CN101268756A - 普通荞麦两系杂交种生产技术 - Google Patents
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Abstract
“普通荞麦两系杂交种生产技术”，属农业—农作物杂种优势利用技术领域，由人工控制授粉、利用普通荞麦自交不亲和特性和花粉管生长快、慢的差异生产杂交种F1。杂交种F1在山旱地良种、良法配套，产量可达250kg/667m2，比常规品种增产20－40％。采用“三交两系法”和“单交两系法”技术生产杂交种F1。亲本(P1)隔离种植时，姊妹交可以结实；与恢复系一起种植时因恢复系是人工制造的杂交种，生活力旺盛，花粉管比亲本(P1)生长快，抢先进入亲本(P1)胚囊受精结实为杂交种。“单交两系法”制种时，亲本(P2)和(P3)之间受精结实的亲和力大于亲本(P2)和(P3)系内姊妹交的亲和力，相互选择对方的花粉受精结实，生产杂交种F1。
Description
一、技术领域
普通荞麦两系杂交种生产技术，属农业-农作物杂种优势利用的技术领域，是一项拥有自主知识产权的技术创新。
二、背景技术
普通荞麦(Fagopyrum esculentum)，属蓼科、荞麦属，一年生、草本，是起源于我国的古老作物之一，其生育期短，适应性强，耐瘠、耐旱，广泛分布在北半球欧洲、亚洲和美洲国家。在我国历代农业中占有极其重要的地位，直到解放前夕在各省、区仍有较大种植面积。五十年前荞麦和水稻、小麦、玉米的产量水平相差不大，产量均在100-200kg/667m2之间。随着水稻、小麦、玉米逐渐应用了矮秆资源和育成了杂交种，亩产水平大幅度提高，截止目前亩产量达到400-1000kg/667m2。而目前世界各国荞麦的平均亩产水平仍然是100kg/667m2左右。由于效益低，种植面积不断缩小，在我国已退缩到高寒山区，远远不能满足人民生活需求。
三、发明内容
普通荞麦是重要的粮食作物，只有提高单位面积产量、提高农民的种植效益，才能大面积发展。首要解决的问题是选育高产品种，提高普通荞麦单产水平。一是选育矮秆、半矮秆种质资源，在高肥、水栽培条件下，不倒伏，实现高产目标；二是利用杂种优势。普通荞麦属两性花、二型花，异花授粉作物。一种花型是长花丝、短花柱，另一种花型是短花丝长花柱，二者花型在群体中的植株比例是1∶1，二者花型相互授粉才能结实，自花授粉或同一种花型相互授粉不结实，这种现象叫自交不亲和。利用其自交不亲和的特性和花粉管生长快、慢的差异来生产杂交种(F1)。方法是由人工选育出近交系亲本，再由人工逐年控制亲本之间授粉使其基因重组。
1、选育半矮秆近交系(相当于自交系)：从不同的普通荞麦品种中，选择植株茎秆硬、结实率高、生长势强的单株，进行隔离繁殖，从中再选择符合目标性状的植株，经过一株传等选育方法，连续进行6-10个世代的选择，选出了遗传基因纯合，性状表现整齐一致的近交系三个，其形态特征如下：
亲本(P1)一半矮秆变异系(相当于自交系)：正常的普通荞麦是主茎直立、叶互生、侧旁分枝，而半矮秆变异系植株的叶片、花器、籽粒形状与正常植株相同，只是植株形态发生了变异：即主茎伸高受抑制(螺旋或侧向一边生长而不等)，节间距离短，有时2个或3个节重叠在一起，使互生的叶(花序、分枝)呈假对生或假轮生状排列，花序主要集中在分枝或主茎顶端，花朵白色，籽粒正三梭锥形、黄褐色，千粒重32g，植株茎秆黄绿色，高度80±5cm，比正常株高降低1/3，茎秆粗壮、坚硬、抗倒性极强。
亲本(P2)-近交系(相当于自交系)：株高100cm左右，白花，籽粒正三梭锥形、黑褐色，千粒重30g，植株茎秆较粗，黄绿色，植株结实区也有假对生、轮生的花序。
亲本(P3)-近交系(相当于自交系)：株高90cm，白花，籽粒黑色、长三棱锥形，千粒重29g，植株茎秆较粗、红色。
2、选配组合、生产杂交种F1：
(1)、三交两系法生产杂交种F1(模式图详见说明书附图)
①生产保持系兼不育系：亲本(P1)在隔离区条件下繁殖，没有外来其它荞麦的花粉，姊妹株相互自由授粉可以结实，籽粒全部收获。一部分用作下年的制种母本，相当于不育系；另一部分仍隔离繁殖，相当于保持系(逐年提供制种母本)。
②生产恢复系：亲本(P2)和(P3)在同一块田种植，亲本(P2)作母本种三行，亲本(P3)作父本种一行。开花时从亲本(P2)行中拨除长花丝、短花柱植株(只留一种花型)，在另一块以同样方式种植的生产恢复系田中，从亲本(P2)中拨除短花丝、长花柱植株。收获时，两块田中分别收获亲本(P2)行中的籽粒，作下年生产F1杂种的父本(恢复系)。
③生产F1杂交种：制种时，亲本(P1)作母本种二行，恢复系作父本种一行，亩播量3.5斤，(父、母本用种量比例为1∶6)。收获时，父、母本行分别收获和脱粒，母本行中的籽粒作为下年大田推广的F1杂交种。
(2)单交两系法生产杂交种F1(模式图详见说明书附图)
①生产亲本：亲本(P1)和(P2)分别隔离繁殖(与其它荞麦间隔2000米)，因为没有外来的荞麦花粉，亲本(P1)和(P2)繁殖田内，姊妹株相互授粉，可以结实，所收籽粒主要用作下年制种亲本，另一少部分继续隔离繁殖，逐年提供制种亲本。
②生产杂交种F1：亲本(P1)和(P2)的种子等量混合播种，植株自由授粉(与其它荞麦间隔1000米)，所产籽粒全部为F1杂交种，用于下年大面积推广。
3、杂交种F1生产效果：F1植株生长势强，茎秆坚硬、抗倒性极强，结实率高，几乎无秕粒，表现出极强的杂种优势，在山旱地通常栽培条件下，突破了250kg/667m2的产量。2003-2005年参加全国区试，产量均具第一位，在北方地区增产20-40％。两系法杂种的亲本都是半矮秆类型，F1仍保持茎秆粗壮、坚硬等特征、特性，抗倒伏性极强，在高肥、水栽培条件下仍不倒伏，大面积可实现200-300kg/667m2的产量。由此可见，“普通荞麦两系杂交种生产技术”是提升我国荞麦生产水平的关键。
四、附图说明
图1是“三交两系法生产杂交种F1模式图”。
图2是“单交两系法生产杂交种F1模式图”。
Claims (3)
1. “普通荞麦两系杂交种生产技术”特征是利用普通荞麦自交不亲和特性和花粉管生长快、慢的差异生产杂交种，方法是由人工选育出近交系亲本，再由人工逐年控制亲本之间授粉，使其基因重组，“三交两系法”制种时，亲本(P1)隔离种植(在没有外来荞麦花粉情况下)，姊妹株相互授粉也能结实，亲本(P1)相当于保持系，可逐年提供制种亲本；在与恢复系一起种植制种时，亲本(P1)又相当于不育系，在母本(P1)雌蕊柱头上既有姊妹株的花粉，又有恢复系的花粉，二者花粉受两种作用力影响，一是雌性配子对二者花粉具有选择能力，表现在柱头对花粉粒、卵细胞对精子的选择上，其中选姊妹株花粉受精，属近亲交配，亲和力弱，而选择恢复系花粉受精，亲缘关系较远，亲和力强；二是雄性配子的主动作用力，雄性配子的恢复系是由人工制造的杂交种F1，植株生长势强、花粉的生活力旺盛，比姊妹株花粉管生长快，这样恢复系花粉具有被选中和花粉管生长快的优势，抢先进入雌性植株胚囊受精结实为杂交种F1(三交两系法制种技术模式图详见说明书附图)。
2. “单交两系法”制种：亲本(P1)和(P2)的种子等量混合种植、开花时，每个雌蕊柱头上有二者等量比例的花粉粒，亲本(P1)和(P2)系内姊妹株相互受精结实，属近亲交配，亲和力弱，而亲本(P1)和(P2)之间的亲缘关系较远，亲和力较强，此时亲本(P1)和(P2)均为母本，均选择对方花粉受精结实为杂交种F1(单交两系法制种技术模式图详见说明书附图)。
3. 亲本的特征特性：
亲本(P1)-半矮秆变异系(相当于自交系)：正常的普通荞麦是主茎植立、叶互生、侧旁分枝，而半矮秆变异系植株的叶片、花器、籽粒形状与正常植株相同，只是植株形态发生了变异：即主茎伸高受抑制(螺旋或侧向一边生长而不等)，节间距离短，有时2个或3个节重叠在一起，使互生的叶(花序、分枝)呈假对生或假轮生状排列，花序主要集中在分枝或主茎顶端，花朵白色，籽粒正三梭锥形、黄褐色，千粒重32g，植株茎秆黄绿色，高度80±5cm，比正常株高降低1/3，茎秆粗壮、坚硬、抗倒性极强；
亲本(P2)-近交系(相当于自交系)：株高100cm左右，白花，籽粒正三梭锥形、黑褐色，千粒重30g，植株茎秆较粗，黄绿色，植株结实区也有假对生、轮生的花序；
亲本(P3)-近交系(相当于自交系)：株高90cm，白花，籽粒黑色、长三棱锥形，千粒重29g，植株茎秆较粗、红色。
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| CN102668971A (zh) * | 2012-05-23 | 2012-09-19 | 吉林省农业科学院 | 一种利用姊妹交的方法选育高粱恢复系吉r5062的方法 |
| CN103340069A (zh) * | 2013-06-09 | 2013-10-09 | 陈庆富 | 不落粒金荞麦品种的选育方法及其种植方法 |
| CN105210853A (zh) * | 2015-10-28 | 2016-01-06 | 山西省农业科学院农作物品种资源研究所 | 荞麦育种五圃法 |
| CN109042305A (zh) * | 2018-09-11 | 2018-12-21 | 宝鸡市农业科学研究院 | 一种苦荞品种的选育方法 |
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