CN108782225A - 一种高产早熟优质多抗棉花的育种方法 - Google Patents

一种高产早熟优质多抗棉花的育种方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于棉花育种技术领域,公开了一种高产早熟优质多抗棉花的育种方法,包括亲本的选择与组配步骤和低代大群体多生态选择、个性化/差异化选择鉴定、表型性状与分子标记辅助选择为主体的快速平衡选择“三位一体”的复合方式对优良性状进行选择,可同时选择高产、早熟、多抗性单株,育种效率高。

Description

一种高产早熟优质多抗棉花的育种方法
技术领域
本发明属于棉花育种技术领域,具体涉及一种高产早熟优质多抗棉花的育种方法。
背景技术
棉花是重要的经济作物,在国民经济发展中占有重要地位。我国三大棉花产区,包括多个不同亚区,生态条件复杂,种植制度多样。
如气候生态条件年际间极不稳定,自然灾害发生频率较高,旱害、病害、尤其是棉花生长后期低温或阴雨寡光照造成棉花脱落烂铃,给棉花生产带来重要影响,严重影响产量品质。棉花品种存在迟发晚熟易或早衰、产量低而不稳、品质差的问题,这就要求新培育的棉花品种必须具有广泛的环境适应性。
另外,无膜棉栽培技术的实施,要求棉花品种早熟性提高;棉花种植技术含量高,管理费工费时。随着城乡一体化建设步伐的加快,农村劳动力的大量转移,棉花种植必须走简化栽培、机械化移栽之路,这也对棉花品种特性提出了新的要求。
现有技术中,棉花新品种的选育方法仍然多采用传统杂交育种方法,这种方法经过多代选择培育,获得目的性状品种,然而传统杂交育种方法一般难以筛选出同时集多个优良性状于一体的新品种,效率低。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供的一种高产早熟优质多抗棉花的育种方法,可筛选出同时集多个优良性状于一体的新品种,效率高。
本发明的目的是提供一种高产早熟优质多抗棉花的育种方法,包括以下步骤:
S1,亲本的选择与组配
利用表型性状及与表型性状相关的分子标记对备选种质资源进行选择,筛选出高产早熟品种、早熟优质抗病品种的或者高产抗病品种的至少两个优异亲本,并从优异亲本中筛选出两个优势互补的亲本进行杂交,得到F1代;
S2,低代大群体多生态选择、个性化/差异化选择鉴定、快速平衡选择“三位一体”复合育种体系
从S1所得F1代选择出优良单株400-600株在海南加代繁育,得到具有高产早熟抗病性状的F2代;
F2代群体种植8000-9000株,且平均种植在多个不同的生态区,利用个性化/差异化选择鉴定方法和快速平衡选择方法筛选出具有高产早熟优质抗病性状的F3代,取F3代400-600株在海南加代繁育,利用个性化/差异化选择鉴定方法和快速平衡选择方法筛选得到具有高产早熟优质抗病性状的F4代;
大群体选择与不同生态区棉农自定式种植鉴定、杂交组合配制地鉴定:F4代群体种植8000-9000株,且平均种植在多个不同的生态区,利用个性化/差异化选择鉴定方法和快速平衡选择方法筛选出具有高产早熟优质抗病性状的F5代,取F5代400-600株在海南加代繁育,F6代在杂交组合配制地进行新品种/系种植鉴定并同时进行不同生态区棉农自定式种植鉴定,获得高产早熟优质多抗的棉花新品种/系。
其中,个性化/差异化选择鉴定方法是:按照高产、早熟和多抗的目标的次序进行差异筛选;其中高产的选择重点是铃数;早熟的选择重点是铃重、集中结铃和霜前皮产量;优质选择的重点是纤维长度和强度;多抗的选择重点是综合抗病指数;
快速平衡选择方法包括:①产量结构均数平衡选择,即选择单株铃数、单铃重、衣分同时大于群体平均数的单株或品系;②偏弱性营养生长形态和光合性能指标PI辅助选择,即选择营养生长偏弱且营养生长与生殖生长协调平衡、光合性能良好的单株或品系;③高产、早熟、株形分子标记辅助选择,即利用SSR分子标记技术对棉花品种进行优异基因鉴定,筛选出携带与高产、早熟、优质、抗病表型紧密相关基因的植株;④负相关性状平衡选择,即对高产与早熟、优质、抗性负相关、营养生长与生殖生长负相关的性状进行平衡选择。
优选的,上述高产早熟优质多抗棉花的育种方法,S1中,优异亲本的数量为2-6个。
优选的,上述高产早熟优质多抗棉花的育种方法,S2中,所述多个不同生态区为黄河流域棉区、长江流域棉区、西北内陆棉区以及黄河流域棉区不同亚区。
优选的,上述高产早熟优质多抗棉花的育种方法,S2中,个性化/差异化选择鉴定具体方法是:按照高产、早熟、优质和多抗的目标的次序进行差异筛选;其中高产性状的选择以铃数为筛选标准;早熟性状的选择以株型紧凑、果枝上举、营养枝少、生育天数短为筛选标准,选择重点是铃重、集中结铃和霜前皮产量;优质选择的重点是纤维长度和强度;多抗的选择以抗黄萎病指数和抗枯萎病指数为筛选标准,选择重点是综合抗病指数。
优选的,上述高产早熟优质多抗棉花的育种方法,S2中,与高产性状相关等位基因有:包括8个子棉产量基因、9个皮棉产量基因、5个单株铃数基因、6个铃重基因和10个衣分基因;与早熟性状相关的等位基因有:包括2个苗期早熟基因、3个蕾期或花铃期早熟基因、3个生育期早熟基因、7个果枝始节基因、6个始节高度基因。
与现有技术相比,本发明提供的高产早熟优质多抗棉花的育种方法具有以下有益效果:
1、本发明针对不同流域棉区棉花生产中长期存在的产量低而不稳和迟发晚熟品质差或早熟不早衰品种缺乏的情况,采用“低代大群体多生态选择、个性化/差异化选择鉴定、快速平衡选择“三位一体”的复合育种体系培育棉花高产早熟优质多抗新品种,其中,核心是低代大群体多生态选择,同时按照不同育种目标采用差异化策略进行选择,另外引进外源亲本种质资源、开发高产早熟株型基因分子标记进行快速育种和平衡负相关性状优化外源基因含量,达到平衡育种的目的。
2、棉花常规育种中,杂交后代的F2群体个体种植一般为800-1000株左右,对于800-1000株的F2群体,在优化亲本组合、需要改良重组的目标基因和性状较少的情况下,能够出现目标植株。但是高产稳产、早熟、优质性状是多基因调控的复杂数量性状,枯萎病、黄萎病生理小种多变,改良需要聚合多个主效抗病基因,显然800-1000株的F2群体不能满足实际需求。本发明综合考虑棉花高产稳产性状改良和早熟不早衰优质同步提高需要聚合多个高产稳产和早熟优质相关基因,先从F1代选择出优良单株500株左右在海南加代,然后F2代大群体种植8000-9000株,且平均种植在多个不同的生态区,利用个性化/差异化选择鉴定方法和快速平衡选择方法筛选优良性状单株,可同时选择高产、早熟、优质、多抗(抗病虫害)单株,育种效率高。
附图说明
图1是本发明提供的一种高产早熟优质多抗棉花的育种方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明,但不应理解为本发明的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法,通常按照常规条件操作,由于不涉及发明点,故不对其步骤进行详细描述。
实施例1
如图1所示,本发明提供的一种高产早熟优质多抗棉花的育种方法,具体包括以下步骤:
S1,亲本的选择
收集国内外不同来源、不同生态区域和遗传背景的600份陆地棉亲本种质资源,在长江流域棉区、黄河流域棉区、西北内陆棉区、黄河流域棉区不同亚区累计选择23个试验点。
利用表型性状及与表型性状相关的分子标记对备选种质资源进行选择,筛选出高产早熟品种、早熟优质抗病品种的或者高产抗病品种的至少两个优异亲本,并从优异亲本中筛选出两个优势互补的亲本进行杂交,得到F1代;
S2,低代大群体多生态选择、个性化/差异化选择鉴定、快速平衡选择“三位一体”复合育种体系
从S1所得F1代选择出优良单株500株在海南加代繁育,得到具有高产早熟抗病性状的F2代;
F2代群体种植8000株,且平均种植在多个不同的生态区,利用个性化/差异化选择鉴定方法和快速平衡选择方法筛选出具有高产早熟优质抗病性状的F3代,取F3代500株在海南加代繁育,利用个性化/差异化选择鉴定方法和快速平衡选择方法筛选得到具有高产早熟优质抗病性状的F4代;
大群体选择与不同生态区棉农自定式种植鉴定、杂交组合配制地鉴定:F4代群体种植9000株,且平均种植在多个不同的生态区,利用个性化/差异化选择鉴定方法和快速平衡选择方法筛选出具有高产早熟优质抗病性状的F5代,取F5代500株在海南加代繁育,F6代在杂交组合配制地进行新品种/系种植鉴定并同时进行不同生态区棉农自定式种植鉴定,获得高产早熟优质多抗的棉花新品种/系。
其中,S2中,所述多个不同生态区为黄河流域棉区、长江流域棉区、西北内陆棉区、黄河流域棉区不同亚区;其中黄河流域棉区及黄河流域棉区不同亚区气温≥10℃的天数为196-230天;长江流域棉区气温≥10℃的天数为220-300天;西北内陆棉区气温≥10℃的天数为160-196天。
其中,个性化/差异化选择鉴定方法是:按照高产、早熟、优质和多抗的目标的次序,分清主次,突出重点进行差异筛选;其中高产的选择重点是铃数;早熟的选择重点是铃重、集中结铃和霜前皮产量;优质选择的重点是纤维长度和强度;多抗的选择重点是综合抗病指数;
快速平衡选择方法包括:①产量结构均数平衡选择,即选择单株铃数、单铃重、衣分同时大于群体平均数的单株或品系;②偏弱性营养生长形态和光合性能指标PI辅助选择,即选择营养生长偏弱且营养生长与生殖生长协调平衡、光合性能良好的单株或品系;③高产、早熟、株形分子标记辅助选择,即利用SSR分子标记技术对棉花品种进行优异基因鉴定,筛选出携带与高产、早熟、优质、抗病表型紧密相关基因的植株;④负相关性状平衡选择,即对高产与早熟、抗性负相关、营养生长与生殖生长负相关的性状进行平衡选择。
S2中,与高产性状相关等位基因参照表1(参考论文Zhe X,Xin Z,Liu Y Y,etal.Major Gene Identification and Quantitative Trait Locus Mapping forYieldRelated Traits in Upland Cotton(Gossypium hirsutum L.)[J].Journal ofIntegrative Agriculture,2014,13(2):299-309.),有:包括8个子棉产量基因、9个皮棉产量基因、5个单株铃数基因、6个铃重基因和10个衣分基因;与早熟性状相关的基因参照表2(Cheng-Qi LiLi SongZhao H H,et al.Identification of quantitative traitloci with main and epistatic effects for plant architecture traits in Uplandcotton(Gossypium hirsutum,L.)[J].Plant Breeding,2014,133(3):390-400.),有:包括2个苗期早熟基因、3个蕾期或花铃期早熟基因、3个生育期早熟基因、7个果枝始节基因、6个始节高度基因。
表1高产性状相关等位基因
表2早熟性状相关等位基因
一、育种效果说明
利用上述实施例1的方法育出以下高产早熟优质多抗的棉花品种例子如下:
(1)百棉1号(所用的优异亲本为百农8602和新3313)
经国家审定、河南省审定,该品种是适于春播种植和套种或移栽的转基因常规春棉新品种。该品种高产稳产、优质、早熟性好,适宜机械化移栽。经国家黄河流域棉区春棉组区域试验,两年试验结果平均,百棉1号子棉、皮棉、霜前皮棉的亩产依次为246.6公斤、100.8公斤和93.7公斤,分别比对照品种鲁棉研21增产10.5%、9.9%和8.2%,皮棉和霜前皮棉分别位居同期参试品种第1、1位;品质好,河南省区试,纤维长度29.67,比强度29.88CN/tex,马克隆值4.58,国家区试,纤维长度29.3mm,比强度28.4CN/te,马克隆值4.9。
百棉1号早熟性好:生育期122-124天,霜前花率92.9%;表明早熟性的第一果枝结位低,为6.5,花芽分化早,第4节位始有花芽分化,第5节位花芽分化最多并结束分化;具有良好的抗病虫性,经中国农科院棉花研究所接菌抗病鉴定:抗枯萎病、耐黄萎病:枯萎病病指6.4,黄萎病病指24.2;高抗棉铃虫,经中国农科院生物所抗虫鉴定:2006-2007黄河流域区域试验抗虫鉴定结果,抗虫株率分别为率100%、99%,两年平均BT蛋白含量552.7,蕾铃被害减退率61.8%,三代幼虫死亡率94.0%。
(2)百棉985(百棉985是由河南科技学院和河南省中创种业短季棉有限公司培育,所用优异亲本为新科棉1号和冀668,并用新科棉1号变异单株09N018、BM2001-1,冀668变异单株K085选育而得的棉花品种)
经国家审定,该品种是适于春播种植和套种或移栽的转基因常规春棉新品种。该品种集高产、稳产、早熟、抗病虫于一体。该品种于2010~2011年参加黄河流域棉区中熟常规品种区域试验,两年区域试验结果平均,百棉985子棉、皮棉、霜前皮棉的亩产依次为241.4公斤、97.7公斤和89.9公斤,分别比对照品种中植棉2号增产10.9%、13.3%和14.0%,居同期参试15个品种的第1、1、1位;2012年参加黄河流域棉区中熟常规品种生产试验,百棉985子棉、皮棉、霜前皮棉亩产依次为250.8公斤、100.1公斤和89.4公斤,分别比对照品种中植棉2号增产8.7%、11.0%和11.9%,增产达极显著水平,居同期参试品种的第1、1、1位;国家区试,纤维长度28.6mm,比强度29.8CN/tex,马克隆值4.8,长细强搭配合理,品质优。
该品种生育期较短,122天,比同期参试的15个品种;早熟1-2天,霜前花率高,为92.0%,开花吐絮集中,开花到吐絮仅58天,,结铃快,结铃性强,早熟性好,早熟不早衰;该品种并具有良好的抗病虫性,经中国农科院棉花研究所接菌抗病鉴定:耐枯萎耐黄萎病,枯萎病病指为9.9、黄萎病26.6,抗棉铃虫,经中国农科院生物所抗虫鉴定:2010—2011年黄河流域区域试验抗虫鉴定结果,抗虫株率分别为率100%、96%,BT蛋白含量分别为477ng/g、1395ng/g,两年平均蕾铃被害减退率66.5%,三代幼虫死亡率93.6%。该品种适应性广,适宜于黄河流域所有棉区种植(适宜在黄河流域安徽淮河以北、河北东南、河北南部、河北中部、河南北部、河南东部、河南东南、江苏淮河以北、山东北部、山东西北、山西南部、天津、陕西关中棉区种植);已在多地推广应用,并已在多地推广应用被作为黄河流域南部棉区轻简化育苗机械化移栽主推品种。
需要说明的是,上述实施例中,所述百农8602,新3313品种变异单株09N018、BM2001-1,百棉1号,K085的棉花的品种/系原始来源和直接来源均是河南科技学院。
需要说明的是,本发明中涉及数值范围时,应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用,为了防止赘述,本发明描述了优选的实施例及效果,尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种高产早熟优质多抗棉花的育种方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,亲本的选择与组配
利用表型性状及与表型性状相关的分子标记对备选种质资源进行选择,筛选出高产早熟品种、早熟优质抗病品种的或者高产抗病品种的至少两个优异亲本,并从优异亲本中筛选出两个优势互补的亲本进行杂交,得到F1代;
S2,低代大群体多生态选择、个性化/差异化选择鉴定、快速平衡选择“三位一体”复合育种体系
从S1所得F1代选择出优良单株400-600株在海南加代繁育,得到具有高产早熟抗病性状的F2代;
F2代群体种植8000-9000株,且平均种植在多个不同的生态区,利用个性化/差异化选择鉴定方法和快速平衡选择方法筛选出具有高产早熟优质抗病性状的F3代,取F3代400-600株在海南加代繁育,利用个性化/差异化选择鉴定方法和快速平衡选择方法筛选得到具有高产早熟优质抗病性状的F4代;
大群体选择与不同生态区棉农自定式种植鉴定、杂交组合配制地鉴定:F4代群体种植8000-9000株,且平均种植在多个不同的生态区,利用个性化/差异化选择鉴定方法和快速平衡选择方法筛选出具有高产早熟优质抗病性状的F5代,取F5代400-600株在海南加代繁育,F6代在杂交组合配制地进行新品种/系种植鉴定并同时进行不同生态区棉农自定式种植鉴定,获得高产早熟优质多抗的棉花新品种/系。
其中,个性化/差异化选择鉴定方法是:按照高产、早熟、优质和多抗的目标的次序进行差异筛选;其中高产的选择重点是铃数;早熟的选择重点是铃重、集中结铃和霜前皮产量;优质选择的重点是纤维长度和强度;多抗的选择重点是综合抗病指数;
快速平衡选择方法包括:①产量结构均数平衡选择,即选择单株铃数、单铃重、衣分同时大于群体平均数的单株或品系;②偏弱性营养生长形态和光合性能指标PI辅助选择,即选择营养生长偏弱且营养生长与生殖生长协调平衡、光合性能良好的单株或品系;③高产、早熟、株形分子标记辅助选择,即利用SSR分子标记技术对棉花品种进行优异基因鉴定,筛选出携带与高产、早熟、优质、抗病表型紧密相关基因的植株;④负相关性状平衡选择,即对高产与早熟、优质、抗性负相关、营养生长与生殖生长负相关的性状进行平衡选择。
2.根据权利要求1所述的高产早熟优质多抗棉花的育种方法,其特征在于,S1中,优异亲本的数量为2-6个。
3.根据权利要求1所述的高产早熟优质多抗棉花的育种方法,其特征在于,S2中,所述多个不同生态区为黄河流域棉区、长江流域棉区、西北内陆棉区以及黄河流域棉区不同亚区。
4.根据权利要求1所述的高产早熟优质多抗棉花的育种方法,其特征在于,S2中,个性化/差异化选择鉴定具体方法是:按照高产、早熟、优质和多抗的目标的次序进行差异筛选;其中高产性状的选择以铃数为筛选标准;早熟性状的选择以株型紧凑、果枝上举、营养枝少、生育天数短为筛选标准,选择重点是铃重、集中结铃和霜前皮产量;优质选择的重点是纤维长度和强度;多抗的选择以抗黄萎病指数和抗枯萎病指数为筛选标准,选择重点是综合抗病指数。
5.根据权利要求2所述的高产早熟优质多抗棉花的育种方法,其特征在于,S2中,与高产性状相关等位基因有:包括8个子棉产量基因、9个皮棉产量基因、5个单株铃数基因、6个铃重基因和10个衣分基因;与早熟性状相关的等位基因有:包括2个苗期早熟基因、3个蕾期或花铃期早熟基因、3个生育期早熟基因、7个果枝始节基因、6个始节高度基因。
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