四倍体高丹草新种质创制及后代选育研究

针对内蒙古农区养殖业发展急需开发利用优质、高产、适应性和抗逆性强的饲草新品种的实际问题，把散穗高粱分别与红壳苏丹草、黑壳苏丹草相组配进行种间远缘杂交，得到的2个二倍体（2n＝2x＝20）杂种F1代，其平均株高和生长速度均明显超过各自双亲，叶片宽大，草质较柔软、多汁，穗部成熟后茎叶仍保持绿色，分蘖性和再生性均很强，茎叶鲜草氢氰酸含量很低，PMCMⅠ染色体行为规则（2n=2x=20=10Ⅱ)，不存在育性问题，具有重要的育种利用价值。本项目拟采用秋水仙碱诱导这2个杂交种染色体加倍，获得整合高粱与苏丹草双亲基因组的染色体加倍植株，并利用先进的SSR、AFLP等DNA分子标记技术与传统细胞遗传学及常规农艺特性测定相结合的方法，通过鉴定和选择，创造出集合双亲优点的四倍体（2n=4x=40）高丹草优良株系8～10个（新种质），并查明其DNA指纹特征差异，为下一步四倍体高丹草新品种（系）的育成利用奠定基础

为创制四倍体高丹草新种质（优良株系或新品系），本项目重点开展了二倍体高丹草染色体加倍、加倍植株的分子细胞遗传学及育性鉴定、四倍体高丹草优良株系的选育及其遗传稳定性评价研究。按照计划任务书的要求，已圆满完成了各项研究任务，并达到了预期目标。项目利用秋水仙碱诱导散穗高粱×红壳苏丹草、散穗高粱×黑壳苏丹草这2个二倍体（20=2x=20）杂交组合F1种子，首次创制出四倍体（双二倍体，20=4x=40）高丹草新种质。摸索出一套秋水仙碱诱导高丹草染色体加倍的有效方法，确定了诱导处理的最适浓度和时间，这可为其他禾本科牧草倍性育种研究提供范例和理论指导。通过对四倍体高丹草新种质的染色体、ISSR和SSR分子标记鉴定及田间主要农艺性状测定，每个组合选育出植株高大、结实性好、分蘖能力强、氢氰酸含量极低、营养价值高、遗传稳定的F4优异株系各5个，即株系4、株系9、株系13、株系25、F4株系31和株系1、株系12、株系17、株系23、株系26，这为四倍体高丹草新品系（品种）的育成奠定了基础。试验以二倍体高丹草新品系SLCN-11（散穗高粱×黑壳苏丹草F5）和SLCN-13（散穗高粱×红壳苏丹草F5）作对照，利用AFLP分子标记技术，成功建立了10个四倍体高丹草优异株系的DNA指纹图，从分子水平明确了各株系间的遗传差异程度和亲缘关系，为下一步四倍体高丹草新品种育成登记及知识产权保护和推广利用提供了分子依据。育成登记的2个高丹草新品种“蒙农6号”和“蒙农8号”具有重要的推广应用价值。“高丹草系列新品种培育与推广应用”研究成果于2013年12月获的内蒙古自治区科技进步一等奖。