国家麻类产业技术研究新进展(2014-2015)

**章资源与育种研究进展 一苎麻 2014—2015年，紧跟苎麻资源与育种领域的国际前沿，开展了苎麻遗传改良基础研究、优质苎麻新品种选育与示范、苎麻工厂化繁育技术研究与示范、苎麻资源筛选与饲料化应用研究等工作。培育出抗倒抗病性强、细度高、丰产性好、韧皮果胶含量低的苎麻新品种“中苎3号”，创制、筛选出具有高产、高细度、耐寒等性状的优异资源23份。开展了苎麻谷氨酰胺合成酶基因遗传转化、苎麻自交纯合进度、纤维细度优异等位基因挖掘等遗传改良基础研究。在苎麻资源全面评价基础上，实施苎麻与草食动物种养结合研究，创新了一批高苎麻含量饲料产品，建立了苎麻饲料化技术应用基地，取得了显著的社会、经济效益。 （一）优质苎麻新品种选育与示范 1优质苎麻新品种“中苎3号”选育 中苎3号由厚皮种S2×玉山麻S2杂交选育获得，该品种叶片椭圆形，叶色深绿，主叶脉红色，叶面皱纹多，叶柄红色，有托叶，微红，夹角小，叶片分布均匀，冠层结构合理。该品种群体结构整齐协调，分株能力中等，无效分株少，植株挺拔，茎秆粗壮，上下均匀一致，抗逆性强。株高185～205cm，茎粗10～13cm。雌花红色，果穗长10～15cm，瘦果即种子黄褐色，千粒重0052g，结果量较少。全年3季合计工艺成熟期185d，其中头麻70d、二麻50d、三麻65d。麻骨微红色；原麻青白色，手感柔软，锈脚少，含胶量低，品质优良。根据多点试验结果，中苎3号平均产量为19151kg/亩，与对照圆叶青没有显著差异；年均纤维支数2 443公支，比对照高573公支，提高3064%，达极显著差异。头麻单纤维细度一般在2 700支以上，单纤维强力为3475cN。抗苎麻花叶病、中抗根腐线虫病，抗风抗倒性强；耐旱耐肥能力强，丰产性好，适应性强，能在全国苎麻产区推广应用。 该品种2014年在湖南省进行品种登记。2013年开始进行全国区域试验和生产示范，2015年完成全国区试。根据各试验点的结果，中苎3号产量与对照中苎1号相当，无显著差异，纤维细度较高。 2适于山坡地种植苎麻品种筛选 中苎1号、中苎2号、中苎3号在张家界完成了品种比较试验，结果见表1-1。从两年的测定结果来看，中苎1号和中苎2号在山坡地都表现了较好的适应性，它们的原麻产量分别为222kg/亩（注：1亩≈667m2，全书同）和227kg/亩，而中苎3号为1655kg/亩，低于中苎1号和中苎2号。从植株总产量看，从高到低依次为：中苎1号、中苎2号、中苎3号。中苎1号、中苎2号可以作为高产苎麻品种在山坡地推广种植。中苎3号虽然在产量上低于中苎1号和中苎2号，但以其优异的纤维品质，相对于其他优质品种产量上有较大优势，因此可以作为山坡地优质苎麻品种推广种植。 表1-12014年、2015年两年山坡地苎麻品种筛选测定结果 项目中苎1号中苎2号中苎3号 株高（cm） 2013 19732 17503 茎粗（mm） 1248 1195 1124 皮厚（mm） 102 097 093 鲜茎出麻率（%） 610 694 533 每蔸有效株数 512 524 472 有效株率（%） 8802 8956 8755 全株产量（kg/亩） 2 2395 2 150 1 820 原麻产量（kg/亩） 222 227 1655 3苎麻种质创新与筛选 筛选出株型好、纤维品质优异的Z0663-2、Z0664、96-19、CZ0601等单蔸8个。筛选出原麻产量≥2 000kg/hm2的种质2份，其中资兴绿麻为2 700kg/hm2、大田苎麻2号为2 480kg/hm2；筛选出纤维细度≥2 000m/g的优质种质2份，家麻为2 097m/g、红皮1号为2 086m/g；筛选出耐寒苎麻种质青麻苎，苗期低温胁迫研究发现，在0℃胁迫1～2d情况下，植株全部成活，死亡率为0，在胁迫3d情况下植株死亡率仅147%。 采用γ射线（剂量为90Gy）诱变处理刚生根的扦插苗（中苎1号），获得头麻开花和分株力显著提高的突变体2份。筛选出鲜皮出麻率≥125%和原麻产量≥2 000kg/hm2的优异种质4份（751、752、丛江青麻、小白麻）；筛选出纤维细度≥2 000m/g的优质种质5份（如黄麻1号、黄麻4号、青场白麻等），其中特优质种质西洒家麻高达2 560m/g。 （二）苎麻繁育技术研究与示范 建立了450m2的苎麻水培工厂化育苗平台，发明了一种苎麻深液流水培技术，利用工厂化设备集中保护育苗过程，规避苎麻育苗过程中出现的不良气候和不利条件，整个育苗过程在现代化温室、塑料或砖墙大棚中进行。项目组深入研究了适用于苎麻嫩梢水培工厂化育苗条件下的消毒措施、营养液配制、光温环境控制、品种特性与扦插密度、水培模式、育苗过程标准化管理、培养液处理与再利用技术、定植炼苗措施和移栽技术，形成了一套完整的苎麻嫩梢水培养技术参数体系，实现育苗技术体系、成本控制体系和环境保护体系的融合。 苎麻深液流水培技术包括制备插穗、插穗消毒、插穗扦插、光照补充、营养元素补充、加土定植等一系列技术措施。 该技术具有以下优点：大大缩短了育苗周期，经过7～12d的培育和管理即可长成适合移栽的新植株；成苗率达93%以上，大田移栽成活率在92%以上；操作简单，节省空间与劳力，清洁卫生，不受外界环境影响，四季可行，利于推广；很好地解决了苎麻快速繁殖的技术难题，可实现工厂化生产，每批次可生产3万株麻苗。 实现种苗繁殖系数倍增，缩短育苗时间。育苗过程节省10d/批，土地利用率增加35%，并且无须人工挖苗所以用工量减少50%，从而大大降低了苎麻育苗成本；同时利用该技术生产的种苗大田移栽期间不伤根，成活率高于92%，且缓苗时间短，以同批次种苗相比，深液流水培技术生产的种苗相对土壤扦插苗生长较快。 （三）苎麻遗传改良基础研究 1苎麻GS基因转化烟草研究 利用同源重组技术将苎麻BnGS1-2基因转入pBI121植物表达载体特定位点，构建了能超量表达BnGS1-2基因的植物表达载体。在农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）LB4404的介导下，通过叶盘法将构建的超量表达载体转入烟草中。通过Kana筛选和基因组DNA PCR验证，获得转基因烟草植株（图1-1）。利用Q-PCR对转基因植株进行分析，结果显示BnGS1-2在转基因植株中检测到表达，转基因烟草中GS酶活性是野生型的3～5倍（图1-2）。超量表达BnGS1-2基因能显著增加转基因烟草植株的株高、鲜重和叶面积（表1-2），因此，超量表达BnGS1-2基因能促进烟草植株的生长；另外，转基因植株体内水溶性蛋白与野生型烟草相比呈现极显著升高（图1-3），增长率达9202%，总氮含量有所提高，但并没有达到显著性水平，同时，转基因植株体内游离NH4+含量显著下降，而游离NO3-含量与野生型相一致，因此，超量表达BnGS1-2基因，能够促进转基因烟草植株对氮素的吸收和利用，提高氮代谢效率，从而能够保证植株快速生长对氮素营养的需求。本研究为苎麻GS基因功能的研究和应用提供了理论和物质基础。 图1-1转基因和野生型烟草的生长表现 表1-2转基因和野生型植株株高、鲜重和叶片数 株高（cm）鲜重（g）叶片数（张） BnGS1-2-TR 1773±162a 1336±198a 65±058a Wild type 1412±122b 958±092b 6±082a 图1-2转基因植株和野生型叶片中GS酶的活性 图1-3转基因植株和野生型水溶性蛋白的含量 2苎麻自交纯合进度研究 以中苎1号为材料，筛选多态性高的31对SSR引物和48对SRAP引物对3个自交后代群体的基因组DNA进行扩增。根据DNA位点纯合率和遗传多样性参数分析群体的遗传多样性，用Structure、NTSYS和AMOVA软件对群体结构进行分析，并用标记指数来比较SSR和SRAP标记方法的标记效率。SSR和SRAP标记得到的多样性指标变化明显，从S3代到S5代，平均扩增出57 条和157条多态性条带，DNA位点纯合率上升了52%和461%，多态性位点减少了13个和44个，有效等位基因数降低了0788 3个和2162 9个，基因多样性下降了0114 3和0068 4，多样性指数降低了0046 5和0120 7。用Structure软件对群体结构分析表明S5代群体中蓝色组分*多，均在65%以上。主成分分析表明，S3群体的分散程度*高，S4和S5群体比较集中，而且S3 群体包含了S4和S5群体的大部分。两种标记方法得到的群体结构和主成分分析表明，经过连续自交，后代群体的一致性越来越好。用AMOVA软件对群体内和群体间的分子变异情况分析表明两种标记方法都显示群体内变异（9469%和9902%）明显大于群体间变异（531%和098%），均达到整体变异的94%以上。SSR标记得到的位点平均信息量（Hav=0468 9）高于SRAP 的估计值（Hav=0419 7），而平均有效复合指数（EMR=3278 1）SRAP 标记大于SSR标记（EMR=1856 2），标记效率值SRAP标记（MI=1375 8）大于SSR标记（MI=0870 4）。SSR和SRAP两种分子标记适于苎麻资源的遗传多样性和群体结构分析。随着自交代数的增多，后代群体的一致性不断提高，杂合度逐渐降低。 3基于核心种质的苎麻纤维细度优异等位基因分析 为了挖掘苎麻纤维细度QTL，利用93对SSR引物和104份苎麻核心种质进行关联分析。结合分子标记数据和纤维细度数据，通过K=2和K=6的Q+K+MLM和PCA+K+MLM分析模型共同定位，消除假阳性关联。在P