CN1078041C - 一种培育彩色棉杂交种的方法 - Google Patents

Abstract

本发明及一种培育彩色棉杂交种的方法，包括利用棉花的细胞核基因雄性不育系为母本，所选父母本一方或父母本双方具有彩色基因，进行辅助授粉，所述母本是细胞核基因雄性不育系(GMS)“一系两用”法中的雄性不育株或细胞核主基因一多基因互作完全不育系(MA)“二级”法的不育株。本发明具有操作简便、工效高，比人工去雄制种提高工效3-5倍、恢复系多，无野生胞质对后代产量的不良影响，能在较短时间内选出高产杂交种，特别是利用细胞核主基因一多基因互作完全不育系为母本配制杂制交种，其操作更加简便，制种产量更高，增加30%。因此可以大规模地，低成本的生产杂种F1代种子，从而为大面积生产利用杂种优势提供了可能性。

Description

一种培育彩色棉杂交种的方法

技术领域

本发明涉及农业生产技术，具体地说，涉及一种培育彩色棉杂交种的方法。

背景技术

目前世界各国生产彩色棉均使用普通的常规彩色棉品种。例如，独联体的CPH-1号、CPH-2号；美国的GREEN LINT4(绿绒4号)、ALGERIAN BROWN(阿尔及尼亚浅棕绒)、BBOWN LINT(棕绒)；我国的川棉所选棕绒1号、2号，川棉所选绿绒，中棉所选棕绒，甘选棕绒，等等。但是，使用这些品种存在以下缺陷：

1、皮棉产量低：其单产水平为181-1076公斤/公顷，同常规白棉品种比较要减产21％-48％。

2、纤维品质差：主要表现为纤维短和纤维强力差。

3、抗病、虫害能力差。

4、种子内质一致性差，纤维色泽不稳定：同一品种种子反复使用易产生天然杂交混杂，不同单株间纤维色泽在不同程度的差异。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺陷的，提供一种培育彩色棉杂交种的方法。

为完成上述目的，本发明的技术方案是：

利用棉花的细胞核基因雄性不育系为母本，父母本一方或父母本双方具有彩色基因，进行辅助授粉，所述母本是细胞核基因雄性不育系(GMS)“一系两用”法中的雄性不育株或细胞核主基因—多基因互作完全不育系(MA)“二级”法的不育株。

其中，所述父本是普通陆地棉或海岛棉。

其中，所述“一系两用”法是：细胞核隐性基因雄性不育兄妹交系统中的可育株当成保持系，其中分离出的不育株当成不育系。

其中，所述“一系两用”法制种的技术要求有：

(1)隔离区：制种田与其它棉田隔离距离不少于100米；

(2)种植方式：在雨养棉区制种，母本区密度应保证在拨除可育株后，不育株数在2000株/亩左右，同时，父本采取摘花授粉，父母本种植比例为1∶8-10，父母本开花期比较接近，则父本应提前播种5-7天，父本开花明显早于母本，则父本应推迟播种5-7天或分期播种，以便在母本一开花后就有父本花粉授粉；

(3)蕾期育性识别：当花冠长并达0.9厘米时，捻破花药，根据花粉有无判断可育株和不育株，将可育株拔除，对不育株做上标记；

(4)授粉：开花后45-50天为授粉适宜期，授粉完全停止后，应将后期的无效花蕾和果枝打掉，以便养分集中供应授粉花铃发育；

(5)亲本的繁殖和保纯：父母本均应在隔离区内分别繁殖，保纯，同时，父本应采用单株自交和选择，母本采用配对株杂交，然后，再依照株行、株系、原种三年三圃制的程序进行保纯。

所述“二级”法是以细胞核基因雄性不育两用系为母本，以专有的细胞核基因雄性不育保持系(MB)为父本，通过杂交得到具有100％不育株的细胞核雄性不育系(MA)。所述的完全不育系MA繁殖技术要求有：

(1)用具有“洞A”不育基因的各种细胞核雄性不育两用系产生核不育株，即一级繁殖；

(2)用保持系(MB)为父本同上述核不育株杂交，其杂交F1即为新不育系(MA)，在用保持系(MB)杂交前应严格淘汰母本中出现的雄性可育株；

(3)保持系MB的繁殖和保纯，同其他棉田隔离300米以上，保持系(MB)单株全部采用人工自交辅助授粉，并严格淘汰混杂单株；

(4)彩色棉恢复品种和核雄性不育两用系的保纯和繁殖同“一系两用”法相同。

所述“一系两用”就是将细胞核隐性基因雄性不育兄妹交系统中的可育株(育性基因杂合体)当成保持系，而其中分离出的不育株当成不育系，在此基础上进行不育系(两用系)繁殖和配制杂交种的方法。这种兄妹系既作保持系又作不育系，所以称为“两用系”，而这种方法则称为“一系两用”法。但是由于“两用系”中的可育株和不育株(大约各占50％左右)在繁殖和制种时分别充当保持系和不育系的角色，可是，二者除在育性基因和育性性状上有明显的差别外，其他农艺性状的基因和表型均非常接近，似如孪生兄妹，在种子和幼苗上均无法区别，只有待开花后，根据二者花器官雄蕊的退化情况而判断，当进行“两用系”繁殖时，将“两用系”中可育株的花粉人工辅助授到不育株雌蕊柱头上，使其结铃产生种子。然后，只在不育株上采收种子，这些种子就是供下一年使用的“两用系”种子。当进行杂交种制种时，“两用系”中的所有可育株必需在开花判别后立即拔除，只保留不育株，然后授以恢复系品种的花粉，使不育株结铃产生种子。秋后，只在不育株上采收种子，这些种子就是供下一年使用杂交种(F1)。

由于彩色纤维基因在遗传上属显性基因，因此制种时，只要父母本任一方或父母本双方都具有彩色基因，则配制的杂交种也一定是具有彩色的。由于细胞核基因雄性不育两用系的不育基因属隐性突变基因，因而所有正常的陆地棉和海岛棉品种(包括所有彩色棉品种)都含有对于这种隐性突变相对应的野生型恢复基因。所以现有的一切品种都是我们采用的细胞核隐性基因雄性不育系的恢复系。这一特点十分有利于本方法及时利用现代育种技术所育成的新品种为恢复系，进一步筛选高优势的杂交种。在繁殖和制种的过程中，为了避免昆虫传粉造成天然杂交混杂，所以繁殖、制种区、杂交种生产区和普通棉花生区之间都应进行一定距离的隔离(相互间距离不得少于100米)。

所述“二级法”(又称“MMS”法)就是以细胞核基因雄性不育两用系为基础，以专有的细胞核基因雄性不育保持系MB为桥梁，以不育系的二级繁殖为核心，实现杂交棉繁殖、制种的新方法。在这种方法中，不育系的第一级繁殖，即是用“一系两用”法繁殖两用系，然后在第二级繁殖中，用“两用系”中的不育株为母本(两育系中的可育株全部拔除)，以专有的保持系MB为父本，通过人工辅助授粉使不育株结铃并产生种子，这些种子就是细胞核主基因-多基因互作完全雄性不育系(MA)。

由于不育系繁殖的全过程包括第一年繁殖“两用系”第二年才能繁殖完全不育系，需要经过两个要求不同的台阶，所以将这种方法称为“二级法”。

使用“二级法”制种时，即以细胞核主基因-多基因互作完全雄性不育系(MA)为母本(该不育系不育株率达100％，花朵群体不育度达95％-100％)，以所有的普通陆地棉和海岛棉(包括彩色棉)为恢复系父本，通过人工辅助授粉使不育系结铃并产生种子，这些种子就是供大面积所用的杂交种(F1)。

利用细胞核基因雄性不育两用系为母本配制杂种交种，具有操作简便(无需手工去雄技术)、工效高(比人工去雄制种提高工效3-5倍)、恢复系多(所有现行陆地棉和海岛品种均是恢复系)，利于广泛筛选优良组合，无野生胞质对后代产量的不良影响(同细胞质雄性不育系比较)，能在较短时间内选出高产杂交种，特别是利用细胞核主基因-多基因互作完全不育系为母本配制杂制交种，除保持上述不育系的优点外，其操作更加简便，(无需像一般细胞核基因雄性不育系那样，人工拔除50％左右的可育株)，制种产量更高(增加30％)。因此利用雄性不育系就可能大规模地，低成本的生产杂种F1代种子，从而为大面积生产利用杂种优势提供了可能性。经过我们对彩色纤维遗传特性的分析，证明色泽(绿色和棕色)受二对显性基因控制，因此，F1杂种优势可以同纤维彩色顺利结合，尤其是当父母本均为彩色时，由于二对彩色基因纯合，其纤维色泽可以得到充分的显示，加之生产种子只使用一次，种子内质一致性高，株间差异小，色泽相对稳定。

棉花品种间和种间杂种优势，已经为许多试验和实距所证实。其主要表现为营养生长势强，早熟，产量，品质，抗病虫性和抵御各种不良环境的能力提高。根据我们田间比较试验和用HVI900系列大容量纤维测试系统对品质测定的结果：彩色杂交棉比普通彩色棉，在主要综合性状上都有较大幅度提高。

1、产量：

品种	产量构成因素			皮棉产量公斤/亩
					衣分％	铃重(克)	铃数(个/株)
	普通彩色棉彩色杂交棉	18.3-32.829.7-37.7	3.7-5.74.5-8.3					14.2(4.8-23.3)16.8(16.4-21.6)	21.8-61.978.4-113.1

2、品质：

品种	纤维长度(25％跨距长度)	纤维细度马克隆值	纤维强度(克/特克斯)
				普通彩色棉彩色杂交棉	13.5-22.724.3-37.1	2.3-5.14.3-5.9	10.2-15.315.4-18.3

3、抗虫害性：

品种	6月20日调查虫害株率％	7月25日虫害蕾铃脱落率％	皮棉产量公斤/亩
				普通彩色棉抗虫彩色杂交棉	41.7(10-70)1.82(0-20)	2.3-5.14.3-5.9	21.8-81.950.9-102.8

根据棉花对其主要病害，枯黄萎病的抗性规律，一般抗病表现为显性，因此，当雄性不育系具有抗病性时，即是普通彩色棉不抗病，而彩色杂交棉均可具有耐性—抗病的水平。所以杂交种一方面可能充分利用在一亲本的显性有利性状而增加其自身的优越性和抗逆性，而另一方面，按照遗传规律其二代种性状将产生强烈分离，个体之间在雄性可育、不育，产量、品质、抗性、生长状况等方面都会出现巨大差异，从而使其在整体上失去应用价值，这就保证了彩色杂交棉生产技术上的可控性。

附图说明

图1是采用“一系两用”法繁殖和生产彩色杂交棉程序图；

图2是采用“二级法”繁殖和生产彩色杂交棉程序图。

具体实施方式

图1是利用细胞核基因雄性不育两用系(GMS)为母本，彩色棉为父本，采用“一系两用”法繁殖和生产彩色杂交棉程序图。在图1中，图的左部，即隔离区I，显示“两用系”的连续繁殖过程，每年在分离为可育株和不育株的两用系群体中(约各占50％左右)，将可育株的花粉授给不育株，然后在不育株上采收种子，即是下一年使用的“两用系”，年年如此，即可实现“两用系”的不断繁殖。

图的中部，即隔离区II，显示杂交种的制种过程，即春天播种“两用系”在母本区或母本行，待开花时，全部拔掉两用系区域内的可育株，只留不育株，然后用彩色棉品种(恢复系)授粉，使不育株结铃并产生种子，这部份种子用于下年即大面积杂交种(F1)。

图的右部即隔离区III，显示杂交种的大田生产，这里使用的杂交种，均是上一年配制的种子，并且都是杂种一代(F1)。由于杂种二代会出现雄性不育性状和其他农艺性状的分离，所以细胞核基因雄性不育彩色杂交棉的种子只能使用一代，必需年年制种、换种，绝对不能使用一代种继续留种使用，否则将由于性状分离而严重减产。

由图例可见，繁殖、制种可在同一年进行，而发种应用则在下一年，所以全过程要经历二年。

图2是利用细胞核主基因—多基因互作完全不育系(MA)为母本，彩色棉为父本，采用“二级法”繁殖和生产彩色棉杂交棉程序图。

图的左部，即隔离区I显示“两用系”的连续繁殖过程，其内容完全相同于“一系两用”法的繁殖。

图的中左部，即隔离区II，显示细胞核主基因—多基因互作完全不育系的连续繁殖过程。在这里母本区春播时仍然是播种的“两用系”，它必然会分离出各占50％的不育和可育株，而且只有在开花时才能加以区别，并把可育株拔除，留下不育株为母本，然后再授以专有的保持系MB的花粉，使不育株结铃并产生种子，这些种子就是下年用于制种的细胞核主基因-多基因互作完全雄性不育系(MA)。通过图示同时还可以看到，完全雄性不育系(MA)是具有“两用系”和“MB保持系”两种不同农艺遗传背景的杂交一代，因此，它具有一定的杂种优势，这也是“二级法”制种产量高的遗传基础，同时，也是“二级法”不同于其他方法的一个特色。

图的右部，即隔离区III，显示“二级法”的连续制种过程，这个过程比较简化，即在母本区播种完全不育系MA的种子，开花后(再不用拔除可育株)授以彩色棉父本恢复系品种的花粉，使不育系结铃并产生种子，这些种子就是下一年使用的杂交种一代(F1)，由图例也可见，这种杂交种实际是具有“两用系”、“MB保持系”、“彩色棉恢复系”三种农艺遗传背景结合的“三交杂种”，由于它的背景丰富，因此它比一般的杂交种具有更强和更广泛的适应性，这也是“二级法”杂交种的又一特色。

图的右部，即隔离区Ⅳ，显示杂交种的大田生产：这些种子仍然只能使用一次，不能继续留种。

由图示可见，二次繁殖可在同一年内进行，而制种需在次年进行，杂交种应用则又在下一年进行，所以，全过程要经历三年。

“一系两用”法制种主要技术程序：

(1)隔离区：制种田与其它棉田隔离距离不少于100米。

(2)种植方式：在雨养棉区制种，母本区密度应保证在拔除可育株后，不育株数在2000株/亩左右。同时，父本采取摘花授粉，父母本种植比例为1∶8-10。如父母本开花期比较接近，则父本应提前播种5-7天，父本开花明显早于母本，则父本京戏推迟播种5-7天或分期播种。以便在母本一开花后就有充足的父本花粉授粉，从而提高制种产量。

(3)蕾期育性识别：当花冠长度达0.9厘米时，捻破花药，根据花粉有无判断可育株和不育株。将可育株拔除，对不育株做上标记。

(4)授粉：开花后45-50天，每日上午9：00-下午2：00时为授粉适期，此其授粉成铃率高，种子发育好。授粉完全停止后，应将后期的无效花蕾和果枝打掉，以便养分集中供应授粉花铃发育。

(5)亲本的繁殖和保纯：父母本均应在隔离区内分别繁殖，保纯。同时，父本应采用单株自交和选择，母本采用配对(株)杂交。然后，再依照株行、株系、原种三年三圃制的程序进行保纯。如果杂交棉与育苗移栽技术配合，则繁殖和制种田的面积可按1∶50安排。完全不育系MA繁殖主要技术程序：

(1)用具有“洞A”不育基因的各种细胞核雄不育两用系产生核不育株，即一级繁殖。

(2)用保持系MB为父本同上述核不育株发杂交，其杂交F1即为新不育系MA，这就是二级繁殖。在用MB杂交前应严格淘汰其中可能混乱的含有恢复主基因的正常雄性可育株，否则MA不育系的不育株率和不育度将难以保证。

(3)保持系MB的繁殖和保纯，将严格同其他棉田隔离300米以上，MB单株全部采用人工自交辅助授粉，并严格淘汰可能混入的含有恢复主基因的单株。

(4)彩色棉恢复品种和核雄性不育两用系的保纯和繁殖同“一系两用”法类同。本发明中的棉花细胞核雄性不育基因，系由品种“洞庭1号”天然突变产生的隐性基因，称为“洞A”雄性不育基因，在此基础上先后同品种湘1-170杂交，转育成细胞核雄性不育两用系“473A”，然后又同抗枯萎病品种陕1155杂交，转育成抗病雄性不育两用系“抗Al”，而棉花核雄性不育完全保持系，系由洞A×NO.5014后代的散粉不育株，经16代长期自交，测交选择而成。它对一切“洞A”不育基因的衍生系，其后代的不育株率可达到100％，而花朵群体不育度可达到95％-100％。本发明的彩色棉恢复系品种，主要有来源于美国的GREEN LINT4(绿绒4号)、ALGERIAN BROWN(阿尔及利亚浅棕绒)、BROWN LINT(棕绒)、LAFFERY BROWN LINT(深棕色)、AK-DJURA(绿绒)、DWAEF I HANKEEN DARK BBIWN(爱达斯州矮杆深棕绒)、GHIRSURUM WARE II(陆地棉绿绒)、LONGHORN COTTON(长角棉红褐色)、GREEN(绿绒)、MARCEL LEAF(波边叶)、DWARF I HANKEEN(爱达荷州矮杆淡黄色)、Br、LINt CLEAN SEED(棕绒光子)、HANKREEN BROWN(南京棕绒)、KING 67-6(金67-8棕褐色)、ARKANSSAS GREENLINT(阿肯色州绿绒)、EXFREME OKRA LEAF(超鸡脚叶棕絮)、BROWN 6(TEXss RUSt)(德克萨斯褚色6号)、BLCS(棕色)、VEROE OBSCUCO UC-6(绿绒)、VERDE CLARO UC-7(绿绒)、BEGNAUD UC-16(绿绒)、PV-X-2(海岛棉紫绒)等22个品种。还有我国自行通过杂交或系统选育育成的彩色棉品种，如川棉所选棕绒1号、2号、川棉所选绿绒、中析所选棕绒、甘选棕绒等。

上述品种均与细雨胞核雄性不育两用系(GMS)和细胞核完全雄性不育系(MA)配制了杂种F1级合，经观察比较，认为抗AX川棉所选棕绒1号；抗AX川棉所选棕绒2号；MAX川棉所选绿绒；抗AX阿尔及利亚淡棕；MAX绿绒4号；抗AX甘选棕绒；抗AX中棉所选棕绒等七个组合具有高产、优质、抗逆性强、早熟等优点，可供生产上使用。在栽培上，彩色杂交棉的种植密度应比同等条件下的一般彩棉常规种稍稀，以发挥杂交种的个体优势，此外在肥料施用时期上，也应比常规种有所提前，以适应发育快的需要。

Claims (6)

1、一种培育彩色棉杂交种的方法，包括利用棉花的细胞核基因雄性不育系为母本，其特征是父母本一方或父母本双方具有彩色基因，进行辅助授粉，所述母本是细胞核基因雄性不育系(GMS)“一系两用”法中的雄性不育株或细胞核主基因-多基因互作完全不育系(MA)“二级”法的不育株。

2、根据权利要求1所述的方法，其特证是所述父本是普通陆地棉或海岛棉。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征是所述“一系两用”法是：细胞核隐性基因雄性不育兄妹交系统中的可育株当成保持系，其中分离出的不育株当成不育系。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征是所述“一系两用”法制种的技术要求有：

(1)隔离区：制种田与其它棉田隔离距离不少于100米；

(2)种植方式：在雨养棉区制种，母本区密度应保证在拨除可育株后，不育株数在2000株/亩左右，同时，父本采取摘花授粉，父母本种植比例为1∶8-10，父母本开花期比较接近，则父本应提前播种5-7天，父本开花明显早于母本，则父本应推迟播种5-7天或分期播种，以便在母本一开花后就有父本花粉授粉；

(3)蕾期育性识别：当花冠长并达0.9厘米时，捻破花药，根据花粉有无判断可育株和不育株，将可育株拔除，对不育株做上标记；

(4)授粉：开花后45-50天为授粉适宜期，授粉完全停止后，应将后期的无效花蕾和果枝打掉，以便养分集中供应授粉花铃发育；

(5)亲本的繁殖和保纯：父母本均应在隔离区内分别繁殖，保纯，同时，父本应采用单株自交和选择，母本采用配对株杂交，然后，再依照株行、株系、原种三年三圃制的程序进行保纯。

5、根据权利要求1或2所述的方法，其特证是所述“二级”法是以细胞核基因雄性不育两用系为母本，以专有的细胞核基因雄性不育保持系(MB)为父本，通过杂交得到具有100％不育株的细胞核雄性不育系(MA)。

6、根据权利要求5所述的方法，特证是所述的完全不育系MA繁殖技术要求有：

(1)用具有“洞A”不育基因的各种细胞核雄性不育两用系产生核不育株，即一级繁殖；

(2)用保持系(MB)为父本同上述核不育株杂交，其杂交F1即为新不育系(MA)，在用保持系(MB)杂交前应严格淘汰母本中出现的雄性可育株；

(3)保持系MB的繁殖和保纯，同其他棉田隔离300米以上，保持系(MB)单株全部采用人工自交辅助授粉，并严格淘汰混杂单株；

(4)彩色棉恢复品种和核雄性不育两用系的保纯和繁殖同“一系两用”法相同。

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