专利名称：多生态区轮回混选-混种棉花育种方法
技术领域：
本发明涉及育种领域，具体地，本发明涉及多生态区轮回混选-混种棉花育种方法。
背景技术：
我国是世界主要产棉大国，总产量占世界棉花产量的25%左右，位居第一。植棉历史悠久，早在2000多年前在华南就有种植。地域辽阔，东起辽河流域及长江三角洲，西至塔里木盆地西缘，南自海南崖县，北抵玛纳斯河流域，在北纬18° 46°、东经76° 124°之间，在这宽广的国土里，各地对棉花品种的要求不一。为此，我国除了中国农业科学院棉花研究所这一专业从事棉花科学研究的国家级机构外，在相关植棉省(市、自治区、兵团)的省级和地区级大专院校、科研院所都设有棉花育种机构，这在一定时期，特别是改革开放以来，培育了大量新品种，对促进我国棉花生产起到了积级的推动作用。近些年来，我国每年通过国家和省级审定的棉花新品种超过100个，棉花品种“多、乱、杂”现象也日趋严重，在长江流域和黄河流域两大产棉区，大部分棉农在自家几亩棉田里种植2个以上棉花品种，有的地方一个村庄种了上百个品种，混收混售，棉花纤维长度不一致，品质下降，对纺织工业造成不利影响。其主要原因是，目前大都数棉花品种对环境、气候适应性较差，棉农种植单一品种风险大，而其根本原因在于育种技术方法的局限性。系谱选择法在棉花早期育种阶段曾起过很大作用。我国二十世纪60年代和70年代初育成的品种，其中大部分用此法育得，如徐州209、徐州1818、中棉所2号、中棉所3号、沪棉204等。系谱选择法是利用生产上大面积应用的品种群体中发生的自然变异或残留的遗传变异，选择其中的优异单株，培育成新品种。其机率极低，但一旦选得后，就能比较快地育成品种。80年代以后，棉花系谱选择育种没有取得大的进展，其原因可能是由于棉田广泛使用杀虫剂，消灭了大量传粉媒介昆虫，从而降低了异交率的结果。诱变育种在棉花上成功的例子不多。生物技术如外源Bt抗虫棉基因转化在棉花新材料创制上取得重大进展，还有分子标记技术近几年也成热点，但是现在棉花育种运用最多和最普遍的方法还是杂交育种，生物技术必须与杂交育种结合才能育成优良品种。回交法是从杂交育种中派生出来的，对改进单一性状效果明显。远缘杂交也是从杂交育种中派生出来的。由于亲本间亲缘关系比较远，在育种实践上存在两大难题，一是亲本的不亲和性；二是后代的不育性。棉花育种不管采用什么文法，育种程序归纳起来大致是三个步骤发现或创造变异，选择变异，稳定变异。新变异是育种前提。所以，以往一些学者对棉花育种方法的研究也都其中在此。如1977年，Meredith，Jr.曾以三种间杂种遗传背景的复合材料作为供体亲本，陆地棉高产商品品种岱字棉16作为轮回亲本，进行了 3轮回交。从中选择皮棉产量与纤维强度结合得较好的后代，但回交并不能根本改变这两个性状之间负相关的基本遗传关系。又如中国农业科学院棉花研究所马家璋研究员从1982年开始，研究棉花混选-混交育种体系，采取多亲本复合杂交，大陆混选-海南混交育种方法等等，着力点都在创造新变异上，一直到现在没有大的变化。目前我国上百家棉花育种机构(其它作物也类似)创造新变异后就在某一地选择变异，稳定变异，培育的品种局限性很强，很少适宜大面积推广应用。以前是交通和经费的原因，现在随着国力的强大，各方面条件均已成熟，应该注重创造新变异的同时，也要加强选择变异，稳定变异研究。二十一世纪初，美国岱字棉公司培育的棉花品种3 进入我国，能迅速大面积推广，不仅仅是因为抗虫性好，其纯度高、一致性好、适应性广更是关键。因此，目前在棉花育种领域，新育成棉化品种的广适性有待提高。
发明内容
因此，为了解决上述问题，本发明的发明人提出并完成本发明。本发明的目的是提供多生态区轮回混选-混种棉花育种方法。根据本发明的多生态区轮回混选-混种棉花育种方法，所述方法包括以下步骤1)配制棉花父本、母本杂交组合，进行杂交制种；2) F1代杂交种冬季南繁加代；3)F2代种子分种在黄河流域、长江流域、和西北内陆的棉区；4)选取F2代的优良单株混收，即F3代种子，并南繁加代；5)F4代种子再分种在黄河流域、长江流域、和西北内陆的棉区；6)选取F4代的优良单株混收，即F5代种子，并南繁加代；7)选取F5代的优良单株混收，即F6代种子，在杂交制种地种植，并根据育种目的选择优良单株，入选单株进一步进行株行、株系和品比试验，连续两年自交的后代，通过比较试验和分级标记检测纯度，同时通过隔离繁育确保纯度，从而选育得到新的棉花品种。根据本发明的方法，在步骤1)中，配制杂交组合技术关键是亲本选择，先查阅亲本的来源，再鉴定和筛选亲本的农艺性状和经济性状。一般每年6月份配制杂交组合，根据育种目标，一般分创造新的育种材料和选育新品种两种。选择亲本本着互补的原则，主要是来源、产量、品质和抗性方面。配制杂交组合可用双亲本杂交(AXB)、三个亲本杂交(AXB) XC或多亲本(AXB)X(CXD)等，根据后代表现决定是否要回交。具体地，根据本发明的多生态区轮回混选-混种棉花育种方法可以包括以下步骤1、每年7月15日前后开始杂交制种，8月10日前结束，9月25日前后收获，F1代10月初送至海南三亚进行冬季南繁种植，根据育种基地的数量，适当扩大种植面积，其目的是利用冬季海南的气温，加速杂交种的变异，缩短育种时间，收获要适当提前，一般在3月20日前后，轧完花后，种子应迅速寄往各生态试验点，确保按时播种。2、F2代种子分种在黄河流域、长江流域和西北内陆三大棉区，每个棉区设2-3个点，每一个点要有气候、土壤和种植模式的特异性，如积温低、中、高，降水量多、少，盐碱地、旱地、病地、春棉、小麦(油菜)套棉、麦瓜棉套棉、麦茬棉等等，因F2代为分离群体，同一杂交组合在不同生态条件下可选择出多种类型的材料。每个组合在每点种0. 2亩左右，9月20日开始筛选，第一轮先决选组合，一般淘汰率在50%左右，第二轮从入选的组合中决选农艺性状和经济性状表现较好的单株，每个单株选中部铃收1-2就可以了，其目的是尽可能多的获得遗传变异多样性。各个试点的同一组合种子混合在一起，10月初送至海南三亚进行冬季南繁加代。3、F3代种子冬季在海南种植面积要相应扩大，除了加代功能外，还要使变异充分，每组合0.2亩以上，3月20日前后混收优良单株，4月10日前寄至各生态试验点。4、F4代种子再分种在黄河流域、长江流域和西北内陆三大棉区各生态试验点，每个组合在每点种至少0.3亩以上，为了扩大群体。同样9月20日开始筛选，第一轮也是先决选组合，一般淘汰率在60%左右，第二轮从入选的组合中决选农艺性状和经济性状表现较好的单株，每个单株选中部铃收1-2，各个试点的同一组合种子混合在一起，10月初送至海南三亚进行冬季南繁加代。5、F5代种子冬季在海南种植面积至少0. 3亩以上，3月20日前后混收优良单株，4月10日前寄至杂交制种地(如河南安阳)。6、F6代种子4月25日前后统一在杂交制种地(如河南安阳中棉所本部)种植1亩以上，其目的是利于育种者全生育期观察、鉴定和筛选。根据育种目的，选择单株，一般每组合大田入选单株在200个以上，经冬季室内考种，品质测试，保留农艺性状和经济性状均优良的单株，F6代单株已基本稳定，没有必要冬季南繁加代，况且南繁中因异花授粉、机械和人为混杂等因素还可能产生不利变异。入选单株进一步进行株行、株系和品比试验，均设在杂交制种地(如河南安阳中棉所本部)，以当前大面积推广的品种为对照，一方面按品种或材料要求，鉴定其纯度、一致性和特异性，另一方面根据生产要求鉴定其早熟性、产量、品质、抗病虫性。对某一性状特异，综合性还不能应用生产的品系作为骨干亲本供以后利用；对各种性状均表现优异的品系，第二年种植2亩以上再从中入选单株，经冬季室内考种，品质测试，保留的单株连续两年自交，为的是品种更加稳定一致。连续两年自交的后代一方面参加所级品比试验、抗病虫鉴定、SSR分子标记纯度检测，进一步参加国家或省级区域试验一生产试验一通过审定成为品种。另一方面隔离繁育，通过连续三年不隔离、仅种an宽的玉米隔离带、隔离IOOm和隔离500m试验，不隔离、仅种2m宽的玉米隔离带、隔离IOOm和隔离500m的纯度分别为87. 6%,93. 1%,96. 5%和99. 9%。表明必须隔离500m以上才能确保品种的纯度。根据本发明的多生态区轮回混选-混种棉花育种方法，本领域普通技术人员可以基于公知常识、结合育种目的选取优株，例如，先从大田中选取生育期适中、较松散、生长势强、叶片中等大小、结铃性强(单株20铃以上)、铃较大、抗病虫好、不易早衰的单株，冬季室内考种测定铃重、衣分和籽指，皮棉送至农业部棉花品质监督检验测试中心进行纤维品质测试。最后决选单株指标是单铃重彡5. 5g，衣分彡40%，籽指IOg以上，长度彡29mm,比强度彡28. OcN/tex,马克隆值3. 7 5. 2。本发明提供了一种在创造新变异上还采用生物技术与杂交育种相结合的方法，也补充了修饰性回交和轮回选择方法，提高产量、品质和抗虫性。选育效率高、品种类型多样、适应性广、纯度高和一致性，更为以后培育更好的品种打下了基础。
图1本发明的方法流程图。
具体实施方式
实施例1中棉所44选育过程中棉所44亲本组合为(中2369 X Tamcot CD3H)F2X中棉所17。其中，中2369为本所选育的品系，主要特点是结铃性强，集中；Tamcot CD!3H来自美国，抗病虫性好冲棉所17是本申请人育成的丰产、优质品种。1990年在河南安阳中棉所本部配制杂交组合中2369 X Tamcot⑶3H，冬季南繁加代，1991年在河南安阳中棉所本部F2代选丰产、抗病、抗盐性好的单株与中棉所17再做杂交，经冬季南繁加代后，1992年其组合在安阳、商丘、德州、沧州等地混选-混种，1993年选出单株91个，1994年经初步测产和纤维品质测试后选出优良株行16个，1995年株系比较试验，1996年进行品系预备试验，继续对丰产性、抗病性、耐旱碱性和纤维品质进行全面分析测试，1997-1999年先后在河南、新疆、山东和浙江等省(自治区)盐碱地或旱地生态试验，经综合测试分析后选出抗盐新品系中8036。该品种的优点的抗盐碱，在土壤含盐量达0.4%条件下，相对成活苗率81.3%，达抗盐水平，填补了河南省乃至我国没有抗盐棉花品种的空白。实施例2中棉所49选育过程中棉所49亲本组合为中棉所35 X中51504。1995年以中棉所35为母本，中51504为父本在本所配制杂交组合，1995年F1代种子冬季海南三亚南繁加代种植10行，1996年3月共收获4公斤毛子。1996年其F2代在河南安阳、商丘、山东德州、河北沧州、新疆喀什、阿克苏等地各种植0. 2亩，并在安阳病圃种植了 0. 1亩，9月下旬每个试验点混收20-30棵优株，每优株只选1-2个铃，全部收回到安阳后，混合进行冬季南繁加代种植20行，纤维送农业部棉花品质监督检验测试中心测试，1996年3月共选收了 6公斤毛子。1997年F4代重复在上述各地种植0. 3亩，继续混选，并结合病圃鉴定、早代纤维品质测试等技术。经冬季南繁加代种植30行，1997年3月共选收了 F5代8公斤毛子。1998年F6代在安阳种植2亩地决选。共选出89个优良单株，纤维送农业部棉花品质监督检验测试中心测试。1999年进行在安阳株行试验共选出6个丰产、优质、抗病株系。2000年进行在安阳株系比较试验，最终育成中观7。2001年在河南安阳和南疆阿拉尔进行比较试验。2002-2003年参加国家西北内陆棉区早中熟组区域试验，霜前皮棉比对照中棉所35增产17. 22%。2003年参加西北内陆棉花品种生产试验，霜前皮棉比对照品种中棉所35增产26. 33%，产量均位于参试品种的第1位。纤维长度比对照品种中棉所35增加了 1mm，比强度提高了 2. 2cN/tex，纺纱均勻度指数提高了 8. 3。该品种综合性状优异，已增创社会经济效益27亿元。实施例3中棉所75选育过程中棉所75为转基因抗虫杂交棉品种。亲本组合为中棉所41 X中9425。中棉所41，是中国农科院棉花研究所利用中国农科院生物技术研究所引进构建的Bt+CpTI双价抗虫基因，通过花粉管通道法导入中棉所23中，经过多年选育而成，于2002年通过全国品种审定委员会审定并获得在山东、河南、安徽、河北等省生产应用的农业转基因生物安全证书。中9425来源于中棉所35X(中3MX苏联8908)，是优质、抗病品系。
1995年在本所配制杂交组合，并冬季南繁加代。1996-1997年F2代、F4代在河南安阳、商丘、山东德州、河北沧州、新疆喀什、阿克苏等地混选混种。1998年F6代在河南安阳种植2亩地，田间入选单株219个，经室内考种和纤维品质测试，最终决选出83个单株，1999年进行株行试验，决选出18个株系，2000年进行株系比较试验，决选出1个优系定名中9425。该品系表现为铃大、衣分较高、纤维品质优，纤维长度32. 6mm,比强度32. 2cN/tex,马克隆值4. 2，高杭枯萎病，耐黄萎病。2001-2002年连续对中棉所41和中9425进行自交纯化；2003年利用中棉所41作母本、中9425作父本，配制组合并获得杂交一代种sGKz中927 ；2004-2005年分别在河南、河北、山东、安徽省6个试点进行杂交种F1代比较试验，同期进行纤维品质测试和抗病、虫性鉴定。2006-2007年参加黄河流域棉区中熟杂交品种区域试验(C组)，2008年参加黄河流域棉区中熟杂交品种生产试验(B组)。2006年获得在河南省生产应用的农业转基因生物安全证书，2008年获得在黄河流域棉区生产应用的农业转基因生物安全证书。2009年通过全国农作物品种审定委员会审定(审定编号国审棉2009009)。实施例4中棉所79选育过程中棉所79 (原代号sGK中177)亲本组合为中棉所41 X中4648。其中，中棉所41为双价转基因抗虫棉品种，具有结铃性强、丰产性好的特点；中4648为我所自育的非转基因常规棉品系(来源于中51504X冀668)，具有纤维品质优良、高抗枯萎、抗黄萎等特点。中51504来源于(中海MX 279)F2X (Tamcot sp37X锦444)F2，其中，中海M为商丘对，来自岱字棉15 X海岛棉选系，279来自莘棉5号选系，Tamcotsp37来自美国德州优质、多抗品种，锦444来自我国东北。2000年分别对中棉所41和中4648进行了自交纯化提高。2001年以中棉所41为母本，中4648为父本在安阳配制杂交组合中棉所41 X中4648，并冬季南繁加代。2002-2003年F2代、F4代在河南安阳、商丘、开封、山东东营、河北石家庄、衡水、新疆喀什、阿克苏等地混选混种，并采用2000g/L硫酸卡那霉素抗虫筛选、早代纤维品质测试、抗病性鉴定等常规育种方法，2004年F6代在河南安阳种植2亩地，田间入选单株312个，经室内考种和纤维品质测试，最终决选出112个单株，2005年进行株行比较试验，决选7个品系，2006年进行品比试验，育成了双价转基因抗虫棉新品系暂定名为sGK中177，2006年12月获得在河南省的生产应用的转基因生物安全证书。2007年在河南安阳、周口、郑州、开封进行4点次三重复进行适应性比较试验，同期进行纤维测试、抗病性鉴定。2008年参加河南省春棉品种(II组)区域试验，2009年继续参加省区试，并同时参加生产试验。2009年5月获得在黄河流域棉区生产应用的转基因生物安全证书。2010年通过河南省农作物品种审定委员会审定，定名为中棉所79。该品种为双价转基因抗虫常规春棉品种。全生育期131天，单铃重6. 3g，籽指10. 9，衣分42. 2 %，霜前花率94. 4 %，皮棉比对照增产极显著，不易早衰，抗枯萎、耐黄萎病，纤维长度30. 6mm,断裂比强度29. OcN/tex,马克隆值4. 9。适宜河南省及黄河流域棉区春直播或麦棉套作种植。
权利要求
1.多生态区轮回混选-混种棉花育种方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤1)配制棉花父本、母本杂交组合，进行杂交制种；2)F1代杂交种冬季南繁加代；3)F2代种子分种在黄河流域、长江流域、和西北内陆的棉区；4)选取F2代的优良单株混收，即F3代种子，并南繁加代；5)F4代种子再分种在黄河流域、长江流域、和西北内陆的棉区；6)选取F4代的优良单株混收，即F5代种子，并南繁加代；7)选取F5代的优良单株混收，即F6代种子，在杂交制种地种植，并根据育种目的选择优良单株，入选单株进一步进行株行、株系和品比试验，连续两年自交的后代，通过比较试验和分级标记检测纯度，同时通过隔离繁育确保纯度，从而选育得到新的棉花品种。
全文摘要
本发明涉及育种领域，具体地，本发明涉及多生态区轮回混选-混种棉花育种方法。所述方法包括以下步骤1)配制棉花杂交组合；2)F1代杂交种冬季南繁加代；3)F2代种子分种在黄河流域、长江流域、和西北内陆的棉区；4)选取优良单株F3代种子，并南繁加代；5)F4代种子再分种在黄河流域、长江流域、和西北内陆的棉区；6)选取F5代的优良单株F6代种子，在杂交制种地种植，并根据育种目的选择优良单株。本发明的方法补充了修饰性回交和轮回选择方法，提高产量、品质和抗虫性。该方法选育效率高、品种类型多样、适应性广、纯度高和一致性好，更为以后培育更好的品种打下了基础。
文档编号A01H1/02GK102379238SQ20101026769
公开日2012年3月21日 申请日期2010年8月30日 优先权日2010年8月30日
发明者严根土, 席金锋, 王香河, 苏桂兰, 许庆华, 黄群 申请人:中国农业科学院棉花研究所