一种提纯棉花不育系原原种和保持系原原种的方法及其应用与流程

本发明属于棉花三系育种
技术领域：
，具体涉及一种提纯棉花不育系原原种和保持系原原种的方法及其应用。
背景技术：
：由于几乎所有农作物杂交种在生产上推广都取得了明显的增产效果，杂交种已被农户广泛接受和认可，棉花杂交种的推广应用也是如此，从棉花杂交种生产推广的历史看，上世纪九十年代开始使用的是人工剥花去雄授粉的方法生产棉花杂交种，到目前仍以人工剥花去雄授粉的方式制种，这种制种方式己不适合社会进步的要求，人工去雄授粉在每年的7～8月的高温高湿的闷热季节进行，劳动强度大，劳动用工成本上升，种子生产成本明显上升，销售价格又在下降导致种子企业很难维持，这就给育种人提出新要求，在产量品质不降的情况下，用一种可减少人工参与的杂交种生产方法。通过研究比较，并借鉴杂交水稻的生产经验，应用三系配套的方法生产棉花杂交种，尽管棉花三系配套在美国早已实现，但并没有选育出强优势组合在生产上应用，仅实现了三系配套而已，经过我国棉花科技工作者的多年努力，经过引进，消化吸收，利用多种途径和方法选育出在生产上推广应用的三系杂交组合如邯杂301，鲁杂2138等，所有的经济性状是育种家在众多的性状比较中选择后的性状，如铃重较重，衣分提高，纤维长度增长，比强度增加等要符合纺织企业需要，但这个被选的经济性状对作物的自身繁殖需要并不趋于一致，就会出现种子繁殖性状有所提高，但经济性状退化的现象，经济性状随着繁殖时间和世代的增加而下降，为了保持种性不退化，因此要采取农作物的原种生产方式选择监测保持种性，棉花三系种子生产更是如此，由于棉花三系恢复谱窄，恢复系少的特殊更要进行原种生产保持种性，杂交种才有竞争优势，才有生命力。棉花细胞质不育三系与杂交水稻三系相类似，杂交一代f1种子生产均通过不育系与保持系回交生产不育系种子，保持系能保持不育系不育特性且能自交繁殖保持系种子的一类品系，多数陆地棉品种都是保持系；通过不育系与恢复系授粉生产杂交一代f1种子，在生产上推广应用，恢复系能使不育系恢复雄性可育又能自交繁殖的一类特殊品系，现有品种中很少是恢复系，目前通过转育后测交筛选出来极少有强恢复力的品系。正因为棉花三系的恢复系很特殊，在人工转育的极少数恢复系中系内个体差异较大，但通过肉眼根本不能发现和分辨系内个体差异，用已知2个互作恢复基因rf1rf2同时显性时杂交种f1代植株恢复雄性可育，育性恢复能力强，表现结铃性好，不孕子率低，近年研究表明目前已知的两个恢复基因外还有未知的修饰基因存在，由于恢复系恢复谱狭窄，强恢复系少，人为或自然因素造成恢复系恢复能力下降，通过杂交造成配制杂交组合竞争优势逐代下降。目前并没有一种可以避免三系杂交优势下降的方案。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提纯棉花不育系原原种和保持系原原种的方法及其应用，保持已审定或有望通过审定的三系强优势组合优势，纤维品质不降，具有较强的竞争优势，使三系组合能延长在棉花生产上的使用年限，发挥优良品种的贡献时效。为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：本发明提供了一种提纯棉花不育系原原种和保持系原原种的方法，包括以下步骤：1)将已定型棉花组合中的棉花胞质不育系为母本，以与所述棉花胞质不育系相应的棉花胞质保持系为父本进行回交得回交组合bc1f1，并将所述回交组合bc1f1进行编号；同时对所述父本除回交以外的花进行自交，得棉花胞质保持系f1，选择所述棉花胞质保持系f1中表现出保持系典型性状的单株进行编号；所述保持系典型性状为所述已定型棉花组合中棉花胞质保持系的特征性状，所述特征性状包括株型、叶型、叶色、花冠和花药颜色；2)将经步骤1)所述选择后的回交组合bc1f1和棉花胞质保持系f1分别按照编号种植成株行，选留生长季节包含所述保持系典型性状的自交后代株行，同时保留与包含所述保持系典型性状的自交后代株行的编号相同的回交组合bc1f1株行；3)在所述保留的回交组合bc1f1株行内筛选具有不育系典型性状的株行，得回交组合bc1f2，同时筛选与所述具有不育系典型性状的株行编号相同的保持系株行得保持系f2；所述不育系典型性状为所述已定型棉花组合中棉花胞质不育系的特征性状，包括雄蕊退化或无花粉；4)将经步骤3)所述筛选后的回交组合bc1f2和保持系f2分别按照编号种植成株行，选留生长季节包含所述不育系典型性状的回交组合bc1f2株行和相应编号的保持系f2株行，然后回交，得回交组合bc1f3，同时对所述相应编号的保持系株除回交以外的花进行自交，得保持系f3；5)种植所述回交组合bc1f3和保持系f3成株行，筛选所述自交后的保持系株行内表现出所述保持系典型性状的单株和相应编号的回交组合bc1f3株行，分别收集种子，得棉花胞质不育系原原种和棉花胞质保持系原原种。优选的，步骤1)所述已定型棉花组合包括：有稳定的父母本并有杂交种参加区试的组合或已审定品种组合。优选的，步骤2)所述选留的方法还包括室内考种，所述室内考种的标准包括：单铃重、衣分、纤维长度、比强和马克隆值。本发明还提供了上述方法在提纯棉花恢复系原原种中的应用。优选的，所述提纯棉花恢复系原原种的方法，包括以下步骤：(1)将所述棉花胞质不育系原原种与相应的棉花胞质恢复系测交，得棉花胞质杂交组合f1，并对所述棉花胞质杂交组合f1进行编号；同时对所述棉花胞质恢复系中除测交外的花进行自交，得恢复系f1，并对所述恢复系f1进行编号；(2)种植所述棉花胞质杂交组合f1和恢复系f1成株行，筛选所述恢复系f1株行内包含恢复系典型性状的株行，得恢复系f2；所述恢复系典型性状为已定型棉花组合中棉花胞质恢复系的特征性状，所述特征性状包括：株叶型性状、花丝和花粉量；(3)种植所述恢复系f2成株行，并与所述棉花胞质不育系原原种进行测交，得杂交组合f2，同时对所述恢复系f2中除测交外的花进行自交，对所述测交的后代进行品比实验，选择表现优良的株行，并保留与所述表现优良的株行相同编号的自交组合，得恢复系f3；(4)种植所述恢复系f3成株行，混合收种，得棉花恢复系原原种。优选的，步骤(2)所述筛选时，还包括室内考种。优选的，步骤(3)所述杂交组合f2种植成株行时，还包括在测交种株行中每隔5行设置一行对照。本发明提供了一种提纯棉花不育系原原种和保持系原原种的方法，分别以不育系和保持系为母本和父本，通过一母多父制保，确保繁殖的不育系除育性差别外其他性状保持基本一致，纯度高，不育性稳定的不育系原原种和保持系原原种。本发明利用制备得到的不育系原原种为母本，以恢复系为父本，通过一母多父测恢，得到高纯度的恢复系原原种。本发明所述方法能够保持已审定或有望通过审定的三系强优势组合优势，纤维品质不降，具有较强的竞争优势，使三系组合能延长在棉花生产上的使用年限，发挥优良品种的贡献时效。附图说明图1为本发明棉花不育系和保持系原原种的提纯流程图；图2为本发明棉花恢复系原原种的提纯流程图；图3本发明实施例1中一母多父制保流程图；图4本发明实施例2中一母多父测恢流程图。具体实施方式本发明提供了一种提纯棉花不育系和保持系原原种的方法，包括以下步骤：1)将已定型棉花组合中的棉花胞质不育系为母本，以与所述棉花胞质不育系相应的棉花胞质保持系为父本进行回交得回交组合bc1f1，并将所述回交组合bc1f1进行编号；同时对所述父本除回交以外的花进行自交，得棉花胞质保持系f1，选择所述棉花胞质保持系f1中表现出保持系典型性状的单株进行编号；所述保持系典型性状为所述已定型棉花组合中棉花胞质保持系的特征性状，所述特征性状包括株型、叶型、叶色、花冠和花药颜色；2)将经步骤1)所述选择后的回交组合bc1f1和棉花胞质保持系f1分别按照编号种植成株行，选留生长季节包含所述保持系典型性状的自交后代株行，同时保留与包含所述保持系典型性状的自交后代株行的编号相同的回交组合bc1f1株行；3)在所述保留的回交组合bc1f1株行内筛选具有不育系典型性状的株行，得回交组合bc1f2，同时筛选与所述具有不育系典型性状的株行编号相同的保持系株行得保持系f2；所述不育系典型性状为所述已定型棉花组合中棉花胞质不育系的特征性状，包括雄蕊退化或无花粉；4)将经步骤3)所述筛选后的回交组合bc1f2和保持系f2分别按照编号种植成株行，选留生长季节包含所述不育系典型性状的回交组合bc1f2株行和相应编号的保持系f2株行，然后回交，得回交组合bc1f3，同时对所述相应编号的保持系株除回交以外的花进行自交，得保持系f3；5)种植所述回交组合bc1f3和保持系f3成株行，筛选所述自交后的保持系株行内表现出所述保持系典型性状的单株和相应编号的回交组合bc1f3株行，分别收集种子，得棉花胞质不育系原原种和棉花胞质保持系原原种。本发明提供了一种提纯棉花不育系和保持系原原种的方法，具体提纯的流程如图1所示：将已定型棉花组合中的棉花胞质不育系为母本，以与所述棉花胞质不育系相应的棉花胞质保持系为父本进行回交得回交组合bc1f1，并将所述回交组合bc1f1进行编号；同时对所述父本除回交以外的花进行自交，得棉花胞质保持系f1，选择所述棉花胞质保持系f1中表现出保持系典型性状的单株进行编号；所述保持系典型性状为所述已定型棉花组合中棉花胞质保持系的特征性状，包括株型、叶型、叶色、花冠和花药颜色。本发明所述已定型棉花组合包括：有稳定的父母本并有杂交种参加区试的组合或已审定品种组合。本发明对所述回交组合bc1f1进行编号，优选按照a1，2，3，…，n个组合的方式进行编号。本发明从得到的保持系f1代群体中选择具有典型性状的保持系单株按b1，2，3，…，n顺序编号。在本发明中，所述自交优选为利用回交制种用保持系单株花朵以外的其他花朵，将所述其他花朵用嫁接夹夹住花冠强迫自交。本发明优选按繁殖规模确定保持系单株个数及相应回交组合个数，制种时，所述不育系与恢复系的种子质量比优选为4:1，恢复系播种量为2斤/亩，恢复系0.5斤/亩。本发明将经上述选择后的回交组合bc1f1和棉花胞质保持系f1分别按照编号种植成株行，选留生长季节包含所述保持系典型性状的自交后代株行，同时保留与包含所述保持系典型性状的自交后代株行的编号相同的回交组合bc1f1株行。本发明在所述选留的方法优选还包括室内考种，所述室内考种的标准优选包括：单铃重、衣分、纤维长度、比强和马克隆值。本发明所述选留的标准，对于不同的棉花品种略有不同，如决定选留保持系的株行种子为b1，5，…，n-1，则相应的回交组合bc1f1选留株行为a1，5，…，n-1。本发明在所述保留的回交组合bc1f1株行内筛选具有不育系典型性状的株行，得回交组合bc1f2，同时筛选与所述具有不育系典型性状的株行编号相同的保持系株行得保持系f2；所述不育系典型性状为所述已定型棉花组合中棉花胞质不育系的特征性状，所述特征性状包括雄蕊退化或无花粉。在本发明中，如回交组合bc1f2中选留的株行为a1，8，…，n-1，则相应的选留保持系f2中b1，8，…，n-1株行。本发明将经所述筛选后的回交组合bc1f2和保持系f2分别按照编号种植成株行，选留生长季节包含所述不育系典型性状的回交组合bc1f2株行和相应编号的保持系f2株行，然后回交，得回交组合bc1f3，同时对所述相应编号的保持系株除回交以外的花进行自交，得保持系f3。本发明种植所述回交组合bc1f2中选留的a1，8，…，n-1株行，和保持系f2中选留的b1，8，…，n-1株行，本发明将所述回交组合bc1f2和保持系f2进行回交，同时将保持系f2中的其他花朵进行自交，得回交组合bc1f3和保持系f3。本发明种植所述回交组合bc1f3和保持系f3成株行，筛选所述自交后的保持系株行内表现出所述保持系典型性状的单株和相应编号的回交组合bc1f3株行，分别收集种子，得棉花胞质不育系原原种和棉花胞质保持系原原种。在本发明中，最终当选的所述回交组合bc1f3中的株行编号为a8，…，n-1株系，种子收获后混合成不育系原原种；同时相应的选择保持系f3中的株行编号为a8，…，n-1株系，种子收获后混合成保持系原原种。本发明的所述不育系原原种和保持系原原种后，优选的还包括根据繁殖制种规模决定是否继续隔离繁殖一代成原种，用于繁殖保持系和不育系。本发明还提供了上述方法在提纯棉花恢复系原原种中的应用。本发明所述提纯棉花恢复系原原种的方法，优选采用一母多父测恢的方法，流程如图2所示，包括以下步骤：(1)将所述棉花胞质不育系原原种与相应的棉花胞质恢复系测交，得棉花胞质杂交组合f1，并对所述棉花胞质杂交组合f1进行编号；同时对所述棉花胞质恢复系中除测交外的花进行自交，得恢复系f1，并对所述恢复系f1进行编号；(2)种植所述棉花胞质杂交组合f1和恢复系f1成株行，筛选所述恢复系f1株行内包含恢复系典型性状的株行，得恢复系f2；所述恢复系典型性状为已定型棉花组合中棉花胞质恢复系的特征性状，所述特征性状包括：株叶型性状、花丝和花粉量；(3)种植所述恢复系f2成株行，并与所述棉花胞质不育系原原种进行测交，得杂交组合f2，同时对所述恢复系f2中除测交外的花进行自交，对所述测交的后代进行品比实验，选择表现优良的株行，并保留与所述表现优良的株行相同编号的自交组合，得恢复系f3；(4)种植所述恢复系f3成株行，混合收种，得棉花恢复系原原种。本发明将所述棉花胞质不育系原原种与相应的棉花胞质恢复系测交，得棉花胞质杂交组合f1，并对所述棉花胞质杂交组合f1进行编号；同时对所述棉花胞质恢复系中除测交外的花进行自交，得恢复系f1，并对所述恢复系f1进行编号。在本发明中，优选将所述棉花胞质不育系原原种标记为a，将所述棉花胞质恢复系标记为r，本发明将所述a和r进行测交后，对得到的棉花胞质杂交组合f1优选编号为f1-1，-2，...-n。本发明对所述r自交后得到的恢复系f1编号为r1,2，...n。本发明种植所述棉花胞质杂交组合f1和恢复系f1成株行，筛选所述恢复系f1株行内包含恢复系典型性状的株行，得恢复系f2；所述恢复系典型性状为已定型棉花组合中棉花胞质恢复系的特征性状，包括：株叶型性状、花丝和花粉量。本发明优选将所述f1-1，-2，...-n和r1,2，...n分别按编号种植成株行，同时对恢复系单株通过田间观察及室内考种鉴定，淘汰不合要求的恢复系单株及相应的测交种，留下当选的r1，4，7，…，n-1恢复单株；和测交种f1-1，-4，-7，…，-n-1。本发明种植所述恢复系f2成株行，并与所述棉花胞质不育系原原种进行测交，得杂交组合f2，同时对所述恢复系f2中除测交外的花进行自交，对所述测交的后代进行品比实验，选择表现优良的株行，并保留与所述表现优良的株行相同编号的自交组合，得恢复系f3。本发明所述种植优选在本地种植恢复系f2，且按照所述编号各种一行成为测交鉴定圃，所述r1，4，7，…，n-1恢复单株种植在隔离区成相应株行。本发明在所述杂交组合f2种植成株行时，优选还包括在测交种株行中每隔5行设置一行对照，方便后期进行品比实验。本发明优选根据生育期间株叶形态，抗性，整齐度等田间观察比较，产量比较结果，纤维素品质检测结果初步选留合格的测交组合及相应恢复系株行r1，4，7，9，10，11，12，继续配制选留的合格测交组合f1-1，-4，7，-9，-10，-11，-12。本发明对所述测交组合继续进行品比试验，要求株叶型性状，产量结果不低于ck产量，抗逆性、熟期、纤维品质等与原组合的特征特性相同，从中淘汰不合格测交组合，选留合格的测交组合及相应恢复系株行r7，9，12，继续配制选留的合格测交组合f1-7，-9，-12。本发明种植所述恢复系f3成株行，混合收种，得棉花恢复系原原种。本发明从隔离恢复系繁殖圃中收获种子后，选留当选合格的恢复系株系混合成原原种，再繁殖一代成恢复系原种用于该组合的大田制种生产的杂交圃。下面结合实施例对本发明提供的提纯棉花不育系和保持系原原种的方法及其应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。实施例1利用如图3所示流程，提纯棉花胞质不育系邯6203a和棉花胞质保持系邯6203b：第一年，按不育系提纯繁殖圃和保持系提纯繁殖圃配套提纯，不育系原始群体作母本，将对应的保持系作父本，即从保持系群体中选择具有典型性状的保持系单株按邯6023b1，2，3，…，n顺序编号，除回交制种用保持系单株花朵外，当天本株其余花朵用嫁接夹夹住花冠强迫自交，其与不育系回交，得到回交组合bc1f1，a1，2，3，…，n个组合，按繁殖规模确定保持系单株个数及相应回交组合个数。其中回交和自交的田间观察情况如表1所示：表1回交和自交的田间观察第二年，种植上年保持系和不育系回交种子成相应的株行，保持系在生长季节根据典型性状对保持系淘汰一部分不合要求的株行，结合上年秋收后室内考种结果，决定选留保持系的株行种子及相应的回交组合种子如表2所示：表2第二年选择处理情况邯6023a邯6023b选择处理11当选继续回交22淘汰铃重偏小33淘汰a前期有自然铃44当选继续回交55当选继续回交66淘汰a前期有自然铃77淘汰纤维品质变差88当选继续回交99当选继续回交再根据不育系株行典型性状，不育系田间表现及不育性(雄蕊退化或无花粉)再淘汰部分回交组合和相应的保持系株行，选择结果如表3所示：保留b8，9株行和相应的回交组合bc1f1，a8，9。表3第二年再选情况邯6023a邯6023b选择处理88当选继续回交99当选继续回交第三年，分别种植上年当选的保持系株行和相应不育系回交组合株行成株系，再根据不育系株行典型性状，不育系田间表现及不育性(雄蕊退化或无花粉)再淘汰部分回交组合和相应的保持系株系，保留b8，9株系，种子收获后混合成保持系原原种；相应不育系回交组合bc1f1，a8，9株系，种子收获后混合成不育系原原种，根据繁殖制种规模决定是否继续隔离繁殖一代成原种，用于繁殖保持系和不育系。实施例2利用棉花胞质不育系邯6203a和棉花胞质恢复系鄂616r提纯恢复系，流程如图4所示：第一年，利用实施例1得到的高纯度不育系原原种与相应的恢复系不同单株测交，收获如表4所示的恢复系单株r1，2，…，n及相应测交母本上的测交种f1-1，-2，…，n；表4测交和自交田间观察恢复系单株通过田间观察及室内考种鉴定，淘汰不合要求的恢复系单株及相应的测交种，留下当选的如表5所示的r1，4，7，9，10，11，12恢复单株和测交种f1-1，-4，-7，-9，-10，-11，-12。表5恢复系单株田间观察及室内考种鉴定第二年在本地将初选合格测交种各种一行成为测交鉴定圃，并在隔离区将恢复系单株种成相应株行，测交种株行逢5行10行设ck，具体如表6所示：表6株行鉴定结果根据生育期间株叶形态，抗性，整齐度等田间观察比较，产量比较结果，纤维素品质检测结果初步选留合格的测交组合及相应恢复系株行r1，4，7，9，10，11，12，继续配制选留的合格测交组合f1-1，-4，7，-9，-10，-11，-12。第三年将上年初选合格的测交组合继续进行品比试验，从中淘汰不合格测交组合，选留图表7所示的合格的测交组合及相应恢复系株行r7，9，12，继续配制选留的合格测交组合f1-7，-9，-12。从隔离恢复系繁殖圃中收获种子后，选留当选合格的恢复系株系混合成原原种，再繁殖一代成恢复系原种用于该组合的大田制种生产的杂交圃。表7品比试验结果按照区域试验方法进行品比试验：小区随机排列，三次重复，小区面积20平方米，栽培模式按当地习惯进行，密度1800株/亩，其生育性状如表8所示：表8生育性状表对其进行田间调查及考种，结果如表9所示：表9田间调查及考种结果表对其进行品比，其品比产量结果如表10所示：表10品比产量结果对其进行纤维品质对比，结果如表11所示：表11纤维品质检测结果综上可知，本发明提供了一种提纯棉花不育系和保持系原原种的方法及其应用，在短时间内提纯棉花不育系、保持系和恢复系原原种，保持已审定或有望通过审定的三系强优势组合优势和纤维品质，使三系组合能延长在棉花生产上的使用年限，发挥优良品种的贡献时效。实际上三系是将保持系和恢复系通过不育系这个媒介实现杂交的过程，减少制种用工，降纸种子生产成本，提高植棉效益。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12