CN110352847B - 一种棉花细胞核雄性不育系快速选育及组合测配鉴定方法 - Google Patents

一种棉花细胞核雄性不育系快速选育及组合测配鉴定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种棉花细胞核雄性不育系快速选育及组合测配鉴定方法，包括亲本的选择及杂交、第一次南繁加代、湖南棉区一次姊妹交、第二次南繁加代、湖南棉区二次姊妹交、第三次南繁加代、继续加代、组合测配及鉴定等步骤。本发明通过从亲本选择、杂交到新不育系的育成，种性纯合快，选育时间缩短（3年左右）。

Description

一种棉花细胞核雄性不育系快速选育及组合测配鉴定方法
技术领域
本发明涉及棉花细胞核雄性不育系的选育方法，具体涉及一种具有标记性状的丰产、耐高温、高衣分棉花细胞核雄性不育系的快速选育及组合测配鉴定方法，属于棉花育种技术领域。
背景技术
杂种优势利用是现代农业的重要事件，也是本世纪以来农业科技应用效益最突出的手段，越来越受到育种家的广泛关注。近些年，抗虫杂交棉以其抗虫、高产、优质、抗逆性强等特点，呈现出广阔的发展前景。随种子产业化的不断壮大和发展，F1杂交种子出现供不应求的现象，无法满足产业发展的需求。但F1杂交制种过程中普遍存在用工多、劳动强度大，田间管理措施繁杂等问题，极大限制了制种规模的扩大，而利用细胞核雄性不育系生产杂交种技术已逐步完善推广，是棉花杂种优势利用F1代、市场竞争最有效、最理想的途径。
雄性不育是植物普遍存在的自然现象，细胞核雄性不育是其中的一种类型之一。棉花细胞核雄性不育系的主要生物学特征是雄蕊发育不正常，花丝不伸长，花丝数明显减少，花药干瘪，不散粉，花药无法正常发育产生花粉。但其雌蕊发育正常，能广泛接受外来正常花粉而受精结实。生产杂交种时彻底拔除可育株，用父本授粉即可获得高纯度的杂交种。
利用棉花细胞核不育系易选配高优势杂交组合，能确保纯度，降低生产成本。但是常规的核雄性不育系亲本材料选育方法主要是通过核置换、低世代姊妹交等方法，存在种性纯合慢，育种周期长等问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种具有标记性状的丰产、耐高温、高衣分棉花细胞核雄性不育系的快速选育及组合测配鉴定方法，实现从亲本选择、杂交到新不育系的育成时间短，种性纯合快的目的，大大缩短选育时间。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有标记性状的棉花细胞核雄性不育系的快速选育及组合测配鉴定方法，包括如下步骤：
（1）亲本的选择及杂交：其中母本选择适宜湖南气候特点的湘棉不育系1号，父本是选择湖南棉区丰产、耐高温、高衣分且具有标记性状的种质；在三亚利用湘棉不育系1号与多父本混合杂交，生产F1种子，将F1种植于湖南，通过田间观察，结合铃重选择丰产性好的单株进行考种，选择中批花铃重不小于6克，衣分大于42%的单株南繁加代；
（2）第一次南繁加代：在三亚对F2进行加代，因为F2性状分离严重，必须在性状可鉴定期间对标记性状进行标记，收获丰产性好且具有标记性状的目标单株（可育株），考种检测衣分，选择衣分大于46%的F2单株；
（3）湖南棉区一次姊妹交：在湖南棉区种植F3，重点选择标记性状不分离、特征特性较一致、且分离不育株的株行，利用株行中的可育单株（选择2-3个有差异可育株）与不育株姊妹交，收获与姊妹交可育株株型、铃形一致的不育株单株姊妹交F4种子，并混收株行检测纤维品质作为参考；
（4）第二次南繁加代：在三亚种植F4，观察株行，重点选择标记性状稳定、且分离不育株（如果标记性状分离或无不育株分离，混杂或异交的可能性极大）的株行，收获可育株单株得F5种子，考种淘汰衣分低于46%的单株；
（5）湖南棉区二次姊妹交：在湖南棉区种植F5，选择具有标记性状、特征特性一致、分离不育株的株行，利用株行中的可育株与不育株姊妹交，结合考种及纤维检测结果，选出F5株行，获得F6种子；
（6）第三次南繁加代：在海南棉区种植F6株行种子，选择具有标记性状、特征特性一致、分离不育株的株行，利用株行中的可育株与不育株进行姊妹交，其中决选系为新育成的不育系，标记性状黄色花药；
（7）继续加代：在湖南或是海南按时间顺序依次种植F7 - F8株行种子，继续进行姊妹交，获得F 9种子，F 9不育株分离比例达50%左右；
（8）组合测配及鉴定：F 9代之前，不育株分离比例低于50%，为提高繁殖系数，加快优势组合筛选的进程，利用新育成的不育系可育株作为父本或母本（需要人工去雄）进行测配组合，杂交获得F1组合种子，并在湖南棉区按照每个组合种植1-2行、每行10株以上的方法进行种植，并在每个组合的四周各种相同数量的对照；9月15日前后调查组合及4周对照成铃数、畸形铃比例，原则上筛选出的优势组合其畸形铃比例不高于对照组(一般畸形铃比例越高，组合耐高温能力越差）；9月10日前后和9月30日前后收20铃考种，主要是铃重和衣分，取两次的平均值，按照常规方式计算组合皮棉理论产量。
上述步骤（1）、步骤（3）、步骤（5）中在湖南棉区种植的具体操作是：在湖南棉区4月中旬播种，播种密度1600-2000株/亩，按湖南棉区常规杂交棉栽培管理方法培管。(湖南种植主要鉴定丰产性和耐高温性）上述步骤（2）、步骤（4）、步骤（6）中在海南棉区种植的具体操作是：在三亚南繁基地10月25日直播，播种密度4000株/亩，按常规栽培管理方法培管。
与现有技术相比，本发明具备的有益效果是：
1、本发明通过从亲本选择、杂交到新不育系的育成，种性纯合快，选育时间缩短（3年左右）；
2、采用本发明的组合测配方法，筛选出的强优势组合不仅可减少一年的计产试验工作，且可有效排除环境影响（如肥力、土壤等），试验数据更为准确，此外，测配组合种子需求量少，同时测配有利于提高筛选效率。
附图说明
图1为本发明新育成的不育系的选育过程。
图2为本发明组合测配及鉴定的种植方法示意。
具体实施方式
现结合具体实施例，来对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明的一种具有标记性状的棉花细胞核雄性不育系的快速选育及组合测配鉴定方法，具体包括如下具体步骤：
（1）亲本的选择及杂交：其中母本选择适宜湖南气候特点的湘棉不育系1号，父本是选择湖南棉区丰产、耐高温、高衣分且具有标记性状（如黄色花药）的种质；在三亚利用湘棉不育系1号与多父本进行混合杂交，生产F1种子，将F1种植于湖南，即在湖南棉区4月中旬播种，播种密度1600-2000株/亩，按湖南棉区常规杂交棉栽培管理方法培管；通过田间观察，结合铃重选择丰产性好单株进行考种，选择中批花铃重不小于6克、衣分大于42%的单株南繁加代，其中中批一般指代的是中部果枝内围铃；
（2）第一次南繁加代：在三亚对F2进行加代，即F2在三亚南繁基地10月25日直播，播种密度4000株/亩，按常规栽培管理方法培管，因为F2性状分离严重，必须在性状可鉴定期间对标记性状进行标记，收获丰产性好且具有标记性状的目标单株（可育株），考种检测衣分，选择衣分大于46%的F2单株，获得F3种子；
（3）湖南棉区一次姊妹交：在湖南棉区种植F3，即在湖南棉区4月中旬播种，播种密度1600-2000株/亩，按湖南棉区常规杂交棉栽培管理方法培管；重点选择标记性状不分离、特征特性较一致、且分离不育株的株行，利用株行中的可育单株（选择2-3个有差异可育株）与不育株姊妹交，收获与姊妹交可育株株型、铃形一致的不育株单株姊妹交F4种子，并混收株行检测纤维品质作为参考；
（4）第二次南繁加代：姊妹交F4在三亚南繁加代，即在三亚南繁基地10月25日直播F4种子，播种密度4000株/亩，按常规栽培管理方法培管，观察株行，重点选择标记性状稳定、且分离不育株（如果标记性状分离或无不育株分离，混杂或异交的可能性极大）株行，收获丰产可育F4单株，得F5种子，考种淘汰衣分低于46%的单株；
（5）湖南棉区二次姊妹交：湖南棉区种植F5，即在湖南棉区4月中旬播种F5种子，播种密度1600-2000株/亩，选择具有标记性状、特征特性一致、分离不育株的株行，利用株行中的可育株与不育株进行姊妹交，选择丰产F5株行，结合考种及纤维检测结果，考种淘汰衣分低于42%的单株，获得F6种子；
（6）第三次南繁加代：在三亚种植F6，即在三亚南繁基地10月25日直播F6株行种子，播种密度4000株/亩，按常规栽培管理方法培管，选择具有标记性状、特征特性一致、分离不育株的株行，利用株行中的可育株与不育株进行姊妹交，决选系为新育成的不育系湘H50；
（7）继续加代：在湖南或是海南按常规种植时间种植F7种子，播种密度为4000株/亩，按常规栽培管理方法培管，选择具有标记性状、特征特性一致、分离不育株的株行，利用株行中的可育株与不育株进行姊妹交，结合考种及纤维检测结果，选出F7株行，得F8种子；继续在湖南或是海南按常规种植时间种植F8种子，播种密度为4000株/亩，按常规栽培管理方法培管，选择具有标记性状、特征特性一致、分离不育株的株行，利用株行中的可育株与不育株进行姊妹交，结合考种及纤维检测结果，选出F9种子，F9不育株分离比例达50%左右；
（8）组合测配及鉴定：F9代之前，不育株分离比例低于50%，为提高繁殖系数，加快优势组合筛选的进程，利用新育成的不育系湘H50的可育株作为父本或母本（需要人工去雄）测配组合，杂交获得F1组合种子，并根据图2的排列方法在湖南按照每个组合种植1-2行、每行10株以上的方法进行种植，并在每个组合的四周各种相同数量的对照；9月15日前后调查组合及4周对照成铃数、畸形铃比例，原则上筛选出的优势组合其畸形铃比例不高于对照组(一般畸形铃比例越高，组合耐高温能力越差）；9月10日前后和9月30日前后收20铃考种，主要是铃重和衣分，取两次的平均值，按照常规方式计算组合皮棉理论产量。
实例一（如图1所示）
2008年冬，在海南三亚，利用湘棉不育系1号与标记性状为黄色花药（标记性状根据自己的育种目标选择）的多个父本（如湘杂棉7号选系、湘杂棉5号选系、湘杂棉19号选系等）进行混合杂交，生产F1种子。
2009年春，将F1种植于湖南，通过田间观察，结合铃重选择丰产性好的单株进行考种，选择中批花铃重不小于6克、衣分大于42%的单株南繁加代。
2009年冬，在三亚对选择出的F1单株进行加代，即F2在三亚进行种植，因为F2性状分离严重，必须在花期对标记性状（黄花药）进行标记，收丰产性好且具有标记性状的目标单株（可育株），考种检测衣分，选择衣分大于46%的单株得F3种子。
2010年春，在湖南棉区种植F3，重点选择标记性状不分离、特征特性较一致、且分离不育株的株行，利用株行中的可育单株（选择2-3个有差异可育株）与不育株姊妹交，获得与姊妹交可育株株型、铃形一致的不育株单株姊妹交F4种子，并混收株行检测纤维品质作为参考。
2010年冬， F4在三亚南繁加代，观察株行，重点选择标记性状稳定，且分离不育株（如果标记性状分离或无不育株分离，混杂或异交的可能性极大）株行，获得可育株单株F4，得F5种子，考种淘汰衣分低于46%的单株，可育株单株(H50 F4）的考种结果是铃重6.8克，衣分48.2%。
2011年春，湖南棉区（常德）种植F5 ，选择特征特性一致、分离不育株的株行进行姊妹交，结合考种及纤维检测结果，选出F5株行（H50 F5株系的不育株比例14.29%（3/21）,考种结果是铃重5.6克、衣分46.1%），获得F6种子。
2011年冬，在三亚种植F6株行种子，进行姊妹交，结合考种结果，选出F6株行（H50F6株系的不育株比例19.01%（27/142）,考种结果是铃重7.1克、衣分49.3%），决选系为新育成的不育系湘H50。
由于湘H50种子只连续姊妹交两年，所以分离不育株的比例会偏低,经过继续加代2-3代并姊妹交后不育株比例接近50%，在加代的同时根据湘H50的特点，进行组合测配，筛选出强优势组合2个。
2012年春，在湖南棉区（常德）种植H50 F7株行种子，进行姊妹交加代混收，（H50 F7的不育株比例46.62%（138/296）,考种结果是铃重5.9克、衣分45.9%），得F8种子。
2012年冬，在海南三亚种植F8种子，进行姊妹交加代混收，（H50 F8 株系的不育株比例51.92%（149/287）,考种结果是铃重6.9克、衣分50.2%），得F9种子， F9不育株分离比例达50%左右，不育系基本成型且能够用于生产。
组合筛选具体试验方法（不需收花记产）：利用新育成的不育系可育株（做父母本均可）测配组合，获得少量F 1 组合种子，并根据图2排列方法（在湖南种植）每个组合种植一行，四周各种对照一行，9月15日调查组合及4周对照成铃；9月10日和9月30日左右收20铃考种（铃重、衣分），取两次平均值，计算组合皮棉理论产量。
理论产量高于四周其中最高产量对照5%以上的，下一年度可进行多点生态测试；理论产量高于四周平均对照5%以上的，下一年度进入课题组三重复收花记产试验；理论产量高于四周平均对照5% 的，再进行种植观察，其余组合淘汰。（注：一般筛选出的组合畸形铃比例不高于对照）。

Claims (3)

1.一种棉花细胞核雄性不育系快速选育及组合测配鉴定方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）亲本的选择及杂交：其中母本选择适宜湖南气候特点的湘棉不育系1号，父本是选择湖南棉区丰产、耐高温、高衣分且具有标记性状的种质；在三亚利用湘棉不育系1号与多父本混合杂交，生产F1种子，将F1种植于湖南，通过田间观察，结合铃重选择丰产性好的单株进行考种，选择中批花铃重不小于6克，衣分大于42%的单株南繁加代；
（2）第一次南繁加代：在三亚对F2进行加代，因为F2性状分离严重，必须在性状可鉴定期间对标记性状进行标记，收获丰产性好且具有标记性状的目标可育单株，考种检测衣分，选择衣分大于46%的F2单株；
（3）湖南棉区一次姊妹交：在湖南棉区种植F3，重点选择标记性状不分离、特征特性较一致、且分离不育株的株行，利用株行中的可育单株与不育株姊妹交，收获与姊妹交可育株株型、铃形一致的不育株单株姊妹交F4种子，并混收株行检测纤维品质作为参考；
（4）第二次南繁加代：在三亚种植F4，观察株行，重点选择标记性状稳定、且分离不育株的株行，收获可育株单株得F5种子，考种淘汰衣分低于46%的单株；
（5）湖南棉区二次姊妹交：在湖南棉区种植F5，选择具有标记性状、特征特性一致、分离不育株的株行，利用株行中的可育株与不育株姊妹交，结合考种及纤维检测结果，选出F5株行，获得F6种子；
（6）第三次南繁加代：在海南棉区种植F6株行种子，选择具有标记性状、特征特性一致、分离不育株的株行，利用株行中的可育株与不育株进行姊妹交，其中决选系为新育成的不育系；
（7）继续加代：在湖南或是海南按时间顺序依次种植F7- F8株行种子，继续进行姊妹交，获得F9种子，F9不育株分离比例达50%左右；
（8）组合测配及鉴定：F9代之前，不育株分离比例低于50%，为提高繁殖系数，加快优势组合筛选的进程，利用新育成的不育系可育株作为父本或母本进行测配组合，杂交获得F 1组合种子,并在湖南棉区按照每个组合种植1-2行、每行10株以上的方法进行种植，并在每个组合的四周各种相同数量的对照；9月15日前后调查组合及4周对照成铃数、畸形铃比例，原则上筛选出的优势组合其畸形铃比例不高于对照组；9月10日前后和9月30日前后收20铃考种，主要是铃重和衣分，取两次的平均值，按照常规方式计算组合皮棉理论产量。
2.根据权利要求1所述的棉花细胞核雄性不育系快速选育及组合测配鉴定方法，其特征在于，上述步骤（1）、步骤（3）、步骤（5）中在湖南棉区种植的具体操作是：在湖南棉区4月中旬播种，播种密度1600-2000株/亩，按湖南棉区常规杂交棉栽培管理方法培管。
3.根据权利要求1或2所述的棉花细胞核雄性不育系快速选育及组合测配鉴定方法，其特征在于，上述步骤（2）、步骤（4）、步骤（6）中在海南棉区种植的具体操作是：在三亚南繁基地10月25日直播，播种密度4000株/亩，按常规栽培管理方法培管。
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