本发明涉及一种青蒿新品种自交选育及高含量株条选育的方法,属于植物新品种培育技术领域。
背景技术:
中草药青蒿(黄花蒿artemisiaannual.)是菊科蒿属一年生短日照草本植物,药用价值源于中国。它的提取物——青蒿素是世界卫生组织首选治疗疟疾的特效药物,也是我国惟一进入美国药典重要天然药品。但现有研究结果表明:青蒿素含量在不同种群间差异很大,从0.01%到1.1%间变化。在近缘植物中也未发现含有青蒿素。青蒿素虽已能化学合成,但因成本高、毒性大、产量低而未能投入商业化生产。许多研究者试图用生物技术通过组织培养、细胞培养来生产青蒿素,虽取得了一定进展,但离大批量的生产还有一段距离。
随着近年来国际市场需求日渐增多,针对目前全国青蒿干叶产量和青蒿素含量普遍较低的问题,我们拟以常规育种方法为基础,培育青蒿杂交品种。在适宜区建立青蒿种植基地,与种植专业户签订种植和保价收购合同,农户按培育计划,完成研发良种青蒿种植任务最终培养出多叶高产高含量新品种,保障青蒿素原料药的充足。推动我国青蒿素产业走向良性发展,提高我国在国际市场的竞争力。因此,探索选育优质高产青蒿品种,形成完善的育种技术体系,提高干叶产量及青蒿素含量是当前解决青蒿素产业发展原料短缺的唯一出路,对青蒿在全世界范围抗疟任务的实现具有重要意义。
技术实现要素:
针对上述现有青蒿品种存在的问题或不足,本发明提供了一种青蒿新品种自交选育及高含量株条选育方法,目的在于提高干叶产量及
本发明所提供的一种青蒿新品种自交选育及高含量株条选育的方法,包括以下步骤:
1.选地备耕
1.1选地
上年的12月底前规划选好种植地,宜选用半砂泥地或砂质壤土田来种植,如耕作过的旱地、坡地、排水条件好的半旱田等。排水不良的渍水田、易涝田段不宜种植。
备耕
1-3月份进行翻地备耕,要求全垦,若是杂草丛生丢荒坡地,应在冬末春初,先除去深根性杂草后,再深耕整地。冬季深耕20-25厘米,让土壤充分熟化,春天翻犁碎土,除净杂草,开好排水沟。在种植前进行整厢。
2.播种育苗
2.1苗圃的选择与备耕
苗圃应选择排灌良好,土质疏松,肥沃的水田或菜地,耕翻起厢,厢宽1~1.2米,高20-30厘米,同时除净杂草。每亩施入堆沤腐熟的有机肥500公斤,磷肥20公斤,钾肥5公斤,或进口复合肥(氮、磷、钾各15%,以下同)20公斤作底肥,肥料与表层泥土混匀,厢面应整平整碎。
2.2播种时间
青蒿播种以1月中旬-2月上旬为适期。
2.3播种育苗技术
青蒿新品种属多叶高产高含量品种(品系)。播前将种子均匀地掺入细沙或干泥粉中,1克种子混500~1000克细沙或干泥粉,混合均匀后,直接撒播在苗床上(也可用湿沙与种子混合后室内保湿3天后播种,有利播后提早出苗)。种子发芽率为90%以上,每克种子播8~10平方米的苗床,播种量约为50克/亩。在播种前苗床要充分淋湿,土壤含水量为80%左右,播种时避开大风。播后不再淋水和盖土。然后苗床上搭盖20~30厘米高的棚架,上盖尼龙薄膜,以保湿、保温和防止雨水将种子冲走。
2.4苗圃地的管理
播种后应保持土壤湿润,齐苗前注意厢面不能干燥发白,否则刚发芽种子会失水凋萎死亡,影响成苗率。播后如水分不足可沟灌水补充,或揭膜用花洒或用喷雾器喷水。雨天要注意及时排水防渍。在4片真叶以上时逐渐揭膜练苗,先揭两头,再揭旁边,最后撤去。基肥不足的苗床,看苗补肥,注重薄施勤施,用3%~5%腐熟农家肥液或用0.1%~0.3%进口复合肥液淋施。当幼苗长至5厘米时可进行假植。
3.幼苗假植
3.1假植地选择
选择排水良好,土质疏松,肥沃的水田或菜地,施足有机肥作基肥(与育苗同)起厢种植,厢面宽1~1.2米,高20~30厘米,开好排水沟,防积水,除净杂草。
3.2假植时间
3月上、中旬,苗高5厘米时可开始假植。
3.3假植规格
株行距为10~15厘米左右,亩植20000~45000株左右。每亩假植苗可供20~45亩左右大田用苗。
3.4假植地管理
假植整地,随起厢随种,按厢面长每米施复合肥(氮、磷、钾各15%)50克,表层肥土增混均后假植,然后淋足定根水,应保持土壤湿润,晴天时每3~5天淋水或沟灌一次。雨天时要注意及时排水,以防渍水烂根导致死苗。假植后施肥要做到勤施薄施,假植5~7天后,用5%腐熟农家肥液或用0.3%优质复合肥液淋施。遇雨天可亩用3~4公斤进口复合肥或尿素雨后撒施,肥料颗料不要粘在叶子上。同时做好病虫害防治工作,种植前要求施好送嫁药,药剂可选用:10%毗虫啉1000倍液、50%乐果乳剂1000倍液、48%乐斯本1000倍液。防治青蒿瘿蚊、蚜虫等,每百斤配好的药液再加50~100毫升的40%灭病威兼防病,当植株生长到20~25厘米时,可移至大田种植,假植时间约30天。
4.大田移栽、定植
4.1整地、起厢、施基肥
备耕好用地,种植前起厢整平,除净杂草。起厢采用高厢深沟方式,厢宽80~100厘米,高20~30厘米,沟宽30~40厘米,以利排灌水和日常管理,种植前每亩施入腐熟农家肥或土杂肥500~750公斤,磷肥25公斤,混合有机肥堆沤,在整厢时实行全层施或施于厢心中下层土中。
4.2移栽定植
4.2.1定植时间
4月初至5月初,当假植苗达到20~25厘米时进行大田栽植,最慢在5月初大田种植完毕。栽植时选择阴天或晴天下午进行,水源不足地块种植宜在雨天或雨后进行。
4.2.2合理密植
根据地力情况进行合理密植,土地肥力较高的,种植疏些,反之密些。起厢种植方式有单行、双行或“狗踏迹”种植法,株行距为可采用60cm×70cm或80cm×80cm,亩植1000株至1600株。合理密植、有利于鲜叶的高产。
4.2.3种植方法
移栽前苗床淋足水,用小铁铲带土取苗。开小穴种植,种后要淋足定根水,种植时要浅栽且应回足穴土或把种苗种在穴旁、以防种穴积水死苗,提高种植成活率。有条件的种后厢面覆盖稻草或干杂草以保湿和防杂草兹生。
5.田间管理
5.1查苗补缺
种后7~10天及时检查,缺苗及时补植。
5.2水分管理
青蒿耐旱喜湿润忌渍水,土壤渍水时,根系生长差,植株发黄、矮小,严重时根系腐烂,植株死亡,大田种植注意开沟排除渍水。根据天气情况淋水和灌水保湿。
5.3施肥管理
青蒿定植后,主要分三个阶段施肥。肥料以有机肥为主、化肥为辅。选用进口复合肥+尿素、腐熟农家肥等,施肥不能距植株太近,以免伤苗伤根,影响植株生长,应施于株间(边)。不得使用城市垃圾肥。
第一阶段:移栽7~10天轻施进口复合肥、尿素或农家肥。亩用复合肥3~4公斤+尿素2公斤或用0.3%的复合肥液或淡粪水30担淋施。
第二阶段:移栽后18~25天,每亩用进口复合肥、尿素各5~7公斤混施或腐熟农家肥,苗壮多施,苗小少施。
第三阶段:移栽35~45天后亩用进口复合肥混尿素各8公斤左右混合施用或农家肥,并结合培土。以后看苗补肥,巧施封行肥。
5.4除草
种植后20~30天进行人工铲草,铲除株间草、拔除株边草,除草后结合施肥与培土。
6.病虫害防治
青蒿的生长较粗犷,一般情况下很少有病虫发生,但在广东较湿热的气候条件、大面积栽培的情况下,个别种植点可能会发生如下一些病虫害。
6.1主要病害
6.1.1茎腐病。
5~7月高温多湿时常发生茎腐病,病原菌通常由茎基部侵入,茎基部变成褐色,溢缩成线,慢慢开始腐烂,叶片初期萎焉,最后整株枯萎死亡。
6.1.2锈病。
青蒿锈病主要出现在叶片上,严重时叶背锈迹斑斑,在高温高湿的气候条件下,出现病害的田块发展速度快,病状从老叶向上逐渐扩展,下层叶片早期枯落,严重影响生长发育和产量。
6.1.3白粉病。
白粉病是真菌性病害,在高温高湿的气候条件下,低洼地而成发病中心,发病初期,叶片出现许多小白粉斑点,继而连接成大面积的白色粉状斑或灰白色粉霉层。发病严重时叶片褪绿、黄化、早衰和枯萎。
6.2主要虫害
6.2.1蚜虫。
在每年的4~5月容易发生为害。为害时成虫和若虫密集于嫩枝稍和叶片背面,吸取植株的汁液,造成植株叶片变黄萎缩,叶片变小,主芽停止生长,生长受阻,降低产量。
6.2.2青蒿瘿蚊。
年发生5~7代,世代重叠,每年的4月份初发生,以老熟幼虫入土越冬。翌年3月化蛹,4月初成虫羽化,在青蒿幼苗上产卵,卵散产或聚产在植株的叶腋处和生长点,幼虫孵化后经一天即可蛀入青蒿叶腋、顶端生长点及嫩叶上为害,分泌物刺激植株增生经5天左右形成绿色或紫绿色上尖下圆的桃形虫瘿。随幼虫生长发育,虫瘿逐渐膨大。为害严重的植株上有虫瘿达几千只,严重影响了植株的正常生长。
6.2.3青虫(包括夜蛾类幼虫、尺蠖等)。
主要发生在青蒿生长的中、后期,咬食枝叶,影响生长,降低产量。
6.2.4大蟋蟀。
俗称土狗,藏于地下洞穴中,以大龄若虫及成虫咬食青蒿幼苗茎叶,把咬断茎叶拖回洞穴中,造成苗床及大田苗期幼苗断株缺苗,影响齐苗和生长。
6.2.5红蜘蛛。
为害叶片,青蒿生长中后期发生较重,叶片逐步黄化。
6.2.6金龟子。
咬吃茎叶,影响生长。
6.3防治方法
应贯彻以“预防为主,综合防治”的方针。使用农药时按农牧渔业部、卫生部颁发《农药安全使用规定》使用。平时应加强田间虫情调查,正确诊断,选准时机,合理用药,农防为主,化防为辅。
6.3.1农业防治:
(1)合理均衡施肥,不要偏施氮肥。
(2)争取在无病虫源地区育苗,并加强苗圃的管理和幼苗假植,培育出不带病菌无虫壮苗。
(3)种植时要精细整地,开好排水沟做到排灌方便不渍水,根据调查渍水田湿度大有利瘿蚊的发生。
(4)育苗及大田均需加强病虫情调查,发现少量茎腐病植株、虫瘿时,及时人工清除,土壤消毒、深埋或烧毁。
(5)加强大田管理,及时清除田间杂草特别是菊科植物杂草,减少虫源。
(6)青蒿收获后,把田间杂草残株落叶清除烧掉或堆沤,耕翻种植地,不留隔年苗,减少越冬虫源。
6.3.2化学药剂防治:
(1)防治茎腐病。
雨季到来之前开展预防性防治,及时喷洒40%灭病威300~500倍液或50%多菌灵可湿性粉剂500倍液、40%灭菌灵(多菌灵加甲霜灵)乳油400倍液,7~10天1次,共计2~3次。
(2)防治锈病。
在预防的基础上,适时采用药剂保护是重要手段,发病初期用20%粉锈宁乳油800倍液喷雾(具保护和治疗作用)。10~15天一次,共计2~3次。
(3)防治白粉病。
发病初期选用40%灭病威300~500倍液,70%甲基托布津可湿性粉剂800倍液,20%粉锈宁乳油1000倍液,每隔7~10天喷一次,连喷2~3次。
(4)防治蚜虫。
为害严重时选用10%毗虫啉1000倍液,40%乐果乳剂800~1000倍液。
(5)防治青蒿瘿蚊。
在虫瘿初期,及时选用50%乐果乳剂1000倍液、48%乐斯本1000倍液大田防治,再加80%敌敌畏1000倍液有利于杀灭瘿蚊成虫。
(6)防治沫蝉。
化学防治结合蚜虫、瘿蚊等刺吸性害虫,选用内吸农药进行防治。
(7)防治青虫(包括夜蛾类幼虫、尺蠖等)。
发生严重时应喷药防治,在幼虫低龄期可用10%的高效灭百可2500倍液喷雾。
(8)防治大蟋蟀。
主要采用毒饵法、可把米糠或麦麸用锅加猪油炒熟至发香味,拌于占饵量1%的90%晶体敌百虫或50%辛硫磷(用少量水先溶化稀释),再加少量的青菜叶或鲜草叶毒杀。
(9)防治红蜘蛛。
可用20%扫螨净2000倍喷施。
(10)防治金龟子。
参考防治青虫用药,或用90%敌百虫800倍液喷雾。
7.采收与加工标准
7.1采收期
中药青蒿收获的产品为植物的干叶,收获时应在青蒿生长盛叶期(青蒿植株封行后下层叶片有转黄现象时)采收。过早则叶片青蒿素含量过低、产量也低,在花蕾后采收叶片变小,产量下降。要求在九月上旬初(白露前)收获完毕。
7.2采收加工方法
选择晴天,太阳较猛的天气时,用砍柴镰刀砍倒主杆,放在大田晒一至二天。然后收起在晒场晒干,用竹木棒打落其叶片。面积较大、搬运困难可把青蒿植株直接在大田晒干后,放在清洁的尼龙塑料布上打落叶片,打脱叶片后,进行过筛,先用粗筛,后用较小孔径的筛,筛去杂质小枝梗后的纯净叶片,继续晒至用手抓时有扎手感觉即符合收购要求,凉后装入防潮包装袋中,在通风避光干燥处保存。
具体实施方式
实验1:青蒿优良品种自交选育及高含量株系选育试验
优良株系自交选育
自交株系来源:自交株系源于2016年筛选的高含量株系1606(青蒿素含量1.84%),1607(含量1.7%)和1609(株型好、叶片厚)三个较有特色的株系。2017年采用组培苗及无性繁殖苗分别在蔡尾、腊坑、埔农三个地方隔离种植,并获得自交系种子si1606、si1607、si1609。
播种育苗
2018年1月13日播种,采用大花盆及苗床进行播种,并用火烧土撒于播种苗床和大花盆,减少杂草生长。播种后用尼龙膜保湿,播后7天(1月20日)调查si1607生长发芽量较少,si1609发芽较好。
幼苗假植
2018年3月8日进行假植,假植规格,单行植株距0.8m×0.8m,每个品种假植200株左右。
试区种植及筛选
4月21日大田用试区种植si1606和si1607分别种植100株,si1609种植200株以上,种植后管理和施肥,按青蒿栽培技术规范进行管理。
单株筛选
7月中旬第一次进行株型及叶片产量进行初选,并由竹签做号分别筛选20-30株。8月2日进行第二次筛选,并标记标签和编号,8月4日进行取样每个自交植株筛选20-30株进行青蒿素含量检测经综合测量株型及叶片厚度、青蒿素含量等指标、筛选出8个自交株系。
表12018年筛选自交单株特性表
以上筛选自交单株可进行第二次自交纯化
高含量青蒿株系选育
为不断获得较高青蒿素含量单株,采用在杂交群体内进行筛选,根据择优外观指标,选取株型紧凑(柱型),产量较高(即叶片数量较多,分支节间密,叶片较厚,抗病虫能力较强)的外观选育目标,分别在田间筛选株并进行标号。8月1日取样,样品在室内进行阴干,晒干后脱叶检测青蒿素含量。
经检测:筛选8个青蒿素含量较高的8个株系,其中a4青蒿素含量为2.36%,a5为2.04%和b1为2.02%详细数字看青蒿素含量检测表。
表22018年高含量青蒿株系选育表
以上选育出青蒿素含量1.8%以上的8个株系进行组培保存种质资源,同时进行自交配对选育。
由表1和表2可知,通过自交纯化及杂交筛选可得到一批含量较高且性状稳定的青蒿品种。
试验2:青蒿优良品种小区选育试验
2018年青蒿优良品种选育进行了小区表证试验,对2017年配对的几个组合进行田间选育试验,具体实施方案如下。
选育试验方案
表证试验的配对组合
1607×qc64组合
1606×qc85组合
1607混合杂交组合
1606混合杂交组合
对照(主栽品种1201a)
试区设计
试验采用随机排列三次重复每小区面积0.02亩。
试验地点:南药研究所大棚前试验地。
播种育苗
播种时间:2018年1月20日,采用苗床播种,播后采用尼龙膜复盖保温育苗,并保持苗床土壤湿润至齐苗。在小苗4片真叶以上时,逐渐揭膜练苗,当幼苗长至5cm高时进行假植。
幼苗假植:2018年3月9日进行假植,幼苗假植21天后移到大田试区种植。
试验种植规格
试区种植起厢,厢宽100cm.高20-30cm,沟宽30-40cm,每厢双行种植,种植规格株行距为70cm×60cm。
种植时间:2018年4月1日,种植后淋足定根水。
施肥管理
施肥:种植后7天进行第一次施肥,亩施挪威产硫酸钾复合肥(n∶p∶k比例为15∶15∶15)5公斤。种植后第20天进行第二次施肥,亩施挪威产硫酸钾复合肥7.5公斤。第三次施肥,5月10日,亩施硫酸钾复合肥12.5公斤,第四次施肥6月30日,亩施复合肥15公斤,第五次施肥7月30日,亩施10kg复合肥和尿素10kg(中石油化工厂生产,含氮46%)以后看苗施肥。
除草管理
5月1日进行除草一次,拔除株边小草,5月23日进行第二次除草,铲除沟边杂草,6月1日进行铲除杂草并进行培土,7月12日进行割草培土。
病虫害防治
各组合本年度未发现锈病及白粉病。
抗逆性:3月份开始干旱少雨,4月份出现干旱天气,各试验小区均未进行灌水,青蒿耐旱性较强。
采收
青蒿在第三分支出现时需进行采收,此时叶片产量较高,青蒿素含量均匀稳定。
采收时间:2018年9月6日,采收时,用砍刀砍倒主杆放于大田晒2-3天后,收起运回到大棚内阴干,最后晒干、脱叶,脱叶后测定各试区产量和青蒿素含量。
表32018年青蒿优良品种小区选育试验产量与青蒿素含量统计表
试验结果
1607×qc64组合平均亩产为195公斤青蒿素含量1.63%,比对照亩产181.7公斤,亩增产13.3公斤,亩增7.3%,对照青蒿素含量为1.17%,比对照青蒿素含量增加39.3%。
1606×qc85组合平均亩产148.3公斤,青蒿素含量1.22%。
1607混交种平均亩产为146.7公斤,青蒿素含量为1.65%。
对照品种(1201a)原选育的主栽品种,平均亩产为181.7公斤,青蒿素含量为1.17%。
根据本实验,选育出高产量,高含量的组合为1607×qc64,此组合群体生产较整齐,2019年需要进行扩大面积实验种植,第二个组合1607混交组合,青蒿素含量1.65%,含量较高,但产量比对照减少35公斤/亩,减产19.3%,本组合可在2019年田间扩大面积种植实验。