CN113016602A - 高粱高效杂交育种方法 - Google Patents

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孟彦
陈敏菊
孙喜云
袁海波
张福娟
孟宪政
韩同进
闫艳梅
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Shangqiu Academy of Agriculture and Forestry
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01H—NEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H1/00—Processes for modifying genotypes ; Plants characterised by associated natural traits
    • A01H1/02—Methods or apparatus for hybridisation; Artificial pollination ; Fertility

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Abstract

本发明公开了一种高粱高效杂交育种方法，旨在解决当前高粱杂交育种周期长、效率低及稀缺种质资源利用率低的技术难题。本发明方法基于高粱品系选育的低代材料中选择具有目标性状的单株为母本，并于抽穗后选择保留需要数量的一级分枝的小穗，将其分别套袋隔离，并在人工去雄后对各个小穗分别进行杂交授粉，对于不育单株则直接做杂交授粉并与保持系做保持授粉。本发明通过将单一高粱穗用分小辫的方法分成若干个小穗，解决了稀缺单一穗只能利用一次的问题，大大缩短育种年限，提高了育种效率。

Description

高粱高效杂交育种方法
技术领域
本发明涉及育种技术领域，具体涉及一种高粱高效杂交育种方法。
背景技术
高粱在中国具有非常悠久的栽培历史，形成了独特的高粱类型。当前，高粱是世界第五大谷类作物（玉米、小麦、稻谷、大麦和高粱），全世界高粱常年种植面积约4234万公顷，我国高粱常年种植面积约74.3万公顷。高粱抗旱性好，耗水量少，水分利用率高，具有较高的比较效益，在中国东北、华北、西北干旱地区的农作物生产体系中具有不可替代的优势。
虽然当前高粱已不再是主粮作物，但其在农业生产中仍是不可或缺的。而高粱产业的发展也是国民经济发展的需要。众所周知，高粱是白酒的优异原料，中国的优质白酒基本上都是以高粱为原料酿制的，如茅台、五粮液、郎酒、汾酒等众多名酒均以高粱为主要原料。中国白酒的年产量约900亿升，若全部以高粱为主要原料酿制，年需高粱约1800万t，而目前，中国高粱年产量约300万t，仅为年需要量的六分之一；因此，酒用高粱市场需求强劲。
中国酿造高粱育种30多年来，对与酿造品质和产量相关的主要性状进行了广泛的研究，也建立起了独特的中国酿造高粱育种体系；但酿造高粱生产仍然面临诸多问题，比如缺乏适宜机械化生产的品种；南方区茅台、五粮液、老窖等名酒特需的酿酒专用品种仍然使用农家品种（如‘红缨子’产量徘徊在300公斤/亩左右），产量水平低而不稳，远远不能满足市场需求。因此，当前需要加大对酿造型杂交高粱的研究，同时也是高粱育种的总趋势之一。
但目前常规的杂交高粱选育的亲本稳定过程一般需要8～10代，而且在F2～F4的低代材料中分离出的优良品系较稀缺（一般仅为1～2株），用传统的育种方法进行逐代繁殖，往往需要等待F8～F10代稳定扩繁后才能在群体内进行自交和杂交，而育成杂交种则所需8～10年的时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高粱高效杂交育种方法，旨在解决当前高粱杂交育种周期长、效率低及稀缺种质资源利用率低的技术难题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种高粱高效杂交育种方法，包括如下步骤：
（1）在高粱品系选育的低代材料中，选择具有目标性状的单株为母本，于高粱抽穗后，在其穗上选择保留需要数量的一级分枝的小穗，并剪除其余小穗（从一级分枝与主轴交接处剪掉）；
（2）用纸袋分别套装隔离各保留的小穗；
（3）人工去雄后对各个小穗分别进行杂交授粉，对于不育单株则直接做杂交授粉并与保持系做保持授粉。
在所述步骤（1）中，基于育种目标，在高粱品系或不育系的F2～F4代分离的群体中于抽穗前从中初步选择10～20个生长势优良、无缺陷、具有育种目标性状的单株，做好标记；然后在穗子刚抽出时再在初选的单株内再次选择果穗及植株均符合要求的1～2个单株作为母本，并做标记。
所述高粱品系或不育系的F2～F4代的群体数量要求达100～300株。
在所述步骤（1）中，在高粱穗上选择保留7～10个小穗，太多影响授粉纯度，而每株高粱一般有30个以上的一级分枝，每个一级分支称1个小穗。
在所述高粱穗上至少保留一个小穗进行自交繁殖或用保持系保持。
在所述步骤（3）中，用传统人工去雄及授粉方法对各个小穗分别进行人工去雄并在2～3天后进行杂交授粉，不育单株直接进行人工授粉，授粉后挂上标签，注明授粉内容。
在所述步骤（3）之后，还包括：收获时按小穗进行分别收获考种记录，基于该代的研究结果及育种目标需要，保留或调整作为杂交的父本，重复步骤（1）至（3），直到所选材料稳定或者选育出优良组合。
与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：
1. 本发明突破了传统育种观念，在高粱抽穗期，通过分小穗的方法，达到一个优良单株母本同时接收多个父本的花粉（注意保留一个小穗进行自交繁殖或用保持系保持）从而配置多个杂交组合的效果。
2. 缩短育种年限：高粱品系材料自交稳定需要8～10代，加入南繁技术也需要4～5年的时间才能稳定，传统方法品系稳定后再配制杂交组合，还需要3～4年鉴定研究，利用本方发明法，可以在低代（F2～F4）材料中选择优良单株配制杂交种，同时进行自交和杂交组合鉴定研究，品系或不育系稳定时，杂交种也同时选育出，缩短育种年限3～6年。
3. 对于不稳定的不育系，在配制杂交组合时，应用本发明方法，可以充分利用不育穗，减少不育系种植面积，节约研究成本，增加配制的杂交组合数，增加育种成功率和提高育种效率。
附图说明
图1为本发明高粱高效杂交育种过程中分穗及套袋示例图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
在以下实施例中所涉及的材料如无特别说明，均为常规材料；所涉及的试验及检测方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1：一种高粱高效杂交育种方法，包括如下步骤，
（1）单株选择：基于育种目标，在高粱品系或不育系的F2代分离的群体（群体数量达100～300株）中于抽穗前从中初步选择10～20个生长势优良、无缺陷、具有育种目标性状的单株，做好标记；然后在穗子刚抽出时再在初选的单株内再次选择果穗及植株均符合要求的1～2个单株作为母本，并挂上吊牌，注明来源等标记信息。
（2）整理小穗：首先按育种需求，结合材料性状，根据需要一般保留7～10个小穗；其次把多余的小穗从高粱穗的一级分枝与主轴交接处剪掉。然后结合事先准备好的小羊皮纸袋将保留的小穗分别用小羊皮纸袋套好（参见图1），下部用回形针固定，防止套其它小穗时被碰掉。
（3）实施人工授粉：用传统人工去雄及授粉方法对各个小穗分别进行人工去雄并在2～3天后进行杂交授粉，不育单株直接进行人工授粉，授粉后挂上标签，注明授粉内容。
（4）其它操作：收获时按小穗进行分别收获考种记录，在高粱育种过程中，除本发明外的其它操作同传统育种方法。根据F3代的研究结果及育种目标需要，保留或调整作杂交的父本，F4～F7重复步骤（1）至步骤（4），直到该材料稳定或者选育出优良组合。
应用实例：
在2015年省科技攻关项目“优质高产专用型夏播高粱新不育系选育”实施过程中，发明人于F2群体发现一株理想的不育株，利用实例1中的方法步骤在其抽穗后保留8个小穗，其中2个小穗分别与2个保持系用于保持其不育性，其余6个小穗分别与商恢1号、商恢3号、商恢5号、早忻七、商恢6号，商恢9号等做杂交，组配成6个组合。
收获后研究发现，在F3群体的两对保持不育性的材料中出现1对保持其不育性的材料，定名为新不育系‘M17A’和新保持系‘M17B’，另外1对的不育株出现花粉，不育性没有被保持。组配的6个组合中，与商恢9号组配的组合表现比较突出，当年冬季在海南对‘M17A’应用该发明再次进行加代选育并配制杂交种，第二年夏季参加联合区域试验，表现比较突出，定名为‘商粱13号’，该品种幼苗芽鞘浅红色，分蘖性弱，株高140～160cm，茎粗1.6～1.9cm，穗筒形，散穗，穗长30.5～32.6cm，单穗粒重86～112g，红壳，无芒，浅红粒，总淀粉含量73.25%，单宁含量1.03%，生育期93天。抗蚜虫，抗倒伏性强，一般田块单产530kg/666.7m2，适宜栽培密度8000株/666.7m2。
该品种于2018年开始在夏邑县汉粱王酒厂示范基地进行示范推广10公顷，同时新不育系‘M17A’和新保持系‘M17B’稳定，于2019年进行扩繁，保存种植，并配制种‘商粱13号’，推广种植面积近570公顷。
应用本发明方法在选育出新不育系‘M17A’的同时，成功选育出了高粱新品种‘商粱13号’，缩短育种年限5年。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是对相材料及方法步骤进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (7)

1.一种高粱高效杂交育种方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在高粱品系选育的低代材料中，选择具有目标性状的单株为母本，于抽穗后，在高粱穗上选择保留需要数量的一级分枝的小穗，并剪除多余的小穗；
（2）分别套袋隔离各保留的小穗；
（3）人工去雄后对各个小穗分别进行杂交授粉，对于不育单株则直接做杂交授粉并与保持系做保持授粉。
2.根据权利要求1所述的高粱高效杂交育种方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，基于育种目标，在高粱品系或不育系的F2～F4代分离的群体中于抽穗前从中初步选择10～20个生长势优良、无缺陷、具有育种目标性状的单株，做好标记；然后在穗子刚抽出时再在初选的单株内再次选择果穗及植株均符合要求的1～2个单株作为母本，并做标记。
3.根据权利要求2所述的高粱高效杂交育种方法，其特征在于，所述高粱品系或不育系的F2～F4代的群体数量要求达100～300株。
4.根据权利要求1所述的高粱高效杂交育种方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，在每株母本高粱穗上选择保留7～10个小穗。
5.根据权利要求1所述的高粱高效杂交育种方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，在每株母本高粱穗上至少保留一个小穗进行自交繁殖或用保持系保持。
6.根据权利要求1所述的高粱高效杂交育种方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，用传统人工去雄及授粉方法对各个小穗分别进行人工去雄并在2～3天后进行杂交授粉，不育单株直接进行人工授粉，授粉后挂上标签，注明授粉内容。
7.根据权利要求1所述的高粱高效杂交育种方法，其特征在于，在所述步骤（3）之后，还包括：收获时按小穗进行分别收获考种记录，基于该代的研究结果及育种目标需要，保留或调整作为杂交的父本，重复步骤（1）至（3），直到所选材料稳定或者选育出优良组合。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113748981A (zh) * 2021-09-30 2021-12-07 河北省农林科学院旱作农业研究所 一种高粱雄性不育株系的育性鉴定方法
CN113812339A (zh) * 2021-09-30 2021-12-21 河北省农林科学院旱作农业研究所 一种饲草型高粱雄性不育株系的育性鉴定方法
CN116058277A (zh) * 2022-09-08 2023-05-05 广西南亚热带农业科学研究所 一种茶树杂交标记方法及杂交种子的早期苗木繁育方法

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扶尚文等: "高粱雄性不育系柱头生活力的研究初报", 《甘肃农业科技》 *

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