一种棉花细胞质雄性不育系利用昆虫杂交制种的方法
【专利摘要】本发明公开了一种棉花细胞质雄性不育系利用昆虫杂交制种的方法，其特征在于，其为：在隔离条件下，以棉花细胞质雄性不育系为母本，以棉花恢复系为父本，父本、母本按照行数比为1：4相间种植，以蜜蜂为授粉昆虫，进行棉花杂交制种。本发明的方法中，一箱蜜蜂可以代替一个人的授粉工作量，制种产量正常年份为人工制种的80%左右，节省了人工、降低了劳动强度、提高了制种效益，而且因为没有自交铃，确保了杂交种子的纯度和质量。
【专利说明】—种棉花细胞质雄性不育系利用昆虫杂交制种的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及作物育种方法，具体是一种棉花细胞质雄性不育系利用昆虫杂交制种的方法。
【背景技术】
[0002]杂种优势的研究和利用可显著提高棉花的产量、改进品质、提高抗性。一般情况下，杂交种可比常规品种增产10%以上，有的可达30-50%。我国的棉花杂种优势研究始于上世纪30年代，但直到上世纪80年代才开始应用于生产，但受限于当时的研究水平和生产条件，生产上只能以利用优势不强的杂种二代为主。到了上世纪90年代末，随着抗虫杂交种中棉所29的问世及高效人工杂交制种体系的建立，实现了人工杂交制种的规模化、集约化，我国的杂交棉生产利用方式发生了本质的转变，开始了棉花杂种一代的较大规模种植，由此引发了科研、 生产上对棉花杂种优势利用研究的普遍关注和广泛研究，呈现出蓬勃发展的可喜局面。棉花杂种一代的种植面积在我国棉田总面积中所占的比例，已由1990年的不到1%增至现在的30%左右，目前我国的三大棉区中，长江流域棉区基本实现了杂交种的普及化；黄河流域棉区的杂交棉种植面积从无到有，并呈现迅速发展态势，目前已占到40%左右；西北内陆棉区近年试种杂交棉取得成功，兴起(特别是在新疆)一股种植杂交棉的热潮。
[0003]目前，我国棉花杂交种90%以上是通过人工去雄授粉杂交制种方式生产的，具体的人工杂交制种方式可见张天真，靖深蓉，金林等的《杂种棉选育的理论与实践》(科学出版社，1998年9月第一版，35-61页)和靖深蓉主编的《抗虫杂交棉的制种与栽培》(中国农业科技出版社，1999年I月第一版，35-61页)。人工去雄授粉杂交制种方法一般每亩制种田配备3-4个杂交制种人员，每15-30亩配备I个质量监督检查人员。杂交制种人员的操作程序为:在棉花开花期间，每天下午选择将于次日开花的花苞，人工去雄(取掉花冠和雄蕊，同时确保雌蕊、柱头和子房等其他花器不受损伤)，并以白线或布条等方式做标记以便次日授粉时寻找；每天上午父本花散粉后收集花粉或摘花，给前日下午去雄的雌蕊柱头进行人工授粉。质量监督员则需每日下午巡视检查去雄质量，包括雄蕊是否去除干净(不得有残留)、不得损伤雌蕊、柱头和子房等其他花器。每日上午在田间巡视是否有漏掉的未去雄的花朵并摘掉，以免产生自交铃，同时检查授粉质量。
[0004]人工去雄授粉杂交制种方式存在如下缺点:
[0005]A、用工量大:制种40天,每亩需配备至少3-4个制种工,还需要配备专人进行质量监督检查。
[0006]B、制种条件艰苦:制种期间正值高温高湿季节，烈日炎炎，劳动强度大；制种操作程序烦琐，既要人工去雄，又要人工授粉。
[0007]C、制种工难找:近几年随着生活水平的提高，外出打工工资一般150元/人.天，而制种工资一般仅有60-70元/人.天，比较收入差距明显。加之制种条件艰苦，所以越来越难以找到合适的劳动力。[0008]D、生产成本高:由于劳动力价格的不断提高，造成人工制种的成本越来越高，目前制种田收益仅比种植普通商品棉略高，无吸引力。
[0009]总之，人工杂交制种方法是我国目前主要的杂交种子生产方法，该制种方法具有劳动强度大，操作程序烦琐，生产成本高，制种纯度难以保证等诸多缺点。随着我国社会生活水平的逐步提高，劳动カ成本连年上涨，人工杂交制种方法已经越来越不适应棉花生产发展的需求，已经成为限制杂交棉进ー步发展的主要限制因素。
【发明内容】
[0010]为简化棉花杂交制种程序，降低生产成本，提高制种效益和质量，本发明提供ー种棉花细胞质雄性不育系利用昆虫杂交制种的方法。
[0011]本发明提供的棉花细胞质雄性不育系利用昆虫杂交制种的方法为:在隔离条件下，以棉花细胞质雄性不育系为母本，以棉花恢复系为父本，父本、母本按照行数比为1:4相间种植，以蜜蜂为授粉昆虫，进行棉花杂交制种。
[0012]其中，所述隔离条件为周围I公里内不种植棉花。
[0013]其中，所述棉花细胞质雄性不育系优选为抗虫的棉花细胞质雄性不育系。
[0014]其中，所述棉花恢复系优选为抗虫的棉花恢复系。
[0015]其中，所述蜜蜂优选意蜂亚种。
[0016]其中，蜜蜂的投放量为每亩制种田投放7000头-10000头/箱的蜜蜂I箱。
[0017]本发明提供 的棉花细胞质雄性不育系利用昆虫杂交制种的方法，还包括在气候异常年份，蜜蜂授粉结合人工授粉进行棉花杂交育种。所述气候异常年份为制种期间雨天超过20天以上的年份。
[0018]本发明还提供棉花细胞质雄性不育系利用昆虫杂交制种的方法在棉花育种中的应用。
[0019]本发明利用红麻细胞质雄性不育系配制综合杂交种的方法，具有以下优点:
[0020](I)选用细胞质不育系作为母本，省去了细胞核不育系做母本时要拔去50%可育株的田间操作，減少了劳动量，而且植株正常密度生长，避免了拔可育株后密度疏密不匀造成的不利影响。
[0021](2)父母本种植行数比1:4相间种植为最经济种植模式:单种利于收获大传粉效果差；混种有利于昆虫传粉但增加了收获难度,增加成本。
[0022](3)制种田隔离条件必须I公里以上，否则难以保证制种纯度。
[0023](4)授粉昆虫以蜜蜂中的意蜂亚种为佳。试验对用蜜蜂和熊蜂两种蜂种对传粉效果进行了比较，同时和人工授粉效果做对比，结果表明，蜜蜂的传粉效果较为理想，与同期对人工授粉制种产量相近，相当于人工授粉制种产量的80%左右。熊蜂饲养困难，成本较高，而且蜂源难找，而蜜蜂较为普及，容易饲养，成本低，蜜蜂中的意蜂亚种适合平原(大蜜源)饲养，所以是更为合适的传粉媒介。
[0024](5)经过试验对比，综合考虑到制种成本、制种产量、田间管理操作等多方面多因素，蜂ロ密度以每亩制种田投放7000头-10000头/箱的蜜蜂I箱为佳，过低传粉效果差，过高则增加饲养成本。
[0025](6)特异气候年份要与人工授粉相结合，否则制种产量过低，效益低。据观察，蜜蜂在田间的活动与天气状况有密切关系，出巢与否主要受气温的影响，受光照的影响甚微。当气温超过38°C时，蜜蜂基本不出巢，而当气温在36°C以下时，不论晴天还是阴天，蜜蜂仍然出巢(蜜蜂出巢意味着正常授粉)。试验结果表明，制种期间的天气状况对蜜蜂的传粉效果影响非常大，气候异常年份(制种期间雨天超过20天以上的年份)的传粉效果很差，最终制种产量非常低，只有人工制种的45%左右。所以在不利的气候条件下，应该采取一些补救措施，将人工辅助传粉和蜜蜂传粉结合起来加以运用，减少制种产量的损失。即:在天气正常的情况下，采用蜜蜂辅助传粉，在天气异常的情况下，采用人工辅助传粉。
[0026]综上，本发明利用棉花细胞质不育系和恢复系进行制种，通过蜜蜂传粉，主要作用是节省人工、降低劳动强度和提高制种效益，而且因为没有自交铃，确保了杂交种子的纯度和质量。在这样的制种方法中，一箱蜜蜂基本可以代替一个人的授粉工作量。制种产量正常年份为人工制种的80%左右，所以较之人工制种，通过本发明可大幅提高制种效益，可较人工制种降低生产成本50%以上，大大降低劳动强度和监管难度，简化了制种程序和生产环节，保证了杂交种子的纯度质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为实施例6中例I河南延津昆虫授粉田间照片。
[0028]图2为实施例6中例I河南延津人工授粉田间照片。
[0029]图3为实施例6中例2安徽无为昆虫授粉田间照片。
[0030]图4为实施例6中例2安徽无为人工授粉田间照片。
[0031 ] 图5为实施例6中人工授粉和昆虫授粉成本条形图。
【具体实施方式】
[0032]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0033]实施例1父母本种植方式的确认
[0034]实验方法:
[0035]1、制种所用父母本的品种及来源:
[0036]父本:HAF277，母本:HAM277。来源:来源于1979年通过美国圆环公司引进的棉花哈克尼西胞质型不育系(CMS)三系材料，该材料已在世界范围内公开发放。
[0037]2、播种方式和时间:直播，四月下旬。
[0038]3、父、母本种植比例:1:4。
[0039]4、播种密度:3000株/亩。
[0040]5、制种期间:7月10日至8月20日。
[0041]6、所用蜜蜂品种及来源:蜜蜂种意蜂亚种，市购。
[0042]7、放蜂时间:每日上午8:00，下午17:00收回。
[0043]8、放蜂量:每亩I箱，每箱7000-10000头蜂
[0044]9、制种田隔离距离:1公里以上。
[0045]播种方式处理:(I)父母本按照1:4的行数比相间种植，(2)父母本的种子按照1:4的比例混合后混合种植。
[0046]考虑到蜜蜂传粉到随机性，本实施例对父母本相间种植和混合种植这两种田间种植方式对制种效果进行了对比，结果表明，混合种植对蜜蜂传粉效果略微好于相间种植，但差异不明显。考虑到田间管理操作的难易程度，相间种植易于操作和管理，而混合种植管理起来比较费エ，收获也比较麻烦，所以生产上进行蜜蜂传粉制种以父母本相间种植为宜，对制种产量影响不大(见表1)。
[0047]表1父母本相间种植和混合种植对棉花胞质不育系利用昆虫杂交制种的影响
[0048]
【权利要求】
1.ー种棉花细胞质雄性不育系利用昆虫杂交制种的方法，其特征在于，其为:在隔离条件下，以棉花细胞质雄性不育系为母本，以棉花恢复系为父本，父本、母本按照行数比为I:4相间种植，以蜜蜂为授粉昆虫,进行棉花杂交制种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隔离条件为周围I公里内不种植棉花。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述棉花细胞质雄性不育系为抗虫的棉花细胞质雄性不育系。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述棉花恢复系为抗虫的棉花恢复系。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蜜蜂为意蜂亚种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的蜜蜂，其投放量为每亩制种田投放7000头-10000头/箱的蜜蜂I箱。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在气候异常年份，蜜蜂授粉结合人エ授粉进行棉花杂交育种。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述气候异常年份为制种期间雨天超过20天以上的年份。
9.权利要求1-8任一项所述棉花细胞质雄性不育系利用昆虫杂交制种的方法在棉花育种中的应用。
【文档编号】A01H1/02GK103598084SQ201310503713
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】郭立平, 邢朝柱, 吴建勇, 戚廷香, 王海林, 唐会妮 申请人:中国农业科学院棉花研究所