本发明涉及农业科学技术领域，尤其是指一种通过优选适宜浓度的don毒素处理杂交种植株小花从而特异性筛选高抗赤霉病的小麦育种家系、大大提高了赤霉病抗性鉴定的工作效率和准确度的赤霉病抗性小麦育种新方法。
背景技术：
小麦赤霉病（fusariumheadblight，fhb）又称红头瘴、烂麦头、麦穗枯、红麦头、小麦镰刀菌穗枯病，是由镰刀菌引起的一种世界性病害，是对小麦生产威胁最大的真菌病害之一。小麦赤霉病主要发生于东亚和南美具有温暖潮湿气候的地区，但最近十年来，由于全球气候变暖和耕作制度的改变使北美和欧洲也频繁发生。我国小麦赤霉病主要集中于我国长江中、下游地区和华南冬麦区及东北春麦区。近年来在黄河流域及其附近区域也时有发生，逐渐向北扩展蔓延。我国有三分之二的省份发生赤霉病，严重流行时，受害面积超过700万公顷，占全国小麦总面积的1/4。在北美也造成麦类产业超过20亿美元的损失，赤霉病在世界范围内对禾谷类作物都造成了严重的损失。
赤霉病在小麦的各生育时期都可能发生，苗期形成苗枯，引起苗腐，苗腐的植株根鞘和芽鞘呈黄褐色水浸状腐烂；成株期形成茎基腐烂和穗枯，引起茎基腐和穗腐。茎基腐主要发生在茎的基部，使其变褐腐烂，严重时整株枯死。在我国以穗腐危害最重，主要发生在小麦生育后期，若该时期多雨，温度适宜，即可引起赤霉病的发生。引起小麦赤霉病的主要病原菌主要有禾谷镰孢、黄色镰孢、燕麦镰孢、梨孢镰孢和雪腐镰孢5种。其中，最重要的是禾谷镰孢和黄色镰孢。在我国，禾谷镰孢占小麦赤霉病病原菌的94.5%。小麦赤霉病是一种典型的气候型病害，多发生在穗期多雨、气候潮湿的地区，具有周期性流行的特点。在大流行年份病穗率50%～100%，可减产10%～40%；中流行年份病穗率30%～50%，可减产5%～15%。
赤霉病不仅可致使小麦生产的大量减产、品质破坏，而且其感病好粒中的真菌毒素还会对人畜安全造成危害，尤其是单端孢霉烯族毒素家族中的脱氧雪腐镰刀菌烯醇（don）被人食入后，可使中毒者发化呕吐、眩晕等症状，另外，don化学性质极其稳定，可耐高压及高温，又易溶于水和一些有机溶剂，因而在自然界广泛地存在，对日常生活中的粮食污染率非常高。世界范围内don的污染都普遍存在，在各国都有不同程度的don污染，因而赤霉病的发生已经严重威胁着世界粮食安全生产。
解决赤霉病问题需要从以下三个方面综合治理：种植抗病品种、化学药剂防治和栽培措施。通过耕作制度和栽培方式的改变，在一定程度上可以减轻赤霉病的发生及危害程度，但难以从根本上消除病害的蔓延和危害，而且随着农业机械化程度的不断提升，利用改变耕作制度和栽培方式降低赤霉病危害的空间也越来越小。利用科学预报，并在恰当时段内采用化学药剂防治的手段，对防控小麦赤霉病的发生和危害具有一定的效果，然而化学药剂防治不仅会增加农业生产成本，降低小麦生产效益，还不可避免地会造成农业环境污染，此外，药剂防治的效果还取决于小麦品种，对赤霉病高感的品种，化学防治并不能有效控制小麦赤霉病的发生和危害。因此，对小麦品种进行赤霉病抗性改良是减轻小麦赤霉病危害最经济环保的有效途径。
抗病育种是控制赤霉病最经济有效的措施。目前，我国栽培品种中尚未发现免疫品种，但各地已培育出许多农艺性状良好的耐病品种。如苏麦3号、望水白、湘麦1号、鄂恩1号、万年2号、扬麦4号等，可因地制宜选用。培育和种植赤霉病抗病品种是控制小麦赤霉病危害最为经济环保的有效途径。然而目前小麦赤霉病抗性改良进程较慢，难以满足生产上对抗性品种的要求。杂交育种是育种的最基本方式，也是使用最广、育成品种最多的方式，通过抗病基因的重组和累加，可以育出赤霉病抗性超亲的品种。小麦赤霉病的抗性鉴定是抗病杂交育种的基础工作之一，直接影响抗病亲本、抗性子代筛选的准确性。小麦对赤霉病抗性是多基因控制的数量性状，其表现易受环境条件的影响，故抗病鉴定的难度较大，这也是目前小麦赤霉病抗性改良进程缓慢的主要原因。
目前常用的小麦赤霉病抗性鉴定方法有两大类：自然发病鉴定和人工接种鉴定。自然发病鉴定要有适宜的气候条件：小麦生育期雨水多，湿度大，温度高，日照少，赤霉病菌源丰富。自然发病鉴定的代表性鉴定区域有福建南平市农科所，江苏苏州市农科所等，其它非常年发病区，气候条件不满足，鉴定结果不可靠。田间自然鉴定受环境的影响很大，特别是对某些生育期迟、抽穗开花晚的品种，往往因错过发病期而影响鉴定结果。在自然条件下鉴定，常因缺乏病害流行的必要条件而得不到预期的结果，因此需要采用人工接种诱发病害进行鉴定，并以相应的记载标准客观地反映抗性程度。田间单花接种及麦穗离体室内接种不能满足世代大群体的需要。通用的土表接菌或花期喷菌法，沿用常规的病穗率和病情指数为记载标准，但由于病情指数是一个波动性指标，受环境影响大，对大量选种材料进行鉴定显得复杂。田间接种时，外界条件及生育期难控制离体条件下可控制外部条件，但品种本身的生理变化可能不同，从而影响鉴定结果。目前，除用孢子悬浮液单小花接种鉴定的方法鉴定抗扩展比较令人信服外，其它类型和鉴定方法尚需研究。因此，无论是自然发病鉴定和人工接种鉴定，鉴定手段复杂，鉴定结果不准确，均需要多年多点鉴定，鉴定周期长，成本较高。
技术实现要素：
本发明的目的是针对目前小麦赤霉病抗病鉴定的鉴定结果不准确、鉴定周期长、鉴定成本高而导致的赤霉病抗性小麦育种进程缓慢的缺陷，提供了一种通过优选适宜浓度的don毒素处理杂交种植株小花从而特异性筛选高抗赤霉病的小麦育种家系、大大提高了赤霉病抗性鉴定的工作效率和准确度的赤霉病抗性小麦育种新方法。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种赤霉病抗性小麦育种新方法，其特征在于：该育种新方法的步骤如下：
（1）选取待改良小麦品种/系和小麦赤霉病抗源，杂交获得f1：选择农艺性状优良、赤霉病抗性待改良的小麦品种/系作为杂交母本，选择高抗赤霉病的小麦赤霉病抗源作为杂交父本，大田种植父母本，抽穗后杂交获得f1；
（2）采用梯度浓度的don毒素处理父母本抽穗期植株小花，确定赤霉病抗性筛选压：采用梯度浓度的小麦赤霉病纯毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇（don）分别处理父本和母本抽穗期植株的小花，处理完成后将植株回栽到大田，待小麦籽粒灌浆结束后统计结实率，由于父本的赤霉病抗性要远远高于母本，因此父本自交受精卵对don毒素的耐性要高于母本自交受精卵，选择母本小麦籽粒结实率为0且30%＜父本小麦籽粒结实率＜60%的浓度的don毒素作为赤霉病抗性筛选压；
（3）f1杂交种与母本回交获得bcf1：将上步收获的f1杂交种和母本大田种植，抽穗后回交获得bcf1杂交种；
（4）采用赤霉病抗性筛选压处理bcf1植株小花，获得bcf2：将bcf1杂交种正季大田种植，采用赤霉病抗性筛选压处理抽穗期bcf1杂交种小麦植株小花，处理完成后将植株回栽到大田，结实后收种，获得bcf2；
（5）再次采用赤霉病抗性筛选压处理bcf2植株小花，获得bcf3：次年正季种植bcf2，农艺性状筛选淘汰部分bcf2（如株高不适、分蘖力差、抽穗期过迟），再次采用赤霉病抗性筛选压处理抽穗期bcf2小麦植株小花，结实后收种，获得bcf3；
（6）bcf3农艺性状筛选，高世代自交筛选获得改良的赤霉病抗性小麦新品系：bcf3大田种植，农艺性状筛选优良的单株，单株自交加代，高世代自交筛选，以待改良小麦品种/系亲本为对照，筛选获得农艺性状良好且赤霉病抗性得到改良的赤霉病抗性小麦新品系。
所述步骤（1）中的农艺性状优良、赤霉病抗性待改良的小麦品种/系是指产量高、米质优良、抗倒伏、赤霉病抗性有待改良的小麦品种/系；小麦赤霉病抗源是指多年多点赤霉病抗性鉴定试验中，感病指数不高于抗病对照苏麦3号感病指数的小麦品种/系。
所述步骤（2）中的采用梯度浓度的don毒素处理父母本抽穗期植株小花从而确定赤霉病抗性筛选压时，若梯度浓度范围设置过大，未筛选到母本小麦籽粒结实率为0且30%＜父本小麦籽粒结实率＜60%的浓度的don毒素，仅能确定赤霉病抗性筛选压所处的浓度区间，此时，将此步骤延迟到次年，次年继续大田种植父母本，父母本植株抽穗后，将此don毒素浓度区间划分成更精细的梯度浓度，分别处理父本和母本抽穗期植株的小花，处理完成后将植株回栽到大田，待小麦籽粒灌浆结束后统计结实率，便可以选择到母本小麦籽粒结实率为0且30%＜父本小麦籽粒结实率＜60%的浓度的don毒素，确定为赤霉病抗性筛选压。
所述的don毒素和赤霉病抗性筛选压处理抽穗期小麦植株小花的具体操作流程为：前天下午挖取小麦抽穗期植株，于当天晚上剪掉已经开花的小花，第二天下午开花后再剪掉未开花的幼嫩的小花，只留取当天开花的小穗用于don毒素浸泡处理，浸泡处理时间为挖取植株的第二天晚上18点到第三天早上8点，浸泡结束后将麦穗用流水冲洗10min。
所述的don毒素为购自sigma公司的小麦赤霉病纯毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇单成分标准溶液。
所述的感病指数的获取方法为：小麦赤霉病抗性鉴定试验中，根据病穗上发病小穗数占全部小穗数的比例，将病情严重度分为5个级别：
0：感病小穗无或极少，不扩展到穗轴；
1：病部占全穗1/4以下；
2：病部占全穗1/4～1/2；
3：病部占全穗1/2～3/4；
4：病部占全穗3/4以上或全穗枯死；
感病指数=各级病穗数（0～4）×相应级别的总和/（调查穗数×4）。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明的赤霉病抗性小麦育种新方法与常规育种方法相比，成功挖掘到don毒素对小麦籽粒发育的超敏时期-受精卵第一次分裂期，进而发现小麦家系的植株赤霉病抗性与小麦家系受精卵第一次分裂期don毒素耐性之间具有良好的相关性。本发明进一步通过优选适宜浓度的don毒素处理抽穗期的杂交种植株小花的受精卵第一次分裂期，从而特异性筛选到高抗赤霉病的小麦育种家系，从源头上大大减少了筛选工作量，从而大大提高了赤霉病抗性鉴定的工作效率和准确度，具有较大的育种应用价值。
附图说明
附图1为本发明的赤霉病抗性小麦育种新方法的技术路线图。
具体实施方式
下面结合附图1与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1的技术路线图所示：一种赤霉病抗性小麦育种新方法，其特征在于：该育种新方法的步骤如下：
（1）选取待改良小麦品种/系和小麦赤霉病抗源，杂交获得f1：
选择农艺性状优良、赤霉病抗性待改良的小麦品种/系，具体指产量高、米质优良、抗倒伏、赤霉病抗性有待改良的小麦品种/系，作为杂交母本；多年多点赤霉病抗性鉴定试验中，根据病穗上发病小穗数占全部小穗数的比例，将病情严重度分为5个级别：
0：感病小穗无或极少，不扩展到穗轴；
1：病部占全穗1/4以下；
2：病部占全穗1/4～1/2；
3：病部占全穗1/2～3/4；
4：病部占全穗3/4以上或全穗枯死；
进而计算感病指数=各级病穗数（0～4）×相应级别的总和/（调查穗数×4）；
感病指数不高于抗病对照苏麦3号感病指数的小麦品种/系归类为高抗赤霉病的小麦赤霉病抗源，选择此类小麦赤霉病抗源作为杂交父本；大田种植父母本，抽穗后杂交获得f1；
（2）采用梯度浓度的don毒素处理父母本抽穗期植株小花，确定赤霉病抗性筛选压：
采用梯度浓度的小麦赤霉病纯毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇（don毒素，购自sigma公司的小麦赤霉病纯毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇单成分标准溶液）分别处理父本和母本抽穗期植株的小花，具体操作流程为：前天下午挖取小麦抽穗期植株，于当天晚上剪掉已经开花的小花，第二天下午开花后再剪掉未开花的幼嫩的小花，只留取当天开花的小穗用于don毒素浸泡处理，浸泡处理时间为挖取植株的第二天晚上18点到第三天早上8点，浸泡结束后将麦穗用流水冲洗10min；
处理完成后将植株回栽到大田，待小麦籽粒灌浆结束后统计结实率，由于父本的赤霉病抗性要远远高于母本，因此父本自交受精卵对don毒素的耐性要高于母本自交受精卵，选择母本小麦籽粒结实率为0且30%＜父本小麦籽粒结实率＜60%的浓度的don毒素作为赤霉病抗性筛选压；
进行此步骤时，当季若梯度浓度范围设置过大，未筛选到母本小麦籽粒结实率为0且30%＜父本小麦籽粒结实率＜60%的浓度的don毒素，仅能确定赤霉病抗性筛选压所处的浓度区间，此时，将此步骤延迟到次年，次年继续大田种植父母本，父母本植株抽穗后，将此don毒素浓度区间划分成更精细的梯度浓度，分别处理父本和母本抽穗期植株的小花，处理完成后将植株回栽到大田，待小麦籽粒灌浆结束后统计结实率，便可以选择到母本小麦籽粒结实率为0且30%＜父本小麦籽粒结实率＜60%的浓度的don毒素，确定为赤霉病抗性筛选压；
（3）f1杂交种与母本回交获得bcf1：
将上步收获的f1杂交种和母本大田种植，抽穗后回交获得bcf1杂交种；
（4）采用赤霉病抗性筛选压处理bcf1植株小花，获得bcf2：
将bcf1杂交种正季大田种植，采用赤霉病抗性筛选压处理抽穗期bcf1杂交种小麦植株小花，处理完成后将植株回栽到大田，结实后收种，获得bcf2；
（5）再次采用赤霉病抗性筛选压处理bcf2植株小花，获得bcf3：
次年正季种植bcf2，农艺性状筛选淘汰部分bcf2（如株高不适、分蘖力差、抽穗期过迟），再次采用赤霉病抗性筛选压处理抽穗期bcf2小麦植株小花，结实后收种，获得bcf3；
（6）bcf3农艺性状筛选，高世代自交筛选获得改良的赤霉病抗性小麦新品系：
bcf3大田种植，农艺性状筛选优良的单株，单株自交加代，高世代自交筛选，以待改良小麦品种/系亲本为对照，筛选获得农艺性状良好且赤霉病抗性得到改良的赤霉病抗性小麦新品系。
实施例1
2007年，分别采用烟农19号（大田表现抗赤霉病）、连麦5号（大田表现感赤霉病）进行don毒素处理小麦不同花药发育时期的试验，设置了梯度浓度don毒素分别处理5个小麦不同花药发育时期进行试验，分别为未受精花粉期、受精卵第一次分裂期、受精后5天籽粒胚发育期、受精后15天籽粒“多半仁”期、受精后25天籽粒灌浆期。由于不同时期对don毒素的敏感度不同，因此烟农19号、连麦5号小麦不同花药发育时期试验均设置了系列梯度浓度don毒素进行试验。
don毒素处理未受精花粉具体操作流程为：下午挖取小麦抽穗期植株，当天剪掉已经开花的小花用于don毒素浸泡处理，设置梯度浓度的don毒素进行花药浸泡处理，浸泡处理时间为晚上18点到第2天早上8点，浸泡结束后将麦穗用流水冲洗10min；
don毒素处理受精卵第一次分裂期花药的具体操作流程为：前天下午挖取小麦抽穗期植株，于当天晚上剪掉已经开花的小花，第二天下午开花后再剪掉未开花的幼嫩的小花，只留取当天开花的小穗用于don毒素浸泡处理，浸泡处理时间为挖取植株的第2天晚上18点到第3天早上8点，浸泡结束后将麦穗用流水冲洗10min；
don毒素处理受精后5天籽粒胚发育期花药的具体操作流程为：前天下午挖取小麦抽穗期植株，于当天晚上剪掉已经开花的小花，第2天下午开花后再剪掉未开花的幼嫩的小花，回栽到大田，第6天挖取回来进行don毒素浸泡处理，浸泡处理时间为晚上18点到第2天早上8点，浸泡结束后将麦穗用流水冲洗10min；
don毒素处理受精后15天籽粒“多半仁”期花药的具体操作流程为：前天下午挖取小麦抽穗期植株，于当天晚上剪掉已经开花的小花，第2天下午开花后再剪掉未开花的幼嫩的小花，回栽到大田，第16天挖取回来进行don毒素浸泡处理，浸泡处理时间为晚上18点到第2天早上8点，浸泡结束后将麦穗用流水冲洗10min；
don毒素处理受精后25天籽粒灌浆期花药的具体操作流程为：前天下午挖取小麦抽穗期植株，于当天晚上剪掉已经开花的小花，第2天下午开花后再剪掉未开花的幼嫩的小花，回栽到大田，第26天挖取回来进行don毒素浸泡处理，浸泡处理时间为晚上18点到第2天早上8点，浸泡结束后将麦穗用流水冲洗10min。
小麦结实后统计梯度浓度don毒素处理的5个小麦不同花药发育时期试验的烟农19号、连麦5号小麦结实率，统计结果如下表：
由上表1中don毒素处理抗病代表品种烟农19号和感病代表品种连麦5号未受精花粉后统计所处理小麦的结实率可以发现，抗病小麦和感病小麦对don毒素的敏感度出现明显的差异，但是浸泡的处理方式会严重降低小麦的结实率，烟农19号和连麦5号的平均结实率由92.3%降低为64.4%，因此未受精花粉时期不宜采用don毒素处理。
由表2到表5的对比可以发现，受精卵第一次分裂期、受精后5天籽粒胚发育期、受精后15天籽粒“多半仁”期和受精后25天籽粒灌浆期小麦籽粒结实率对don毒素浸泡处理的敏感度迅速降低，而且抗、感性品种don毒素处理后相同水平的结实率表现所对应的don毒素浓度差逐渐缩小，这反映出选择受精卵第一次分裂期小麦花药采用don毒素处理既能最大程度的节约don毒素，又是区分植株对赤霉病抗感性的最佳时期。
实施例2
2009年到2015年，采用本发明的技术路线，优选了苏麦3号作为杂交父本，成功改良了育种主干亲本w0533的赤霉病抗性，成功培育出4个赤霉病抗性小麦新品系。
（1）分别筛选w0533和苏麦3号作为杂交母本和父本：
w0533是本单位多年沿用的小麦育种主干亲本，具有产量高、米质优良、抗倒伏等多种优点，成株从下往上呈典型的“v”字形，穗幅宽而稍松散，实际的穗幅要明显的大于播幅；麦脚处呈收紧状，空间呈典型的倒“v”字形，植株基部表现出了很好的通透性，但是w0533对赤霉病抗性较差，多年赤霉病重灾区抗性鉴定显示，w0533病穗率35%～65%，一般减产8%～20%。苏麦3号系江苏省太湖地区农科所于1962年以丰产性好的阿夫为母本、较耐赤霉病的中国台湾小麦品种为父本进行杂交经多年选育而成。苏麦3号高抗赤霉病，国内外鉴定一致表现高抗，是公认的赤霉病优秀抗源，苏麦3号在重病区和一般肥力水平条件下有一定的利用价值，但是由于植株偏高，耐肥抗倒性差，产量潜力受到限制，以致未能进一步扩大种植。2009年正季大田种植w0533和苏麦3号作为杂交母本和父本，抽穗后杂交配组获得f1。
（2）赤霉病抗性筛选压的确定：
2009年，同期进行don毒素处理父母本抽穗期植株小花的试验，由于前期采用其它品种进行过don毒素处理父母本抽穗期植株小花的试验，试验中不同品种抽穗期植株小花对don毒素的半致死区间在1.5g/l～25g/l，因此，采用2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30g/l的梯度浓度的don毒素处理w0533和苏麦3号的抽穗期植株小花，处理完成后将植株回栽到大田，待小麦籽粒灌浆结束后统计结实率，结果如下表6：
根据父本和母本的籽粒结实率表现，优选20g/l的don毒素作为杂交种赤霉病抗性筛选压。
（3）采用赤霉病抗性筛选压处理bcf1植株小花，获得bcf2；次年再次采用赤霉病抗性筛选压处理bcf2植株小花，获得bcf3：
2010年正季w0533和苏麦3号的f1杂交种与母本w0533回交获得bcf1，2011年正季将bcf1杂交种正季大田种植，采用20g/l的don毒素处理抽穗期bcf1杂交种小麦植株小花，处理完成后将植株回栽到大田，结实后收种，获得bcf2家系102份；2012年正季种植bcf2，农艺性状筛选淘汰38份株高不适、分蘖力差、抽穗期过迟的bcf2，再次采用20g/l的don毒素处理抽穗期bcf2小麦植株小花，结实后收种，获得64份bcf3。
（4）bcf3农艺性状筛选，高世代自交筛选获得改良的赤霉病抗性小麦新品系：
2013年正季bcf3大田种植，农艺性状筛选优良的单株，2014年、2015年所收获单株自交加代，高世代自交筛选，2015年家系性状稳定，以亲本w0533为对照，农艺性状鉴定获得4份农艺性状良好且赤霉病抗性得到改良的赤霉病抗性小麦新品系，分别命名为w1581、w1582、w1583、w1584，进入小麦品种预试试验。
本发明的赤霉病抗性小麦育种新方法与常规育种方法相比，成功挖掘到don毒素对小麦籽粒发育的超敏时期-受精卵第一次分裂期，进而发现小麦家系的植株赤霉病抗性与小麦家系受精卵第一次分裂期don毒素耐性之间具有良好的正相关性。本发明进一步通过优选适宜浓度的don毒素处理抽穗期的杂交种植株小花的受精卵第一次分裂期，从而特异性筛选到高抗赤霉病的小麦育种家系，从源头上大大减少了筛选工作量，从而大大提高了赤霉病抗性鉴定的工作效率和准确度，具有较大的育种应用价值。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。