果进行候选亲本和子代亲缘关系分析获得各候选亲本在子代中所占比例；根据各候选亲本的开花结实和生长性状，结合各候选亲本在子代中所占比例确定最终入选建园亲本。实现在2-3年内筛选出建园所需要的有效亲本，工作量少且效率高，准确率高，具有处理数量大、多态性高、稳定性好、覆盖范围广的特点。附图说明图1是本专利技术实施例中杉木种子园建园亲本材料快速筛选方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术提供了杉木种子园建园亲本材料快速筛选方法，该分离方法包括以下步骤：结合图1所示，步骤1、在控制区域内嫁接18个候选亲本，标记为（S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，S9，S10，S11，S12，S13，S14，S15，S16，S17，S18）。步骤2、上述18个候选亲本在开花后自由授粉。步骤3、采集18个候选亲本当年生叶片提取DNA用于SNP单核苷酸多态性分型；步骤4、在18个候选亲本自由授粉子代苗中随机选择81株个体并采集当年生叶片提取DNA用于SNP单核苷酸多态性分型；采用GBS（Genotyping-by-sequencing）简化基因组测序技术获得283931个高质量杉木SNP单核苷酸多态性分子标记；18个候选亲本和81株自由授粉子代SNP单核苷酸多态性分型；实现处理数量大、多态性高、稳定性好、覆盖范围广的特点。步骤5、根据SNP单核苷酸多态性分型构建18个候选亲本和81株自由授粉子代亲缘关系谱系；步骤6、根据候选亲本和子代的谱系结果，亲本S16在子代中占21%，亲本S3，S5和S8在子代中占20%，亲本S2和S15在子代中占17%；结合18个亲本的开花结实和生长性状最终确定S2，S3，S5，S8，S15和S16为杉木高产稳产生产性种子园入园亲本，降低工作量少且提高了效率和准确率。本专利技术通过对候选建园亲本及其子代进行SNP单核苷酸多态性分型；根据SNP单核苷酸多态性分型结果进行候选亲本和子代亲缘关系分析获得各候选亲本在子代中所占比例；根据各候选亲本的开花结实和生长性状，结合各候选亲本在子代中所占比例确定最终入选建园亲本。实现在2-3年内筛选出建园所需要的有效亲本，工作量少且效率高，准确率高，具有处理数量大、多态性高、稳定性好、覆盖范围广的特点。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.杉木种子园建园亲本材料快速筛选方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n（1）在控制区域内，将建园候选的亲本材料按完全随机排列嫁接在1年生的砧木上；/n（2）等待建园候选的亲本材料开花后自由授粉；/n（3）分单系采集建园候选的亲本材料自由授粉的种子；/n（4）对建园候选的亲本材料及其子代进行SNP单核苷酸多态性分型；/n（5）根据SNP单核苷酸多态性分型结果进行候选亲本和子代亲缘关系分析获得各候选亲本在子代中所占比例；/n（6）根据各候选的亲本材料其开花结实和生长性状，结合各候选亲本在子代中所占比例确定最终入选建园亲本。/n

【技术特征摘要】
1.杉木种子园建园亲本材料快速筛选方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）在控制区域内，将建园候选的亲本材料按完全随机排列嫁接在1年生的砧木上；
（2）等待建园候选的亲本材料开花后自由授粉；
（3）分单系采集建园候选的亲本材料自由授粉的种子；
（4）对建园候选的亲本材料及其子代进行SNP单核苷酸多态性分型；
（5）根据SNP单核苷酸多态性分型结果进行候选亲本和子代亲缘关系分析获得各候选亲本在子代中所占比例；
（6）根据各候选的亲本材料其开花结实和生长性状，结合各候选亲本在子代中所占比例确定最终入选建园亲本。


2.根据权利要求1所述的杉木种子园建园亲本材料快速筛选方法，其特征在于，步骤(1)中所述控制区域为拟建种子园地点，并在300米及以上范围内没有杉木或设有隔离带能够避免花粉污染的区域。


3.根据权利要求2所述的杉木种子园建园亲本材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：何祯祥，王明怀，张应中，李小川，邓智曦，林军，赖旭恩，崔春意，邓文剑，刘晓东，
申请(专利权)人：广东省林业科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44