[发明专利]把大豆根瘤菌转移到向日葵根系上进行生物固氮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在农作物领域的培育技术，特别是利用超远缘复式育种技术把大豆的根瘤菌转移到向日葵根系上进行生物固氮的新方法，即通过向日葵与大豆的有性繁殖，把大豆的固氮酶转移到向日葵上，从而使向日葵根系上能够结瘤，但是超远缘关系的向日葵和大豆是不能杂交授粉的，为了使向日葵和大豆能够成功杂交，必须使向日葵和大豆首先进行无性繁殖，因为无性繁殖可以提高二者之间的亲和力，这样在提高二者亲和力的基础上，才能使有性繁殖杂交成功，这种复式育种技术的关键在于必须首先保证向日葵和大豆的嫁接成功。

背景技术

生物科学技术是当前最活跃的高新科技之一，已广泛应用于农业领域，取得了巨大的经济效益，具有广阔的发展前景。而生物固氮工程则是生物科技的前沿领域，被列为国际农业组织的重点课题。

空气主要由氧气和氮气组成，氮气约占空气的80％。自然界中有一些生物能够直接吸收空气中的氮素作为养料，它们将分子态氮先还原成氨，再转化为氨基酸和蛋白质。这就是生物固氮。豆科植物的根部长有许多小球，它们是由根瘤菌共生形成的根瘤，就具有固氮作用，这些根瘤能直接吸收空气中的氮气，把它转化为氮肥，供植物吸收使用。但是世界上大部分土壤都缺乏氮素养分，为了使农作物高产，就需要施用大量氮肥。可是人工合成氮素肥料(化肥)要料耗费大量的能源，不仅成本高，而且污染水源和空气，破坏生态环境，危及人类健康，进口化肥也需要巨额资金，长期使用化肥还会破坏土地结构，使土壤板结。而生物固氮则能克服上述缺点，由前述可知，豆科植物的每一个根瘤都是一座小化肥厂，这些小化肥厂的原料来自空气，取之不尽，这种小化肥厂不需设备，也不污染环境，能源则是用之不竭的太阳能。如果能让其它非豆科作物也具有固氮能力，不再施用化肥，用生物固氮取而代之，其意义是非常重大的。目前国内尚有一例“利用远缘嫁接进行根瘤菌转移的方法”申请号为201010046310.9(公开(公告)日：2010.06.23)的专利技术，该技术利用嫁接进行根瘤菌转移的思路是正确的，但有两点不足：一，砧木和接穗长到1-6片叶时嫁接为时已晚，虽然此时植株健壮，易于嫁接成活，但是此时植株属性已基本定性，已过活泼期，已经很难改变彼此的性状。二，该技术只有嫁接，没有杂交，本来嫁接的目的是为杂交创造条件的，因为只有杂交才能培育出新品种，嫁接是培育不出新品种的，嫁接只是手段而不是目的。

本发明则是克服了以上不足，经过多年试验，完成了利用超远缘复式育种技术把大豆的根瘤菌转移到向日葵根系上进行生物固氮的新方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单，成本低廉的超远缘复式育种技术从而把大豆的根瘤菌转移到向日葵根系上进行生物固氮的新方法。所谓超远缘是指向日葵和大豆是两种没有任何亲缘关系，其属性相差很远的两种植物，向日葵是菊科，大豆是蝶形花科(国内也称豆科)，因属性相差太远，属于纲间嫁接，故难以成活，国外至今尚无嫁接成活的先例。

本发明的第一步是无性繁殖(嫁接)：首先保证向日葵和大豆的嫁接成活，嫁接时机必须是在砧木向日葵和接穗大豆都是幼苗刚刚出土，向日葵和大豆均未长出真叶，只有子叶之时，就要立即进行嫁接，因为这时幼苗的可塑性最强，其相互之间的交流最活跃，变异的可能性也最大。但是，由于刚出土的幼苗极其脆弱，植株嫩小，嫁接是非常困难的，本发明就是连续反复试验多年，最终掌握了技术秘诀，才取得了嫁接的成功。第二步是有性繁殖(杂交)：在向日葵和大豆嫁接成活后，其植株逐渐长大，直到砧木向日葵的顶端花盘开花，接穗大豆也进入花期，则及时收集大豆的花粉，将其撒到向日葵的花盘上，进行杂交授粉。当接穗大豆进入结荚到鼓粒期时，砧木向日葵根系上的根瘤也开始逐渐长大直到成熟。

本发明的机理是通过向日葵与大豆的有性繁殖(杂交)，把大豆的固氮酶转移到向日葵上，从而使向日葵根系上能够结瘤，但是超远缘关系的向日葵和大豆是不能杂交受粉的，为了使向日葵和大豆能够成功杂交，必须使向日葵和大豆首先进行嫁接，即无性繁殖，因为无性繁殖可以提高二者之间的亲和力，拉近彼此的亲缘关系，这样，两者从没有关系到建立起亲缘关系的基础上，才能使有性繁殖成为可能，这种复式育种技术的关键在于必须首先保证向日葵和大豆的嫁接成功，也就是首先完成向日葵和大豆的无性繁殖，在此基础上才能进行向日葵和大豆的有性繁殖。

本发明的技术方案是：