黄姜无性系优良品种选育及自交制种方法技术

本发明专利技术公开了一种黄姜无性系优良品种选育及自交制种方法，将收集的大量黄姜种质资源进行选育，选取性状表现优良的单株，并将其培育成遗传性状稳定一致的无性系，无性系内雌株占４０％以上，制种区选择土壤代换性钙大于１０００ｍｇ／ｋｇ，代换性镁大于１００ｍｇ／ｋｇ，有效硼大于０．５ｍｇ／ｋｇ；无性系种姜实行单株、单行、双垄种植，每亩播种１６００－５０００株，雌雄株通过风媒自交结实，用获得的种子进行育苗，培育出种栽。该制种方法首次发现并利用了黄姜为变性雌雄异株这一特性，所制出的种能保持并优化种性，繁殖系数特高，减少用种量，大大促进了黄姜大面积快速推广，具有极大的经济价值。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种黄姜无性系自交制种技术，通过大量收集种质资源，进行试验和筛选，用选育的无性系通过一定时间的无性繁殖得到较多的数量后，在严格隔离条件下，进行自交制种培育出种子，然后用种子培育出S1代黄姜种栽。
技术介绍
黄姜是医药工业重要原料，其根状茎中所含薯蓣皂甙元是国际上一千多种药品、国内二百多种药品的起始原料。长期以来，黄姜处于野生状态，任其自生自灭。自二十世纪五十年代起，科学家从薯蓣属植物中提取薯蓣皂甙元，用半合成法制成甾体激素类药物获得成功后，黄姜因其薯蓣皂甙元含量高、质纯、熔点高而稳定，成为薯蓣属植物中的首选药源。随着医药工业的发展，特别是计划生育用药需求量与出口贸易的迅速增长，我国原本十分丰富的野生黄姜逐渐稀缺。尤其是经过近20年连续性掠夺式采挖，野生黄姜资源遭到严重破坏，贮藏量锐减，已经到了濒危的境地。野生黄姜数量减少的同时，质量也在逐步下降，黄姜干片薯蓣皂甙元含量由开发初期的3-4％下降到目前的1.8-2％。目前，全国有薯蓣皂素初加工企业近100家，年需耗鲜黄姜50万吨以上，野生黄姜已无法满足工业生产的大量需求。资源的枯竭，工业生产规模的不断扩大，供求矛盾尖锐对立。为了维持生产，企业不得不用含量较低的穿地龙甚至含量更低的黄山药来代替黄姜，以期暂时缓解原料紧张状况。但这是以增加成本、降低效益为代价的，且仍然无法解决工业生产的长期需求。二十世纪八十年代起，我国开始野生黄姜的驯化栽培，现已基本摸清其栽培特性和生长规律，人工栽培也已初具规模。可是，目前黄姜栽培主要靠直接利用野生资源进行无性繁殖，因种姜源于天然杂交后代，遗传异质性很高，种性分化强烈，退化严重，抗性不一致，制约着黄姜生产的效益发挥。因此，选育高产、高含量、抗病害的优良黄姜品种，满足大面积生产的需要，是黄姜生产中需要解决的紧迫课题。目前，黄姜良种的选育尚处于起步阶段，核心任务就是在千姿百态的黄姜野生和栽培群体中寻找和发现性状优良的单株形成稳定一致的无性系，即完成性状分离、纯化，从而提高产量和含量。现阶段优良无性系繁殖主要有三条途径一是自然无性繁殖。无性系无性繁殖系数一般仅为3-5倍(附表6)，极少达到10倍的。既使达到10倍繁殖系数的无性系也还需要繁殖5年后才能达到120亩，这样的速度远远不能满足生产者和加工者的市场需求。二是组织培养。因其技术要求高，资金投入大，尚有许多技术、经济难题一时无法解决，现仍停留在技术摸索阶段，并未应用于生产实际。三是自交制种和种子育苗。利用性状表现优良的黄姜无性系自交培育种子，用种子繁殖来提高繁殖系数，实践证明至少自交一代能保持无性系的种性和纯度。尽管无性系间自交亲和力差异很大，但在特定的条件下，都可获得相应的自交种子(附表5)。这是目前最经济、最实用的方法。安化县农业局高级农艺师蒋超球等黄姜专家，率领一班农业技术人员历时六年的艰苦努力，在广泛收集全国各地的种质资源后，经过大量的筛选、比较、分析、试验，先后选育出XY9608、XY9619、DZ9701、DZ20015、DZ20070等14个性状优良而稳定、特征特性明显、高产、高抗(抗黄姜叶斑病、白粉虱)、高含量、高纯度的无性系黄姜良种，首次发现了黄姜无性系的性别表现规律，从而利用黄姜变性雌雄异株的特性，成功开展了自交制种技术和高产栽培技术研究。
技术实现思路
本专利技术的任务之一是利用无性系自交S0代种子保持并优化无性系S0代的一致性和稳定性，消除因长期无性繁殖而导致种性退化的隐患。简言之，即将从野生资源的无性后代中筛选、培育出来的优良黄姜无性系S0代的优良种性通过自交制种形成的无性系S0代种子保持下来并传递下去。本专利技术任务之二是利用无性系自交S0代种子大幅度提高无性系良种的繁殖系数，解决无性系良种无性繁殖速度太慢的难题，从而加快良种的推广应用，实现大面积良种化。本专利技术任务之三是利用无性系S1代种栽大幅度降低大田生产用种量，从而降低生产成本的投入，增加产出效益。为了完成上述任务，本专利技术黄姜无性系优良品种选育及自交制种方法的技术解决方案是将收集的大量黄姜种质资源进行人工栽培，选取地上部分生长势强，地下部分根状茎粗壮、产量高，根芽和株芽发育良好、无损伤、不带病的性状表现优良的单株并将其繁育成一个个无性系，无性系要求保持100％的纯度，无性系内雌雄性别比例适当，雌株占40％以上，干片薯蓣皂甙元含量在1.8％以上，抗逆性强。制种区域土壤要求选择灰黄红土、灰黄土、黑沙土或黑色石灰土，土壤代换性钙含量应大于1000mg/kg，代换性镁应大于100mg/kg，有效硼应大于0.5mg/kg。供制种的黄姜无性系实行单行、单株、双架种植，一行一垄，每亩播种1600-5000株，在种植过程中作好施肥、除草、防治病虫害等田间管理。在其间黄姜无性系雌雄株通过风媒而自交结实，形成种子。在11月中、下旬籽粒充分成熟时，采集种子。最后利用自交种子进行育苗，培育出其S1代种栽。整体技术路线选育无性系黄姜良种——自交培育无性系种子——利用种子有性繁殖培育S1代种栽。具体实施例方式1、无性系的选育。本技术涉及的黄姜无性系良种的选育过程如下(1)种质资源的搜集与优良单株遴选1996年4月开始至1997年底，安化县农业局主要从事黄姜种质资源的搜集，先后从代表武当山生态型的湖北郧西、陕西旬阳、南京中山植物园、华中农业大学等地搜集种质资源10份，从代表雪峰山生态型的云南西双版纳热带植物园、本地野生分布区和湘云制药厂黄姜生产基地搜集种质资源5份(附表1)，每年遴选出地上部青秀、根状茎单株重500克以上的优良单株20蔸，依次编号为XY9601-XY9620，DZ9701-DZ9720。2000年又从各地种质资源之性状表现得更充分、更全面的1999-2000年二年生选种圃中选得地上部生长势强、根状茎单株重1.5公斤的优良单株176蔸，依次编号为DZ20001-DZ20176。(2)无性系的比较与筛选第一、二批优良单株于1998年-2000年，连续三年采用单行单蔸稀植(每亩密度4000株左右)，每一个单株即形成一个无性系(第三批单株现通过2001年筛选一次)。生长旺盛，株系形态和产量差异小，一年生株平产量300克以上的无性系得以保留，其余予以淘汰(附表2-6)。(3)抗性鉴定1998-1999年连续二年对当选的无性系进行叶斑病、白粉虱的抗性鉴定，保留抗病、抗虫的无性系，抗性差的无性系予以淘汰(附表6)。(4)含量化验从1998年开始，分别对当选无性系进行干片薯蓣皂甙元含量化验，干片薯蓣皂甙元含量在1.8％以下的予以淘汰，2001年得以保留的无性系的干片薯蓣皂甙元含量均在2.7％以上(附表6)。(5)区域性试验2001年对保留下来的第一、二批的9个无性系良种即XY9608、XY9609、XY9615、XY9619、DZ9701、DZ9702、DZ9703、DZ9705、DZ9706进行了区域性试验，对照品种为武当山生态型群体种的无性后代，8个无性系全部比对照增产。表现最好的XY9608一年生鲜姜亩产1387.4公斤，比对照亩鲜姜净增613.6公斤，净增产率102.2％；净增产值2009.8元，净增长率137.7％。XY9706对黄姜白绢病抗性太差，予以淘汰，其余无性系继续当选(附表3)。(6)无性系的繁殖无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种黄姜无性系优良品种选育及自交制种方法，其特征在于：将大量收集的黄姜种质资源进行栽培选育，选取地上部分生长势强，地下部分根状茎粗壮或分枝多，根芽、株芽发育良好，无损伤，不带病的性状表现优良的单株并将其培育成遗传稳定一致的无性系，无性系要求其纯度１００％，干片薯蓣皂甙元含量１．８％以上；无性系内雌雄性别比例适当，雌株占４０％以上；制种区域土壤要求选择灰黄红土、灰黄土、黑沙土或黑色石灰土，土壤代换性钙含量应大于１０００ｍｇ／ｋｇ，代换性镁应大于１００ｍｇ／ｋｇ，有效硼应 大于０．５ｍｇ／ｋｇ；将上述选育出的黄姜无性系种姜实行单行、单株、双架种植，一行一垄，每亩播种１６００－５０００株，在种植过程中作好施肥、除草、防治病虫害的田间管理，在其间黄姜无性系雌雄株通过风媒而自交结实，培育种子，在１１月中下旬 籽粒充分成熟时，采集种子，利用自交种子培育黄姜自交系种栽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种黄姜无性系优良品种选育及自交制种方法，其特征在于将大量收集的黄姜种质资源进行栽培选育，选取地上部分生长势强，地下部分根状茎粗壮或分枝多，根芽、株芽发育良好，无损伤，不带病的性状表现优良的单株并将其培育成遗传稳定一致的无性系，无性系要求其纯度100％，干片薯蓣皂甙元含量1.8％以上；无性系内雌雄性别比例适当，雌株占40％以上；制种区域土壤要求选择灰黄红土、灰黄土、黑沙土或黑色石灰土，土壤代换性钙含量应大于1000mg/kg，代换性镁应大于100mg/kg，有效硼应大于0.5mg/kg；将上述选育出的黄姜无性系种姜实行单行、单株、双架种植，一行一垄，每亩播种1600-5000株，在种植过程中作好施肥、除草、防治病虫害的田间管理，在其间黄姜无性系雌雄株通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋超球，龚山华，吴章安，
申请(专利权)人：安化县农业局，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]