[发明专利]一种基于种群多态性从头驯化沙漠植物沙蓬的方法

说明书

本发明涉及从头驯化沙漠植物技术领域，具体涉及一种基于种群多态性从头驯化沙漠植物沙蓬的方法，通过同质园实验，排除土壤类型、坡度、气候和水文环境差异所造成的表型变异；通过野生沙蓬表型数据测定，筛选出由遗传分化形成的形态学或表型差异；结合原产地沙蓬群体的气象因子数据，确定影响沙蓬可遗传表型的最佳自然生长条件；并对驯化后的优质种质资源进行群体遗传评价，确定该种质资源大面积推广示范。本发明首次构建了种质资源群体遗传数据库，并通过同质园试验加快了种群之间的基因流，提高了作物目标表型对气候的适应性；本发明改变了传统耗时费力的人工杂交过程，还避免了转基因技术带来的各种风险。

技术领域

本发明涉及从头驯化沙漠植物技术领域，具体涉及一种基于种群多态性从头驯化沙漠植物沙蓬的方法。

背景技术

现存已知的40多万种植物中，被成功驯化的作物尚不超过100种，而且仅有15种成为主要的粮食作物。其中水稻、小麦以及玉米等三大作物占比高达50％，这些主要粮食作物对气候变化的适应性差，每年约三分之一的粮食受其影响而减产。为了改善这种现状，FAO(联合国粮农组织)在《应对气候变化：粮食和农业遗传资源的作用》中指出，要筛选和驯化能够适应气候变化的小作物和野生物种，完善植物遗传资源基因库，保护遗传资源和加强农作物对气候变化的适应性。但是传统的引种驯化过程非常漫长，驯化作物的遗传多样性和环境变化的适应性与野生种相比大量丢失。这严重阻碍了植物资源的多样性保护和可持续发展。近年来，虽然转基因技术及基因编辑技术的逐渐成熟，目的性状可以在很短的世代里快速固定，解决了驯化循环过程的时效性问题。然而，转基因作物的生态安全性评价极具挑战，因而其推广和应用严重受阻。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种基于种群多态性从头驯化沙漠植物沙蓬的方法，改变了传统耗时费力的人工杂交过程，还避免了转基因技术带来的各种风险，提高了作物目标表型对气候的适应性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于种群多态性从头驯化沙漠植物沙蓬的方法，包括以下步骤：

步骤1、沙蓬居群样品采集地及区域划分：根据沙蓬野外的分布情况，按照经纬度、海拔、降水量、温度气候条件，选择多个地点的野生沙蓬居群，居群间间隔至少50km；取样点分布在中国西北地区和东北地区的干旱地区；根据地理位置，分为南部群组和北部群体；

步骤2、沙蓬种子采集：每个沙蓬居群随机选至少5株收集种子,任意两株之间间隔至少30m,共计26个居群，225个体；种子样品带回保存于4℃冷房；

步骤3、同质园场地选择：土壤基质为松散贫瘠的流沙,沙层稳定含水量为2％-3％；植被盖度为1％；

步骤4、播种及前期处理：在播种前,将不同采样点采集到225株植株的种子，按种子与沙子的比为1：3的比例混合，放在塑料瓶中打磨5分钟；

步骤5、同质园实验：根据步骤(1)划分的南北两个群组，然后按照50cm的株距，70cm的行距在土地上铺塑料膜上播种，种子播种深度1cm，点种时，用两个手指戳开塑料膜，塑料膜开口2×2cm²，播种深度1cm；

步骤6、苗期灌溉：移栽之后每个样方附近均安装滴灌系统补充灌溉，消除种子收集的原生地与本实验种植所在水分差异；在苗期20天进行一次浅灌，生长后期再进行灌溉或者浅灌；

步骤7、表型测量：当籽粒饱满，植物叶片发黄时，认为种子已经成熟后，进行沙蓬植株高度、茎直径和基部分枝长、地上生物量，千粒重，种子粒径实测；

步骤8、对沙蓬植株高度、茎直径、基部分枝长、地上生物量、收获种子重量和种子粒径分别进行群组统计；

步骤9、气象数据收集转化：从WorldClim数据库下载1950-2000年的气候资料，以内插值替换成分辨率为30弧秒分辨率的栅格几率；