专利名称：大葱核胞质雄性不育三系制种方法
技术领域：
本发明涉及大葱细胞核基因和细胞质基因互作控制的雄性不育系的选育及杂种优势利用领域。
关于大葱雄性不育系的选育及杂种优势利用，在园内外迄今尚未见有实际应用的报导。大葱实现雄性不育系三系配套杂交制种的技术，是我国继水稻、高粱、油菜、萝卜等少数几项作物之后，又一次的重大突破。它比之其他作物用人工去雄、化学去雄、自交不亲和系的蕾期强制自交授粉、两用系的标志去杂等制种技术要先进得多。大葱是异花授粉作物，雄花器同株同穗同小花，而且密集。以往只有常规的集团混合授粉繁种法，存在的问题是集团内某些隐性不良性状的花粉广泛传播，不可避免的“遗传漂移”发生作用，造成长期以来农家品种的种性混杂变异和退化，这也正是大葱生产上杂乱差状况一直未能改观的症结所在。
本发明的目的就是针对上述大葱常规集团混繁法存在的问题，采用雄性不育系、保持系和父本系三系配套的制种技术，配制出杂交优势明显的杂交种用于生产。
该大葱核胞质雄性不育三系制种方法，包括用雄性不育系与保持系测交4代产生不育系，再用不育系与父本系配制杂交种。具体选育系谱图见
图1。
(1)雄性不育系和保持系的选育过程如下以获得的原始不育株为母本，可育株4947为父本进行成对测交，并连续回交3代；同时每一父本株自交保留，直至不育株行后代达到全不育，父本株行后代达到全可育，则不育株行即为雄性不育系4947A，父本株行即为保持系4947B。
保持系还可在雄性不育株行内有育性分离的后代中，采用可育株与不育株成对兄妹交，后代可育与不育的分离为1∶1；其中可育株自交，其可育与不育的分离为3∶1，对其中可育性稳定不再分离的株行进行选育，即可育成保持系。
(2)作为第三系的父本系是采用不同品种具有大八叉品种类型的自交系5523C。另外，父本系的选育还可采用其它保持系，或利用雄性不育系内分离的可育株自交后代中育性不再分离的株系，与雄性不育系测交，通过配合力测定和杂种优势分析后，对表现杂种优势显著者进行选育而育成的。
(3)采用不育系与保持系测交繁殖不育系，再用不育系与父本系杂交，生产杂交种F1。
本发明的优点及积极效果(一)杂交制种产量高1989～1992年三年间，用不育系4947A与父本系5523C配制杂交种子，平均亩产60公斤，比常规集团混合繁种法增产30～50％。
(二)杂种优势增产显著1989～1992年三年间(4947A×5523C)F1比对照种(大梧桐二九系)分别增产53.3％、50.5％和59％，增产幅度大，经济效益显著，具体见表2。
(三)成本低，用工少杂交制种，方法简便，一次播种，每亩用量0.5公斤，每亩投资约20元，一次定苗，每亩留苗40000株左右，毋需用工移栽。而用常规集团混合繁种法，要精选种株，每亩栽25000株，每株重0.4公斤，按每公斤0.4元计算需投资4000元。仅此一项，还不算用工开沟移栽，常规繁种比杂交制种成本要高出200倍。
(四)种性稳定，纯度高以往常规集团混繁法选用的采种母株是农家品种杂合性混合的群体，种性不稳定，纯度最高80％；而杂交种是用遗传性稳定、纯度高的三系亲本配制的。种植杂交一代种，生长势强，植株整齐，纯度达100％。
(五)减少公害，市场欢迎；由于杂交种抗逆性强，病虫害轻微，施用农药的数量和次数，只有常规采种圃的20％，大大减少了污染公害。加上杂交种商品率100％，棵大、白长、质细，备受市场欢迎。
以下结合实施例详细叙述本发明。
本发明的理论依据是在大葱雄性不育系的选育过程中，保持系多代自交的后代为全可育，其细胞是可育的(N)；雄性不育系与保持系测交的后代保持全不育，则不育系与保持系的细胞核都具有相同的纯合隐性不育基因(msms)；不育系的细胞质必然也是不育的(S)；保持系的细胞质在测交后代不起作用。由此可以认为大葱雄性不育性的遗传，是受细胞质的不育基因(S)和细胞核的不育基因(msms)相互作用而制约的。根据这个遗传原理，选育出遗传性稳定型的不育系、保持系和父本系，实现“三系配套”配制杂交种的方法。
(一)育种材料来源大葱核胞质雄性不育的原始育种材料，来自自然的雄性不育株，选用“4947”自变系的可育株与不育株成对测交，并连续回交；同时每株父本自交保留，育成的雄性不育系4947A及其相应的保持系4947B，再通过配合力测定选用的父本系5523C，形成大葱雄性不育的“三系配套”。
(二)大葱核胞质雄性不育三系的选育1.不育系及保特系的选育大葱雄性不育系的选育即其相应保持系的筛选，不论什么来源或方法获得的雄性不育株，皆应选用本品种或其他品种的正常可育株作父本与不育株成对测交，并连续回交，同时对每株父本自交保留，鉴定其育性，稳定其优良性状。父本株行若出现育性分离时，要继续选用株行内的正常可育株与不育株回交。对分离出的不育株可用同株行内的可育株进行兄妹交，也可用母本行(不育行)内的可育株进行“反回交”。这都是为了加速不育系和保持系的选育过程，要优先选用那些高度不育的株行和高度可育的株行，使不育系群体的不育株率、不育度率和保持系群体的可育株率都能尽快地稳定地达到100％，不再分离，双亲的性状也已基本相似，则这对雄性不育系及其相应保持系即已选育成功。在不育系与保持系的选育过程中要及时编号固定，进行系谱记载，是至关重要的，雄性不育系的选育历程见表1。
雄性不育系与保持系原原种的繁育，是在严格隔离条件下，如尼龙筛网大棚内或边远山区进行的根据群体大小采取套袋、人工控制授粉或放蜂传粉。♀∶♂以3∶1配比种植，从不育行采收的种子作为扩大繁育不育系原原种用；从父本采收的种子作为扩大繁育保持系的原原种用。
雄性不育系与保持系原种的繁育，也要设立在山区或边远地区的隔离区内进行，周围5000米以内不得有其它大葱、小葱、分葱的采收圃。也以3∶1配比种植♀∶♂本，开放授粉，必要时人工辅助授粉。从不育株行采收的种子，作为配制杂交种的不育系原种用；父本行的种子作为扩大繁育不育系的父本用，也可作为生产种用。
雄性不育系4947A(保持系4947B)的特征特性为秋冬栽培型大葱雄性不育系，来源于章丘大葱农家品种“大梧桐”类型的采种田。管状叶直立上冲，叶展幅度小，叶数5～6枚，叶色浓绿，叶管厚韧，抗风，叶面茸毛密布，耐紫斑病、毒素病。葱白组织致密、坚实，白长约43～44cm。株高105～110cm，株重约200克上下。
2.父本系的选育父本系的选育比较简单，但它要具备6个条件①是一个不同生态型的自交系；②是一个遗传性稳定，可育株率达100％的自交系；③是一个具有与不育系能优势互补，经济性状优良的自交系；④花期与不育系同步或接近；⑤细胞核具有MSMS基因型，细胞质具有N基因型，因而花粉丰满，供应充分；⑥一般配合力及参与的组合特殊配合力值高。繁育父本系的原原种及原种，也应设隔离区，保证纯度，防止混杂。收取的种子作为配制杂交种的原种用，栽培管理措施同常规。
父本系5523C的特征特性为秋冬栽培型大葱自交系，选自章丘大葱农家品种“大八权”类型。管状叶粗宽，厚韧抗风，叶数6～7枚。叶色浓绿，叶面茸毛密布。叶鞘间距紧凑，叶展稍斜伸。耐紫斑病、毒素病较强。葱白粗长，基部略膨大，白长52cm左右，株高112cm上下，株重约300克。一般配合力值较高，是一个较理想的亲本材料。
(三)大葱雄性不育三系杂交制种的方法大葱雄性不育三系杂交制种，在严格隔离条件下繁育好三系原原种后，就可安排两个隔离区进行不育系的繁育和杂交制种。一个隔离区是以不育系为母本，保持系为父本，繁育不育系；另一个隔离区是以不育系为母本，父本系为父本，配制杂交种。两区的栽培管理措施相似，♀∶♂以3∶1配比，群体根据植株大小而定，大株半成株每亩25000～30000株，小株35000～40000株。隔离区不能少于5000米距离，自然开放授粉，必要时人工辅助授粉数次。从两区母本行采收的种子分别是不育系种子和杂交种子。
杂种一代(4947A×5523C)F1的特征特性植株高大魁伟，生长势强。株高130cm左右，葱白长62cm左右，白粗3.2cm，单株重420克上下。叶片6枚，叶色浓绿，叶面有茸毛，抗风抗病。紫斑病的病情指数50％，病株率90％，比对照(二九系)分别低16.7和10个百分点。毒素病的病情指数30％，病株率40％，比对照(二九系)分别低13.3和40个百分点。特殊配合力值很高，营养成分和口感性与对照(二九系)比较略高或相当，干物质90％上下，总糖5.54％，Vc17.8％mg/100g，粗蛋白2％上下，保持了章丘大葱名产原有的营养成分及风味。亩产5000公斤，比常规品种增产幅度50％以上。栽培地区的适应性强，可在全国范围内示范推广。
表1 大葱雄性不育系4947A的选育历程
表2 大葱雄性不育三系杂交种产量比较试验(1990～1992)
注①品种F1(4947A×5523C)CK(大梧桐二九系)②小区面积2.4m×6m＝14.4m权利要求
1.一种大葱核胞质雄性不育三系制种方法，包括用雄性不育系与保持系测交4代产生不育系，再用不育系与父本系配制杂交种。
2.根据权利要求1所述的大葱核胞质雄性不育三系制种方法，其特征在于雄性不育系和保持系的选育过程如下以获得的原始不育株为母本，可育株4947为父本进行成对测交，并连续回交3代；同时每一父本株自交保留，直至不育株行后代达到全不育，父本株行后代达到全可育，则不育株行即为雄性不育系4947A，父本株行即为保持系4947B。
3.根据权利要求1所述的大葱核胞质雄性不育三系制种方法，其特征在于保持系还可在雄性不育株行内有育性分离的后代中，采用可育株与不育株成对兄妹交，后代可育与不育的分离为1∶1；其中可育株自交，其可育与不育的分离为3∶1，对其中可育性稳定不再分离的株行进行选育即可育成保持系。
4.根据权利要求1所述的大葱核胞质雄性不育三系制种方法，其特征在于作为第三系的父本系是采用不同品种具有大八叉品种类型的自交系5523C。
全文摘要
大葱核胞质雄性不育三系制种方法，属于大葱杂种优势利用领域，本发明是根据大葱的细胞核与细胞质的不育性是由Smsms×Nmsms的隐性不育基因互作控制的遗传学原理，采用雄性不育系、保持系和父本系三系配套的方法来配制杂交种的。它比之长期沿用至今的常规集团混合繁种法，具有制种产量高、省工、成本低、种性稳定、纯度高、少污染、杂种一代商品增产显著和受市场欢迎等优点，增产幅度在50％以上，是一种理想的大葱制种技术。
文档编号A01H1/02GK1122184SQ93103908
公开日1996年5月15日 申请日期1993年3月30日 优先权日1993年3月30日
发明者杨日如 申请人:杨日如