CN112005876B - 一种利用棉花核不育杂交种选育抗病虫优质棉品种的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用棉花核不育杂交种选育抗病虫优质棉品种的方法，涉及农作物育种技术领域，利用棉花优质核不育杂交种分离后代的可育株，通过连续多代的品质定向选择，创制高品质可育材料(如川RM69)。通过田间接种病害鉴定抗病性并同步诱导提高抗性的方式，达到选育同时兼顾产量和抗病虫性的优质棉新品种，达到优质、抗病虫性和产量协调。进而培育出常规可育的优质抗病虫品种，用于大面积推广应用和杂交组合的配制。
Description
技术领域
本发明涉及农作物育种技术领域，尤其涉及一种利用棉花核不育杂交种选育抗病虫优质棉品种的方法。
背景技术
优质一直是农作物育种追求的主要目标之一，也是人类的生活目标。随着人民生活水平的提高和纺织工业结构调整，优质棉（国家标准：纤维上半部平均长度≥31mm、断裂比强度≥32cN/tex、马克隆值3.7~4.2）需求量越来越大。目前，中国大多数棉花品种的纤维上半部平均长度﹤30mm，断裂比强度﹤30mm，马克隆值﹥4.5，只能纺织40支以下的中低档纱。近年来，中国棉花大面积种植生产逐步转向新疆，新疆原棉产量已占全国的60%以上。新疆棉花生产已实行机采收获，再经过杂质清除环节后，纤维长度和比强度降低显著，仅适合纺织低支纱。中国目前纺织中高档纱所需的优质原棉严重缺乏，纺织行业主要从澳大利亚、美国、埃及等进口。
棉花优质育种方法主要有陆海（陆中）远缘杂交、轮回杂交、复合杂交等，将优质材料（一般产量低、抗性差等）中的优质纤维基因片段导入已审定推广应用的品种或优良品系中，通过系统选育方法培育适宜大面积生产的常规优质棉品种。或直接利用优质材料与高产抗病等品种或不育系配制组合，通过审定后直接利用杂交种F1进行大面积应用。
利用上述方法已培育有通过审定的高品质常规棉花品种和杂交棉品种。然而，受优质与丰产、抗病性等负相关特性影响，常规优质陆地棉品种的培育周期长，衣分低，产量抗性较差。优质杂交棉如人工去雄杂交种中棉所70、核不育杂交种川杂棉19等，兼顾了品质与产量，但由于种子生产需要大量的人工进行去雄和授粉杂交，费工费时，种子量有限，目前已难以为继。可见，目前缺乏一种种子生产简单、棉花品质好的优质棉品种。
发明内容
本发明为了克服常规棉花品种品质和产量较差、杂交棉品种种子生产复杂的缺陷，提供了一种利用棉花核不育杂交种选育抗病虫优质棉品种的方法，从棉花核不育杂交种出发进行抗病虫优质棉品种的选育，获得兼顾产量和抗病虫性的优质棉品种，满足实际生产所需。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种利用棉花核不育杂交种选育抗病虫优质棉品种的方法，包括以下步骤：
（1）棉花核不育杂交种F1代，栓花自交，收获得到F2代种子；
（2）F2代种植在接种有枯萎病菌和黄萎病菌的大田中，苗期至花铃期鉴定抗病性，苗期至蕾期鉴定抗虫性，选取抗病抗虫的可育株栓花自交，筛选结铃性强、抗病虫、纤维品质好的单株，混合得到F3代种子；
（3）F3代重复步骤（2）的操作，得到F4代种子；
（4）F4代重复步骤（2）的操作，筛选结铃性强、抗病虫、纤维品质好的单株，分单株收种，得到F5代种子；
（5）F5代中每个单株的种子种植一行，淘汰有不育株的株行，未淘汰的可育株自交，根据结铃性、单铃重以及纤维品质考察F5代植株，选择同时具备结铃性强、单铃较大以及纤维品质好的植株的2~3个株行进行分单株收种，每行根据纤维品质排序并选取前3~5个单株，得到F6代单株种子；
（6）重复步骤（5）的操作3次，在F8代时根据纤维品质排序，选取前8~10个单株，得到F9代单株种子；
（7）F9代中每个单株的种子种植一行，整体考察每个株行，选留株型一致、纤维品质好、抗病虫、结铃性强、单铃较大的株行2~3个，所选取的株行各自混收种子，得到F10代株行种子；
（8）F10代每个株行的种子种植一行，重复步骤（7）的操作，选留株型一致、纤维品质好、抗病虫、结铃性强、单铃较大的株行1个，得到抗病虫优质棉品种；
所述纤维品质好是指：纤维上半部平均长度＞32mm，比强度＞33cN/tex，马克隆值＜4.2；
所述结铃性强是指单株结铃在27个以上；
所述单铃较大是指单株的平均单铃籽棉5.8g以上；
所述步骤（7）、（8）中，所述整体考察是指：每个株行整体考察其株型、纤维品质、抗病虫性、结铃性，评述每个株行每个单株的株型及一致性，测定每个株行每个单株的纤维品质、抗病虫、结铃性、单铃重及这些指标在每个株行的一致性。
优选的，所述步骤（1）中，棉花抗病虫核不育杂交种是以棉花完全核不育系或核不育两用系为母本、陆地棉或海岛棉为父本，杂交得到的F1代。
优选的，所述步骤（1）中，棉花抗病虫核不育杂交种选自川杂棉17、川杂棉19、川杂棉21或川杂棉33。
优选的，所述步骤（2）中，所述抗虫为抗棉铃虫。
优选的，所述步骤（2）中，抗虫性鉴定的方法包括：以质量百分浓度1%的硫酸卡拉霉素溶液涂抹才展开的叶片，若叶片不变色则鉴定该植株具有抗虫性。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明一种利用棉花核不育杂交种选育抗病虫优质棉品种的方法，利用棉花优质核不育杂交种分离后代的可育株，通过连续多代的品质定向选择，创制高品质可育材料（如川RM69）。通过田间接种病虫害鉴定抗性、同步诱导提高抗性的方式，达到选育同时兼顾产量和抗病虫性的优质棉新品种，达到优质、抗病虫性和产量协调。进而培育出常规可育的优质抗病虫品种，用于大面积推广应用和杂交组合的配制。
附图说明
图1本发明所述方法的选育流程图。
具体实施方式
本发明所述的棉花核不育杂交种是指以核不育两用系或完全核不育系作母本、陆地棉常规品种或海岛棉作父本，通过授粉杂交生产的F1代杂种。
本发明所述的棉花核不育两用系是指：不育性受一对隐性核基因（如msc1）控制的群体，群体内有一半的植株为不育株，其他植株为可育株。用系内的可育株（父本株）对不育株（母本株）进行授粉杂交（即兄妹交）来繁殖后代。
本发明所述的棉花完全核不育系是指：用棉花核不育完全保持系作父本对棉花核不育两用系中的不育株进行授粉杂交，所繁殖的后代为完全核不育系，其不育株率达97%~100%，不育度达到96%~100%，可作配制棉花杂交种的母本。
本发明所述的不育株和可育株是指：由隐性核基因（如msc1）控制的花药败育干瘪、内无花粉或只有极少量不充实花粉的植株为不育株（不育基因纯合），花药饱满充实、花粉粒充足的植株为可育株。
本发明所述的纤维品质好是指：纤维上半部平均长度＞32mm，比强度＞33cN/tex，马克隆值＜4.2。
本发明所述的结铃性强是指株结铃在27个以上。
本发明所述的单铃较大是指单株平均单铃籽棉5.8g以上。
本发明所述的抗病为抗枯萎病和抗黄萎病。
本发明所述的抗虫为抗棉铃虫。
本发明所述的分单株收种是指对所选取的每个单株单独收获，分别考察期纤维品质、结铃性、单铃重等。
本发明提供了一种利用棉花核不育杂交种选育抗病虫优质棉品种的方法（如图1所示），包括以下步骤：
（1）以棉花核不育杂交种为F1代，栓花自交，得到F2代。本发明首次提出以棉花核不育杂交种作为起始进行优质棉品种的选育。常规技术中已有一些棉花核不育杂交品种的优质棉，但是这些品种的种子需要每次人工授粉杂交，制种成本高，种子量有限，大面积推广困难。
在本发明中，所述棉花核不育杂交种可以直接选择已有的棉花核不育杂交种，也可以自行杂交得到。在本发明中，所述棉花核不育杂交种包括但不限于川杂棉17、川杂棉19、川杂棉21或川杂棉33。
在本发明中，所述棉花核不育杂交种优选为具有抗病虫能力的棉花核不育杂交种。在本发明中，F1代自交后所结棉铃优选的进行混收，获得F2代种子。
（2）F2代种植在接种有枯萎病菌和黄萎病菌的大田中，苗期至花铃期鉴定抗病性，苗期至蕾期鉴定抗虫性，选取抗病抗虫的可育株栓花自交，筛选结铃性强、抗病虫、纤维品质好的单株，混合得到F3代种子。本发明选择在育种过程中人工接种病害来实现对棉花抗病性的筛选，同时通过叶片涂抹卡拉霉素鉴定其抗虫性，可定向选育出需要的抗病虫性植株，从而实现选育兼顾产量和抗病虫性的优质棉品种。
在本发明中，所述接种的病害为目标抗性的病害，例如本发明的具体实施方式中目标抗性为抗枯萎病、抗黄痿病，因而向种植F2代的大田中接种枯萎病菌和黄痿病，并在苗期至花铃期叶片涂抹卡拉霉素鉴定鉴定其抗虫性。在本发明中，所述抗虫性优选为抗棉铃虫性。
本发明优选的，植株接种枯萎病和黄萎病后，叶片出现青枯、黄化、皱缩、红叶、枯斑等症状的为枯萎病病株，叶片出现黄褐色、枯斑、黄斑等症状的为黄萎病病株，未有上述症状的则鉴定该植株具有相应的抗病性。
本发明选取苗期至蕾期进行抗虫性鉴定的原因是棉花抗虫植株中有外源基因nptII，对卡拉霉素具有抗性，苗期至蕾期棉株叶片的nptII的表达稳定。在本发明中，所述鉴定抗虫性的方法优选的包括：以质量百分浓度1%的硫酸卡拉霉素溶液涂抹才展开的叶片，若叶片不变色则鉴定该植株具有抗虫性，反之则鉴定为不具备抗虫性。本发明优选的，所述自交后结出的棉铃进行分单株收种，得到F3代种子。
（3）F3代重复步骤（2）的操作，得到F4代。
（4）F4代重复步骤（2）的操作，筛选结铃性强、抗病虫、纤维品质好的单株，分单株收种，得到F5代种子。
在本发明中，所述F4代中的不育株淘汰，可育株进行自交。
（5）F5代中每个单株的种子种植一行，淘汰有不育株的株行，未淘汰的可育株自交，根据结铃性、单铃重以及纤维品质考察F5代植株，选择同时具备结铃性强、单铃较大以及纤维品质好的植株的2~3个株行进行分单株收种，每行根据纤维品质排序并选取前3~5个单株，得到F6代单株种子。
（6）重复步骤（5）的操作3次，在F8代时根据纤维品质排序，选取前8~10个单株，得到F9代单株种子。
（7）F9代中每个单株的种子种植一行，整体考察每个株行，选留株型一致、纤维品质好、抗病虫、结铃性强、单铃较大的株行2~3个，所选取的株行各自混收种子，得到F10代株行种子。
（8）F10代每个株行的种子种植一行，重复步骤（7）的操作，选留株型一致、纤维品质好、抗病虫、结铃性强、单铃较大的株行1个，得到抗病虫优质棉品种。
所述步骤（7）、（8）中，所述整体考察是指：每个株行整体考察其株型、纤维品质、抗病虫性、结铃性，评述每个株行每个单株的株型及一致性，测定每个株行每个单株的纤维品质、抗病虫、结铃性、单铃重及这些指标在每个株行的一致性。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
对优质核不育杂交种（如川杂棉19）的分离后代采用连续多代以优质为定向，同时开展接菌进行抗病性鉴定和诱导提高，评估产量性状，通过系统选育方法进行培育，其选育过程如下：
1、在川杂棉19（优质核不育杂交种F1代）的种植田中，选择无病健壮的优良单株栓花自交，混收自交铃。
2、将F2代种植田中，移栽时接枯萎病菌和黄萎病菌鉴定，每株穴施接种枯萎病菌菌粉2g（枯萎病菌孢子含量4×108 spores/g）、接种黄萎病菌孢子悬浮液5ml（黄萎病菌孢子含量10×107 spores/ml）。在苗期至蕾期，用棉签沾上1%的硫酸卡拉霉素溶液（质量浓度）涂抹才展开的叶片鉴定抗虫性，阴性反应（不变色）植株为抗虫株。选择抗病抗虫的可育株栓花自交，分单株收，考察纤维品质、结铃性等农艺性状，选择纤维品质好（纤维上半部平均长度＞32mm，比强度＞33cN/tex，马克隆值＜4.2）、健壮抗病抗虫、结铃较多的的单株的种子混合得到F3代，用于下代种植。
3、F3代的种植和选择与F2代的处理相同，对可育株通过接枯萎病菌、黄萎病菌和涂抹硫酸卡拉霉素进行抗病抗虫性鉴定，考察纤维品质、结铃性等农艺性状，选择纤维品质好、结铃性较强、健壮抗病抗虫的可育单株的种子混合用于下代种植。
4、在F4代种植田中，淘汰不育株，抗病虫可育株栓花自交，分单株收，考察结铃性、单铃重等农艺性状和纤维品质，选择纤维品质好、结铃性较强、抗病虫的优良单株7~10个，下一代进行株行种植。
5、在F5代种植田中，淘汰有不育株的株行，抗病虫优良单株栓花自交，每株行分单株收，考察单株纤维品质以及结铃性、铃重、株型、株高等农艺性状选留纤维品质好、且农艺性状较一致的整体优良的株行2-3个，在每个优良株行中选择纤维品质好、结铃性较强、铃较大的优良单株3-5个，下一代进行株行种植。
6、在F6~F8代种植田中，重复F5的操作，在F8中选择纤维品质最好、抗病虫的优良单株8~10个，下一代进行株行种植。
7、在F9种植田中，每个株行整体考察纤维品质、抗病虫性、结铃性，选留株型一致、抗病虫、结铃性强、单铃较大、纤维品质优的株行2~3个，每株行混收，下一代进行株行种植。
8、F10代种植田中，重复F9的操作，选留株型一致、纤维品质最优、抗病虫、结铃性强、单铃较大的株行1个，得到优质抗病虫新品系——川RM69。
川RM69：优质抗病虫新品系，于2009年开始，在四川和海南连续对川杂棉19的分离后代以优质为定向，同时开展接菌进行抗病性诱导鉴定，评估产量性状，通过系统选育方法培育而成。经农业部棉花品质监督检验测试中心测定，川RM69的HVICC标准的纤维上半部平均长度32.5mm，比强度33.6cN/tex，麦克隆值4.0，纤维品质较优；川RM69抗枯萎病耐黄萎病，枯萎病病指6.7，黄萎病病指黄萎病病指27.4；抗棉铃虫高抗红铃虫，蕾铃被害率比对照减少72.8%，种子虫害率比对照降低75.6%；川RM69田间表现整齐一致，植株健壮，塔型；叶片中等大，叶色绿色；结铃性强，铃卵圆形，中等偏大。平均单铃子棉重5.8克，衣分40.3%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种利用棉花核不育杂交种选育抗病虫优质棉品种的方法，包括以下步骤：
（1）棉花核不育杂交种F1代，栓花自交，收获得到F2代种子；
（2）F2代种植在接种有枯萎病菌和黄萎病菌的大田中，苗期至花铃期鉴定抗病性，苗期至蕾期鉴定抗虫性，选取抗病抗虫的可育株栓花自交，筛选结铃性强、抗病虫、纤维品质好的单株，混合得到F3代种子；
（3）F3代重复步骤（2）的操作，得到F4代种子；
（4）F4代重复步骤（2）的操作，筛选结铃性强、抗病虫、纤维品质好的单株，分单株收种，得到F5代种子；
（5）F5代中每个单株的种子种植一行，淘汰有不育株的株行，未淘汰的可育株自交，根据结铃性、单铃重以及纤维品质考察F5代植株，选择同时具备结铃性强、单铃较大以及纤维品质好的植株的2~3个株行进行分单株收种，每行根据纤维品质排序并选取前3~5个单株，得到F6代单株种子；
（6）重复步骤（5）的操作3次，在F8代时根据纤维品质排序，选取前8~10个单株，得到F9代单株种子；
（7）F9代中每个单株的种子种植一行，整体考察每个株行，选留株型一致、纤维品质好、抗病虫、结铃性强、单铃较大的株行2~3个，所选取的株行各自混收种子，得到F10代株行种子；
（8）F10代每个株行的种子种植一行，重复步骤（7）的操作，选留株型一致、纤维品质好、抗病虫、结铃性强、单铃较大的株行1个，得到抗病虫优质棉品种；
所述纤维品质好是指：纤维上半部平均长度＞32mm，比强度＞33cN/tex，马克隆值＜4.2；
所述结铃性强是指单株结铃在27个以上；
所述单铃较大是指单株的平均单铃籽棉5.8g以上；
所述步骤（7）、（8）中，所述整体考察是指：每个株行整体考察其株型、纤维品质、抗病虫性、结铃性，评述每个株行每个单株的株型及一致性，测定每个株行每个单株的纤维品质、抗病虫、结铃性、单铃重及这些指标在每个株行的一致性；
所述步骤（1）中，棉花抗病虫核不育杂交种选自川杂棉19。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述抗虫为抗棉铃虫。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，抗虫性鉴定的方法包括：以质量百分浓度1%的硫酸卡拉霉素溶液涂抹才展开的叶片，若叶片不变色则鉴定该植株具有抗虫性。
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