CN1486596A - 彩色三系杂交棉育种的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩色三系杂交棉育种的方法。它是将色素基因导入待改良的恢复系中，育成对细胞质雄性不育系的育性恢复具有强恢复力的彩色棉恢复系；将抗病、虫基因和色素基因转育到不育系中，育成对棉花枯萎病、棉铃虫和红铃虫有抗性的彩色棉细胞质雄性不育系；通过彩色棉不育系与白色棉恢复系或白色棉不育系与彩色棉恢复系的测交和筛选，育成在产量、品质和抗性上具有强优势的杂种F₁组合。本方法克服了常规彩色棉产量品质比较差的缺点，使杂种优势充分表达，极显著地提高彩色棉的产量和品质，在提高制种产量上也有效果。

Description

彩色三系杂交棉育种的方法

                         技术领域

本发明涉及农作物遗传育种，尤其涉及彩色三系杂交棉育种的方法。

                         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粮食生产已作出了巨大贡献。

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。

棉花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.anomalum WaWara & 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。

在彩色棉应用领域共同存在的问题是：产量低、纤维短、衣分低、色素不稳定等，培育难度大。

                         发明内容

本发明的目的是提供一种通过杂交育种的方法育成对棉花细胞质雄性不育系具有强恢复力的彩色棉恢复系或具有抗病、抗虫基因的彩色棉不育系，彩色棉恢复系与白色棉不育系杂交或白色棉恢复系与彩色棉不育系杂交育成强优势的彩色三系杂交棉的育种方法。

为了达到上述目的，本发明采取下列措施。

彩色三系杂交棉育种方法的步骤如下：

1)采用杂交育种的方法，将彩色棉纤维色素基因导入待改良的棉花细胞质雄性不育的恢复系中，育成对雄性不育系的育性恢复具有强恢复力的彩色棉恢复系，即恢复系ZJ012及其衍生系；

2)采用杂交育种方法，将抗病、虫基因转育到彩色棉不育系中，育成对棉花枯萎病、棉铃虫和红铃虫有抗性的细胞质雄性不育系，即抗病、虫的不育系棕A及其衍生系；

3)以抗病、虫白色棉不育系为母本，以彩色棉恢复系为父本；或以抗病、虫彩色棉不育系为母本，以白色棉恢复系为父本，测交和筛选出在产量、品质和抗性上具有强优势的杂种F₁组合。

本发明是用杂交育种的方法将彩色棉纤维色素基因导入现有白色棉恢复系中，育成彩色棉强恢复系ZJ012；将抗病、虫基因导入彩色棉不育系，用该彩色棉恢复系和白色棉不育系配制的杂种“抗A/Z012”以及用该彩色棉不育系和白色棉恢复系配制的杂种“棕A/浙大强恢”花粉育性好，使棉株结铃多和棉铃不孕籽率低，杂种优势得到了充分表达。2001-2002年，该两个组合在浙江省的杭州、金华等地的试种，平均皮棉产量比常规彩色棉增产25％以上，比白色棉略增产，纤维品质明显改良。不育系的繁殖产量和杂种的制种产量，在浙江大学实验农场等地，连续两年稳定在100公斤/亩以上。

                         具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细说明：

彩色三系杂交棉育种的方法中的三系是指彩色棉棉花细胞质雄性不育系、保持系和恢复系，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。

恢复系的恢复力是指以恢复系为父本与不育系杂交产生的杂种F₁花粉的可育程度。彩色棉恢复系即为导入纤维色素基因后改良了的恢复系，因用它配制成的杂种F₁的花粉的可育程度高，所以它对不育系具有强的恢复力。

彩色棉恢复系作父本与白色棉不育系或白色棉恢复系和彩色棉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。

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)用杂交育种的方法将彩色棉纤维色素基因导入白色棉恢复系“浙大强恢”，获得的F₁进行连续自交5-6代，在自交群体中选择花器大、花药大而饱满、散粉好的彩色棉单株。在第4-5世代，将初选的单株与不育系测交(测交：用于测量恢复系对不育系育性恢复的能力的方法，恢复系的恢复力用杂种F₁的可育花粉率表示)，分别获自交和测交种子。

上年所获的自交种子(恢复系)和测交种子(杂种F₁)播种后，在开花期，选取花粉育性好的杂种F₁所对应的恢复系，从中选择优良单株进行自交，并与不育系测交，从而，再次获得自交和测交种子。如此经过3-5轮的选择、自交和测交，育成一个对不育系有强恢复力的彩色棉恢复系，记为“ZJ012”。

用ZJ012配制的杂种“抗A/ZJ012”花粉育性好，使棉株结铃多和棉铃不孕籽率低，纤维品质明显改良，杂种优势得到了充分表达。

ZJ012植株形态类似于陆地棉的普通品种，但它的花器比普通品种大，尤其花药大、饱满、花粉多；它的细胞质属哈克尼西棉(Gossypium harknessii Brand.)细胞质类型，它的细胞核属陆地棉(Gossypium hirsutum L)类型。

2)以含抗病Fr基因和抗虫Bt基因的棉花细胞质雄性不育系抗A为母本，用棕色陆地棉品系8004为父本，进行有性杂交获得的杂种F₁仍为不育。上年的杂种F₁与棕色陆地棉品系S004回交，获回交群体BC₁。在随后各回交世代中，均选择纤维为棕色的不育单株上的种子。如此连续回交5代以上，所获的不育优良株系即为彩色棉不育系，记为“棕A”，相对应的轮回亲本即为该不育系的保持系，记为“棕B”。

棕A不育系的植株形态类似于陆地棉的普通品种，但它的花器比普通品种小，尤其花药干瘪、瘦小、无花粉；它的细胞质属哈克尼西棉(Gossypium harknessiiBrand.)细胞质类型，它的细胞核属陆地棉(Gossypium hirsutum L)类型；它的细胞学特征是，花药绒毡层细胞退化、花粉母细胞在四分体形成前就死亡；它的不育性可被恢复系(浙大强恢或ZJ012)恢复为完全可育。

3)以彩色棉恢复系ZJ012及其衍生系为父本，与一系列白色棉不育系进行半双列杂交，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彩色棉三系杂交棉组合“抗A/ZJ012”。

以一系列白色棉恢复系为父本，与彩色棉不育系棕A及其衍生系进行半双列杂交，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彩色棉三系杂交棉组合“棕A/浙大强恢”。

彩色杂交棉(抗A/ZJ012)制种时，将抗A种子和ZJ012种子以3∶1的比例混合播种，在有天然异交的条件下，纤维为白色的即为不育系所结的种子，为杂种种子，而棕色纤维籽棉的种子为恢复系自交种子，即ZJ012。

彩色杂交棉(棕A/浙大强恢)制种时，将棕A种子和浙大强恢种子以3∶1的比例混合播种，在有天然异交的条件下，纤维为棕色的即为不育系所结的种子，为杂种种子，而白色纤维籽棉的种子为恢复系自交种子，即浙大强恢。

Claims (9)

1.一种彩色三系杂交棉育种的方法，其特征在于它的步骤如下：

1)采用杂交育种方法，将彩色棉色素基因导入待改良的白色棉花恢复系中，育成对雄性不育系的育性恢复具有强恢复力的彩色棉恢复系及其衍生系；

2)采用杂交育种方法，将抗病、虫基因、色素基因转育到白色棉不育系中，育成对棉花枯萎病、棉铃虫和红铃虫有抗性的彩色棉细胞质雄性不育系及其衍生系；

3)以抗病、虫彩色棉不育系为母本，以白色棉恢复系为父本，或以抗病、虫白色棉不育系为母本，以彩色棉恢复系为父本测交和筛选出在产量、品质和抗性上具有强优势的彩色棉杂种F₁组合。

4)根据不育系和恢复系纤维的颜色，彩色三系杂交棉的制种时，不育系和恢复系可以混合播种，在提高制种产量上有好的效果。

2.根据权利要求1所述的彩色三系杂交棉育种的方法，其特征在于所说的三系是指棉花细胞质雄性不育系、保持系和恢复系。

3.根据权利要求1所述的彩色三系杂交棉育种的方法，其特征在于所说的彩色棉是指棉花纤维呈棕色、绿色和灰色等颜色的棉花，它是受色素基因(Lc)控制的遗传性状，彩色对白色是显性。

4.根据权利要求1所述的彩色三系杂交棉育种的方法，其特征在于所说的彩色棉恢复系的恢复力是指以恢复系为父本与不育系杂交产生的杂种F₁花粉的可育程度。用彩色棉恢复系配制成的杂种F₁的花粉的可育程度高，所以它对不育系具有强的恢复力。

5.根据权利要求1所述的彩色三系杂交棉育种的方法，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。

6.根据权利要求1所述的彩色三系杂交棉育种的方法，其特征在于所说的衍生系是指以彩色棉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彩色棉不育系。

7.根据权利要求1所述的彩色三系杂交棉育种的方法，其特征在于所说的测交和筛选是指若干彩色棉雄性不育系与白色棉恢复系杂交所获若干杂种F₁或是若干白色棉雄性不育系与彩色棉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。

8.根据权利要求1所述的彩色三系杂交棉育种的方法，其特征在于所说的彩色三系杂交棉的制种是彩色棉雄性不育系与白色棉恢复系杂交或白色棉雄性不育系与彩色棉恢复系杂交获得的F₁种子的过程。

9、根据权利要求1所述的彩色三系杂交棉育种的方法，其特征在于所说的根据不育系和恢复系混合播种在提高制种产量上有好的效果是指制种时不育系和恢复系种子以3∶1的比例混合播种，有利于不育系获得较多的恢复系花粉、结较多的棉铃和种子，即从不育系上收到的杂种种子产量较高。