专利名称：提高三系杂交棉制种产量的方法
技术领域：
本发明涉及农作物遗传育种，尤其涉及一种提高三系杂交棉制种产量的方法。
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、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”制利。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。
棉花雄性不育三系的研究始于美国。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和制种产量较低等缺陷，一直未能实现三系杂交棉种子的产业化。我国自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，国际上棉花杂种的生产主要是通过“人工去雄授粉法”获得，但它化工、化时和成本高，大面积应用受到限制。
近年来，浙江大学用转基因技术育成一个对不育系的育性恢复具有强恢复力的转基因恢复系“浙大强恢”，有效地克服了世界上尚未克服的恢复系对不育系恢复力不强的缺陷，并成功筛选出一个强优组合“浙杂166”；但是，还需有一种方便、经济和有效的制种方法与之配套。在三系杂交棉制种田中，不育系与恢复系通常是间隔种植的，一般是每隔4-6行不育系插种2行恢复系，其间隔距离平均为2米；因棉花花粉粒较大，不育系棉株距恢复系棉株越远就越不易从恢复系得到花粉，出现不育系棉株结籽所需的花粉不足。不育系棉株若得不到花粉，其棉铃就会脱落，最终杂交种子的制种产量就不高。
本发明的目的是提供一种通过标记不育系与恢复系混合种植，缩短恢复系棉株与不育系棉株间传粉的空间距离，提高天然异交率的提高三系杂交棉制种产量的方法。
为了达到上述目的，本发明采取下列措施。
提高三系杂交棉制种产量的方法的步骤如下1)用杂交育种方法，将鸡脚叶、棕色纤维和光籽3种标记性状转育到棉花细胞质雄性不育系中，育成具有标记性状的3种不育系，鸡脚叶不育系“鸡A”、棕色纤维不育系“棕A”和光籽不育系“光A”，及其衍生系；2)在有隔离条件的三系杂交棉制种田，将标记不育系种子与恢复系种子按比例混合后播种，根据标记性状区分和收获不育系棉株上的杂交种子与恢复系棉株上的自交种子。
3)将1种标记不育系与相应恢复系混合种植在有天然异交条件的制种田中产生1种类型的杂交棉种子；3种标记性状不育系产生3种类型的杂交棉，其一是鸡脚叶不育系与正常叶恢复系杂交产生的半鸡脚叶型的杂交棉，其二是棕色纤维不育系与白色纤维恢复系杂交产生的浅棕色纤维型的杂交棉，其三是光籽不育系与毛籽恢复系杂交产生的毛籽型的杂交棉。
本发明是通过育成3种的标记性状不育系，以及每种标记性状不育系植株与其恢复系植株混合种植，达到提高天然异交率和杂交种子制种产量为目的的一种改良的制种方法。这种改良的制种方法，其优点是标记不育系种子与恢复系种子按比例混合后播种，一方面大大缩短了不育系与恢复系植株间的传粉距离，使不育系得到充足的花粉，减少落铃，提高单株杂交种子的产量，另一方面根据标记性状很易区分和收获不育系植株上的杂交种子与恢复系植株上的自交种子。半鸡脚叶型的杂交棉表现为早熟、烂钤少和吐絮畅；浅棕色纤维型的杂交棉克服了常规棕色棉产量较低和品质较差的缺陷；毛籽型的杂交棉表现为纤维品质较好和产量较高。
下面结合实施例对本发明作详细说明提高三系杂交棉制种产量的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，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，常用杂种F1表示，杂种F1具有产量、品质和抗性的优势。
3种标记性状均是可遗传的易辩的简单形态性状，鸡脚叶是受显性基因L°L°控制的完全叶呈鸡脚形的性状，棕色纤维是受显性基因Lc1Lc1控制的纤维呈棕色的性状，光籽是受隐性基因n2n2控制的种子无短绒的性状，标记性状对于恢复系相对性状而言是基因突变引起的性状，即鸡脚叶对于正常叶、棕色纤维对于白色纤维和光籽对于毛籽均为突变性状。
衍生系是指以鸡脚叶不育系“鸡A”、棕色纤维不育系“棕A”和光籽不育系“光A”为基础材料而育成的有血缘关系的相对应的标记不育系。
隔离条件是指制种田与非制种田间在地理上有2公里以上的空间隔离。
标记不育系种子与恢复系种子混合的比例为2-4∶1，标记不育系种子与恢复系种子混合后播种，其作用是缩短恢复系花粉传到不育系柱头的空间距离，以提高天然异交率、不育系结铃率和杂交种子产量。
根据标记性状区分不育系棉株上的杂交种子与恢复系棉株上的自交种子，是指在标记不育系棉株与非标记恢复系棉株的混合群体中，分别收获标记和非标记植株的种子，标记植株上的种子为杂交种子，非标记植株上的种子为恢复系的自交种子，在鸡脚叶标记不育系与正常叶恢复系的混合种植的制种田中，鸡脚叶棉株上的种子即为杂交种子，正常叶棉株上的种子为恢复系的自交种子，在棕色纤维标记不育系与白色纤维恢复系的混合种植的制种田中，长有棕色纤维的种子即为杂交种子，长有白色纤维的种子即为恢复系的自交种子，在光籽不育系与毛籽恢复系的混合种植的制种田中，收获后的籽棉经轧去纤维后种子有两类，一类是光籽即为杂交种子，另一类是毛籽即为恢复系的自交种子，经筛子过筛可区分光籽与毛籽。
天然异交是指恢复系棉株的花粉借助昆虫和风力传到不育系柱头上而实现的不育系与恢复系间的杂交。
实施例1)以细胞质雄性不育系“中12A”为母本，含显性鸡脚叶基因L°L°的陆地棉品系“鸡B”为父本，进行有性杂交获杂种F1——→以F1不育株为母本，以鸡脚叶品系鸡B为轮回亲本，进行回交——→在获得的回交世代中选择优良鸡脚叶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，获鸡脚叶不育株系即为“鸡A”，相对应的轮回亲本鸡B即为鸡A的保持系。
以细胞质雄性不育系“中12A”为母本，含棕色纤维基因Lc1Lc1的陆地棉品系“棕B”为父本，进行有性杂交获杂种F1——→以F1不育株为母本，以棕色纤维品系棕B为轮回亲本，进行回交——→在获得的回交世代中选择优良棕色纤维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，获棕色纤维不育株系即为“棕A”，相对应的轮回亲本棕B即为棕A的保持系。
以细胞质雄性不育系“中12A”为母本，含光籽基因n2n2的陆地棉品系“光B”为父本，进行有性杂交获杂种F1——→以F1不育株为母本，以光籽品系光B为轮回亲本，进行回交——→在获得的回交世代中选择优良光籽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，获光籽不育株系即为“光A”，相对应的轮回亲本光B即为光A的保持系。
2)在有隔离条件的杂交棉的制种田中，将鸡脚叶不育系“鸡A”种子与正常叶恢复系“浙大强恢”种子按2-4∶1比例混合后播种，出苗后当苗有两片真叶时按株距为30-40公分进行间苗和定苗，棉株现蕾后在制种田附近按每亩2-3箱的比例放养蜜蜂，增加传粉媒介，提高异交率，防病治虫喷洒农药选择蜜蜂回巢后的傍晚进行，以避免农药与蜜蜂的直接接触，棉花收获时鸡脚叶棉株的籽棉与正常叶棉株的籽棉分开收获，从鸡脚叶棉株(不育系棉株)上收获的种子即为杂交种子，从正常叶棉株(恢复系棉株)上收获的种子即为恢复系种子。
在有隔离条件的杂交棉的制种田中，将棕色纤维不育系“棕A”种子与白色纤维恢复系“浙大强恢”种子2-4∶1按比例混合后播种，出苗后当苗有两片真叶时按株距为30-40公分进行间苗和定苗，棉株现蕾后在制种田附近按每亩2-3箱的比例放养蜜蜂，增加传粉媒介，提高异交率，防病治虫喷洒农药选择蜜蜂回巢后的傍晚进行，以避免农药与蜜蜂的直接接触，棉花收获时棕色纤维的籽棉与白色纤维的籽棉分开收获，从棕色籽棉中轧出的种子即为杂交种子，从白色籽棉中轧出的种子即为恢复系种子。
在有隔离条件的杂交棉的制种田中，将光籽不育系“光A”种子与毛籽恢复系“浙大强恢”种子2-4∶1按比例混合后播种，出苗后当苗有两片真叶时按株距为30-40公分进行间苗和定苗，棉株现蕾后在制种田附近按每亩2-3箱的比例放养蜜蜂，增加传粉媒介，提高异交率，防病治虫喷洒农药选择蜜蜂回巢后的傍晚进行，以避免农药与蜜蜂的直接接触，棉花收获时混收籽棉，轧出的种子通过筛子过筛，无短绒的光籽种子能通过筛孔，而有短绒的毛籽种子仍留在筛子上，过筛孔的光籽种子即为杂交棉种子，未过筛孔的毛籽种子即为恢复系种子。
3)在鸡脚叶不育系与相应恢复系混合种植的制种田中生产出的杂交棉种子，可供生产应用，该杂交棉的叶子呈半鸡脚叶型，除在产量和品质上表现为杂种优势外，具有早熟、烂钤少和吐絮畅的优点。
在棕色纤维不育系与相应恢复系混合种植的制种田中生产出的杂交棉种子，可供生产应用，该杂交棉的纤维呈浅棕色型，能有效克服常规棕色棉产量较低和品质较差的缺陷。
在光籽不育系与相应恢复系混合种植的制种田中生产出的杂交棉种子，可供生产应用，该杂交棉除了在产量和品质上表现为杂种优势外，其形态、生长和发育与陆地棉常规品种相似。
权利要求
1.一种提高三系杂交棉制种产量的方法，其特征在于它的步骤如下1)用杂交育种方法，将鸡脚叶、棕色纤维和光籽3种标记性状转育到棉花细胞质雄性不育系中，育成具有标记性状的3种不育系，鸡脚叶不育系“鸡A”、棕色纤维不育系“棕A”和光籽不育系“光A”，及其衍生系；2)在有隔离条件的三系杂交棉制种田，将标记不育系种子与恢复系种子按比例混合后播种，根据标记性状区分和收获不育系棉株上的杂交种子与恢复系棉株上的自交种子；3)将1种标记不育系与相应恢复系混合种植在有天然异交条件的制种田中产生1种类型的杂交棉种子，3种标记性状不育系产生3种类型的杂交棉，其一是鸡脚叶不育系与正常叶恢复系杂交产生的半鸡脚叶型的杂交棉，其二是棕色纤维不育系与白色纤维恢复系杂交产生的浅棕色纤维型的杂交棉，其三是光籽不育系与毛籽恢复系杂交产生的毛籽型的杂交棉。
2.根据权利要求1所述的一种提高三系杂交棉制种产量的方法，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，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，常用杂种F1表示，杂种F1具有产量、品质和抗性的优势。
3.根据权利要求1所述的一种提高三系杂交棉制种产量的方法，其特征在于所说的3种标记性状均是可遗传的易辩的简单形态性状，鸡脚叶是受显性基因L°L°控制的完全叶呈鸡脚形的性状，棕色纤维是受显性基因Lc1Lc1控制的纤维呈棕色的性状，光籽是受隐性基因n2n2控制的种子无短绒的性状，标记性状对于恢复系相对性状而言是基因突变引起的性状，即鸡脚叶对于正常叶、棕色纤维对于白色纤维和光籽对于毛籽均为突变性状。
4.根据权利要求1所述的一种提高三系杂交棉制种产量的方法，其特征在于所说的衍生系是指以鸡脚叶不育系“鸡A”、棕色纤维不育系“棕A”和光籽不育系“光A”为基础材料而育成的有血缘关系的相对应的标记不育系。
5.根据权利要求1所述的一种提高三系杂交棉制种产量的方法，其特征在于所说的隔离条件是指制种田与非制种田间在地理上有2公里以上的空间隔离。
6.根据权利要求1所述的一种提高三系杂交棉制种产量的方法，其特征在于所说的标记不育系种子与恢复系种子混合的比例为2-4∶1，标记不育系种子与恢复系种子混合后播种，其作用是缩短恢复系花粉传到不育系柱头的空间距离，以提高天然异交率、不育系结铃率和杂交种子产量。
7.根据权利要求1所述的一种提高三系杂交棉制种产量的方法，其特征在于所说的根据标记性状区分不育系棉株上的杂交种子与恢复系棉株上的自交种子，是指在标记不育系棉株与非标记恢复系棉株的混合群体中，分别收获标记和非标记植株的种子，标记植株上的种子为杂交种子，非标记植株上的种子为恢复系的自交种子，在鸡脚叶标记不育系与正常叶恢复系的混合种植的制种田中，鸡脚叶棉株上的种子即为杂交种子，正常叶棉株上的种子为恢复系的自交种子，在棕色纤维标记不育系与白色纤维恢复系的混合种植的制种田中，长有棕色纤维的种子即为杂交种子，长有白色纤维的种子即为恢复系的自交种子，在光籽不育系与毛籽恢复系的混合种植的制种田中，收获后的籽棉经轧去纤维后种子有两类，一类是光籽即为杂交种子，另一类是毛籽即为恢复系的自交种子，经筛子过筛可区分光籽与毛籽。
8.根据权利要求1所述的一种提高三系杂交棉制种产量的方法，其特征在于所说的天然异交是指恢复系棉株的花粉借助昆虫和风力传到不育系柱头上而实现的不育系与恢复系间的杂交。
全文摘要
本发明公开了一种提高三系杂交棉制种产量的方法。它是将鸡脚叶、棕色纤维和光籽3种标记性状转育到棉花细胞质雄性不育系中,育成鸡脚叶不育系、棕色纤维不育系和光籽不育系;将标记不育系种子与恢复系种子按比例混合后播种,根据标记性状区分和收获不育系棉株上的杂交种子与恢复系棉株上的自交种子;3种标记不育系与其恢复系间可制成3种杂交棉;本方法通过缩短不育系与恢复系植株间的传粉距离,提高天然异率和杂交种子的制种产量。
文档编号A01H1/02GK1375189SQ0111159
公开日2002年10月23日 申请日期2001年3月20日 优先权日2001年3月20日
发明者王学德 申请人:浙江大学