CN105010129A - 早熟陆地棉新种质选育方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于棉花遗传育种范畴，涉及一种早熟短果枝陆地棉新种质选育方法，该方法是泗棉2号为母本，克劳茨基棉为父本进行杂交和回交，得到能正常生长的F1及BC₁F₁植株；继续采用泗棉2号进行多代回交，再将这些回交后代通过自交产生分离，在分离群体中选择早熟性、丰产性好的零式果枝及Ⅰ式果枝家系，通过连续多代自交、田间定向优选、同时结合室内考种，选育出生育期在105左右，果枝为零式及Ⅰ式，株型紧凑，吐絮集中，结铃性好，衣分高、纤维品质好的早熟棉新种质。本发明的早熟源来自棉属野生种克劳茨基棉，扩大了早熟育种的遗传基础；使棉属野生种克劳茨基棉中的早熟基因能被育种所利用，在科学和生产上均具有重要意义。

Description

早熟陆地棉新种质选育方法

技术领域

本发明属于棉花遗传育种范畴，涉及一种早熟短果枝陆地棉新种质选育方法，适用于江苏麦油后直播或移栽的早熟陆地棉新种质选育。

背景技术

长江流域棉区一直以来以种植中熟棉为主，生产周期长，尤其开花期长，成熟吐絮不一致，只能采用人工收获，用工量大，近年来随着城市化进程的加快，大批劳动力由农村向城市转移，造成农村劳动力数量剧减，对棉花生产造成巨大的威胁；同时随着社会的发展，尤其是经济发达的沿海地区，粮棉争地的矛盾也日益突出；致使棉花种植面积逐年下降。为稳定棉花生产，科研人员已将繁琐传统的营养钵育苗技术改进为塑料穴盘基质育苗，但收获与粮棉争地的问题仍困扰着目前的棉花生产，迫切需要选育出适于麦油后种植、适合机械化收获、集早熟、高产等与一体的棉花新品种，将一定程度上缓解棉花生产迅速下滑的局面。

但这种多目标性状的育种困难较多，首先目前缺乏兼备这些性状的种质资源；其次是现有的早熟棉品种多来自金字棉这一早熟源，遗传基础狭窄；而早熟性与产量、品质间的负相关更加剧了育种的难度。要选育突破性品种，必须要有突破性材料。

棉属野生种具有栽培种所缺乏的许多优良性状，性状变异范围大,是育种的重要种质资源。美国加里福尼亚夏夫特试验站利用棉属野生种瑟伯氏棉(G.thurberi)育成ATH型的AcalaSJ系统品种，纤维品质好，同时抗黄萎病。南卡罗来纳州PeeDee农业试验站采用同型杂交和异型杂交。使瑟伯氏棉的纤维强度向陆地棉渐渗，打破了遗传负相关，育成纤维品质优异的PD系统品种。这些材料不仅在美国成为高产高品质育种的重要材料，而且已被其他许多国家所广泛利用。法国TRCT即从美国引入陆地棉×亚洲棉×蕾蒙得氏棉(G.raimondii)的杂种，通过与陆地棉回交三次，育成高产、优质的HAR型品种应用于生产，目前非洲许多推广品种与这一组合均有亲缘关系。前苏联则利用野生墨西哥棉与陆地棉品种杂交，育成了抗黄萎病的塔什干1、2、3号。

我国50年代利用陆地棉与亚洲棉杂交，育成长绒棉2号，70年代初利用瑟伯氏棉育成江苏棉1号、3号。自1979年，国家设立棉花远缘杂交研究及其在育种上的应用课题，中国农科院遗传所，江苏省农科院，华中农业大学等单位先后开展了此项研究工作，大批新的种质材料已经或即将进入棉花育种的材料库，许多有益的野生棉基因已经进入了育种的基因库中，成为种质创新的有利手段。如河北省石家庄农科院利用中国科学院遗传所提供的三元杂种后代，育成了黄河流域突破性品种石远321；江苏省农科院利用棉属野生种创造了一批纤维强力高，且纤维的长、细、强协调好的棉花高强纤维材料，已向国内育种单位发放，用于棉花高品质育种。本发明就是利用棉属野生种克劳茨基棉(G.klotzschianumA nderss)的优异基因，通过多种育种手段选育出一种适合麦油后直播或移栽的早熟陆地棉新种质。

参考文献：

1.梁正兰等著，棉花远缘杂交的遗传与育种，科学出版社，1999.2

2.喻树迅范术丽，我国棉花遗传育种进展与展望，棉花学报，2003，15(2)：120-124

3.周保良沈新莲陈松等，陆地棉高品质纤维种质基因库的拓建，作物学报，2003.29(4)：514-519

4.周保良沈新莲陈松等，利用三个野生棉种进行陆地棉纤维品质改良的效应比较，棉花学报，2003.15(1)：22-25

5.张香桂倪万潮，棉花高品质系主要农艺与经济性状研究简报，中国棉花2006.1：11

发明内容

本发明的目的是挖掘和利用棉属野生种克劳茨基棉(G.klotzschianumA nderss)的优异早熟基因，选育一种适用于江苏棉区麦油后种植的早熟短果枝陆地棉新种质。本发明采用以下技术方案：

一种早熟陆地棉新种质选育方法，是以泗棉2号为母本，克劳茨基棉为父本进行杂交得F1代种子，F1与泗棉2号回交得到BC₁F₁；继续采用泗棉2号进行多代回交，再将这些回交后代通过自交产生分离，在分离群体中选择早熟性、丰产性好的零式果枝及Ⅰ式果枝家系，通过连续多代自交、田间定向优选、同时结合室内考种，选育出生育期在105左右，果枝为零式及Ⅰ式，株型紧凑，吐絮集中，结铃性好，衣分高、纤维品质好的早熟棉新种质；其中F₁及BC₁F₁是能正常生长的植株，通过下述方法获得：泗棉2号与克劳茨基棉杂交时柱头上涂35％蔗糖溶液，苞叶内外点滴50ppm赤霉素调节杂交受精过程和胚胎发育；F1代种子剥壳，种仁在25-30℃环境温度中培养，开花后以此F1为母本，授以泗棉2号的花粉，得到BC₁F₁。

具体地，在得到BC₁F₁后，田间种植BC₁F₁，开花后及时自交，获得BC₁F₂单株；同时用覆盖陆地棉基因组的SSR标记分析BC₁F₂群体，根据纤维长度28mm以上、纤维强度29cN/tex以上、马克隆值5左右的标准选择BC₁F₂单株继续与陆地棉泗棉2号回交，获得BC₂F₃群体，BC₂F₃群体单株自交收获BC₂F₄种子，种植BC₂F₄家系；其中多个家系表现为零式果枝及Ⅰ式果枝及特早熟性，对早熟性好的短果枝家系田间进行单株选择并自交，选择标准如下:①果枝始节位5左右；②零式果枝或Ⅰ式果枝；③开花结铃集中且吐絮畅，生育期110天左右；④单株结铃18个以上；⑤铃重4-5克左右，衣分35％以上；⑥纤维品质：纤维长度28mm，纤维强度29cN/tex以上,马克隆值5左右；将选择出的目标单株种植，继续按上述标准进行单株选择，对尚有分离的后代，继续选单株进行自交纯化，直至获得稳定的目标株系。

克劳茨基棉(G.klotzschianumA nderss)是一个源于Galapagos群岛的二倍体野生种,生长于干旱地区，具有耐干旱、耐盐碱、棉酚含量高、抗虫性强的特点。是改良陆地棉遗传多样性的重要资源。由于染色体倍性水平的差异，陆地棉与二倍体野生种之间存在严重的杂交不亲和、F₁杂种不育、重组抑制等问题，尤其是克劳茨基棉含有致死基因，携带致死基因，对于该种的研究利用报道较少。我们在前期研究中发现，克劳茨基棉与陆地棉的F₁胚发育良好，致死可能由于顶芽生长不协调引起。通过选配不同的杂交组合及调节胚胎培养的环境温度(25～30℃)；柱头上涂35％蔗糖溶液；苞叶内外点滴50ppm赤霉素调节杂交受精过程和胚胎发育，获得了能正常生长的陆地棉泗棉2号×克劳茨基棉的F₁及BC1F1回交植株。采用这一技术即克服了棉属远缘杂交的不可交配性和杂种F₁的不育性问题。后继续采用丰产品种进行多代回交，再将这些回交后代通过自交产生分离，在分离群体中选择早熟性、丰产性好的零式果枝及Ⅰ式果枝家系，通过连续多代自交、田间定向优选、同时结合室内考种，选育出生育期在105左右，果枝为零式及Ⅰ式，株型紧凑，吐絮集中，结铃性好，衣分高、纤维品质好的早熟棉新种质。

本发明与现有技术相比具有如下优点和积极效果：

现有的早熟棉品种多来自金字棉这一早熟源，本发明的早熟源来自棉属野生种克劳茨基棉，扩大了早熟育种的遗传基础；在育种方法上采用多次回交、自交交替使用等方法，田间选育结合室内考种，多目标定向选择，打破早熟与丰产、优质基因间的连锁，固定早熟丰产优质的重组体，使棉属野生种克劳茨基棉中的早熟基因能被育种所利用，在科学和生产上均具有重要意义。

具体实施方式

1.1 试验地点：江苏省农科院经作所实验室和溧水植物科学基地。

1.2 材料和方法：

1.2.1 材料:

杂交亲本：母本为陆地棉泗棉2号，父本为棉属野生种克劳茨基棉。回交亲本为泗棉2号

1.2.2 方法

本发明是采用杂交、回交等方法转育棉属野生种克劳茨基棉的优异早熟基因。前期杂交组合亲本采用盆栽，后期回交、自交群体采用田间种植。杂交后代的选择采用系谱法，田间采用多目标定向选择结合室内考种，具体为：其丰产性、抗逆性、早熟性、短果枝采用田间选择，铃重、衣分等室内考种，纤维品质采用HVI900系列测定。前期分离群体选单株收获；后期稳定群体按行收获并计产。

1.3 实施例

1.3.1 配制组合

2002年秋播种，亲本采用盆栽，冬天放置温室中，母本(泗棉2号)开花前一天去雄,用麦管套柱头,翌日上午8时,在柱头上涂35％蔗糖溶液,待干后授父本(克劳茨基棉)粉,苞叶内、外点滴50ppm赤霉素,连续3～5天,每天1次。2003年春得到杂种即(泗棉2号×克劳茨基棉)F₁后将壳剥去，种仁置于White培养基上，在25-30℃环境温度中培养,当子叶平展、侧根比较多时,先移入盛有消毒土的塑料钵内,3～4片真叶时再移到盆钵中，在其他盆钵中同时种植回交父本泗棉2号。开花后以此F₁为母本，授以泗棉2号的花粉，2003年秋得到BC₁F₁。

1.3.2 杂交后代选择

2004年田间种植BC₁F₁[陆地棉泗棉2号×克劳茨基棉)×泗棉2号]，开花后及时自交，获得87个BC₁F₂单株。同时用覆盖陆地棉基因组的SSR标记分析BC₁F₂群体，检测克劳茨基棉基因组在陆地棉中的渐渗，根据BC₁F₂纤维品质测定结果,选择纤维长度28mm以上，纤维强度29cN/tex以上，马克隆值5左右的3个BC₁F₂单株分别于2007、2008年夏季继续与陆地棉泗棉2号回交，2009年获得BC₂F₃群体，共720个单株，BC₂F₃群体单株自交收获种子，于2010年种植BC₂F₄家系。其中多个家系表现为零式果枝及Ⅰ式果枝及特早熟性，对这些早熟性好的短果枝家系田间进行单株选择并自交，选择标准如下:①果枝始节位5左右；②零式果枝或Ⅰ式果枝；③开花结铃集中且吐絮畅，生育期110天左右；④单株结铃18个以上；⑤铃重4-5克左右，衣分35％以上；⑥纤维品质：纤维长度28mm，纤维强度29cN/tex以上，马克隆值5左右。其中有4个单株符合选择目标，即8177-4、8177-6、8177-5、8177-1。2011年根据上年4个目标单株收获的种子量分别种植2-5行，继续按上述标准进行单株选择，田间选出55个单株，通过室内考种选铃重4-5克左右，衣分35％以上及纤维品质检测纤维长度28mm以上，纤维强度29cN/tex以上，马克隆值5左右，保留17个目标性状单株。2012年，继续选择单株，保留33个目标性状单株。2013年33个单株的后代全部种植，主要农艺和经济性状均多稳定的株系，按行收获，选出4个株系2014年进行多重复比较试验，以明确其丰产性及利用价值。对尚有分离的后代，继续选单株进行自交纯化，拟期从中选出更多的新种质。

1.3.3 新种质主要农艺及经济性状表现

2014年对4个选出的优系，以中棉所50号为对照,采用随机排列，重复3次，3行区，行距0.8m，株距0.19m，每亩，小区长3.5m，宽2.4米。露天直播，播种期5/27，2叶期后定苗，记载主要生育期,收获前调查各优系的株高、果枝数，果节数，结铃数等农艺性状，收中部正常吐絮铃50铃，测定铃重、衣分和纤维品质。按小区分收计产，计算籽皮棉产量。结果见表1：

表1 主要农艺及经济性状表现

由表1可以看出，主要农艺性状，株高、果枝数各品种(系)之间相差较小，结铃数均高于对照，铃重、衣分均低于对照，籽、皮棉产量所选新种质系均高于对照，其中5050-1系增产最多，其籽棉产量为3082.20kg.hm^-2，较对照增产20.35％，皮棉产量为1218.30kg.hm^-2较对照增产16.93％。

表2 纤维品质测定结果

由表2结果可知，其纤维长度、比强度均好于对照种中50，纤维长度均在28mm以上，比强度有3个新系在30cN/tex以上，马克隆值虽偏高，但与对照种统属C级范畴(马克隆值5.0及以上)。

结合田间观察记载，所选4个优系中以5050-1品系综合性状最优，其主要特征特性为：生育期105天左右，早熟性好，霜前花率约98％以上。植株筒形，中等高度，茎杆较粗壮。叶片中等大小。铃卵圆型，铃重在5.04克，铃壳薄，吐絮畅，絮色洁白。小样衣分为39.53％。产量表现，2014年多重复比较，其籽棉产量为3082.20kg.hm^-2，比对照中棉所50号增产20.35％,皮棉产量81.22kg.hm^-2，比对照增产16.93％。纤维品质好于对照种，经农业部纤维品质监督检验测试中心测定：纤维上半部平均长度28.41mm,比强度30.6cN.tex^-1，马克隆值5.86。另3个系综合性状也均好于对照种。该批品系的育成为江苏省麦油后移栽或直播棉提供了新材料，为早熟育种提供了新的基因源，在科学和生产上均具有重要意义。

Claims (2)

1.一种早熟陆地棉新种质选育方法，其特征在于：泗棉2号为母本，克劳茨基棉为父本进行杂交得F1代种子，F1与泗棉2号回交得到BC₁F₁；继续采用泗棉2号进行多代回交，再将这些回交后代通过自交产生分离，在分离群体中选择早熟性、丰产性好的零式果枝及Ⅰ式果枝家系，通过连续多代自交、田间定向优选、同时结合室内考种，选育出生育期在105左右，果枝为零式及Ⅰ式，株型紧凑，吐絮集中，结铃性好，衣分高、纤维品质好的早熟棉新种质；其中F₁及BC₁F₁是能正常生长的植株，通过下述方法获得：泗棉2号与克劳茨基棉杂交时柱头上涂35％蔗糖溶液，苞叶内外点滴50ppm赤霉素调节杂交受精过程和胚胎发育；F1代种子剥壳，种仁在25-30℃环境温度中培养，开花后以此F1为母本，授以泗棉2号的花粉，得到BC₁F₁。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：得到BC₁F₁后，田间种植BC₁F₁，开花后及时自交，获得BC₁F₂单株；同时用覆盖陆地棉基因组的SSR标记分析BC₁F₂群体，根据纤维长度28mm以上、纤维强度29cN/tex以上、马克隆值5左右的标准选择BC₁F₂单株继续与陆地棉泗棉2号回交，获得BC₂F₃群体，BC₂F₃群体单株自交收获BC₂F₄种子，种植BC₂F₄家系；其中多个家系表现为零式果枝及Ⅰ式果枝及特早熟性，对早熟性好的短果枝家系田间进行单株选择并自交，选择标准如下:①果枝始节位5左右；②零式果枝或Ⅰ式果枝；③开花结铃集中且吐絮畅，生育期110天左右；④单株结铃18个以上；⑤铃重4-5克左右，衣分35％以上；⑥纤维品质：纤维长度28mm，纤维强度29cN/tex以上,马克隆值5左右；将选择出的目标单株种植，继续按上述标准进行单株选择，对尚有分离的后代，继续选单株进行自交纯化，直至获得稳定的目标株系。