CN104255431B - 一种固氮甘蔗的选育方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固氮甘蔗的选育方法，通过利用具有固氮特性的甘蔗品种与高产、高糖甘蔗品种进行杂交，获得杂交种子，在低氮胁迫的条件下通过杂种圃阶段、选种圃阶段、鉴定圃阶段、预备品比圃阶段和品比圃阶段5个阶段筛选，获得优良单株品系。该方法目的在于在低氮胁迫的条件下，培育具有较强固氮能力的优良的甘蔗新品系，通过推广固氮甘蔗品种，来大幅度降低氮肥施用量，减少生产成本和环境污染，降低能源消耗，提高蔗糖产业的竞争力。

Description

一种固氮甘蔗的选育方法

技术领域

本发明属于植物育种技术领域，具体涉及一种固氮甘蔗的选育方法。

背景技术

生物固氮是地球上固氮作用的重要途径之一，每年的总固氮量之中，约有60％来自生物固氮。生物固氮是自然界重要的生物学过程，它主要有三大类：自生固氮、共生固氮和联合固氮。联合共生固氮的概念是1976年由巴西Dobereiner实验室提出的。20年来联合固氮的研究受到世界各国科学家的重视。联合固氮菌中大多数是与禾本科牧草的根相联合，也有一些是从豆科植物的根瘤和根表或从各种其他植物包括单子叶和双子叶植物的根表分离到。通常有一种以上的固氮菌与同一植物联合，而且随着地域的不同固氮菌的分布和频率有相当大的差别(徐继和李久蒂，1997；王桂文等，2000)。

甘蔗是目前世界上产量最高的作物，不仅是最重要的糖料作物，也是重要的经济作物之一。广西是我国的主要甘蔗产区，总产量约占全国60％，但蔗区土壤肥力低，氮肥施用量大，每年施用氮肥折合成尿素约50万吨，需投入10亿元。育成具有较强固氮能力的甘蔗新品种，可大幅度降低氮肥施用量，减少每年施用氮肥所需要投入的数亿元。因此，通过甘蔗有性杂交育种的途径，培育固氮甘蔗品种，来大幅度降低氮肥施用量，减少生产成本投入，提高甘蔗糖业的竞争力，是急需我国科技工作者解决的一大项目。

发明内容

本发明旨在提供一种固氮甘蔗的选育方法，目的在于在低氮胁迫的条件下，培育具有较强固氮能力的优良的甘蔗新品系。

本发明通过以下技术方案实现：

一种固氮甘蔗的选育方法，通过利用具有固氮特性的甘蔗品种与高产、高糖甘蔗品种进行杂交，获得杂交种子，通过杂种圃阶段、选种圃阶段、鉴定圃阶段、预备品比圃阶段和品比圃阶段5个阶段筛选，获得优良单株品系。

本发明所述的杂种圃阶段：于每年的2月将获得的种子播种发芽后，进行单株假植于育苗盘中，5月中旬将假植的实生苗种植于大田，种植方法为行距120cm，株距40cm，按组合种植，下种后及时画出田间排列图，新植1年，宿根1年；宿根蔗进行优良单株选拔，于翌年9-10月前进行初选，按照株高、茎径、茎数、生势、剥叶难易、空心蒲心及病虫害情况进行初选，在成熟期再根据锤度进行复选，选拔植株较高、茎径中等或以上、茎数3条以上、脱叶或易剥叶、实心或空心蒲心程度较轻、无明显病害、锤度高的单株进入下年选种圃。

本发明所属的选种圃阶段：按组合种植，行距1.2米，株系间距40cm，行长7米种植，每行种植2个株系，每隔15-20行种植2个对照种，新植1年，新植于每年9月进行初选，12月中下旬至次年1月进行决选，不保留宿根，按照株高、茎径、茎数、生势、剥叶难易、空心蒲心及病虫害情况进行初选，决选时测定田间锤度5株，检查蔗茎空心和蒲心程度，锤度低于对照种平均锤度超过1以上的、或蔗茎中空心以上、或蔗茎中蒲心以上的一般均应淘汰，选种圃入选率为10％。

本发明所述的鉴定圃阶段：按照行距1.2米，行长4米种植，双行区，按7500芽/亩下种量下种，每隔10个材料种植2个对照种，相邻两排对照种错开排列，宿根1年，于每年9月进行初选，12月中下旬至次年1月进行决选，选拔指标、方法与选种圃相同，新植选拔并留宿根一年继续观察，鉴定圃入选率为10％。

本发明所述的预备品比圃阶段：按照每小区3行，行距1.2米，行长7米种植，2～3个重复，每10个品系种植2个对照种，相邻两排对照种错开排列，随机排列，宿根1年，选拔指标、方法与鉴定圃相同，入选单株总数为30-40株。

本发明所述的品比圃阶段：按照每小区5行，行距1.2米，行长7米，随机排列种植，三次重复，每5-8个品系种植2个对照种，新植2年，宿根2年，每年12月中下旬至次年1月进行决选，参考参试材料的产量、蔗糖分、抗性及该材料历年试验结果，综合表现优于对照种的品系再进行一年新植品比。

本发明筛选出的最终优良固氮单株为：11月至1月平均蔗糖分不低于14.0％或12月至2月平均蔗糖分不低于14.5％，同时高抗黑穗病、花叶病。

所述的固氮特性的甘蔗品种为桂引5号RB72-454、B8或B9中一种；

所述的高糖甘蔗品种为新台糖22号、新台糖16号或桂糖11号中一种；

本发明各圃种植地要求：选择贫瘠种植地，种植前对土壤进行养分分析，要求土壤中速效氮含量低于85毫克/千克。

本发明选育过程中所涉及的栽培管理：

种茎处理：种茎要求：统一采用蔗茎上半茎种，剥叶，双芽段。用50％多菌灵或托布津1000倍稀释液消毒5分钟。

播种要求：沟深30厘米左右，种茎以双行品字形排列，底部细碎疏松，盖土时用疏松表土浅盖土，厚薄一致，盖土厚5-6厘米，地膜覆盖。

施肥：基肥为钙镁磷肥100公斤/亩，钾肥50公斤/亩。在每个试验圃的苗期施用氮肥15-30公斤/亩。

喷除草剂：种植一周内喷施芽前除草剂，每亩用150-200g阿特拉津加40ml乙草胺乳剂，兑水50-75公斤，均匀喷于蔗地表面。

后期管理：在下种后15天内天气干旱时，要淋水一次。4-5月份中耕除草，用55％敌二莠蔗田除草剂180～240克，兑水50千克定向喷雾。

综合防治病虫害：苗期要注意防治蓟马和螟虫为害，用度锐等农药兑水喷施。防治绵蚜虫：在5-9月份注意防治。用40％氧化乐果1000倍溶液或用50％霹蚜雾每亩20-30克兑水40千克喷雾。

本发明的有益效果为通过甘蔗有性杂交育种的途径，在低氮胁迫的条件下，培育具有较强固氮能力的优良的甘蔗新品系，最终育成具有自主知识产权的固氮甘蔗品种，通过推广固氮甘蔗品种，来大幅度降低氮肥施用量，减少生产成本，提高蔗糖产业的竞争力，对我国甘蔗种植业的可持续发展有积极意义。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。

实施例1

一种固氮甘蔗的选育方法，利用具有固氮特性的B8与适应广西种植的甘蔗品种的高产、高糖亲本新台糖22号进行杂交，于2月将亲本种于海南三亚甘蔗杂交基地，全年平均温度保持28-30℃；10月对甘蔗茎进行包茎生根，11月中旬将开花亲本送入杂交温室的杂交笼，室内温度保持26-28℃，湿度70-80％，每天早上9点摇动父本花穗，使父本花粉落入母本花穗中，7天后将母本送入后熟室进行后熟，经过20天后熟，再利用烘箱烘干种子的水分，最终获得杂交种子。

将所得杂交种子进行处理种植通过以下步骤完成选育：

1)杂种圃阶段

种植时间：于每年的2月将获得的种子播种发芽后，进行单株假植于育苗盘中。5月中旬将假植的实生苗种植于大田。

a.种植方法及年限：行距120cm，株距40cm，按组合种植，下种后及时画出田间排列图。新植1年，宿根1年。

b.选拔及砍收：

新植只进行组合评价，不进行单株选拔，以组合为单位观察评价长势，调查产量及糖分。

宿根蔗进行优良单株选拔，于翌年9-10月前进行初选，针对B8、新台糖22号两个对照，按照株高、茎径、茎数、生势、剥叶难易、空心蒲心及病虫害情况等进行初选，在成熟期再根据锤度进行复选，一般应选拔植株较高、茎径中等或以上、茎数3条以上、脱叶或易剥叶、实心或空心蒲心程度较轻、无明显病害、锤度高的单株进入下年选种圃试验。

好的组合入选率控制在15％，一般组合控制在4％，差的组合应为0，平均入选率可控制在3％。入选单株每个材料砍3条用于下年选种圃试验，砍收时应按组合砍，做好标识。

2)选种圃阶段

a.种植方法：按组合种植，行距1.2米，株系间距40cm，行长7米，每行种植2个株系，每隔15-20行种植2个对照种(B8、新台糖22号)。新植1年。

b.选拔方法：新植于每年9月进行初选，12月中下旬至次年1月进行决选，不保留宿根。初选指标与杂种圃相近。选拔时一般应以对照种B8、新台糖22号作参照，选拔植株较高、茎径中等以上、田间锤度较高(一般不应低于对照1度)、茎数较多、生势较好、易剥叶或脱叶、无明显病害的株系。决选时测定田间锤度5株，检查蔗茎空心和蒲心程度，锤度低于对照种平均锤度超过1以上的、或蔗茎中空心以上、或蔗茎中蒲心以上的一般均应淘汰，选种圃入选率为10％。

选种圃决选时的入选材料应编号并挂标签牌，编号方法为“杂种圃时的年份—当年该圃入选材料顺序号”，入选材料进入下年鉴定圃新植试验；少数优异株系可全部留种提前进入预备品比圃试验。

3)鉴定圃阶段

a.种植方法：行距1.2米，行长4米，双行区，按一般大田生产7500芽/亩的下种量下种，每隔10个材料种植2个对照种(B8、新台糖22号)，参试材料随机排列，相邻两排对照种错开排列。宿根1年。

b.选拔方法：于每年9月进行初选，12月中下旬至次年1月进行决选，选拔指标、方法与选种圃相同，并进行田间抗病性评价。新植选拔并留宿根一年继续观察，主要针对未入选的材料进行补选，选拔时间、选拔标准和方法同新植；对上年入选材料重点观察记录宿根表现进行综合评价。鉴定圃入选率为10％。

4)预备品比圃阶段

a.种植方法：每小区3行，行距1.2米，行长7米，2～3个重复，每10个品系种植2个对照种(B8、新台糖22号)，相邻两排对照种错开排列，随机排列。宿根1年。

b.调查内容：生长期调查萌芽率、分蘖数，收获期调查有效茎、株高、茎径、倒伏、空蒲心、病害、水裂、脱叶性等，11月至收获期止，每个月每个品系采6株进行甘蔗品质分析，新植和宿根收获时每小区称实产。

c.选拔方法：选拔指标、方法与鉴定圃相近。预备品比圃保留宿根一年，主要针对未入选的材料进行补选，选拔时间、选拔标准和方法同新植，对上年入选材料重点观察记录宿根表现。入选单株总数为30-40株。

d.抗病性评价：每个材料提供50个芽以上，接种检测黑穗病、花叶病，并到田间取样检测黄叶病、宿根矮化病，观察评价其他病害。

5)品比圃阶段

a.种植方法：每小区5行，行距1.2米，行长7米，随机排列，三次重复。每5-8个品系种植2个对照种，新植2年，宿根2年。

b.调查内容：生长期调查萌芽率、分蘖率，收获期调查有效茎、株高、茎径、倒伏、空蒲心、病害、水裂、脱叶性等，11月至2月每个品系采6株进行甘蔗品质分析。新植和宿根收获时，每小区称实产。

c.选拔方法：每年12月中下旬至次年1月进行决选，参考参试材料的产量、蔗糖分、抗性及该材料历年试验结果，综合表现优于对照种的品系再进行一年新植品比，综合表现不如对照的材料予以淘汰。

重复步骤(1)至(5)三次，最终获得优良固氮单株，其所具备的特性：产量高于对照品种(B8、新台糖22号)5％以上，其11月至1月平均蔗糖分不低于14.0％或12月至2月平均蔗糖分不低于14.5％，同时高抗黑穗病、花叶病。

在选育的过程中所采用的栽培管理管理技术：

种茎处理：统一采用蔗茎上半茎种，剥叶，双芽段。用50％多菌灵或托布津1000倍稀释液消毒5分钟。

播种要求：沟深30厘米左右，种茎以双行品字形排列，底部细碎疏松，盖土时用疏松表土浅盖土，厚薄一致，盖土厚5-6厘米，地膜覆盖。

施肥：基肥为钙镁磷肥100公斤/亩，钾肥50公斤/亩。仅在每个试验圃的苗期施用氮肥10公斤/亩。

喷除草剂：种植一周内喷施芽前除草剂，每亩用150-200g阿特拉津加40ml乙草胺乳剂，兑水50-75公斤，均匀喷于蔗地表面，土壤干旱时兑水宜多些。

后期管理：在下种后15天内天气干旱时，要淋水一次。遇雨天水田蔗特别注意排除渍水。4-5月份注意中耕除草，用55％敌二莠蔗田除草剂180～240克，兑水50千克定向喷雾。

综合防治病虫害：苗期要防治蓟马和螟虫为害，用48％毒死蜱等农药兑水1000倍溶液喷施。防治绵蚜虫：在5-9月份防治。常用40％乐果1000倍溶液或用50％霹蚜雾每亩20-30克兑水40千克喷雾。

Claims (1)

1.一种固氮甘蔗的选育方法，利用具有固氮特性的甘蔗品种B8与高产、高糖甘蔗品种新台糖22号进行杂交，获得杂交种子，通过杂种圃阶段、选种圃阶段、鉴定圃阶段、预备品比圃阶段和品比圃阶段5个阶段筛选，获得优良单株品系，所述各圃选择贫瘠种植地，土壤中速效氮含量低于85毫克/千克，其特征在于：

所述的杂种圃阶段为：于每年的2月将获得的种子播种发芽后，进行单株假植于育苗盘中，5月中旬将假植的实生苗种植于大田，种植方法为行距120cm，株距40cm，按组合种植，下种后及时画出田间排列图，新植1年，宿根1年；宿根蔗进行优良单株选拔，于翌年9-10月前进行初选，针对B8、新台糖22号两个对照，按照株高、茎径、茎数、生势、剥叶难易、空心蒲心及病虫害情况进行初选，在成熟期再根据锤度进行复选，选拔植株较高、茎径中等或以上、茎数3条以上、脱叶或易剥叶、实心或空心蒲心程度较轻、无明显病害、锤度高的单株进入下年选种圃；

所述的选种圃阶段为：按组合种植，行距1.2米，株系间距40cm，行长7米种植，每行种植2个株系，每隔15-20行种植2个对照种，新植1年，新植于每年9月进行初选，12月中下旬至次年1月进行决选，不保留宿根，按照株高、茎径、茎数、生势、剥叶难易、空心蒲心及病虫害情况进行初选，决选时测定田间锤度5株，检查蔗茎空心和蒲心程度，锤度低于对照种平均锤度超过1、或蔗茎中空心以上、或蔗茎中蒲心以上的一般均应淘汰，选种圃入选率为10％；

所述的鉴定圃阶段为：按照行距1.2米，行长4米种植，双行区，按7500芽/亩下种量下种，每隔10个材料种植2个对照种，相邻两排对照种错开排列，宿根1年，于每年9月进行初选，12月中下旬至次年1月进行决选，选拔指标、方法与选种圃相同，新植选拔并留宿根一年继续观察，鉴定圃入选率为10％；

所述的预备品比圃阶段为：照每小区3行，行距1.2米，行长7米种植，2～3个重复，每10个品系种植2个对照种，相邻两排对照种错开排列，随机排列，宿根1年，选拔指标、方法与鉴定圃相同，入选单株总数为30-40株；

所述的品比圃阶段为：按照每小区5行，行距1.2米，行长7米，随机排列种植，三次重复，每5-8个品系种植2个对照种，新植2年，宿根2年，每年12月中下旬至次年1月进行决选，参考参试材料的产量、蔗糖分、抗性及该材料历年试验结果，综合表现优于对照种的品系再进行一年新植品比。