CN110583477A - 小麦温光敏核不育系的简化纯化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小麦温光敏核不育系的简化纯化方法，具体包括以下步骤：步骤1，选择有隔离条件、能充分表现小麦不育系特征的田地，播种待纯化的不育系种子；步骤2，待不育系的种苗表现出不育系特征时进行除杂，除去其中的假不育系种苗；步骤3，割除保留的真不育系种苗的地上茎秆，浇水、追肥，使用遮阳网覆盖；步骤4，按照常规栽培方法对地上麦桩的再生分蘖进行培育，收获纯化的不育系种子；本发明对小麦不育系的纯化过程操作简单，纯化时间缩短、纯化成本降低、纯化效率提高。

Description

小麦温光敏核不育系的简化纯化方法

技术领域

本发明属于杂交小麦育种技术领域，具体涉及小麦温光敏核不育系的简化纯化方法。

背景技术

小麦温光敏(和光温敏)核不育系(以下简称“不育系”)是我国独创、独有的新型不育系，它具有“一系两用”的特点，即在低温短日下(如正季秋播)表现完全不育，用于生产杂交种；在长日高温下(如正季推迟播种或夏季播种)表现可育，用于自我繁殖；其育性敏感期(指从“可育”转变为“不育”或从“不育”转变为“可育”的时期)一般为花粉粒发育时期，不同不育系之间略有差异；在育性敏感期，不同不育系表现为完全不育所需的临界温度、临界光长阈值也各不相同，如不育系K78S表现为“不育”的临界温度、临界光长阈值分别为育性敏感期(孕穗至抽穗期)日均温度不高于12.8℃、光长不超过12.4小时；反之，超过这些临界阈值，不育系就会逐渐转变为“可育”，因此不同种植地点、不同时期播种的不育系，其育性敏感期所处的自然温光条件(其中温度是主导因素，光照变异较少)也不同，相应地，其育性表现(为不育或可育)也有差异；可选定某一地点，通过分期播种试验来确定哪段时期播种表现为“不育”和“可育”。

生产杂交种需用恢复系(父本)给不育系(母本)授粉，简称“制种”；杂交小麦品种要充分发挥增产优势、抗逆优势，首先必须生产出高纯度的杂交种，纯度不合格的杂交种种子不允许进入市场销售和生产应用，而不育系本身的纯度则是影响杂交种纯度的最主要因素之一。

在每年不育系自我繁殖中，往年掉落在田间的小麦种子长成的自生麦给不育系种苗传粉，以及收割、晾晒和种子清选过程中的机械混杂，都会产生假不育系种子，混入真不育系种子中，以后它们不仅自我繁殖还不断给真不育系种苗授粉，繁殖次数越多，产生的假不育系种子越多，当假不育系种子比例超过0.5％时，用这些不育系种子生产的杂交种的纯度就会明显下降，成为不合格种子，导致制种失败。

为了保证制种用不育系的纯度，生产出合格的杂交种，目前小麦温光敏核不育系的纯化方法是：第一年在繁殖田中挑选具有典型不育系形态特征但只有部分花粉粒在镜检中育性正常的单株，对其后生分蘖穗在开花前进行套袋，收获种子(每株一般只有10～20粒)；有条件的可在夏季(或异地)扩繁出更多种子，但开花前所有种苗必须严格套袋；第二年这些种子分2期播种，第1期在不育条件下(短日低温)种植，第2期在可育条件下(长日高温，一般推迟2个月播种)种植；进入开花期，对第1期不育条件下种植的种苗逐株进行花粉育性镜检，如果不育度达到99.5％以上、不育株率达到100％，则对其第2期可育条件下种植的种苗进行套袋，收获种子；第三年重复第二年的鉴定工作，如果第1期播种的不育度和不育株率仍然达标，则套袋其第2期播种的种苗，收获的种子通常称为“育种家种子”(仅几十克或几百克)，至此，完成不育系的纯化工作(顾坚等，2002)。

用“育种家种子”严格隔离或套袋繁殖2次，获得“核心种”，种子数量一般在5kg左右；再严格隔离繁殖2～3次，获得“原原种”；继续严格隔离繁殖1～2次，收获的不育系种子数量才足够用于100亩左右的制种，生产高纯度杂交种。

上述现有小麦温光敏核不育系纯化方法，已经实施了近20年，其原理是从纯度已降低的不育系群体中挑选可能的“真不育系”，再通过试验进一步验证、挑选出真不育系，然后隔离繁殖真不育系，简称“选真、验真”；但受后续分期播种、花粉镜检、套袋等大量工作内容的局限，每年只能挑选极少量(一般几个，最多几十个)典型不育系种苗进行纯化，耗费时间长、工作量大、扩繁次数多，总体效率较低；按每年播种、收获2次的最快进度，从选典型不育系单株到获得纯化的不育系“核心种”，最少需要4年、繁殖6次，且前2次需要逐株镜检，至少前3次都需要逐株套袋；再到原原种最少需要5年、繁殖7～8次；到用于生产制种，至少需要6年、繁殖9～10次；繁殖次数越多，各种混杂的风险也随之增加；如果每年仅播种、收获1次，需要的时间更长。

发明内容

本发明提供了一种小麦温光敏核不育系的简化纯化方法，解决了现有“选真、验真”纯化方法耗费时间长、工作量大、扩繁次数多、总体效率较低的问题。

本发明所采用的技术方案是：小麦温光敏核不育系的简化纯化方法，具体包括以下步骤：

步骤1，选择有隔离条件、能充分表现小麦不育系特征的田地播种待纯化不育系种子；

步骤2，当待纯化不育系种苗的抽穗数目达到80％时进行第一次去杂；

当待纯化不育系种苗开始开花的数量达到5％时进行第二次去杂，每3天去杂一次，直至所有种苗开花结束；

步骤3，在3月中旬割除保留的不育系种苗的地上茎秆，使用遮阳率为75％的遮阳网覆盖麦桩10～15天后移除遮阳网；

步骤4，按照小麦常规管理方法对不育系麦桩上再生的分蘖进行管理，待麦穗成熟后种子混收得到纯化的不育系原原种。

进一步的，所述步骤2中第一次去杂时，除去株高和开花期明显不同于大多数不育系的种苗，所述第二次去杂除去颖壳不张开、花药饱满肥大的不育系种苗。

进一步的，所述步骤3中移除遮阳网时再生分蘖苗的出苗率达到80％以上。

本发明的有益效果是：本发明从纯度降低的待纯化不育系群体中，去除少量的假不育系后代，达到纯化不育系种子的目的，虽然假不育系种子和真不育系种子从种子外观上难以区分，但它们长成种苗后育性特征差异较大，可以根据其育性特征加以区分、去除假不育系，不育系种植面积较大时不可能完全去除其中的假不育系，但在较小面积是完全可行的，其纯化效果和现有方法相同，但是纯化耗费的时间短、纯化操作简单、纯化效率高、纯化的成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

小麦温光敏核不育系的简化纯化方法，纯化流程如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤1，选择有隔离条件、小麦温光敏核不育系能表现完全不育特征的田地，在10月15日～25日按基本苗10～12万/亩的播种量播种待纯化不育系种子，播种时环境日平均温度为20℃；

隔离条件以天然隔离最好，天然隔离为不育系种植田地周围500m范围内无其他小麦种植，或者田地周围有其他小麦种植，但两者的开花期相差时间大于25天，若无天然隔离则人工隔离，人工搭设隔离布或隔离棚；

田地的播种量过密，会影响工作人员作业，杂株难以拔除干净，播种量过少会降低不育系纯化产量，延长纯化时间、增加成本；播种田地的面积根据可参加去杂技术人员的多少确定，按每人每年一亩估算；播种至去杂完成期间，按常规措施进行肥水管理；

步骤2，当待纯化不育系种苗的抽穗数量达到80％时进行第一次去杂，除去株高和开花期明显不同于大多数不育系的种苗；

当待纯化不育系种苗开始开花的数量达到5％时进行第二次去杂，拔除所有无典型不育特征的种苗，即除去颖壳不张开、花药饱满肥大的种苗，每3天去杂一次，直至所有种苗开花结束，剩余的种苗即为真不育系种苗；

不育系具有“颖壳张开、花药短小干瘪”的典型不育特征，颖壳张开后，花药的大或小、干瘪或饱满很容易辨识，对普通技术人员进行现场短暂培训即可辨识；去杂期间如遇连续干旱，应每10天浇一次水，以保证真不育系种苗能充分表现不育特征；

步骤3，割除去杂后剩余真不育系种苗的全部地上部茎秆，地表以上只保留5～10cm麦桩，田间清理干净后即时浇水、追肥，追肥时每亩施用15～20kg尿素，然后用遮阳率为75％的遮阳网覆盖麦桩10～15天后移除遮阳网，遮盖期间保持土壤湿润，移除遮阳网时再生分蘖苗的出苗率达到80％以上；

割除真不育系地上茎秆时，保留的麦桩过长会加快株苗的蒸腾作用，株苗的失水量过大不利于分蘖的生长；地上麦桩过短容易破坏分蘖节，导致分蘖无法长出；割除不育系种苗后太阳暴晒会损伤割除剖面，导致分蘖无法长出，此时使用遮阳网遮光处理10～15天，既能保证株苗生长所需的光照，又能避免光照过于强烈影响分蘖的生长；在追肥时每亩施用15～20kg尿素，保证麦桩生长分蘖所需的养分，且不会因为肥力过剩灼伤麦桩根部影响分蘖生长；

重复步骤2可进一步提高不育系纯度，但步骤2至多只能重复一次，这是因为开花后的种苗开始进行授粉、结实等生长过程，在授粉前割除小麦的地上茎秆，能保证小麦不育系的纯度，不育系小麦在生长过程中进行长时间的光合作用，储存了大量的光合产物，在授粉前割除地上茎秆能减少小麦光合作用产物的浪费，光合作用产物全部用于分蘖再生，能提高小麦不育系的产量；

步骤4，按常规小麦管理方法对再生分蘖苗、分蘖穗进行肥水管理，再生分蘖的育性敏感期在5月初～5月上旬，此时外界环境日平均温度为23～25℃，待麦穗成熟后种子混收得到纯化的不育系原原种，整个纯化程序完成。

割除真不育系种苗的所有地上部茎秆后，重新生长的再生分蘖穗进入育性敏感期即孕穗至抽穗时，因自然温度已明显升高，超过了小麦不育临界温度阈值，再生分蘖穗因而转变为可育穗实现自我繁殖，当季即可收获纯化后的种子，这些种子即是“原原种”，“原原种”进一步扩大繁殖后即可用于大面积生产制种；在再生分蘖栽培时可以适当增加浇水、施肥次数和施肥量，促进麦桩分蘖的生长数量，进一步促使更多的分蘖拔节抽穗，提高纯化不育系种子的产量。

现有技术从待纯化的不育系群体中挑选可能的真不育系种苗，再通过第二年、第三年分期播种验证、鉴定出真不育系，然后扩大繁殖真不育系种子，形成纯化后的“核心种”和“原原种”，简称“选真、验真”；本发明则是设法从待纯化的不育系群体中彻底去除假不育系种苗，保留真不育系种苗，再从真不育系种苗的再生分蘖穗收获种子，形成纯化后的“原原种”，简称“去假、存真”；本发明的小麦不育系在冬季正常播种，使不育系的不育性状充分表达，方便技术人员区分真不育系和假不育系种苗，准确去除假不育系种苗，在假不育系种苗去除干净后完全割除小麦真不育系的地上茎秆，对保留的麦桩进行合理的水肥管理使其长出新的分蘖，在育性敏感期改变再生分蘖的生长温度，使其育性转变为可育，从而获得纯化不育系种子，本发明去除假不育系种苗对技术人员的专业要求较低，对小麦不育系纯化的时间大大缩短，减少了不育系纯化的成本。

实施例1

以2017/2018年度小麦温光敏核不育系K456S的纯化实例来说明本发明技术方案。

1、2017年10月20日在云南省昆明市嵩明县“云南省农业科学院科研试验基地”，播种3亩待纯化的小麦温光敏雄性核不育系K456S，根据往年分期播种试验结果，K456S在该地点10月10日至11月15日播种的不育度为99.5％～100％；基本苗设计为12万苗/亩，K456S的千粒重为34克，发芽率为84％，田间出苗系数以0.75估算，按以下公式计算出播种量为6.5千克/亩：

播种时每亩施尿素10千克、复合肥15千克，播种完成后浇水，保证及时出苗；2017年12月5日，浇水后追施分蘖肥(尿素10千克/亩)，2018年1月20日喷吡虫啉防治小麦蚜虫。

2、2018年2月15日，约80％的小麦种苗已经抽穗，进行第一次去杂，去除对象为比大多数种苗高、矮和外观表型明显不同的种苗，以及已经开花的种苗；2月22日5％的种苗开始开花，进行第二次去杂，去除颖壳不张开、花药饱满肥大的所有杂株和高矮明显不同杂株；如此每3天去杂一次，2月28日浇水一次；到3月10日，所有种苗已开花结束，经反复检查未再发现杂株，3亩的去杂工作由3名技术人员完成。

3、2018年3月12日，人工割除不育系种苗的所有地上部茎秆，保留约5厘米长的麦桩，割完后清除割下的茎秆；浇水、施尿素15千克/亩，施肥后覆盖折光率约为75％的遮阳网，3月19日浇水一次；3月27日，经检查约85％的种苗长出再生分蘖，移除遮阳网；此后对再生分蘖按常规的小麦栽培管理措施进行肥水管理：4月10日和4月26日分别浇水一次，5月13日浇水、追施尿素10千克/亩。

4、2018年5月31日，人工收获不育系，混合脱粒后装网袋分装、晒干，至此K456S的纯化工作全部完成，共计收获纯化的K456S原原种132.9千克。

下年(季)在严格隔离条件下用这些“原原种”扩大繁殖，按每亩播种5千克，可繁殖26亩，每亩繁殖产量按200千克计，可收获不育系原种5200千克，制种时每亩用不育系按4千克计，可供制种1300亩；即第一年用3亩地纯化出的原原种，经过第二年扩大繁殖后，即可满足第三年制种1300亩对高纯度不育系种子的需求；如果第二年繁殖收获的种子继续用于第三年扩大繁殖，收获的种子可满足第四年5.2万亩制种对高纯度不育系种子的需求。

为了检验本纯化方法的纯化效果，2018年10月22日起在云南省昆明市嵩明县云南省农业科学院科研试验基地对纯化的K456S进行8期分期播种试验鉴定，每7天播种1期，抽穗后开花前每期至少随机套袋100个植株共200个穗子，收获后统计不育度和不育株率，结果第一期(10月22日)到第四期(11月12日)播种的纯化不育系，不育株率均为100％，不育度分别为100％、99.6％、99.8％、99.2％，与当初K456S育成鉴定时的表现一致，完全满足制种要求；同时2018年10月25日在云南省昆明市楚雄州牟定县杂交小麦制种基地，用4千克纯化的K456S不育系与恢复系01Y1～1424制种1亩，2019年4月29日收获，产出杂交种289千克，随机抽样约2000粒杂交种于2019年5月26日在昆明播种，同时种植双亲K456S和01Y1～1424为对照，检验杂交种纯度；2019年8月2日杂交种开花结束，逐株检查杂交种真伪，共查验1811株，其中杂交种1800株，杂交种纯度为99.39％，完全符合国家一级种子标准。

以上实施例试验数据证明，本发明的小麦温光敏核不育系纯化方法耗时较短、操作简单、一次纯化获得的基础种子量大，在通过1～2次扩繁殖就能满足大面积生产制种对高纯度不育系种子的需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.小麦温光敏核不育系的简化纯化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1，选择有隔离条件、能充分表现小麦不育系特征的田地播种待纯化不育系种子；

步骤2，当待纯化不育系种苗的抽穗数量达到80％时进行第一次去杂；

当待纯化不育系种苗开始开花的数量达到5％时进行第二次去杂，每3天去杂一次，直至所有种苗开花结束；

步骤3，在3月中旬割除保留的不育系种苗的地上茎秆，使用遮阳率为75％的遮阳网覆盖麦桩10～15天后移除遮阳网；

步骤4，按照小麦常规管理方法对不育系麦桩上再生的分蘖进行管理，待麦穗成熟后种子混收得到纯化的不育系原原种。

2.根据权利要求1所述的小麦温光敏核不育系的简化纯化方法，其特征在于，所述步骤2中第一次去杂时，除去株高和开花期明显不同于大多数不育系的种苗，所述第二次去杂除去颖壳不张开、花药饱满肥大的不育系种苗。

3.根据权利要求1所述的小麦温光敏核不育系的简化纯化方法，其特征在于，所述步骤3中移除遮阳网时再生分蘖苗的出苗率达到80％以上。