CN114223538A

CN114223538A - 一种提高大豆杂交制种产量的方法

Info

Publication number: CN114223538A
Application number: CN202111665606.3A
Authority: CN
Inventors: 张艳; 王晓波; 刘佳乐; 翟慧敏; 赵夺; 李佳佳
Original assignee: Anhui Agricultural University AHAU
Current assignee: Anhui Agricultural University AHAU
Priority date: 2021-12-31
Filing date: 2021-12-31
Publication date: 2022-03-25
Also published as: US20230240213A1

Abstract

本发明涉及大豆育种技术领域，尤其涉及一种提高大豆杂交制种产量的方法。该方法在大豆盛花期，以可育大豆为父本，采集父本花粉配制花粉复配液，利用喷施装置搭载所述花粉复配液定向喷洒母本进行杂交，所述母本为细胞核雄性不育的不育系大豆植株。本发明通过配制适宜比例的花粉复配液和人工喷施辅助授粉手段，既可增强花粉活性，又可提高花粉利用率，大幅提高大豆杂交制种的效率，进而提升大豆单产。有效节约了人力资源，提高大豆杂交制种效率，满足大豆产业发展需要。

Description

一种提高大豆杂交制种产量的方法

技术领域

本发明属于大豆育种，尤其涉及一种提高大豆杂交制种产量的方法。

技术背景

作物杂种优势是很重要的生物学现象，杂种优势利用是大豆重要育种手段之一。即利用两个遗传组成不同的生物体杂交后的杂种一代在生长势、生活力、抗逆性、产量和品质等方面优于亲本的表现，满足生产要求。但杂种一代的性状表现比较复杂，利用杂种优势的方法因作物的传粉方式、繁殖方法和遗传特点不同而有区别。

大豆作为天然的自花授粉作物，天然异交率仅有0.4％，且雌雄同花，花器较小，一般人工辅助授粉结实率低，更由于大豆容易落花落荚，落花落荚率一般可达到45％～70％左右，高的可达70％～80％，繁殖系数低。此情况下的种植大豆，传统的杂交手段难以满足生产生活中对特定性状子代的大量需求，存在杂种优势难利用，经济效益低，容易浪费人力、物力的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种提高大豆杂交制种效率的方法。

本发明采用了以下技术方案：

该方法在大豆盛花期，以可育大豆为父本，采集父本花粉配制花粉复配液，将所述花粉复配液定向喷洒母本进行杂交，所述母本为细胞核雄性不育的不育系大豆植株；

所述花粉复配液配方为：将采集的花粉和去离子水混合均匀，配制成3～10mg/mL的花粉液，再以表面活性剂、信息素和花粉液按体积比(1～5):(1～5):(90～98)的比例混合均匀，即得到所需花粉复配液。

优选的，所述细胞核雄性不育的不育系植株为大豆第13号染色体Ms1基因片段缺失株。

优选的，所述表面活性剂为月桂酰胺丙基甜菜碱A-20AB；所述信息素为蜂王信息素、蜜脾及植物所需营养元素按照体积比49：49：2组成的混合物，所述植物所需营养元素由氮、磷、钾、硼、钼按质量比3:3:2:1:1组成。

优选的，表面活性剂、信息素和花粉液按体积比1：1：98的比例混合均匀。

优选的，所述花粉复配液中还添加有羟丙基甲基纤维素，羟丙基甲基纤维素HPMC添加量为每100mL花粉复配液额外添加7g。

优选的，该方法的具体步骤如下：

S1.采用分期播种的方法，将符合要求的父本、母本大豆种子分别先后播种于两块田内，并分别进行田间管理；

S2.在父本盛花期，收集父本花粉并将花粉置于4℃冰箱保存；

S3.在母本盛花期，取S2中的花粉配制花粉复配液，利用喷施装置对母本进行定向喷洒授粉；

S4.第一次授粉后间隔1～3天，以相同方法补授粉一次；

S5.继续进行田间管理至母本成熟，采收。

步骤S1中，父本选择平均每株大豆花朵数80～100朵，每朵大豆花粉量大于3800粒的可育大豆，所述父本和母本的播种密度均为1.8～2.5万株/亩。

优选的，步骤S1中，先播种父本，间隔两天再播种母本，调节父本盛花期早于母本盛花期2～3天。

优选的，所述盛花期为大豆开花植株占全部植株的至少2/3。

优选的，步骤S3中，喷洒时间选择上午7～9时，喷洒时间10～20min/亩、花粉复配液用量3.8～4.5L/亩。

本发明的有益效果在于：

1.本技术选择具有较多优良性状、花粉量大，配合力高的大豆品种作为母本，选择与母本具有较多互补优良性状、适宜当地种植、与母本具有不同地理起源、配合力较高且高产的大豆品种作为父本进行杂交制种，克服常规杂交育种中大豆作为天然的自花授粉作物，天然异交率低，雌雄同花，花器小，繁殖系数低，人工辅助授粉结实率低、浪费人力、物力的弊端以及杂种优势难利用的问题。同时母本采用大豆Ms1不育系群体，保证大豆植株亲本纯度。

2.采用表面活性剂、信息素和花粉共同制备花粉复配液，其中表面活性剂可以增强大豆花粉活力，同时与花朵亲和性极佳，不会损伤花粉柱头；信息素成分含有蜜蜂信号引诱剂、蜜脾及植物所需的氮、磷、钾、硼、钼等营养元素，具有特殊气味，可吸引虫媒，提高自然授粉效率，提高产量，且授粉均匀，有利于果实均匀。本申请中使用的信息素浓度可以吸引大豆植株附近的蜜蜂、蝴蝶等为大豆传粉，提高虫媒授粉率，提高不育系的异交率，还可以在一定程度上保花保荚。额外添加的羟丙基甲基纤维素，可以增强花粉活力，对花粉复配液起维稳作用。

3.通过配制适合的花粉复配液和喷施装置辅助授粉手段，既可增强花粉活性，又可提高花粉利用率，大幅提高大豆杂交制种的效率，进而提升大豆单产。有效节约了人力资源，提高大豆杂交制种效率，满足大豆产业发展需要。

附图说明

图1中a图为实施例3中处理组大豆结荚情况；

图1中b图为实施例3中对照组大豆结荚情况，为了便于观察，剪去了大豆植株叶片；

图1中c图为实施例3中处理组与对照组的典型大豆结荚情况对比，其中左为处理组，右为对照组。

具体实施方式

为了便于理解，下面结合实施例和附图对本发明的技术方案做出更为具体的说明。

实施例1

一种提高大豆杂交制种效率的方法，步骤如下：

S0.前期准备：

S01.父本和母本选择：选择具有较多优良性状、花粉量大，配合力高的大豆品种进行Ms1基因处理，作为母本；选择具有较多与母本互补优良性状、适宜当地种植、与母本不同地理起源、配合力较高且高产的大豆品种作为父本；高产要求父本花大且花粉量多，平均每株大豆花朵数在80～100朵，每朵大豆花粉量大于3800粒。

上述Ms1基因处理可以利用基因编辑技术CRISPR/Cas9对大豆第13号染色体Ms1基因片段进行剪切，以得到Ms1基因片段缺失的细胞核雄性不育株。

S02.整地：选择地势平整、肥力较好、排灌方便、前茬一致且最好至少两年没有种植过大豆的地块，清除杂草，整平地块。

S1.采用分期播种，将符合要求的母本、父本大豆种子在S02选择的地块中进行分期撒播播种并插排标注，其中母本的播种时间晚于父本两天，以调节母本盛花期晚于父本盛花期2～3天。田间设置保护行，分别进行田间管理；撒播播种密度为1.8～2.5万株/亩，保护行密度为54.7/m²。

养护具体为：播种后即喷除草剂进行封闭，苗期不间苗，杂草人工除草，随见随除。整个花期不杀虫，以利于昆虫进行授粉，从而提高大豆雄性不育材料的天然异交率。

S2.父本花期时，在盛花期利用人工或机械的方法取出花药，将花药通过电灯泡照射或置于恒温干燥箱中使花粉散出并收集，然后将收集的花粉后置于4℃冰箱保存待用。

S3.在母本盛花期，即开花植株占全部植株的至少2/3时，取S2花粉配制花粉复配液；花粉复配液配方为：将采集的花粉和去离子水混合均匀，配制成3～10mg/mL的花粉液，再以表面活性剂、信息素和花粉液按体积比(1～5):(1～5):(90～98)的比例混合均匀，即得到所需花粉复配液；每100mL花粉复配液中加入7g羟丙基甲基纤维素HPMC，以增强花粉活力。

上述表面活性剂为月桂酰胺丙基甜菜碱A-20AB；信息素为蜂王信息素、蜜脾及植物所需营养元素按照体积比49：49：2组成的混合物，所述植物所需营养元素由氮、磷、钾、硼、钼按质量比3:3:2:1:1组成。

将配制好的花粉复配液倒入喷施装置对母本进行定向喷施授粉，喷施时间选择上午7～9时，采用适合大豆花朵口径且符合要求的喷施装置，将花粉复配液装入其中，震荡均匀后将液体以微小气雾形式定向轰击到雄性不育柱头上，从而完成授粉过程。每亩田中花粉复配液用量3.8～4.5L，轰击时间10～20min/亩。

S4.第一次授粉后间隔1～3天，以相同方法补授粉一次，提高大豆异交授粉率。

S5.继续进行田间管理至母本结荚成熟，分批采收。

实施例2

在安徽合肥大杨镇试验点进行大豆杂交制种试验，在实施例1方法的基础上，具体种植方法如下:

1.品种选择：选择适宜安徽省沿淮淮北夏大豆产区种植的皖黄506大豆品种，将其与雄性不育材料Ms1进行混合种植，混合重量配比为5：1。

2.试验地选择：种植地为土壤肥力相近、天然野生蜂等传粉昆虫比较多的南北两块田地，前茬种水稻。

3.整地：7月上旬，土壤翻耕耙平后，按行距45cm进行开行；

4.播种：将混合好的大豆种子按2.28万株/亩的密度进行撒播；

5.田间管理：播种后即喷除草剂进行封闭，苗期不间苗，杂草随见随除，开花期不杀虫；

6.授粉:对北边地块大豆植株进行异交授粉，作为处理组，异交授粉方式按实施例1中步骤S2-S4进行；南边地块不做任何处理作为对照组；

7.采收：大豆成熟后，及时采收不育株上的种子进行晾晒。因不育株种子熟期不一致，因此分批收获以保证种子质量。

步骤S6授粉后，分别从对照组与处理组中随机抽取30株雄性不育系ms1进行统计，结荚结果如表2、3所示，对照组与处理组的典型结荚情况如图1所示。

表2结荚结果

表3 10个荚以上植株占比

可以试验看出，处理组的结荚率明显高于对照组，结荚数都在10个以上，平均结荚数19个，少数不育株结荚数达到30个以上。

采用本发明，配制大豆花粉复配液后，再利用无人机定向轰击雄性不育系ms1植株柱头，从而完成异交授粉过程，可以大大提高大豆杂交制种效率，同时大豆核雄性不育植株的异交率显著提高，应用前景广阔。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而并非对本发明的限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种提高大豆杂交制种效率的方法，其特征在于，该方法在大豆盛花期，以可育大豆为父本，采集父本花粉配制花粉复配液，将所述花粉复配液定向喷洒母本进行杂交，所述母本为细胞核雄性不育的不育系大豆植株；

所述花粉复配液配方为：将采集的花粉和去离子水均匀混合，配制成3-10mg/mL的花粉液，再以表面活性剂、信息素和花粉液按体积比(1～5):(1～5):(90～98)的比例混合均匀，即得到所需花粉复配液。

2.如权利要求1所述的一种提高大豆杂交制种效率的方法，其特征在于，所述细胞核雄性不育的不育系大豆植株为大豆第13号染色体Ms1基因片段缺失株。

3.如权利要求1所述的一种提高大豆杂交制种效率的方法，其特征在于，所述表面活性剂为月桂酰胺丙基甜菜碱A-20AB；所述信息素为蜂王信息素、蜜脾及植物所需营养元素按照体积比49：49：2组成的混合物，所述植物所需营养元素由氮、磷、钾、硼、钼按质量比3:3:2:1:1组成。

4.如权利要求1或3所述的一种提高大豆杂交制种效率的方法，其特征在于，表面活性剂、信息素和花粉液按体积比1：1：98的比例混合均匀。

5.如权利要求4所述的一种提高大豆杂交制种效率的方法，其特征在于，所述花粉复配液中还添加有羟丙基甲基纤维素，羟丙基甲基纤维素HPMC添加量为每100mL花粉复配液额外添加7g。

6.如权利要求1-5任一项所述的一种提高大豆杂交制种效率的方法，其特征在于，步骤如下：

S2.在父本盛花期，收集父本花粉并将花粉置于4℃冰箱保存；

S4.第一次授粉后间隔1-3天，以相同方法补授粉一次；

S5.继续进行田间管理至母本成熟，采收。

7.如权利要求6所述的一种提高大豆杂交制种效率的方法，其特征在于，步骤S1中，父本选择平均每株大豆花朵数80～100朵，每朵大豆花粉量大于3800粒的可育大豆，所述父本和母本的播种密度均为1.8～2.5万株/亩。

8.如权利要求6所述的一种提高大豆杂交制种效率的方法，其特征在于，步骤S1中，先播种父本，间隔两天再播种母本，调节父本盛花期早于母本盛花期2～3天。

9.如权利要求6所述的一种提高大豆杂交制种效率的方法，其特征在于，所述盛花期为大豆开花植株占全部植株的至少2/3。

10.如权利要求6所述的一种提高大豆杂交制种效率的方法，其特征在于，步骤S3中，喷洒时间选择上午7～9时，喷洒时间10～20min/亩、花粉复配液用量3.8～4.5L/亩。