CN107347633A - 一种棉花细胞质不育“三交种”高效制种方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种棉花细胞质不育“三交种”高效制种方法，该方法利用原配合力强的保持系生产“三系”不育系，再用性状有差异的另一个优质保持系回交一次，生产含有两个保持系基因的新“三系”不育系，再与“三系”恢复系测交配制“三交种”，通过试验鉴定筛选出具有强竞争优势的“三交种”。通过本发明的制种方法可成功选育出高产、高效、高纯度、低成本的细胞质、核互作不育“三系三交种”杂交棉，相比不育系单交种F1种子的商品生产性能更高。

Description

一种棉花细胞质不育“三交种”高效制种方法
技术领域
本发明涉及棉花育种领域，特别是涉及一种棉花细胞质不育“三交种”高效制种方。
背景技术
棉花细胞质雄性不育的杂种优势利用的前提是“三系”配套，即不育系(A)、保持系(B)和恢复系(R)配套。“三系”应有可繁殖性，保持系和恢复系雄蕊正常可育，分别自交可繁殖子代，杂交种也能自交结实；不育系自身不能产生有活性的花粉粒，它的繁殖是通过保持系供给花粉而实现不育系的繁殖；不育系与恢复系(通常3:1或1:1)隔行间隔种植时，由于传粉媒介的作用，不育系从恢复系获得花粉后所结的种子即为杂交种子实现杂交制种的过程。这种杂交种子的生产方法被称为“三系法”制种。“三系法”制种所获杂种(F1)植株是正常可育，并具有杂种优势。
我国继水稻、油菜的“三系”杂种优势利用在国际上获得突破后，在棉花上的应用也获得突破。利用细胞质、核互作雄性不育进行的“三系法”制种，应是今后棉花杂种优势利用中杂交F1种子生产的高效制种方式。
目前棉花杂交制种方法主要还是靠手工去除雄蕊，效率低、规模小、投入高风险大，种子纯度还不能保证。成功选育出高产、高效、高纯度、低成本的细胞质、核互作不育“三系”杂交棉，是棉花杂种优势利用的新途径。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种棉花细胞质不育系“三交种”的高效制种方法，使其可成功选育出高产、高效、高纯度、低成本的细胞质、核互作不育“三系”“三交种”杂交棉。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种棉花细胞质不育“三交种”高效制种方法，利用原配合力强的保持系生产“三系”不育系，再用性状有差异的另一个优质保持系回交一次，生产含有两个保持系基因的新“三系”不育系，再与“三系”恢复系测交配制“三交种”，通过试验鉴定筛选出具有强竞争优势的“三交种”。
进一步地，所述原配合力强的保持系为光子保持系，所述“三系”不育系为光子不育系，所述性状有差异的另一个优质保持系为毛子保持系，所述“三系”恢复系为毛子恢复系。
进一步地，所述光子保持系的选育方法为：
(11)用毛子保持系通过人工去雄作母本，与光子品系作父本配制杂交组合，收到的杂交F1种子仍是毛子。
(12)种植杂交F1种子，待开花时以杂交F1植株在花期通过人工去雄作母本，与所述光子品系作父本回交一次，得回交种子BC1F1，为光子。
(13)将回交一代组合BC1F1种子播种进行连续几代自交分离，获得光子新系作为光子保持系，淘汰非光子系。
所述光子不育系的选育方法为：
(21)用毛子不育系作母本与步骤(13)中获得的光子新系作为父本杂交，收获毛子F1种子。
(22)种植毛子F1种子，种植成F1植株，花期辨认雄性不育株，将不育株再用光子新系继续回交一次，收获不育株上回交一代BC1F1不育系种子。
(23)种植回交一代BC1F1不育系种子，花期辨认雄性不育株，雄性不育花作母本再与光子新系继续回交一次，收获不育株上回交二代BC2F1不育系种子，都是光子种子。
(24)种植不育株上回交二代BC2F1不育系种子成株行，花期辨认雄性不育株，按田间鉴定结果，将不育株连续顺序编号，同一株上一半雄性不育花作母本再与光子新系继续回交一次，按不育株单株分别单独收获不育株上回交二代BC3F1不育系种子，都是光子种子；将同一株上另一半不育花作母本与毛子保持系配制鉴定组合，收获的种子都是光子。
(25)继续种植回交BC3F1及光子新系，同时种植同一株上另一半不育花作母本与毛子保持系配制鉴定组合种子，种植成相应的株行再与毛子保持系回交鉴定，通过考种后淘汰所有鉴定组合种子是毛子的组合及该组合相同来源的不育株行回交三代BC3F1不育系种子，留下的是纯合光子不育株行回交三代BC3F1不育系种子。
(26)种植纯合光子不育株行回交三代BC3F1不育系种子，花期继续与光子新系回交3-5代性状稳定后，选育出光子不育系。
进一步地，选择与强竞争优势的“三交种”对应的、含有两个保持系基因的新“三系”不育系与毛子恢复系，其中新“三系”不育系为光子新不育系，将毛子恢复系进行脱绒处理后与光子新不育系进行等量混合播种，在自然状态下无需人工辅助授粉，待棉花吐絮后收获所有棉花上的子棉并晒干，进入轧花脱子过程，轧花脱子后从中再分离出的光子为生产商品棉的F1代种子，毛子仍是恢复系。
通过采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：
1、本发明通过两个有差异的优质保持系回交生产不育系，使与恢复系制种的不育系的细胞核是杂合状态的新不育系，再用这个杂合状态的新不育系与已经育成的系列恢复系测交，使“三交种”中核成份两个保持系各占1/4，恢复系占1/2，配制一批“三交种”杂交组合，进入品种比较试验，从中选育出具有强优势“三交种”组合，“三交种”F1种子比不育系单交种F1种子的商品生产性能更高。
2、利用具有一对相对性状的光子新不育系与毛子恢复系配制测交组合，为后期混合播种的高效制种方法提供了可能。混合播种的高效制种方法，区别于现有的隔行播种制种方法(行距通常较大于株距，棉花是虫媒花由于传粉媒介，如蓟马等小昆虫活动范围有限，导致传粉授粉效果不佳)，这样等量混合播种棉花株与株之间的距离较近，叶搭叶，媒介小昆虫自然传粉授粉效率较高，收获的棉子中有杂交F1代种子和恢复系自然自交的种子，通过表型就可以将二者轻易分离出来，无需人工干预制种效率高。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明中光子不育系的选育流程图；
图2是本发明棉花细胞质不育“三交种”高效制种方法流程图。
具体实施方式
本发明的第一个主要技术构思是在“三系”制种法的基础上，在不育系与恢复系测交前一个世代，插入另一个性状有差异的保持系(指与不育系对应的原配合力较强的保持系相比性状有差异)进行一次回交，使与恢复系制种的不育系为杂合状态的新不育系(含有两个保持系基因)，最终生产出生产性能更高的杂交棉种子。
本发明的第二个主要技术构思是针对现有不育系、恢复系隔行种植传粉效率低、需人工干预的缺陷，提供一种混合种植的新的高效制种方式，该高效制种方式主要是利用具有一对相对性状的光子新不育系与毛子恢复系配制测交组合，收获F1代种子，F1代种子具有光子和毛子的相对性状，只需简单的物理分离就可轻松获得生产商品棉的杂交种子。
下面通过一个具体实施例进行详细说明：
一、光子保持系的选育，配合图1所示：
1、第一年本地利用现有显性光子材料或通过改造后的显性光子品系为父本，与先前选配的三系组合中表现突出的毛子不育系的毛子保持系作母本人工去雄杂交，当年冬季在海南三亚种植杂交F1代植株，及与之对应的光子品系作父本回交，收获BC1F1种子；让杂交种细胞核中占3/4光子父本基因型的植株处于杂合或纯合状态，仅从外观上看不出来光子基因型是处于何种状态，因为种壳上短绒有、无，多、少表现的母本性状，种壳上短绒表现型总是表现得比胚基因型晚一个世代，母本种壳基因型是有短绒则杂种F1(胚)种子种壳上是有短绒的，F1植株所结种子为F2(胚)其种子种壳基因型是光子F1杂合状态就表现光子，F2植株所结种子为F3(胚)其种子种壳基因型是光子、有毛等分离状态，表现光子、有多短绒、有少短绒等类型。
2、第二年在本地种植回交BC1F1植株，收获BC1F2种子；当年冬季在海南三亚分别种植长成BC1F2植株，花期强制闭花自交收获BC1F3种子，自交种子分单株单收单藏。
3、第三年本地种植强制自交BC1F3种子，BC1F3植株强制闭花自交，收种子时分组合内单株单收，轧花考种时观察棉子上短绒毛有、无，多、少是判定和选择光子新材料的依据；考种时只留强制闭花自交种子是光子的自交种。
4、第三年冬季在海南三亚将强制闭花自交的光子棉花单株分行种植，进一步选择分离光子新材料，用系统育种法连续选择单株分行种植鉴定3-5代，从中选育出基本合乎要求的光子新系，淘汰非光子系。光子新系最好的经济性状是：子棉产量225公斤/667m2以上，单铃重4.0克以上，衣分36％左右，抗枯萎病耐黄萎病，纤维上半部平均长度28mm以上，比强度29CN/tex，马克隆值5.0。
二、光子不育系的选育，配合图1所示：
1、第一年在本地，选用上述光子新系作父本，与先前选配的三系组合中表现突出的毛子不育系作母本杂交，收获杂交F1种子；当年在海南三亚种植成F1植株，花期考察植株花粉育性，若98％以上植株表现雄性不育，则这些光子父本就可以转育成光子保持系。种植杂交F1植株时发现不育单株与对应的光子父本继续回交一次，收获BC1F1种子，让不育系光子基因型处于杂合分离或纯合状态，选择方法与光子新系相同。
2、第二年本地，种植BC1F1植株，在其中发现不育单株做好标记，与对应的光子父本继续回交一次，收获BC2F1种子。当年冬季在海南三亚种植BC2F1种子，长成BC2F1植株在其中发现不育单株做好标记并编号，其中每株植株上的花朵一部分作母本与同一组合的光子父本继续回交，标记回交组合代号，收获BC3F1种子；同一株上另一部分花朵作母本与毛子保持系回交，鉴定该株不育株是纯合光子还是杂合光子，标记鉴定组合代号。
3、第三年本地，将海南收获BC3F1的种子按同一母本来源的回交组合及对应的光子父本、鉴定组合顺序种植，继续回交，并根据秋收考种结果：鉴定组合种壳上绒毛有无决定回交组合的去留，去除鉴定组合种壳有短绒对应母本回交组合另作它用，选留鉴定组合是光子对应母本回交组合；当年冬季在海南三亚继续回交转育光子不育系，后期可以连续回交几次获得光子不育系。
三、强优势“三交种”杂交组合的选育，配合图2所示：
光子不育系与光子保持系回交获得的光子不育系，与毛子保持系回交，获得光子新不育系，光子新不育系再与毛子恢复系测交配制“三交种”，通过杂交种品种比较试验选出强优势“三交种”杂交组合。
四、将经过测交鉴定出来的光子不育系杂交组合进行高效制种，在周围1000米范围内没有种植其它棉花的隔离区内，将上述选育的光子新不育系，与毛子恢复系(用浓硫酸脱绒后成光子，晒干后)等量混合播种，区别于隔行种植，因为行距通常明显大于株距，再加上蓟马等小昆虫活动范围有限，不育系与恢复系混合种植，株与株之间的距离更近，叶搭叶便于小昆虫在不同的花朵间移动，虫媒花靠昆虫访问完成传粉授粉的作用从而实现杂交制种过程。通过常规田间管理，在自然状态下，不用人工辅助授粉，在开花期间任由棉蓟马、蜜蜂等媒介小昆虫自由传粉结果，待棉花吐絮后收获所有棉花上的子棉并晒干，进入轧花脱子时就可以看出其中有部分光子，通过物理分离筛将真杂交种F1光子从轧花的棉子(含毛子和光子两种)中分离出来集中，该光子就是杂交F1代种子，是生产商品棉的种子，毛子仍是恢复系。
本发明在不育系与恢复系测交前一个世代，插入另一个保持系进行一次回交，使与恢复系制种的不育系的细胞核是杂合状态的新不育系，再用这个杂合状态的新不育系与已育成的系列恢复系测交，使“三交种”中核成份两个保持系各占1/4，恢复系占1/2，配制一批“三交种”杂交组合，进入品种比较试验，从中选育出强优势“三交种”组合，并通过混合播种的方式进一步实现了高效制种，其优点在于：
1、光子保持系的经济性状：受光子基因的控制其自身种子表皮纤维细胞在发育的过程中长纤维数量不如毛子品种，无短绒而形成光子。光子保持系最好的经济性状：子棉产量225公斤/667m2以上，单铃重4.0克以上，衣分36％左右，抗枯萎病耐黄萎病，纤维上半部平均长度28mm以上，比强度29CN/tex，马克隆值5.0。
2、用毛子保持系回交一次能明显改善母本的经济性状，但又不影响高效制种对母本光子的要求。光子新不育系经济性状能有一定提高，毛子保持系的经济性状：子棉产量250公斤/667m2以上，单铃重5.0克以上，衣分42％以上，抗枯萎病耐黄萎病，纤维上半部平均长度29mm以上，比强度29CN/tex，马克隆值5.0。
3、种壳短绒有无(即光子和毛子)性状在制种过程中，杂交F1种子(胚)基因型和表现型比种壳早一个世代，即种壳性状表现为母本性状，不影响高效制种方法的顺利进行。
4、“三交种”杂交F1种子比光子不育系单交种F1种子的商品生产性能更好。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种棉花细胞质不育“三交种”高效制种方法，其特征在于，利用原配合力强的保持系生产“三系”不育系，再用性状有差异的另一个优质保持系回交一次，生产含有两个保持系基因的新“三系”不育系，再与“三系”恢复系测交配制“三交种”，通过试验鉴定筛选出具有强竞争优势的“三交种”。
2.根据权利要求1所述的棉花细胞质不育“三交种”高效制种方法，其特征在于，所述原配合力强的保持系为光子保持系，所述“三系”不育系为光子不育系，所述性状有差异的另一个优质保持系为毛子保持系，所述“三系”恢复系为毛子恢复系。
3.根据权利要求2所述的棉花细胞质不育“三交种”高效制种方法，其特征在于，所述光子保持系的选育方法为：
(11)用毛子保持系通过人工去雄作母本，与光子品系作父本配制杂交组合，收到的杂交F1种子仍是毛子；
(12)种植杂交F1种子，待开花时以杂交F1植株在花期通过人工去雄作母本，与所述光子品系作父本回交一次，得回交种子BC1F1，为光子；
(13)将回交一代组合BC1F1种子播种进行连续几代自交分离，获得光子新系作为光子保持系，淘汰非光子系；
所述光子不育系的选育方法为：
(21)用毛子不育系作母本与步骤(13)中获得的光子新系作为父本杂交，收获毛子F1种子；
(22)种植毛子F1种子，种植成F1植株，花期辨认雄性不育株，将不育株再用光子新系继续回交一次，收获不育株上回交一代BC1F1不育系种子；
(23)种植回交一代BC1F1不育系种子，花期辨认雄性不育株，雄性不育花作母本再与光子新系继续回交一次，收获不育株上回交二代BC2F1不育系种子，都是光子种子；
(24)种植不育株上回交二代BC2F1不育系种子成株行，花期辨认雄性不育株，按田间鉴定结果，将不育株连续顺序编号，同一株上一半雄性不育花作母本再与光子新系继续回交一次，按不育株单株分别单独收获不育株上回交二代BC3F1不育系种子，都是光子种子；将同一株上另一半不育花作母本与毛子保持系配制鉴定组合，收获的种子都是光子；
(25)继续种植回交BC3F1及光子新系，同时种植同一株上另一半不育花作母本与毛子保持系配制鉴定组合种子，种植成相应的株行再与毛子保持系回交鉴定，通过考种后淘汰所有鉴定组合种子是毛子的组合及该组合相同来源的不育株行回交三代BC3F1不育系种子，留下的是纯合光子不育株行回交三代BC3F1不育系种子；
(26)种植纯合光子不育株行回交三代BC3F1不育系种子，花期继续与光子新系回交3-5代性状稳定后，选育出光子不育系。
4.根据权利要求2或3所述的棉花细胞质不育“三交种”高效制种方法，其特征在于，选择与强竞争优势的“三交种”对应的、含有两个保持系基因的新“三系”不育系与毛子恢复系，其中新“三系”不育系为光子新不育系，将毛子恢复系进行脱绒处理后与光子新不育系进行等量混合播种，在自然状态下无需人工辅助授粉，待棉花吐絮后收获所有棉花上的子棉并晒干，进入轧花脱子过程，轧花脱子后从中再分离出的光子为生产商品棉的F1代“三交种”种子，毛子仍是恢复系。
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