CN106856966B - 一种光周期敏感型苏丹草的杂交选育方法 - Google Patents

Abstract

一种光周期敏感型苏丹草的杂交选育方法，属于牧草品种选育方法的技术领域，选择双亲或至少母本具有光周期敏感特性的材料进行杂交选育，包括：F0在日照长度小于12小时海南三亚冬季诱导亲本抽穗、开花，完成杂交组配，F1鉴定选择条件同F0；F2在北方春播条件下选择光周期敏感型单株，采用根茎繁殖方法移栽到海南三亚进行再生长；利用F2植株的再生茎，在海南三亚短日照条件下诱导开花结实，通过观察抽穗期早晚，实现对光周期敏感特性的验证；F3‑F5利用“北方‑海南三亚”日照条件继续进行重复选择；经F6稳定系繁种，F7‑F8代评价；可获得光周期敏感型苏丹草新种质。本选育方法选育的新种质丰富了苏丹草种质资源基因库。

Description

一种光周期敏感型苏丹草的杂交选育方法

技术领域

本发明属于牧草品种选育方法的技术领域，杂交选育过程中，针对光周期敏感型苏丹草在北方春播条件下根本完不成开花结实，得不到后代种子的难题，发明了一种光周期敏感型苏丹草的杂交选育方法，利用该选育方法可获得一批光周期敏感型苏丹草新种质，丰富了苏丹草种质资源基因库；选育的光周期敏感型苏丹草种植后能够维持较长时间的营养生长，饲用品质一直保持较好的水平，延长茎叶利用期，更加符合饲草利用的目的。

背景技术

苏丹草(Sorghum sudanense(Piper)Stapf.)为禾本科高粱属一年生优质牧草，具有耐刈割、适应性广、叶量丰富、适口性好的特点，世界各国普遍栽培。在我国的南方，苏丹草主要用来养鱼；但在实际生产中，苏丹草主要以北方农牧区的青贮、干草生产为主，用来饲喂牛、羊等草食动物。然而，作为高粱属的一种饲草作物，苏丹草随着生育期的推进，特别是在花期以后，伴随着干物质的积累，本应为最好利用时期，但由于此时的生长发育已由营养生长转向生殖生长，其茎、叶逐渐木质化，光合积累的营养物质大部向生殖器官种子中转移，导致其饲用品质逐渐下降，给生产利用造成一定困难。

杂交育种是指通过选用具有优良性状的品种、品系作为双亲，利用双亲个体进行杂交，并在其杂种后代中通过目标选择而育成纯合品种的方法，杂种后代的选育方法主要有系谱法和混合法。苏丹草新种质的选育方法以杂交育种为主，后代选择多采用系谱法，主要针对农艺性状、产量性状以及抗逆性状(病、寒、倒伏)进行选择，选育的苏丹草品种都是光周期不敏感型或弱敏感品种。光周期不敏感型的品种在北方能够正常结实，但是还有一些对光周期敏感的材料，在北方春播条件下根本完不成开花结实，得不到后代种子。杂交育种时，光周期敏感材料作为亲本无法杂交得到后代，即使得到F1杂交种，在F2及以后各世代分离群体中，分离出的光周期敏感材料，由于不能进行生殖生长，也无法获得后代种子，育种程序无法顺利完成。利用现有杂交育种选育方法无法选育出强光周期敏感型苏丹草。因此需要创造一种光周期敏感型苏丹草的杂交选育方法。而且，关于光周期敏感型苏丹草的杂交选育方法、选择标准目前还没有报道。

发明内容

本发明明确了一种光周期敏感型苏丹草的杂交选育方法。

其主要发明内容为：

1、利用海南三亚冬季日照长度小于12小时的短日照条件，诱导光周期敏感型苏丹草亲本抽穗开花，使得双亲杂交组配顺利完成并收获F0杂交组配种子。同时F1代选择也在相同条件下得以完成。

2、利用苏丹草刈割后可以再生的特性，将北方春播条件下，杂交选育后代中选出的不能抽穗开花的单株，通过根茎繁殖的方法移栽到海南三亚冬季短日照环境条件下，通过再生茎开花结实，选择全生育期抽穗早的单株，得到后代种子。

3、利用海南三亚冬季短日照气候条件，诱导光周期敏感型苏丹草开花结实，使光周期敏感材料与生育期晚熟材料区别开，可实现对光周期敏感特性的验证。

4、发明了强光周期敏感型苏丹草不同日照条件下的选择标准：北方春播条件下，重点选择全生育期不抽穗或抽穗极晚(北方营养生长时间在120天以上)的单株；海南三亚短日照条件下，重点选择全生育期抽穗早(播种后50天以内抽穗)的单株。

主要选育流程为：

杂交双亲的选择(双亲或至少母本为光周期敏感型)→海南三亚短日照条件下进行杂交组合组配→继续在短日照条件下鉴定F1代杂交成功率→在北方春播条件下选择光周期敏感型单株→海南三亚短日照条件下根茎繁殖，利用其再生茎诱导结实→继续利用“北方-海南三亚”的日照条件进行两个周期的重复选择→稳定系隔离区开放授粉→光周期敏感型苏丹草新种质的形成。

主要选育步骤：

A、F0代组配：以苏丹草或高丹草为母本、苏丹草为父本，组合组配的双亲或者至少母本具有光周期敏感特性；冬季在日照长度小于12小时的海南三亚，进行人工杂交组配组合，获得F0代杂交种子；

B、F1代选择：继续冬季在日照长度小于12小时的海南三亚，将F0代杂交种种子单粒点播种植，同时与其母本相邻种植，为使群体内各单株性状充分表达，要求行距50cm，株距20cm，群体数量不低于200株；F1代单株选择真杂交株8-10株，套袋自交，成熟时混合收获，得到F1代群体种子；

C、F2代选择：在北方地区春播条件下，将F1代群体种子单粒点播种植，行距50cm，株距20cm，群体数量不低于300株；F2代选择全生育期不抽穗或抽穗极晚的单株、同时其它农艺性状综合表现优异的单株3-5株，分别挂牌、单独标记；

D、F2代根茎繁殖：秋季停止生长后，将选择并标记好的F2代单株地上部茎，在距离茎基部15-20cm处进行刈割，然后挖出根茎，冬季前移栽到日照长度小于12小时的海南三亚加代繁殖，收获选择后的单株种子；F2代根茎繁殖材料重点选择全生育早抽穗的单株，其次选择再生性、分蘖性好的单株；

E、F3代选择：继续在北方地区春播，将F2代根茎繁殖收获的单株种子点播种植，每株收获的种子播种一个小区，行距50cm，株距20cm，群体数量不低于200株；F3代单株选择标准同F2代单株选择标准；

F、F3代根茎繁殖：按照F2代根茎繁殖操作进行；

G、F4-F5代选择：按照F2-F3代后代材料选择方法，连续“北方-海南三亚”进行两个周期的轮回选择，并对F5代根茎繁殖材料按单株收获；

H、F6代稳定系繁种：收获后的F5代材料冬季在日照长度小于12小时的海南三亚安排隔离制种，点播种植，行距50cm，株距20cm，群体数量不低于200株，混合收种；

I、F7-F8代收获：对选育的F6代材料在北方地区春播条件下，调查记载群体植物学性状、农艺性状和抗逆性状，完成两个世代稳定系、适应性评价，最终获得一批光周期敏感型苏丹草新种质。

F0代组配中，人工杂交组配采用高温杀雄或人工去雄的方法。

F1代选择的方法是，以母本为对照，从株高、分蘖性、单株长势情况判定F1杂交群体的成功率，选择长势健壮、无病虫害的F1真杂交株8-10株。

F2代单株和F3代单株选择的方法是，选择全生育期不抽穗或抽穗极晚(北方营养生长时间在120天以上)的单株、同时选择株高在270cm以上，单株分蘖3-5个，抗病、抗倒性1级以上的单株，即叶斑病害占叶面积20％以下、植株倒伏倾斜不超过15度。

F2代根茎繁殖材料和F3代根茎繁殖材料的选择方法是，重点选择全生育早抽穗(播种后50天以内抽穗)的单株，其次根据再生性、分蘖性选择单株，即移栽成活后，萌发再生茎3-5个以上，各分蘖茎高度趋于一致、花期相差不超过7天；选择符合目标性状的单株2-3株，套袋自交收获，分别单株收获、脱粒。

步骤F7-F8代收获中，新种质的调查记载包括：生育期、株高、主茎叶片数、单株分蘖数性、再生性以及抗旱、耐盐、抗病、抗倒性。

本发明的有益效果是：

1)、本发明有效解决了利用杂交育种方法选育光周期敏感型苏丹草时，光周期敏感型苏丹草作为杂交亲本，在北方春播条件下不能抽穗开花结实，无法进行杂交组合组配的难题。

2)、本发明有效解决了利用杂交育种方法选育光周期敏感型苏丹草时，光周期敏感型苏丹草后代材料在北方春播条件下不能抽穗开花结实，得不到后代种子，无法实现继续下一代选择的难题。

3)、本发明有效解决了利用杂交育种方法选育光周期敏感型苏丹草时，光周期敏感型和生育期晚熟型苏丹草材料在北方春播条件下都表现为抽穗晚，不易区分的难题。

4)、解决了强光周期敏感型苏丹草种质在北方、海南三亚两种不同日照条件下，从农艺性状上进行单株田间表型选择时，无具体性状指标作为选择依据的问题。

发明了强光周期敏感型苏丹草种质在不同日照条件下的选择标准。通过采用此标准，成功选育出了光敏感型苏丹草新种质，新种质在北方春播条件下种植后，能够维持较长时间的营养生长，茎叶利用期延长，保持较高的饲用品质。

具体实施方式

本发明创新形成了一种光周期敏感型苏丹草的选育方法，以此选育出具有光周期敏感特性的苏丹草新种质。此方法破解了对杂交育种选择光周期敏感材料在北方春播条件下得不到后代种子的难题；选育的光周期敏感型苏丹草新种质丰富了苏丹草种质资源基因库，种植后大幅度地提高了茎、叶等营养体生长时间，茎叶利用期延长，更加符合饲草利用的目的，对我国种植业结构调整以及粮改饲政策的实施具有重要的现实意义。下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

F0代组配：2008年冬，开始在位于海南省三亚市的河北省农林科学院三亚南繁试验站进行(该地每年冬季11月至次年2月的日照长度一直处在11.0-11.5小时范围内，属短日照环境)。以引进澳大利亚太平洋种业公司的光周期敏感型Jumbo高丹草为母本，以引进美国Desert Sun公司的光周期不敏感型苏丹草SS2为父本，进行人工杂交，组配组合，获得F0代杂交种。

F1代选择：2009年冬，继续在位于海南省三亚市的河北省农林科学院三亚南繁试验站进行。将F0代杂交种种子单粒点播种植，同时与其母本相邻种植，行距50cm，株距20cm；群体数量500株；经F1杂交群体成功率的鉴定，于抽穗期选择长势健壮、无病虫害的F1真杂交株9株，套袋自交，成熟时混合收获。

F2代选择：2010年春，在位于河北省衡水市的河北省农林科学院旱作节水试验站种植F1代材料(该地每年从5月中旬到9月中旬的日照长度在14.1-12.3小时范围内，光周期敏感型材料在此生长期一直处于营养生长阶段，属长日照环境)。将F1代材料于单粒点播种植，行距50cm，株距20cm；种植时，群体数量375株；F2代重点选择全生育期不抽穗或抽穗极晚(营养生长时间在120天以上)的单株、其次选择株高270cm以上，单株分蘖数3-5个，抗病、抗倒性1级以上的单株5株，分别挂牌、单独标记。

F2代根茎繁殖：2010年冬，在位于海南省三亚市的河北省农林科学院三亚南繁试验站种植F2代根茎繁殖材料。重点选择全生育抽穗早(播种后50天以内抽穗)的单株，其次选择再生性、分蘖性好的单株，即移栽成活后，可萌发再生茎3-5个以上；各分蘖茎高度接近一致、花期相差不超过7天；每区选择符合目标性状的单株2-3株，套袋自交收获，分别单株收获、脱粒。

F3代选择：2011年春，在位于河北省衡水市的河北省农林科学院旱作节水试验站种植F2代单株材料，每株材料播种一个小区，小区播种方式、群体数量、选择标准同F2代材料选择。F3代每区选择全生育期不抽穗或抽穗极晚(营养生长时间在120天以上)的单株、其次选择株高270cm以上，单株分蘖数3-5个，抗病、抗倒性1级以上的单株3-5株，分别挂牌、单独标记。

F3代根茎繁殖：2011年冬，在位于海南省三亚市的河北省农林科学院三亚南繁试验站种植F3代根茎繁殖材料。重点选择全生育抽穗早(播种后50天以内抽穗)，再生性、分蘖性好的单株2-3株，套袋自交收获，分别单株收获、脱粒。

F4～F5代选择：2012年春-2013年冬，继续在位于河北省衡水市的河北省旱作节水试验站、位于海南省三亚市的河北省农林科学院三亚南繁试验站，分别按照F2-F3代单株选择方法，连续进行两个周期的轮回选择；并于2013年冬对F5代根茎繁殖材料按单株收获。

F6代繁种：2014年冬，在位于海南省三亚市的河北省农林科学院三亚南繁试验站对新品系的安排隔离繁种试验，点播种植，群体数量250株，混合收种。

F7-F8代评价：2015年-2016年，连续两年对选育的光周期敏感型新品系在位于河北省衡水市的河北省农林科学院旱作节水试验站进行两个世代的稳定系、适应性调查评价，最终获得光周期敏感型苏丹草新种质14D-Y13。

14D-Y13主要特征：在河北省衡水市的河北省农林科学院旱作节水试验站春播条件下表现为：株高275cm，主茎叶片数21片，单株有效分蘖茎4个，主茎直径12mm，营养生长天数在132天；在海南省三亚市的河北省农林科学院三亚南繁试验站，冬季日照长度小于12小时条件下表现为：株高178cm，主茎叶片数12片，单株有效分蘖茎4个，主茎直径10mm，营养生长天数45天，穗长28cm，穗形中散，花粉量大，结实率在90％以上，再生速度快，刈割3-5天后即可萌发再生茎7-9个。

发明了光周期敏感型苏丹草后代材料的选择方法和标准，解决了北方春播条件下无法获得光周期敏感型苏丹草种子的难题。在本发明中，提出了利用海南三亚冬季日照长度小于12小时的短日照条件，诱导光周期敏感型苏丹草开花结实，使得杂交组配顺利完成；提出了利用苏丹草刈割后可以再生的特性，将北方春播条件下不能开花结实的单株，通过根茎繁殖的方法，冬季移栽到海南三亚短日照环境条件下，通过再生茎开花结实，得到后代种子；提出了一种利用海南三亚短日照气候条件诱导光周期敏感型苏丹草开花结实的方法，可实现对光周期敏感特性的验证；发明了强光周期敏感型苏丹草不同日照条件下的选择标准：在北方春播条件下，重点选择全生育期不抽穗或抽穗极晚的单株；在海南三亚短日照条件下，重点选择全生育期抽穗早的单株。

利用本发明技术选育得到的光周期敏感型苏丹草新种质14D-Y13在北方地区春播种植，能够维持较长时间的营养生长，茎叶利用期延长，保持较高的饲用品质。

Claims (7)

1.一种光周期敏感型苏丹草的杂交选育方法，采用系谱法选育，其特征在于，选择双亲或至少母本具有光周期敏感特性的材料进行杂交选育，包括以下步骤：

a、于海南三亚冬季日照长度小于12小时的短日照条件下，诱导光周期敏感型苏丹草亲本抽穗、开花，完成杂交组配，并获得F0代杂交种种子，将F0代杂交种种子继续在上述条件下种植，选择F1代群体种子；

b、在北方春播条件下播种后，于杂交选育后代中选择全生育期不抽穗或抽穗极晚的单株，在秋季停止生长后，对所选单株进行刈割，采用根茎繁殖方法，将根茎部分移栽到海南三亚，在冬季日照长度小于12小时的短日照条件下进行再生长，诱导开花结实，选择全生育期抽穗早的单株，得到后代种子；

c、在北方春播条件下播种后，于杂交选育后代中选择全生育期不抽穗或抽穗极晚的单株，在秋季停止生长后，对所选单株进行刈割，采用根茎繁殖方法，将根茎部分移栽到海南三亚，在冬季日照长度小于12小时的短日照条件下进行再生长；对再生植株，通过观察抽穗期早晚，使光周期敏感型材料与生育期晚熟材料区别开，实现对光周期敏感特性的验证。

2.根据权利要求1所述的一种光周期敏感型苏丹草的杂交选育方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、F0代组配：以苏丹草或高丹草为母本、苏丹草为父本，冬季在日照长度小于12小时的海南三亚人工组配杂交组合，获得F0代杂交种种子；

B、F1代选择：继续在冬季日照长度小于12小时的海南三亚，将F0代杂交种种子单粒点播种植，同时与其母本相邻种植，行距50cm，株距20cm；群体数量不低于200株；F1代单株选择真杂交株8-10株，套袋自交，成熟时混合收获，得到F1代群体种子；

C、F2代选择：在北方地区春播条件，将F1代群体种子于单粒点播种植，行距50cm，株距20cm；种植时，群体数量不低于300株；F2代单株选择全生育期不抽穗或抽穗极晚、同时其它农艺性状综合表现优异的单株3-5株，分别挂牌、单独标记；

D、F2代根茎繁殖：秋季停止生长后，将选择标记好的F2代单株地上部茎，在距离茎基部15-20cm处进行刈割，然后挖出根茎，冬季前移栽到日照长度小于12小时的海南三亚加代繁殖，收获选择后的单株种子；F2代根茎繁殖材料重点选择全生育期早抽穗的单株，其次结合再生性、分蘖性选择单株；

E、F3代选择：继续在北方地区春播，将F2代根茎繁殖收获的单株种子点播种植，每株收获的种子播种一个小区，行距50cm，株距20cm，群体数量不低于200株；F3代单株选择标准同F2代单株选择标准；

F、F3代根茎繁殖：按照F2代根茎繁殖操作进行；

G、F4-F5代选择：按照F2-F3代后代材料选择方法，连续进行“北方-海南三亚”两个周期的轮回选择，并对F5代根茎繁殖材料按单株收获；

H、F6代稳定系繁种：收获后的F5代材料在冬季日照长度小于12小时的海南三亚安排隔离制种，点播种植，行距50cm，株距20cm，群体数量不低于200株，混合收种；

I、F7-F8代收获：对选育的F6代材料在北方地区春播条件下，调查记载群体植物学性状、农艺性状和抗逆性状，完成两个世代稳定系、适应性评价，最终获得一批光周期敏感型苏丹草新种质。

3.根据权利要求2所述的一种光周期敏感型苏丹草的杂交选育方法，其特征在于，F0代组配中，采用高温杀雄或人工去雄的方法进行杂交。

4.根据权利要求2所述的一种光周期敏感型苏丹草的杂交选育方法，其特征在于，F1代选择的方法是，继续在海南三亚冬季短日照条件下，以母本为对照，从株高、分蘖性、单株长势情况判定F1杂交群体的成功率，选择长势健壮、无病虫害的F1真杂交株8-10株。

5.根据权利要求2所述的一种光周期敏感型苏丹草的杂交选育方法，其特征在于，F2代单株和F3代单株选择的方法是，选择全生育期不抽穗或抽穗极晚、同时株高在270cm以上，单株分蘖3-5个，抗病、抗倒性1级以上的单株。

6.根据权利要求2所述的一种光周期敏感型苏丹草的杂交选育方法，其特征在于，F2代根茎繁殖材料和F3代根茎繁殖材料的选择方法是，重点选择全生育期早抽穗的单株，其次根据再生性、分蘖性选择单株，即移栽成活后，萌发再生茎3-5个以上，各分蘖茎高度趋于一致、花期相差不超过7天；选择符合目标性状的单株2-3株，套袋自交收获，分别单株收获、脱粒。

7.根据权利要求2所述的一种光周期敏感型苏丹草的杂交选育方法，其特征在于，步骤F7-F8代收获中，新种质的调查记载包括生育期、株高、主茎叶片数、单株分蘖数、再生性以及抗旱、耐盐、抗病、抗倒性。