CN1089544C - 多年生香豌豆雄性不育系与其杂交制种方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属植物杂种优势利用领域，它是一种特殊的杂交配套方式，即可利用不育系、恢复系和多种无性保持和繁衍不育系的方法，生产杂交种子，本发明以杂交种产种量高，植株的籽粒可作精粗饲料，可用作高速公路和城市护城河的绿化和美化。耐旱、抗寒。覆盖性好，能在陕北黄土高原生长，对水土保持，植被建设和治理起一定作用。
Description
技术领域
本发明属植物杂种优势利用领域。
背景技术
多年生香豌豆学名为Lathyrus latifolius L，英文名为Perennialpea它是豆科香豌豆属的一种多年生植物，原产地中海地区，常用于水土保持、观赏，也可用做饲料。现在世界上许多国家都种植该种作物。特别是英国农业部的科学家选育出“Lancer”品种，在其中部和东北部一带推广种植。主要用于高速公路护坡、观赏.植被及野生动物的饲草等。据我们观察美国的“Lancer”品种(见照片)，群体花色混杂，个体花色各异，有紫红色、粉红色和白色等，植被群体的美观性较差，同时产种、产草量也较低，据发明人两次赴美考察和查阅美国有关多年生香豌豆的有关资料，末发现对此植物的不育系与杂交优势利用进行研究-我国在80年代初南京中山植物园首先从国外引进了此种植物，随后转送给我们。1984年前后我们又设法从美国和F.A.O.引进一些该种作物的品种，包括“Lancer”，构成我们选择恢复系的基础种源。
目前，我们查阅到1988年出版的，名叫世界专著《高等植物中的雄性不育一理论和应用遗传学》专论丛书第10卷，该书提到香豌豆属(Lathyrus L.)的一些其他种如栽培山黧豆(Lthyrus sativus L.)等的雄性不育，但末提及Lathyru slatifolius L.这个种，据此说明在1988年前(我们是1981年前后发现了该植物的不育株)在世界上尚无人注意和研究过该植物的雄性不育系与其杂优利用问题。我们对此植物的观察和研究历经10余年，期间于1991-1993年在国家自然科学基金的资助下，基本完成了该研究，项目全称为“多年生香豌豆雄性不育系与其三系配套技术的研究”，因经费等原因此成果未公开鉴定，此后，我们继续开展了有关试验和对比研究，至今关键资源和技术未向社会公开。至今也未看到国内外有关这方面的研究报导。为了使研究结果和技术能在国内外应用，特申请国内专利。
本发明的目的是利用雄性不育株系提供一种多年生香豌豆的制种方法，选育出产种量高、产草量高、花色纯一、更加美丽的杂交种。
发明内容：
1.雄性不育株系的发现：该植物是我国从国外引进的一种生长繁茂，抗逆性强的植被作物，通过田间观测我们在其自然群体中发现了杨凌A-1；A-2；A-3不育系，它们花色各不相同，A-1开红色花，A-2开粉红色花，A-3开白色花。
另外，我们通过远缘杂交(♀Lathyrus latifolius LA-I不育株x♂Lathyrus sylvestris——林生山黧豆)创造并发现了杨凌A-4不育系，A-4开红色花。
2.无性保持繁衍雄性不育系在其种子保持系尚未找到，而又要达到利用其雄性不育系获得大量杂优种子的目的时，保持、繁殖其不育系就很关键了，解决的办法有两种：一是露天扦插枝条，这是一般的无性繁殖法，但对此植物要达到高的成活率难度较大，我们根据气温变化反复试验摸索出在秋季9月上旬～10月上旬，日平均气温为15℃左右时扦插不育系枝条，成活率可高达80％以上。此季节可从雄性不育株上剪取大量枝条，因此繁殖系数大。此时多雨，且蒸腾小，只需补充少量水份，适当管理即可成活。二是组织培养法。即把雄性不育株的茎尖，放入筛选出的最佳愈伤组织培养基[MS+NAA0.5+1.0mg/1BA]中，随后放入愈伤组织分化培养基[MS+NAA0.5+1.0mg/1BA]中，最后放入生根培养基为I/2MS培养基上，即可获得优良雄性不育株系。以上两种方法对其雄性不育株系的繁衍和保持是很有意义的。
3.该不育系属无花粉型雄性不育，为稳定的全不育系，不受气候地理条件的影响。经在陕西关中平原和较寒冷地势较高的渭北黄土高塬永寿县试种，均为稳定的全不育系-据观测其雄性不育花粉败育时期是在花粉母细胞分裂的后期一四分体形成后的小孢子期，即次生花粉壁形成之前。杨凌A-4不育株系是在远缘杂交种(F1)中发现的，它兼有多年生香豌豆和林生掺黧豆两个中的利川基因。研究证明，多年生香豌豆属异花授粉作物，采用纱网和两公里以上隔离距离，即可有效的保持不育系的不育性和制种纯度。其传粉媒介是蜂和风。
4.关于恢复系杂交优势与制种技术。发现恢复品系12个(1个为美国的“lancer”，其余均来自F.A.O.)证明其恢复源广阔。多年生香豌豆的杂交优势因其不同应用目的而论，即它应具有产草高、产种高、花色艳丽、花朵纯美的任一特性。如以观赏为主可选花色艳丽或特殊花色的杂交组合等。通过田间试验(重复三次、小区1/100亩)选出了♀A1×443304杂交组合，其F1花色艳丽，纯红色，产种量和产草量分别比CK(“Lancer”)高17.9％和12.9％，是较为全面、理想的组合；♀A2×443312产种量较CK高17.5％，但花色较杂：选定的组合还有♀A2×♂443310，该组合产种量同CK，但花色艳丽纯一。在制种技术上，需要强调的是不育系要有足够的隔离区，否则将出现混杂-综上所述，该研究结果可提高该作物产量，并可定向控制花色。获得了一种特殊的杂交配套方式，即可利用不育系、恢复系和多种无性保持和繁衍不育系的方法，配合起来即可源源不断地供应杂优种子。
本发明的优点：杂交种亩产种量可达100公斤以上。杂交多年生香豌豆的植株和籽粒进行了化学分析，籽粒含粗蛋白25.1％，植株含粗蛋白近于苜蓿(适口性次于苜蓿)是一种值得开发的精、粗饲料作物。此方法不仅由于多年生香豌豆的杂交优势开发利用，而且对其他多年生植物的杂交优势利用，也提供了一种可供借鉴的途径和启示。利用其花色较美丽的杂交组合，用于高速公路的护坡和美化和护城河进行绿化和美化。此植物适应各种气候条件，在偏酸偏碱的上壤上均可生长。耐旱、抗寒、覆盖性好，能在陕北黄土高原的延长县一带安全越冬，它的单株生长期长达十年以上。预计它有可能对长江、黄河等流域的水上保持、植被建设、治理和城市绿化美化、高速公路建设等方面起一定的作用。
附图说明
图1为本发明的杂交制种图：
图2为美国推广品种“Lancer的照片，花色杂、美观性较差；
图3为A1雄性不育株系和一些杂交组合，其花色纯一，美观性较好的产种，产草量高。
附图是杂交制种过程的概略示意图，图中的“♀优选的各种多年生香豌豆雄性不育系×♂优选的各种恢复系”是指首先在试验地里试验。观察，选出比较好的不育系和恢复系进行隔离杂交(然也可能是一方性状比较好，另一方性状比较差的，甚至两方都差，但杂交种的后代表现却较好的组合，这就需要大量的测交)，这样即可产生杂交种子(F0)，将其种植后就产生杂交种一代，即F1植株，如果F1表现好，即可在生产中应用。
具体实施方式
实施例：
假如我国某省某高速公路需一些杂交多年生香豌豆护坡，我们即可先推荐两个组合，并为他们提供杂交种。即：♀A1×♂443304；和♀A2×♂443310。将其父母本以1∶2的方式种在同一块地里，行距45厘米左右，早秋种植，翌年7月左右分别收获F1杂交种和恢复系，其中F1杂交种即可利用.实践证明我们培育的杂交多年生香豌豆比美国的＂Lancer＂多年生香豌豆更美丽、更繁茂，产草产种量更高。目前，美国的多年生香豌豆种子每磅售价高达25-50美元，我们如能开发应用我们自己的杂交香豌豆种子，预计将能得到好的生态和经济效益。
在利用该套杂交制种方法，首先要制定选育目标。我们的目标是F1要成为色纯而艳丽的紫红色，产种、产草量要高于“Lancer”。通过试验和对比观察，我们看到不育系A1开紫红色花，生长繁茂，443304也开紫红花，产种量高，生长繁茂，这就是说它们均具有开紫红色花的显性基因和增产性能，于是我们对其进行人工授粉，即将443304的花粉授在A1不育系的柱头上使A1结种，该种子即为A1和443304的杂交种(当代Fo)，然后再以“Lancer”作对照进行田间对比试验(小区面积1/100亩，重复四次，并与其它杂交组合同时进行试验)，结果表明该杂交组合在各方面均优于“Lancer”其次，要设立制种区，与其它品种隔离。该组合的443304可自行隔离繁殖，以保持其纯度。关于A1不育系的繁殖方法同上。最后，将选定的父本和母本共同种植于制种区，即产生预定的杂交种。
Claims (3)
1、多年生香豌豆雄性不育系与其杂交制种方法，其特征是利用不育系，恢复系和多种无性保持和繁衍不育系的杂交配套方法，生产杂交种；不育系是通过远缘杂交，以Lathyrus latifolius.LA-1为母本，以Lathyrus sylvestris——林生山黧豆为父本生产杨凌A-4不育系。
2、如权利要求1所述的方法，其特征是恢复系是443304，443310、443312、358889，poland、236481、315706.358886、442506，兰白、兰红、兰粉红，通过田间试验选出了♀A1×443304杂交组合、♀A2×♂443312杂交组合、♀A2×♂443310杂交组合。
3、如权利要求1所述的方法，其特征是无性保持繁衍雄育不系是通过二种方法保持的繁殖：一种露天扦插枝条，15℃左右进扦插不育系枝条，二是组织培养法，即把雄性不育株的茎尖，放入筛选出的愈伤组织培养基[MS+NAA0.5+1.0mg/1BA]中，随后放入愈伤组织分化培养基[MS+NAA0.5+1.0mg/1BA]中，最后放入生根培养基为1/2MS培养基上，即可获得雄性不育株系。
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