CN1102335C - 两系法杂交高粱种子的生产方法 - Google Patents

Abstract

两系法杂交高粱种子的生产涉及一种高粱种子的生产方法。从育性具有温光敏感特性的高梁育种材料中，通过24.5-26.5℃偏高温选择压条件，选育出高起点温度的两用不育系；在育性转换敏感期，通过控制温度与光照条件，建立起核心种子的提纯繁殖体系，获得了纯化稳定的两用不育系；用上述两用不育系在适宜的生态点生产出两系杂交高粱种子，使种子生产范围更广，更安全，纯度更高。

Description

两系法杂交高粱种子的生产方法

技术领域

本发明涉及高粱种子的生产具体为两系法杂交高粱种子的生产方法。

背景技术

高粱杂种优势利用，自五十年代美国选育出第一个细胞质雄性不育系TX3197A以后，世界上主要使用三系法。两系法高粱杂种优势利用是在三系法的基础上，省去了保持系，依靠高粱两用不育系育性对温光敏感的特性，即在一定的温光条件下表现可育，用于自交繁殖留种；而在另一温光条件下表现不育，用于与恢复系杂交生产杂交一代种子。印度于1993年报道发现高粱光温敏细胞质雄性不育材料，并生产出两系甜高粱杂交种SSH-1。湖南省农科院高粱研究开发中心于1988年开始两系法杂交高粱育种研究，1992年育成糯高粱两用不育系湘糯粱S-1及两系杂交组合湘两优糯粱一号。同年糯高粱两用不育系的选育方法及两系法制种技术申请了国家专利。然而在利用湘糯粱S-1生产两系高粱杂交种子的过程中，还存在如下两个方面的问题：1.由于诱导两用不育系稳定不育的起点温度偏低，使得安全制种的生态点的选择范围窄，仅适宜海南冬季制种，大面积制种难度大；2.由于两用不育系育性转换的起点温度出现遗传漂移现象，使得制种温光条件下，两用不育系可育株的比例上升到50％以上，生产的杂交种子纯度难以保证。

发明内容

本发明的目的旨在解决两用不育系稳定不育的起点温度偏低与遗传漂移问题，从而提供一套安全实用的两系法杂交高粱种子的生产方法。

采用的技术方案如下：选育高起点温度的高粱两用不育系，以湘白糯高粱与TX3197B杂交，再与TX3197A转育，或继续与粳型高粱RW、辐射变异矮秆甜高粱杂交转育的后代中，育性具有温光敏感特性的株系为育种材料，通过适当推迟播种期至4月中、下旬(正常4月上旬播种)，7月上、中旬抽穗扬花，在偏高温选择压条件下筛选日平均气温为24.5-26.5℃时抽穗仍表现不育的株系，砍秆再生，再生高粱于8月中、下旬抽穗扬花，使其在日平均气温27.5℃以上时抽穗表现可育，自交结籽。经多代筛选稳定，育成高起点温度的高粱两用不育系。高粱两用不育系的提纯稳定，以两用不育系单穗为材料，将温度控制在育性转换的起点温度，光照强度控制在2-3万LUX，当植株生长发育到育性转换敏感期时进行处理。抽穗后逐株镜检花粉发育情况，去掉发生遗传漂移的可育植株，留下花粉败育率达100％的不育植株，砍秆再生。再生植株在8月中、下旬高温条件下抽穗表现可育，经自交结实，繁殖出核心种子，利用核心种子在大田高温条件下自交，繁殖出原原种，再利用原原种扩大繁殖出原种。提纯后的原种在制种温光条件下，不育株率达98％以上。安全实用的两系法杂交高粱种子的生产，关键在于利用高起点温度或提纯稳定的两用不育系，选择适宜繁殖与制种的生态点。在满足高粱植株正常生长、发育、成熟的温光条件下，选择连续15天以上日平均气温满足两用不育系可育温光条件的生态点繁殖两用不育系，选择连续25天以上日平均气温满足两用不育系稳定不育的温光条件的生态点进行制种。根据上述条件，繁殖两用不育系一般在400米海拔以下，8月中、下旬抽穗表现可育的生态点上进行。夏季制种一般在600米海拔以上，两用不育系7-8月份抽穗仍表现不育的生态点上进行。秋季制种以两用不育系在9月下旬至10月中旬抽穗表现不育，后期气温不影响正常灌浆成熟的生态点最为适宜。冬季制种要求1-2月份低温条件不影响正常生长发育，一般12月中旬至2月下旬抽穗，两用不育系表现不育，安排的抽穗时段达60天以上。

本发明所指的高起点温度的高粱两用不育系，是指以温敏为主，低温不育，高温可育类型的两用不育系，且稳定不育的临界起点温度相对较高，为24.5℃以上。育性转换的敏感期是指温度对两用不育系育性发生变化影响最敏感的时期，即花粉母细胞分化至减数分裂期，从外形判断为旗叶叶环高出倒2叶叶环0-8厘米，也即抽穗前4-10天(秋季)或3-7天(夏季)。两系法杂交高粱种子的生产包括亲本的繁殖与杂交制种。繁殖亲本必须在严格的隔离条件下进行，隔离的方法主要采用空间隔离，即与其他高粱地相距约1公里。两用不育系的繁殖以原原种作播种材料，播种期的安排主要根据抽穗期来确定，一般8月中、下旬日平均气温最高，此时抽穗，两用不育系可育度高，因此播种期以安排在6月上、中旬为宜。父本恢复系的繁殖与普通高粱栽培方法相同，但需注意去杂保纯。两系法高粱杂交制种，母本以两用不育系原种作播种材料。根据不同生态点，可分为夏制、秋制和冬制三种类型。夏制一般于3月下旬至4月下旬播种，7月上旬至8月下旬抽穗扬花。秋制一般于7月下旬至8月中旬播种，9月下旬至10月中旬抽穗扬花。冬制一般于9月中旬至11月下旬播种，12月中旬至2月下旬抽穗扬花。父母本行比为1∶4-6，种植密度为每亩栽种父本2000株，母本8000-10000株。调节花期主要是根据父母本生育期的长短，确定好父母本的播期差。如发现花期相遇不好，苗期可对生长快的亲本用迟间苗、留小苗，适当增加密度的办法控制生长，拔节后对生长慢的亲本增肥增水或喷施植物生长调节剂促其生长。采用人工辅助授粉，可大幅度提高结实率及制种产量，辅助授粉的方法主要是手摇父本，或竹棍敲粉，也可用纸袋取粉毛笔授粉。严格去杂是保证杂交种子纯度的关键，去杂的方法是，抽穗前先去掉与父母本长相不一致的植株，抽穗扬花时再去掉母本不育系中个别可育的植株。及时收获脱粒，生产出合格的杂交种子。

本发明具有如下有益效果：1.两用不育系育性转换的起点温度由23.8℃提高到24.5℃以上，扩大了种子生产，特别是制种生态点的选择范围。制种方式由冬制扩大到夏制和秋制，提高了制种的安全系数。2.通过建立核心种子的提纯繁殖体系，有效地克服了两用不育系育性的遗传漂移现象。在制种温光条件下两用不育系的不育株率由50％提高到98％以上，保证了杂交种子的纯度。

具体实施方式

1.以湘白糯高粱与TX3197B杂交，再与TX3197A转育，在分离后代中，选用育性具有温光敏感特性的白粒糯高粱为育种材料，分别在4月中旬和下旬播种，7月上旬和中旬偏高温选择压条件下抽穗扬花。观察育性表现，拔除可育和半育的植株，留下不育的植株砍秆再生。再生高粱在8月中旬和下旬高温条件下抽穗扬花，表现可育，自交结实。经多代选育稳定，育成高起点温度的糯高粱两用不育系湘糯粱2S(为24.5℃)和湘糯粱3S(为26.5℃)。以湘糯粱2S单穗为材料，4月上旬播种，6月中旬育性转换敏感期通过人工生物气候室控温24.5℃，控光3万LUX处理，抽穗扬花期镜检花粉发育情况，拔除可育和半育植株，留下花粉败育率达100％的不育植株，砍秆再生。再生植株于8月中、下旬高温条件下抽穗，转为可育，通过自交繁殖出核心种子，核心种子在大田于4月中旬播种，7月上旬抽穗扬花，继续拔除花粉量多，可育度高的植株，留下不育的植株，砍秆再生，再生植株同样在8月中、下旬抽穗，自交结实繁殖出纯化稳定的原原种和原种。用湘糯粱2S原种在湖南桂东等地夏制于4月中、下旬播种，在湖南江永等地秋制于7月下旬至8月上旬播种，在海南三亚冬制于9月下旬至11月中旬播种，均表现稳定不育，不育株率达98.5％以上，不育度达99.2％以上。用恢复系湘10721作父本与其配组，父母本同期播种，1∶4的行比，花期相遇良好。采用人工授粉，异交结实率高。生产出的两系杂交一代种子表现出高产、优质、综合性状好等特点。

2.以湘糯粱S-1单穗为材料，按实施方式1所述核心种子提纯方法，利用人工生物气候室控制温度为23.8℃，得到了纯化稳定的湘糯粱S-1原种，经与恢复系湘10721在海南三亚冬季制种，10月上旬至11月中旬播种，1月上旬至2月中旬抽穗扬花，湘糯粱S-1表现育性稳定，不育株率达99.5％，不育度达100％。

3.以湘糯粱S-1为母本，粳型高粱RW为父本杂交，F2中不育株再与RW回交，在分离后代中选用具温光敏特性的黄粒粳高粱为育种材料，按实施方式1所述高起点温度两用不育系选育方法，育成粳高粱两用不育系湘粳粱1S，其育性转换的起点温度为24.8℃。按实施方式1提纯繁种方法，在控温24.8℃条件下，获得纯化稳定的原种。该不育系在湖南长沙7月中旬至8月下旬抽穗扬花，表现可育。在海南三亚冬制，10月中旬播种，1月中旬抽穗扬花，表现稳定不育，不育株率达98％，不育度达99.5％，与恢复系如晋粱5号配组，生产出两系杂交粳高粱，杂种优势强。

4.以湘糯粱2S为母本，红粒甜高粱辐射处理后的矮秆变异株为父本杂交，选用F2代中不育株再与矮秆甜高粱回交转育，从分离后代中选用具温光敏特性的甜高粱为育种材料，同样按实施方式1所述高起点温度两用不育系选育方法，育成甜高粱两用不育系湘甜粱1S，其育性转换起点温度为25.5℃。如实施方式1所述提纯繁种方法，通过控温25.5℃，所获得的原种在湖南长沙8月中、下旬抽穗扬花，可育度达75％以上，在湖南浏阳夏制，4月上旬播种，7月上旬抽穗扬花，不育性稳定，不育度达98.5％以上。与恢复系如115杂交，异交结实率高，生产出的种子为两系杂交甜高粱种。

Claims (1)

1.一种两系法杂交高粱种子的生产方法，包括两用不育系的选育，两用不育系的提纯稳定以及繁殖制种，其特征在于：

(1)选育高起点温度的两用不育系，以湘白糯高粱与TX3197B杂交，再与TX3197A转育，或与粳高粱RW、辐射变异矮秆甜高粱转育的分离后代为材料，选用育性具有温光敏感特性的株系，于4月中、下旬播种，7月上、中旬抽穗扬花，在24.5-26.5℃偏高温选择压条件下，筛选表现不育的植株，砍秆再生，再生高粱于8月中、下旬27.5℃以上高温条件下抽穗扬花，转为可育，自交结实，经多代筛选稳定，育成育性转换起点温度较高的糯型、粳型及甜高粱两用不育系；

(2)以两用不育系单穗为材料，在育性转换敏感期，控制温度为两用不育系育性转换的起点温度，光照强度2-3万LUX，在抽穗扬花期镜检花粉发育状况，进行筛选，去掉发生遗传漂移的可育植株，留下未漂移的不育植株，砍秆再生，再生高粱在高温的自然气候条件下抽穗扬花，表现可育，自交繁殖出核心种子，核心种子种植于大田，经去杂提纯，自交繁殖出原原种，利用原原种继续在大田种植，扩大繁殖，生产出原种；

(3)以高起点温度及稳定纯化的两用不育系为亲本，选择连续15天以上日平均气温满足两用不育系可育温光条件的生态点繁殖两用不育系，选择连续25天以上日平均气温满足两用不育系稳定不育的温光条件的生态点进行制种。