CN104488695A - 一种培育特早熟、高衣分新品系中213的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及育种领域，具体涉及一种培育特早熟、高衣分新品系中213的方法。该方法以早熟优良种质中603为母本，以92-047为父本，通过引进特早熟种质材料中502181等特早熟基因，通过多亲本复合杂交，将特早熟基因聚合，培育生育期98天的特早熟新材料中213。
Description
技术领域
本发明涉及育种领域，具体涉及一种培育特早熟、高衣分新品系中213的方法。
背景技术
我国自1919年开始，从美国引进金字棉(King′s)进行试验，由于其早熟性好、结铃性强，逐渐在我国推广种植。后经过多年驯化成为我国短季棉育种的主要“早熟源”。目前，早熟短季棉育种中利用的早熟“基因源”，主要是美棉，其中金字棉为主导早熟种质。
我国短季棉育种成就显著，通过引种试种、系统选育、杂交育种、远缘杂交、杂交优势利用、诱变育种、生物技术等育种手段，成功地培育出适合我国不同生态区使用的中棉所、辽棉、新陆早等主要系列短季棉品种。20世纪80年代选育出了我国第一代早熟、丰产的短季棉品种中棉所10号，在全国区试中较对照增产20％，取得了重大突破，该品种比当时推广的黑山棉1号早熟8天，比春播棉中棉所12号早熟25天，在华北棉区首次实现了麦棉两熟，累计种植7000万亩；但是，中棉所10号存在一定的缺点，在生产上表现早熟早衰，不抗枯、黄萎病；20世纪80年代末，针对中棉所10号的缺点。
因短季棉在生产过程中，存在早熟早衰现象，而这对性状呈遗传正相关，早衰使产量、品质、抗性均受影响，因此，早衰是制约早熟、高产、优质品种选育的关键因素。因此，只有打破短季棉品种早熟与产量、品质和抗性的负相关关系，才能培育出早熟、丰产(高衣分)、优质、抗病的短季棉新品系。
发明内容
本发明以特早熟为主要目标(生育期95-100天)，以丰产、优质、多抗为选育重点，培育满足黄河流域棉区、长江流域棉区麦(油)后直播及特早熟棉区的北部及伊利、内蒙古等新棉区作一熟春棉用的特早熟抗虫棉花新品种。
根据本发明的方法，为了实现黄河流域棉区、长江流域棉区麦(油)后直播，现有的早熟品种不能满足于两熟制生长期需要，导致霜前花率降低，产量和品质下降等问题，以早熟优良种质中603为母本，以92-047为父本，通过引进特早熟种质材料中502181等特早熟基因，通过多亲本复合杂交，将特早熟基因聚合，培育生育期98天的特早熟新材料中213，其育种系谱图参见图1。
根据本发明的培育特早熟、高衣分新品系中213的方法，包括以下步骤：
(1)母本中603的培育：特早熟新品系中603是以早熟新品种中501为母本和92-047为父本进行杂交，F1与特早熟新种质中502181杂交，通过海南加代等早熟品种培育方法选育而成。
(2)中213的培育：2005年，以特早熟新品系中603为母本和92-047为父本进行杂交，F1与高衣分早熟材料203785杂交；2006年，对所得F1再与抗病早熟品系SF06杂交，复交F1代自交获得F2代；2007-2009年，对F3至F8代，进行混合选择及产量、品质和早熟性状的综合评判，同时增加时空选择压和进行早熟性单株选择和纯化，最后进行早熟性、丰产性和抗病性综合品比测试，决选系为中213。
根据本发明的培育特早熟、高衣分新品系中213的方法，还可以结合以下辅助措施进行选育。
(1)增加时空选择压，培育霜前花率高、丰产、稳产特早熟棉花新材料
为更好的选育特早熟棉花材料，以适应黄河流域棉区、长江流域棉区麦(油)后直播的生态条件，因在黄河流域棉区，小麦收获期在6月8号左右，小麦播种期为10月25日-11月5日，麦棉两熟制的特早熟棉花品种一定适应这一时间段的要求，达到早熟、高产的目的。经多年研究，从以下几个方面进行选择：
(1-1)增加时间选择压：由正常的播种期5月25日左右推迟到6月8日左右，播种期推迟15天左右，植株生长期由120天缩短到105天，到10月25日要求霜前花率达80％以上；选择标准：在6月8日播种条件下，选择霜前花率大于75％，霜前皮棉50-60kg/亩的新株系或新品系。
(1-2)增加空间选择压：打破零式果枝与特早熟性的负相关，由选择零式果枝类型转变为选择Ⅱ式果枝类型，以提高棉花产量。选择标准：子叶大、真叶中等偏小类型，棉株结铃性适中，单株铃数8-10个，铃中等大小，单铃重5g左右，每果枝成铃2-3个，株型紧凑，吐絮畅，含絮适中，适于密植和机械化收摘。
将不同时间选择压力和空间理想株型的选择相结合，根据第一果枝始节、开花时间和空间分布的早熟遗传特性进行选择，以期获得生育期育100天以内的特早熟、丰产稳产类型的新品种。
(2)低代混选、高代单选与海南加代相结合的选育方法
(2-1)低代混合选择：为提高选择效率，加快新材料新品系的稳定速度，根据第一果枝始节、现蕾期、开花期、吐始期和霜前花率等早熟性状的显性效应大于加性效应，在杂交后代低代F2-F3选择效果不理想，因此，在低代进行产量性状、品质性状和早熟性状的综合评判，进行混合选择。
(2-2)高代单株选择：到F4-F7代进行早熟性状的单株选择，选择早熟性好、结铃性强、品质相对较好的单株，结合海南加代、抗性鉴定等，同时应用分子改良，通过抗氧化酶SOD、POD和CAT酶活性及分子标记的筛选，打破早熟与低产、品质差的遗传负相关，重点考查早熟性状，对特早熟的新品系，进一步进行产量性状、品质性状和抗性等多个生态试验点的鉴定和比较。在各生态试验点都表现优良的新品系，推荐参加国家或省级区试，同时参加各生态区的小面积示范，进一步鉴定新品系的生态适应性。
(3)分子标记筛选方法
利用与早熟性状相关的SSR标记HAU3318、MGHES-73和NAU3913将中213与短季棉品种中45、中16、中36和中74以及春棉品种岱字棉15、鲁棉研28号、中12、中41、中45和鲁棉研1号予以区分。QTL定位结果表明：在HAU3318附近可检测到控制生育期、果枝始节以及果枝始节高度的QTL，在MGHES-73附近可检测到控制果枝始节以及果枝始节高度的QTL。关联分析结果表明：MGHES-73与果枝始节以及果枝始节高度极显著关联，NAU3913与生育期、果枝始节高度和霜前花率极显著关联。
HAU33318扩增结果显示在305bp处存在特异性条带可将中425、中213、中16、中36与中74和其他6个春棉品种区分开。MGHES-73扩增结果显示在494bp处存在特异性条带可将中425和中213与中16、中74区分开。NAU3913扩增结果显示在380bp处存在差异可将中213与中425区分开。
因此，中213存在特异性SSR引物组合HAU3318/MGHES-73/NAU3913HAU3318上游引物(5’-3’)为CAGGGAGAGAAGAGAAAGGACA下游引物(5’-3’)为CACGTGACTCCGGCGAATGA，MGHES-73上游引物(5’-3’)为CCCGATATCCTTAGCCTTTT下游引物(5’-3’)为AGTCGGAGGTGATGGTTAGG，NAU3913上游引物(5’-3’)为GTGTAACAGTGCGGTATGGA下游引物(5’-3’)为AAGGCAGAGATGGAGTAGGA，将其与其余材料予以区分。
根据本发明的方法选育的中213具有以下特性：
出苗快，子叶小，苗壮，早熟，中前期生长发育快，生育期98天，株高71.0cm，第一果枝着生4.9节，植株筒型，茎杆粗壮，抗倒伏，果枝与主茎着生荚角小，结铃性强，单株有效铃10.3个，卵圆型，有短尖，铃面粗糙，铃柄中等长度，铃重5.5克，衣分43.6％，籽指10.5克，吐絮畅，色泽洁白。适于黄河流域和长江流域棉区作麦套夏棉或直播，也适于西北内陆棉区作一熟春棉种植。密度6000-8000株/亩，施足基肥，追施初花肥，合理进行化控，灌溉和非鳞翅目害虫要及时进行。
2009-2010年参加本所夏棉比较试验，平均霜前籽棉亩产181.1kg，比对照中棉所42增产18.3％，平均霜前皮棉亩产66.8kg，比对照品种增产16.3％，居参试品系的第一位。纤维品质优良，长度29.7mm，比强度29.4cN/tex，马克隆值4.8，纺纱均匀指数133，品质较好，枯萎病指7.5，黄萎病指26.5，属抗枯萎病，耐黄萎病类型，抗虫性好，经卡那鉴定，抗虫纯度达100％。
附图说明
图1为系谱图；
图2为引物HAU3318扩增电泳图谱；
图3为引物MGHES-73扩增电泳图谱；
图4为引物NAU3913扩增电泳图谱；
育成的棉花品种陆地棉(Gossypium hirsutum)中213，于2014年3月28日保存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，100101)，其保藏编号是：CGMCC No.9006。
具体实施方式
实施例1
中213的培育：
2005年河南安阳，以特早熟新品系中603为母本和92-047为父本进行杂交，2005年冬海南，将杂交种F1种于海南种植园，与高衣分早熟材料203785杂交；2006年河南安阳，对所得F1再与抗病早熟品系SF06杂交，2006年冬海南，复交F1代自交获得F2代；2007-2008年，种植复交F2-F6代，进行混合选择及产量、品质和早熟性状的综合评判，同时增加时空选择压和进行早熟性单株选择和纯化，表现突出系有8个，分别为751201、751204、751207、751210、751213、751216、751219、751222；2009-2010年，对F7至F8代8个系进行早熟性、丰产性和抗病性综合品比测试，以生产上大面积推广的主栽早熟丰产品种中棉所50为对照，最终决选系为中751213，简称中213。
结合以下辅助措施进行选育。
(1)增加时空选择压，培育霜前花率高、丰产、稳产特早熟棉花新材料
为更好的选育特早熟棉花材料，以适应黄河流域棉区、长江流域棉区麦(油)后直播的生态条件，因在黄河流域棉区，小麦收获期在6月8号左右，小麦播种期为10月25日-11月5日，麦棉两熟制的特早熟棉花品种一定适应这一时间段的要求，达到早熟、高产的目的。经多年研究，从以下几个方面进行选择：
(1-1)增加时间选择压：由正常的播种期5月25日左右推迟到6月8日左右，播种期推迟15天左右，植株生长期由120天缩短到105天，到10月25日要求霜前花率达80％以上；选择标准：在6月8日播种条件下，选择霜前花率大于75％，霜前皮棉50-60kg/亩的新株系或新品系。
(1-2)增加空间选择压：打破零式果枝与特早熟性的负相关，由选择零式果枝类型转变为选择Ⅱ式果枝类型，以提高棉花产量。选择标准：子叶大、真叶中等偏小类型，棉株结铃性适中，单株铃数8-10个，铃中等大小，单铃重5g左右，每果枝成铃2-3个，株型紧凑，吐絮畅，含絮适中，适于密植和机械化收摘。
将不同时间选择压力和空间理想株型的选择相结合，根据第一果枝始节、开花时间和空间分布的早熟遗传特性进行选择，以期获得生育期育100天以内的特早熟、丰产稳产类型的新品种。
(2)低代混选、高代单选与海南加代相结合的选育方法
(2-1)低代混合选择：为提高选择效率，加快新材料新品系的稳定速度，根据第一果枝始节、现蕾期、开花期、吐始期和霜前花率等早熟性状的显性效应大于加性效应，在杂交后代低代F2-F3选择效果不理想，因此，在低代进行产量性状、品质性状和早熟性状的综合评判，进行混合选择。
(2-2)高代单株选择：到F4-F7代进行早熟性状的单株选择，选择早熟性好、结铃性强、品质相对较好的单株，结合海南加代、抗性鉴定等，同时应用分子改良，通过抗氧化酶SOD、POD和CAT酶活性及分子标记的筛选，打破早熟与低产、品质差的遗传负相关，重点考查早熟性状，对特早熟的新品系，进一步进行产量性状、品质性状和抗性等多个生态试验点的鉴定和比较。在各生态试验点都表现优良的新品系，推荐参加国家或省级区试，同时参加各生态区的小面积示范，进一步鉴定新品系的生态适应性。
(3)分子标记筛选方法
利用与早熟性状相关的SSR标记HAU3318、MGHES-73和NAU3913将中213与短季棉品种中45、中16、中36和中74以及春棉品种岱字棉15、鲁棉研28号、中12、中41、中45和鲁棉研1号予以区分。QTL定位结果表明：在HAU3318附近可检测到控制生育期、果枝始节以及果枝始节高度的QTL，在MGHES-73附近可检测到控制果枝始节以及果枝始节高度的QTL。关联分析结果表明：MGHES-73与果枝始节以及果枝始节高度极显著关联，NAU3913与生育期、果枝始节高度和霜前花率极显著关联。
HAU33318扩增结果显示在305bp处存在特异性条带可将中425、中213、中16、中36与中74和其他6个春棉品种区分开。MGHES-73扩增结果显示在494bp处存在特异性条带可将中425和中213与中16、中74区分开。NAU3913扩增结果显示在380bp处存在差异可将中213与中425区分开。
因此，中213存在特异性SSR引物组合HAU3318/MGHES-73/NAU3913HAU3318上游引物(5’-3’)为CAGGGAGAGAAGAGAAAGGACA下游引物(5’-3’)为CACGTGACTCCGGCGAATGA，MGHES-73上游引物(5’-3’)为CCCGATATCCTTAGCCTTTT下游引物(5’-3’)为AGTCGGAGGTGATGGTTAGG，NAU3913上游引物(5’-3’)为GTGTAACAGTGCGGTATGGA下游引物(5’-3’)为AAGGCAGAGATGGAGTAGGA，将其与其余材料予以区分，如图2、3、4所示，其中，1～12分别代表：中425、中213、中16、中36、中50、中74、岱字棉15号、鲁棉研28号、中12、中41、中45和鲁棉研1号。M代表Marker，条带大小从上往下依次是501bp、489bp、404bp、353bp、242bp、190bp、147bp、110bp和89bp。
根据本发明的方法选育的中213具有以下特性：
出苗快，子叶小，苗壮，早熟，中前期生长发育快，生育期98天，株高71.0cm，第一果枝着生4.9节，植株筒型，茎杆粗壮，抗倒伏，果枝与主茎着生荚角小，结铃性强，单株有效铃10.3个，卵圆型，有短尖，铃面粗糙，铃柄中等长度，铃重5.5克，衣分43.6％，籽指10.5克，吐絮畅，色泽洁白。适于黄河流域和长江流域棉区作麦套夏棉或直播，也适于西北内陆棉区作一熟春棉种植。密度6000-8000株/亩，施足基肥，追施初花肥，合理进行化控，灌溉和非鳞翅目害虫要及时进行。
2009-2010年参加本所夏棉比较试验，平均霜前籽棉亩产181.1kg，比对照中棉所42增产18.3％，平均霜前皮棉亩产66.8kg，比对照品种增产16.3％，居参试品系的第一位。纤维品质优良，长度29.7mm，比强度29.4cN/tex，马克隆值4.8，纺纱均匀指数133，品质较好，枯萎病指7.5，黄萎病指26.5，属抗枯萎病，耐黄萎病类型，抗虫性好，经卡那鉴定，抗虫纯度达100％。
育成的棉花品种中213，于2014年3月28日保存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，100101)，其保藏编号是：CGMCC No.9006。
Claims (4)
1.一种培育特早熟、高衣分新品系中213的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)母本中603的培育：以早熟新品种中501为母本和92-047为父本进行杂交，F1与特早熟新种质中502181杂交，通过海南加代等早熟品种培育方法选育而成；
(2)中213的培育：以特早熟新品系中603为母本和92-047为父本进行杂交，F1与高衣分早熟材料203785杂交；次年，对所得F1再与抗病早熟品系SF06杂交，复交F1代自交获得F2代；之后对F3至F8代，进行混合选择及产量、品质和早熟性状的综合评判，同时增加时空选择压和进行早熟性单株选择和纯化，最后进行早熟性、丰产性和抗病性综合品比测试，决选系为中213。
2.根据权利要求1所述的培育特早熟、高衣分新品系中213的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述增加时空选择压包括：
(1)增加时间选择压：由正常的播种期5月25日推迟到6月8日，播种期推迟15天，植株生长期由120天缩短到105天，到10月25日要求霜前花率达80％以上，其中选择标准为：在6月8日播种条件下，选择霜前花率大于75％，霜前皮棉50-60kg/亩的新株系或新品系；
(2)增加空间选择压：打破零式果枝与特早熟性的负相关，由选择零式果枝类型转变为选择Ⅱ式果枝类型，以提高棉花产量，其中，选择标准为：子叶大、真叶中等偏小类型，棉株结铃性适中，单株铃数8-10个，铃中等大小，单铃重5g左右，每果枝成铃2-3个，株型紧凑，吐絮畅，含絮适中，适于密植和机械化收摘。
将不同时间选择压力和空间理想株型的选择相结合，根据第一果枝始节、开花时间和空间分布的早熟遗传特性进行选择，以期获得生育期育100天以内的特早熟、丰产稳产类型的新品种。
3.根据权利要求1所述的培育特早熟、高衣分新品系中213的方法，其特征在于，在步骤(2)中，实施低代混选、高代单选与海南加代相结合的选育方法：
(1)低代混合选择：根据第一果枝始节、现蕾期、开花期、吐始期和霜前花率等早熟性状的显性效应大于加性效应，在杂交后代低代F2-F3选择效果不理想，因此，在低代进行产量性状、品质性状和早熟性状的综合评判，进行混合选择；
(2)高代单株选择：到F4-F7代进行早熟性状的单株选择，选择早熟性好、结铃性强、品质相对较好的单株，结合海南加代、抗性鉴定，同时应用分子改良，通过抗氧化酶SOD、POD和CAT酶活性及分子标记的筛选，打破早熟与低产、品质差的遗传负相关，重点考查早熟性状，对特早熟的新品系，进一步进行产量性状、品质性状和抗性多个生态试验点的鉴定和比较。
4.根据权利要求1所述的培育特早熟、高衣分新品系中213的方法，其特征在于，在步骤(2)中利用中213存的在特异性SSR引物组合HAU3318/MGHES-73/NAU3913将其与其余材料予以区分，
其中，
HAU3318上游引物5’-3’为CAGGGAGAGAAGAGAAAGGACA，
下游引物5’-3’为CACGTGACTCCGGCGAATGA；
MGHES-73上游引物5’-3’为CCCGATATCCTTAGCCTTTT，
下游引物5’-3’为AGTCGGAGGTGATGGTTAGG；
NAU3913上游引物5’-3’为GTGTAACAGTGCGGTATGGA，
下游引物5’-3’为AAGGCAGAGATGGAGTAGGA。
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