CN105724237B - 一种利用对位叶筛选高产型棉花杂交种的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及棉花杂交种筛选领域，特别涉及一种利用对位叶筛选高产型棉花杂交种的方法，在结铃盛期，分别测定棉花父本、棉花母本和棉花杂交种全株的对位叶面积；计算得到棉花父本对位叶总面积、棉花母本对位叶总面积和杂交种对位叶总面积；比较大小，若棉花杂交种的对位叶总面积大于棉花父本和棉花母本的对位叶总面积，则判定为该棉花杂交种为高产型棉花杂交种；对位叶面积通过以下公式进行计算：对位叶面积＝0.75×对位叶最长值×对位叶最宽值。本发明能够通过全株棉花材料的对位叶总面积准确快速地鉴定高产型强优势棉花杂交种，而不需要等待进行繁琐的产量性状调查，节约了时间和劳动成本，大幅度提高了高产型强优势棉花杂交种的选育效率。

Description

一种利用对位叶筛选高产型棉花杂交种的方法

技术领域

本发明涉及棉花杂交种筛选领域，具体而言，涉及一种利用对位叶筛选高产型棉花杂交种的方法。

背景技术

杂种优势是自然界普遍存在的一种现象。自Shull首次提出“杂种优势”的概念以来，各国科学家先后对作物杂种优势进行了研究和探讨。现在，杂种优势已在许多作物上得到了广泛利用，杂种优势利用是作物遗传育种中大幅度提高产量的核心技术之一。

棉花是一种意义重大的经济作物。建国以来，我国选育出一系列棉花品种，产量逐年度提高。实践证明，持续创制并推广强优势棉花杂交种是大幅度提高棉花产量的重要途径之一。但是，近年来由于育种技术和方法创新不足等原因，产量杂种优势表现强的品种越来越少，高产型强优势棉花杂交种育种遇到瓶颈性难题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用对位叶筛选高产型棉花杂交种的方法，根据棉铃对位叶结铃盛期的对位叶叶面积以及开花后的对位叶的净光合速率可以直接筛选出产量表现较强的杂种优势的杂交种(F1)，而不需要等待进行繁琐的产量性状调查，节约了时间和劳动成本，大幅度提高了高产型强优势棉花杂交种的选育效率。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种利用对位叶筛选高产型棉花杂交种的方法，在结铃盛期，分别测定棉花父本、棉花母本和棉花杂交种全株的每张对位叶面积；

将棉花父本、棉花母本和棉花杂交种全株的每张对位叶面积分别相加，得到棉花父本对位叶总面积、棉花母本对位叶总面积和杂交种对位叶总面积；

比较所述棉花父本对位叶总面积、棉花母本对位叶总面积和杂交种对位叶总面积的大小，若所述棉花杂交种的对位叶总面积大于所述棉花父本和所述棉花母本的对位叶总面积，则判定为所述棉花杂交种为高产型棉花杂交种；

其中，每张对位叶面积通过以下公式进行计算：对位叶面积＝0.75×对位叶最长值×对位叶最宽值。

棉花作为我国主要的经济作物，其产量性状具有明显的杂种优势，应用棉花杂种优势，已成为大幅度提高产量、改进纤维品质和增强棉花抗病虫能力的有效途径之一。

棉铃对位叶是棉铃发育的主要源器官，对棉铃发育贡献最大，棉铃发育所需物质的85％以上来自其对位叶，其生理代谢状况直接影响棉铃生物量的累积。对位叶光合作用能力及其叶面积直接影响棉铃生物量的累积，决定着单株棉铃数目的多少和大小。本发明通过测定不同棉花材料的对位叶总面积，通过杂交种(F1)与父母本的比较分析，在棉花结铃盛期，杂交种(F1)对位叶面积杂种优势表现强，能够通过全株棉花材料的对位叶总面积准确快速地鉴定高产型强优势棉花杂交种，而不需要等待进行繁琐的产量性状调查，节约了时间和劳动成本，大幅度提高了高产型强优势棉花杂交种的选育效率。

其中，结铃盛期是指棉田棉花大量开花以后大量结铃的时期，此时棉花结铃数一般占棉花全株的50％以上。

为了尽量避免不同棉花材料自身的差异造成的误差，优选地，所述棉花父本、棉花母本和棉花杂交种这三个棉花材料各选取至少两株以上测量全株的每张对位叶面积，统计每个棉花材料的总对位叶面积，然后求均值，得到所述棉花父本对位叶总面积、棉花母本对位叶总面积和杂交种对位叶总面积。

如每个棉花材料可以各选择2株、3株、4株、5株等等，通过求均值来得到棉花父本对位叶总面积、棉花母本对位叶总面积和杂交种对位叶总面积，进而将棉花父本对位叶总面积、棉花母本对位叶总面积和杂交种对位叶总面积进行比较，若棉花杂交种的对位叶总面积大于棉花父本和棉花母本的对位叶总面积，则判定为棉花杂交种为高产型棉花杂交种。

为了提高测量的准确性，进一步地，采用最小刻度不大于1mm的尺子测量棉花的对位叶最长处和最宽处，计算对位叶面积。如可以采用1mm的尺子测量，也可以采用0.5mm的尺子测量，也可以采用0.1mm的尺子测量等等，最小刻度越小，测量的精确度越高。

优选地，所述方法还包括测定棉花父本、棉花母本和棉花杂交种相同部位的对位叶的净光合速率，比较对位叶的净光合速率数值；

其中，对位叶在对应部位的花蕾开花后30天以上测定净光合速率。

对棉花开花后的不同天数的相同部位的对位叶测定净光合速率发现，开花后30天以上父母本和杂交种的对位叶的净光合速率之间存在差异，并且根据最终产量性状进行比对，发现杂交种的净光合速率大于父母本的棉株的产量性状优于父母本的棉株产量性状。因此，可以通过测定开花后30天以上的棉花父本、棉花母本和棉花杂交种的相同部位的对位叶的净光合速率，比较对位叶的净光合速率数值，来评判杂交种是否为高产型。

如可以选择开花后30天、35天、40天、45天、50天等等测定不同棉花材料的对位叶的净光合速率。

经测定发现，在对位叶相应部位的花蕾开花后一定时间后，杂交种与父母本之间存在较明显地差异，为了增加判断杂交种是否为高产型的准确性，优选地，所述净光合速率的测定时间为开花后第40-45天。

为了增加测定的便利性以及准确性，优选地，测定所述净光合速率选择晴朗无风的天气，测定的时间为上午10:00-12:00。

进一步地，采用便携式光合系统分析仪测定棉铃对位叶的净光合速率。采用该仪器测定方便易行。另外，所用的便携式光合系统分析仪采用开放式气路，内置光源，可以设置为光合有效辐射为1000-1600μmol·s^-1·m^-2，如可以设置为1200μmol·s^-1·m^-2，也可以设置为1000μmol·s^-1·m^-2、1100μmol·s^-1·m^-2、1300μmol·s^-1·m^-2、1400μmol·s^-1·m^-2、1500μmol·s^-1·m^-2、1600μmol·s^-1·m^-2等等。

优选地，测定所述净光合速率时，每张对位叶测定3次以上取平均值，最后计算得到每个棉花材料的每张对位叶的净光合速率值，进而比较不同棉花材料每张对位叶的净光合速率数值。

进一步地，每个棉花材料各选择两株以上相同部位的对位叶测定所述净光合速率。如可以选择每个棉花材料各选择两株或三株或四株等等，每株棉花均选择同一部位的一张对位叶测定净光合速率。

经试验发现，优选地，测定所述净光合速率时，测定的对位叶位于棉株第5-8果枝上的第一或二果节中的部位。该部位的对位叶性能更稳定，且更具有代表性；每张对位叶测定3次以上使测定得到的净光合速率数值更稳定，增加结果的稳定性和准确性。

优选地，所述棉花杂交种包括：中棉所53、中棉所55、中棉所62、中棉所63、中棉所65、中棉所66、中棉所71、中棉所87、鄂杂棉24号、鄂杂棉4号和鄂杂棉15号。其中，棉花杂交种对应的父母本均为市售棉花品种。

如中棉所63是中国农科院棉花研究所和生物技术所以常规陆地棉新品系“9053”为母本，以转基因抗虫棉新品种改良系sGK9708选系P4为父本，配制成的转基因抗虫棉杂交种(F1代)。中棉所63具有良好的丰产性、抗病性、稳产性和适应性，在2010-2015年连续六年被农业部列为长江流域首选“主导品种”，有力地推动了我国棉花产业的发展。中棉所63的杂种优势研究对揭示棉花杂种优势产生的机理具有典型的代表性和说服力。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明特定选择在结铃盛期测定全株的对位叶总面积，通过杂交种的对位叶总面积与其父母本进行相比，判断杂交种是否为高产型棉花杂交种，测定方法简单易行，准确度高，不需要等待进行繁琐的产量性状调查，节约了时间和劳动成本，大幅度提高了高产型强优势棉花杂交种的选育效率。

(2)本发明还限定了每个棉花品种材料的组合测定的株数、以及测量的工具，以增加测量结果的准确性以及最终结果的可靠性。

(3)本发明还提供了通过测定开花后30天以上的棉花杂交种及其父母本的相同部位的对位叶的净光合速率，比较对位叶的净光合速率数值，来评判杂交种是否为高产型。

(4)本发明还进一步限定了测定的时间、所用仪器的参数以及测定的次数和部位，以增加测量结果的准确性以及最终结果的可靠性。

(5)本发明还提供了筛选的棉花杂交种的品种，为该方法广泛应用提供理论支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例2中开花后不同棉花材料在不同天数测定的净光合速率。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

在某棉花试验农场分别种植中棉所63及其父本和母本，试验为随机区组设计，小区面积7m×4m，4行区，3次重复，行距80cm，株距25～30cm，土壤为黄棕土壤，地力中等。播期为4月28日，棉花生长期间进行的化控、打顶、施肥等常规农事操作均保持一致。

在结铃盛期，选用最小刻度为1mm的尺子测量不同棉花材料的每张对位叶的最长处和最宽处，得到对位叶最长值和对位叶最宽值，根据每张对位叶面积＝0.75×对位叶最长值×对位叶最宽值，计算每张对位叶面积，然后将全株的每张对位叶面积相加，得到每株的对位叶总面积；

每种棉花材料选用三株测定，然后求均值，得到每种棉花材料每株的对位叶总面积，具体如表1所示；

表1每种棉花材料每株的对位叶总面积

注：不同小写字母代表5％水平差异显著。

从表1可以看出，棉花父本和棉花母本与其杂交种中棉所63的对位叶面积存在差别，杂交种中棉所63单株的对位叶面积明显高于其父本和母本的对位叶面积。

然后统计每个棉花材料相应单株的成铃数、铃重、籽棉产量以及皮棉产量，结果如表2所示。

表2每种棉花材料的产量性状

注：不同小写字母代表5％水平差异显著。

表2对中棉所63及其两亲本主要产量性状进行了比较，结果表明中棉所63的单株成铃数比其母本和父本分别高出93.07％和37.68％，铃重比其母本和父本分别高出4.84％和13.98％，最终籽棉产量比其母本和父本分别高出28.99％和7.71％，且皮棉产量比其母本和父本分别高出28.99％和7.72％，均表现出了显著的杂种优势。因此，从表2可以看出，不同棉花材料对应的产量性状不同，并且相对于棉花父本和棉花母本，其杂交种中棉所63的产量性状明显更优。

根据表1和表2的内容可以看出，不同棉花材料的全株的对位叶面积与不同棉花材料的产量性状一致。因此，可以通过比较棉花父本对位叶总面积、棉花母本对位叶总面积和杂交种对位叶总面积的大小，若棉花杂交种的对位叶总面积大于棉花父本和棉花母本的对位叶总面积，则判定为所述棉花杂交种为高产型棉花杂交种。

实施例2

在实施例1的基础上，还同时进行以下试验，在棉花盛花期，连续两天对棉株中部第5、6、7、8果枝上的第一、二果节当天开的花进行挂牌标记。从棉花开花当天开始每隔10d(根据天气情况)对中棉所63及其亲本的棉铃对位叶进行光合性能的测定。运用LI-6400(美国LI-COR公司)便携式光合系统分析仪测定棉株挂牌标记叶片的净光合速率(Pn)。仪器采用开放式气路，内置光源，光合有效辐射为1200μmol·s^-1·m^-2。测定时每个材料测3株，每株测1片同一部位的棉铃对位叶，每张叶片测定3次取其平均值，最后每个材料求均值。测定时选择晴朗无风的天气，测定时间为上午10:00～12:00。

测定结果如图1所示，图1中不同小写字母代表5％水平差异显著。从图1中棉所63及其亲本棉铃对位叶净光合速率发现，中棉所63与两亲本棉铃对位叶净光合速率的变化趋势一致，都呈不断下降状态；棉铃发育初期，中棉所63净光合速率与亲本之一存在显著性差异，到了棉铃发育中后期(开花30天后)，如开花30天、40天和50天中，特别是40天左右，中棉所63的净光合速率与两亲本均存在显著性差异，这使得中棉所63在中后期能够积累更多的光合产物，为其棉铃的生长发育提供物质保障。因此，可以选择对位叶在对应部位的花蕾开花后30天以上测定不同棉花材料的净光合速率，如30-50天的任意一天，从而判断杂交种是否为高产型棉花杂交种。为了测定的结果差别更明显，并且尽早的获知杂交种是否为高产型棉花杂交种，净光合速率的测定时间优选为开花后第40-45天。

实施例3

在某棉花试验农场分别种植中棉所53及其父本和母本、中棉所55及其父本和母本、中棉所62及其父本和母本、中棉所63及其父本和母本、中棉所65及其父本和母本、中棉所66及其父本和母本、中棉所71及其父本和母本、中棉所87及其父本和母本、鄂杂棉24号及其父本和母本、鄂杂棉4号及其父本和母本、鄂杂棉15号及其父本和母本，试验为随机区组设计，每个杂交种及其父本和母本，4行区，3次重复，行距80cm，株距25～30cm，土壤为黄棕土壤，地力中等。播期为4月28日，棉花生长期间进行的化控、打顶、施肥等常规农事操作均保持一致。

1)、在棉花盛花期，连续两天对棉株中部第5、6、7、8果枝上的第一、二果节当天开的花进行挂牌标记。从棉花开花当天开始在第30天、35天、40天、45天和50天对各杂交种及其亲本的棉铃对位叶进行光合性能的测定，同一棉花品种组合测定相同部位的对位叶。运用LI-6400(美国LI-COR公司)便携式光合系统分析仪测定棉株挂牌标记叶片的净光合速率(Pn)。仪器采用开放式气路，内置光源，光合有效辐射为1200μmol·s^-1·m^-2。测定时每个材料测3株，每株测1片同一部位的棉铃对位叶，每张叶片测定3次取其平均值，最后每个材料求均值，得到不同棉花杂交种及其父母本的净光合速率。测定时选择晴朗无风的天气，测定时间为上午10:00～12:00。

2)在结铃盛期，选用最小刻度为0.5mm的尺子测量不同棉花材料的每张对位叶的最长处和最宽处，得到对位叶最长值和对位叶最宽值，根据对位叶面积＝0.75×对位叶最长值×对位叶最宽值，计算每张对位叶面积，然后将全株的每张对位叶面积相加，得到每株的对位叶总面积；

每种棉花材料选用三株测定，然后求均值，得到每种棉花材料每株的对位叶总面积；

挑选出棉花杂交种对位叶面积大于其相应棉花父本和棉花母本的不同棉花品种组合，并且挑选出棉花杂交种净光合速率高于其父母本的不同棉花品种组合，发现，对位叶面积与净光合速率选择得到的棉花品种组合相同；然后统计每个棉花品种组合对应的单株的成铃数、铃重、籽棉产量以及皮棉产量，得到：对位叶面积与净光合速率选择得到的棉花品种组合中的杂交种的产量性状高于其父本和母本；其余棉花品种组合中的杂交种的产量性状低于其父本和母本。

另外，由于净光合速率还需要仪器进行测定，测定成本以及可行性略差，因此，一般只采用测量对位叶面积的方法筛选高产型棉花杂交种。

本发明采用测量对位叶面积的方法多次筛选得到的高产型棉花杂交种，经验证，准确率为100％。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种利用对位叶筛选高产型棉花杂交种的方法，其特征在于，在结铃盛期，分别测定棉花父本、棉花母本和棉花杂交种全株的每张对位叶面积；

将棉花父本、棉花母本和棉花杂交种全株的每张对位叶面积分别相加，得到棉花父本对位叶总面积、棉花母本对位叶总面积和杂交种对位叶总面积；

比较所述棉花父本对位叶总面积、棉花母本对位叶总面积和杂交种对位叶总面积的大小，若所述棉花杂交种的对位叶总面积大于所述棉花父本和所述棉花母本的对位叶总面积，则判定为所述棉花杂交种为高产型棉花杂交种；

其中，每张对位叶面积通过以下公式进行计算：对位叶面积＝0.75×对位叶最长值×对位叶最宽值。

2.根据权利要求1所述的利用对位叶筛选高产型棉花杂交种的方法，其特征在于，所述棉花父本、棉花母本和棉花杂交种这三个棉花材料各选取至少两株测量全株的每张对位叶面积，统计每个棉花材料的总对位叶面积，然后求均值，得到所述棉花父本对位叶总面积、棉花母本对位叶总面积和杂交种对位叶总面积。

3.根据权利要求1所述的利用对位叶筛选高产型棉花杂交种的方法，其特征在于，采用最小刻度不大于1mm的尺子测量棉花的对位叶最长处和最宽处，计算对位叶面积。

4.根据权利要求1所述的利用对位叶筛选高产型棉花杂交种的方法，其特征在于，所述方法还包括测定棉花父本、棉花母本和棉花杂交种相同部位的对位叶的净光合速率，比较对位叶的净光合速率数值；

其中，对位叶在对应部位的花蕾开花后30天以上测定净光合速率。

5.根据权利要求4所述的利用对位叶筛选高产型棉花杂交种的方法，其特征在于，所述净光合速率的测定时间为开花后第40-45天。

6.根据权利要求4所述的利用对位叶筛选高产型棉花杂交种的方法，其特征在于，测定所述净光合速率选择晴朗无风的天气，测定的时间为上午10:00-12:00。

7.根据权利要求4所述的利用对位叶筛选高产型棉花杂交种的方法，其特征在于，采用便携式光合系统分析仪测定棉铃对位叶的净光合速率。

8.根据权利要求4所述的利用对位叶筛选高产型棉花杂交种的方法，其特征在于，测定所述净光合速率时，每张对位叶测定3次以上取平均值，最后计算得到每个棉花材料的每张对位叶的净光合速率值，进而比较不同棉花材料每张对位叶的净光合速率数值。

9.根据权利要求8所述的利用对位叶筛选高产型棉花杂交种的方法，其特征在于，测定所述净光合速率时，测定的对位叶位于棉株第5-8果枝上的第一或二果节中的部位。

10.根据权利要求1-9任一项所述的利用对位叶筛选高产型棉花杂交种的方法，其特征在于，所述棉花杂交种包括：中棉所53、中棉所55、中棉所62、中棉所63、中棉所65、中棉所66、中棉所71、中棉所87、鄂杂棉24号、鄂杂棉4号和鄂杂棉15号。