CN1486595A - 利用细胞质雄性不育的海陆杂交棉的育种方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用细胞质雄性不育的海陆杂交棉的育种方法。它是将抗病、虫基因转育到不育系中，分别育成对棉花枯萎病、棉铃虫和红铃虫有抗性的海岛棉类型和陆地棉类型的细胞质雄性不育系；通过杂交、回交改分别良育成对细胞质雄性不育系的育性具有强恢复力的海岛棉类型和陆地棉类型的恢复系；通过利用海岛棉类型的不育系与陆地棉恢复系或陆地棉不育系与海岛棉恢复系测交和筛选，育成在产量、品质和抗性上具有强优势的杂种F₁组合；利用海岛棉棉籽的短绒色泽特征保证杂交种的质量。本方法克服了棉花海陆杂种利用中制种成本较高、种子不纯的缺陷，为充分利用纤维品质较优的海陆杂交棉提供了新的方法。

Description

利用细胞质雄性不育的海陆杂交棉的育种方法

                         技术领域

本发明涉及农作物遗传育种，尤其涉及一种利用细胞质雄性不育的海陆杂交棉的育种方法。

                         背景技术

杂种优势是生物界的普遍现象。农作物具有明显的杂种优势，杂种常比纯种增产15％以上，是当今提高作物产量乃至品质和抗性的重要手段。如玉米、水稻、油菜、高梁等农作物的杂种优势带来的高产和优质对世界食物安全已作出了巨大贡献。

三系，即雄性不育系、保持系和恢复系，是利用植物细胞质雄性不育进行杂种种子生产(制种)的体系。三系应有可繁殖性，不育系自身不能产生有活性的花粉粒，它的繁殖是通过保持系供给花粉而实现，保持系和恢复系雄性正常可育，分别自交可繁殖子代。不育系与恢复系间隔种植时，由于传粉媒介的存在，不育系从恢复系获取花粉后所结的种子即为杂种种子。这种杂种种子的生产方式被称为“三系法”制种。其优点是在制种时省去了人工“去雄”和“授粉”两个环节。利用细胞质雄性不育的三系法制种是当今农作物杂种种子的主要制种方式，如杂交玉米、杂交稻和杂交油菜的制种。

雄性不育三系的研究始于美国。60年代，育成分别具有异常棉(G.anomalumWaWara & Peyr)和亚洲棉(G.arboreum L.)细胞质的雄性不育类型，但由于育性不稳定，没有实现“三系”配套。70年代，Meyer(1973)育成和发放具有哈克尼西棉(G.harknessii Brand.)细胞质的雄性不育系，但由于恢复系存在恢复力不强等缺陷，一直未能实现三系杂交棉种子的产业化。中国自80年代中期从美国引入哈克尼西棉细胞质雄性不育“三系”以来，也相继育成一批有一定育种价值的材料，但也未见在生产上成功应用的报道。目前，国际上棉花杂交种子主要是通过“人工去雄授粉法”获得，但它费工、费时和成本高，大面积应用受到限制。

随着科技的进步，纺织机械不断改进，对棉花纤维品质提出了更新、更高的要求。过去我们一直偏重于对丰产性和抗黄萎病的选择，对纤维品质除长度外没有引起足够的重视。造成现有的棉花品种普遍品质较差，难以适应纺织工业对棉花纤维品质的要求。而通过传统的杂交育种的方法，又很难选育出海陆中间类型的棉花品种，而本方法利用细胞质雄性不育制成的海陆杂交棉则能较方便实现此目标。

                         发明内容

本发明的目的是提供一种利用细胞质雄性不育的海陆杂交棉的育种方法。

方法的步骤如下：

1)通过将抗病、虫基因转育到不育系中，育成对棉花枯萎病、棉铃虫、红铃虫有抗性的海岛棉类型和陆地棉类型的细胞质雄性不育系；

2)通过杂交、回交改良育成对细胞质雄性不育系的育性具有恢复力的不同类型的恢复系；

3)通过利用海岛棉类型的不育系与陆地棉恢复系或陆地棉不育系与海岛棉恢复系进行测交、筛选，育成在产量、品质和抗性上具有优势的杂种F₁组合；利用海岛棉棉籽的短绒颜色为绿色，而其他陆地杂种棉为白色的颜色特征保证杂交种的质量。

本发明是用棉花三系生产纤维品质较优的海陆杂交棉，将海岛棉的纤维品质优良与陆地棉的丰产特性相结合起来。可育成适应纺织工业对棉花纤维品质要求的棉花品种，又可充分利用陆地棉和海岛棉的种间的杂种优势，还能利用海岛棉特殊的形态标记保证杂交种的质量。

                         具体实施方式

利用棉花三系生产海陆杂交棉育种方法中的三系是指棉花细胞质雄性不育系、保持系和恢复系，海陆杂交棉指的是陆地棉品系与海岛棉品系的杂交后代。制种是指不育系与其恢复系杂交生产杂种第一代种子的过程，杂种第一代棉花称为杂交棉，用杂种F₁表示，杂种F₁具有产量、品质和抗性的优势。

陆地棉和海岛棉的种间的杂种优势指的是陆地棉与海岛棉分属于棉属的两个不同的种，区别于陆地棉杂交种的品种间杂种优势。

利用海岛棉特殊的形态标记保证杂交种的质量是指，利用海岛棉棉籽短绒为绿色而恢复系和其他陆地杂种棉为白色的颜色特征，在以海岛棉为不育系或恢复系时根据杂种与恢复系的棉籽短绒颜色来保证杂交种的质量。

抗病基因为抗棉花枯萎病的Fr基因，抗虫基因为抗棉花红铃虫和棉铃虫的Bt基因。

衍生系是指以转基因恢复系为基础材料而育成的有血缘关系的恢复系，以及以抗病、虫的不育系为基础材料而育成的有血缘关系的不育系。

测交和筛选是指若干雄性不育系与其相应恢复系杂交所获若干杂种F₁在产量和品质上的优势测定和选择。

实施例：

1)以陆地棉类型细胞质雄性不育系“中12A”为母本，含抗棉花枯萎病的Fr基因，抗棉花红铃虫和棉铃虫的Bt基因的，高产的陆地棉品种B为父本，进行有性杂交获杂种F₁——→以F₁不育株为母本，以陆地棉品种B为轮回亲本，进行回交——→在获得的回交世代中选择优良的不育单株与轮回亲本进行第2次回交——→如此连续选择和回交5代以上，获新的陆地棉类型的不育株系即为“陆A”，与之相对应的轮回亲本陆地棉品种B即为“陆A”的保持系。

以陆地棉类型细胞质雄性不育系“中12A”为母本，含抗棉花枯萎病的Fr基因，抗棉花红铃虫和棉铃虫的Bt基因，纤维品质优良的海岛棉B为父本，进行有性杂交获杂种F₁——→以F₁不育株为母本，以海岛棉品系B为轮回亲本，进行回交——→在获得的回交世代中选择优良的偏向海岛棉品系的不育单株与轮回亲本进行第2次回交——→如此连续选择和回交5代以上，获海岛棉类型的不育株系即为“海A”，与之相对应的轮回亲本海岛棉品系B即为“海A”的保持系。

2)在浙江大学用转基因技术育成的一个对不育系的育性恢复具有强恢复力的陆地棉类型的转基因恢复系“浙大强恢”的自交后代中，根据与其它不育系杂交的杂种F₁的育性恢复情况，选择具有强恢复力的单株，即为陆地棉类型的恢复系。

以纤维品质优良、高产、高抗的海岛棉品系为母本，转基因恢复系“浙大强恢”为父本，进行有性杂交获杂种F₁，杂种F₁自交，在后代中筛选海岛棉类型的单株，并进行测恢，筛选海岛棉类型的恢复力又强的自交后代单株，如此自交筛选5代以上，就可得到海岛棉类型的恢复系。

3)将所选育的两种类型的不育系与所选育的不同类型的恢复系进行双列杂交，获得不同组合的杂交种经过3次重复随机区组的比较试验，筛选出在产量、品质和抗性上具有显著优势的三系杂交棉组合。

杂交棉制种时，在制种田中每播不育系种子4-6行插播恢复系种子2行，即不育系与恢复系的间隔种植比例为4-6∶2，在有天然异交的条件下，不育系所结的种子为杂种种子。由于海岛棉棉籽的短绒颜色为绿色，而其他陆地杂种棉为白色。因此，从陆地棉类型不育系上收获的杂种棉籽短绒为白色，其余绿色短绒棉籽则为海岛棉类型的恢复系种子；反向交配时，不育系为海岛棉类型，恢复系为陆地棉类型，这时杂交棉棉籽短绒为绿色，恢复系棉籽短绒为白色。这样就可以防止棉种混杂，保证杂种种子的质量。

Claims (9)

1.一种利用细胞质雄性不育的海陆杂交棉的育种方法，其特征在于它的步骤如下：

1)采用杂交育种方法，将抗病、虫基因转育到不育系中，分别育成对棉花枯萎病、棉铃虫和红铃虫有抗性的陆地棉类型和海岛棉类型的细胞质雄性不育系，及其衍生系；

2)通过杂交、回交改良分别育成对细胞质雄性不育系的育性具有恢复力的陆地棉类型和海岛棉类型的恢复系；

3)通过利用海岛棉类型的不育系与陆地棉恢复系或陆地棉不育系与海岛棉恢复系测交和筛选，育成在产量、品质和抗性上具有优势的海陆中间类型的杂种F₁组合。

4)利用海岛棉棉籽的短绒颜色为绿色，而其他陆地杂种棉为白色的颜色特征，保证杂交棉种子的质量。

2.根据权利要求1所述的一种利用细胞质雄性不育的海陆杂交棉的育种方法，其特征在于所说的细胞质雄性不育是指雄性不育受细胞质基因控制的母性遗传性状。

3.根据权利要求1所述的一种利用细胞质雄性不育的海陆杂交棉的育种方法，其特征在于所说的海陆杂交棉是指用海岛棉类型的不育系与陆地棉恢复系或陆地棉不育系与海岛棉恢复系测交和筛选，育成在产量、品质和抗性上具有优势的海陆中间类型的杂种F₁组合。

4.根据权利要求1所述的一种利用细胞质雄性不育的海陆杂交棉的育种方法，其特征在于所说的优势的海陆中间类型的杂种F₁是指具有比一般的陆地杂种棉产量高或持平或稍低，而在纤维品质上比一般的陆地杂种棉要好，与海岛棉持平或稍低。

5.根据权利要求1所述的一种利用细胞质雄性不育的海陆杂交棉的育种方法，其特征在于所说的具有恢复力的海岛棉类型和陆地棉类型的恢复系是指以转基因恢复系“浙大强恢”为基础经杂交、回交改良而选育出的具有恢复能力的各类型的恢复系；以该恢复系作父本与不育系杂交所获的杂交棉，其花粉育性得到极显著提高，及其杂种优势得到强的表现。

6.根据权利要求1所述的一种利用细胞质雄性不育的海陆杂交棉的育种方法，其特征在于所说的抗病基因为抗棉花枯萎病的Fr基因，抗虫基因为抗棉花红铃虫和棉铃虫的Bt基因。

7.根据权利要求1所述的一种利用细胞质雄性不育的海陆杂交棉的育种方法，其特征在于所说的衍生系是指以转基因恢复系为基础材料而育成的有血缘关系的恢复系，以及以抗病、虫的不育系为基础材料而育成的有血缘关系的不育系。

8.根据权利要求1所述的一种利用细胞质雄性不育的海陆杂交棉的育种方法，其特征在于所说的测交和筛选是指雄性不育系与其相应恢复系杂交所获杂种F₁在产量和品质上的优势测定和选择。

9.根据权利要求1所述的一种利用细胞质雄性不育的海陆杂交棉的育种方法，其特征在于所说的保证杂交棉种子的质量是指在制种时根据不育系与恢复系种子短绒的颜色差异区分种交种子与自交种子，以保证杂交棉种子纯度的质量控制过程。