一种利用黑麦进行批量生产杂交小麦新组合制种的隔离方法
【专利摘要】本申请公开了一种利用黑麦进行批量生产杂交小麦新组合制种的隔离方法，包括以下步骤：选择黑麦品种作为隔离材料；在一个制种恢复系区的四周种植黑麦品种2行或以上；黑麦种植密度在135?180万/公顷，施肥量为尿素75?150kg/公顷，过磷酸钙300?450kg/公顷，钾肥75?150kg/公顷或施NPK总有效成分含量在45％的复合肥300?450kg/公顷；进行批量生产小麦杂交组合的隔离方法。本发明为筛选大量杂交组合的组合数量，提供了一种省工、省时、方便、快捷、易于操作、不需要额外投入的隔离方法，从而提高小麦杂交组合批量生产制种的效率，缩短杂交新组合的筛选、鉴定时间，提高育种筛选效率。
【专利说明】
一种利用黑麦进行批量生产杂交小麦新组合制种的隔离方法
技术领域
[0001]本申请属于植物育种领域，具体地说，涉及一种利用黑麦进行批量生产杂交小麦新组合制种的隔离方法。
【背景技术】
[0002]作物杂种优势的利用是提高粮食产量主要措施之一，水稻、玉米、油菜等主要粮油作物都已充分利用作物杂种优势提高了产量。小麦作为世界上种植面积最广，总产量最高的粮食作物，其杂种优势利用尚未取得重大突破。其最主要的原因有以下几点，一是杂交组合选育比较困难，二是杂交组合制种产量较低，三是生产用种量较大。
[0003]小麦是自花授粉作物，大规模生产杂交用种，必须有一个亲本为不育系(不育系)，另一个为恢复系(恢复系)进行杂交生产种子，为此国内外科学家建立了一系列杂交小麦生产系统:细胞质雄性不育系统、化学杀雄、光温敏雄性不育系统，以及核型不育系统(GMS)，在这些系统中均取得了长足进展，各类系统都有品种审定，但在生产上均没有大面积推广。主要原因一是杂交组合的增产优势不是特别高;二杂交组合制种产量较低，一般制种产量在3000kg/公顷左右;三是生产上用种量大，一般生产上种植小麦的密度为150-225万/公顷的基本苗，播种量90-150kg/公顷，降低了杂交小麦在生产上种植的经济效益。选育强优势组合和提高制种产量是解决杂交小麦提高经济效益和降低成本的最根本途经。
[0004]小麦杂交组合的生产是不育系接受恢复系的花粉产生种子，为了避免不育系接受其它亲本的花粉，必须进行隔离。对通过试验审定的小麦杂交种进行大面积生产制种最常见的隔离方法是空间隔离和自然屏障隔离。即利用自然地理条件(如山丘或树木)选择隔离区进行制种，在开扩地区制种进行空间隔离，制种区间的距离相隔在30m以上。用于进行杂交组合强优势测定和参加区域试验的种子制种则是常用布进行隔离，这不但不方便，而且费工、费时、费材料。
[0005]专利一种杂交小麦设施隔离制种方法(申请号:201410017772.6;申请日:2014年01月15日)公开了一种小麦隔离制种方法，该方法用设施进行隔离，小麦抽穗期时，将每个一父多母单元罩上制种隔离罩的制种方法，每个杂交组合可以生产批量的杂交种子，既可以用于杂交组合强优势比较鉴定又可以用于杂种优势遗传方面的研究，大大提高了杂交小麦新组合的批量制种效率。此方法缺点是隔离罩的使用费工、费时、费材料、授粉不方便。
【发明内容】
[0006]为了解决杂交小麦在制种隔离上费工、费时、费材料、授粉不方便的问题，本申请提供了一种利用黑麦进行小麦杂交组合批量生产制种的隔离方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本申请公开了一种利用黑麦进行小麦杂交组合批量生产制种的隔离方法，包括以下步骤:
[0008]I)隔离材料的选择:选择株高在180cm以上、分蘖力强、茎杆硬的黑麦品种作为隔离材料；
[0009]2)隔离材料种植，在一个制种恢复系区的四周种植步骤I)中选择的黑麦品种2行或以上；
[0010]3)隔离材料的种植密度，种植黑麦的密度为135-180万/公顷的基本苗；
[0011]4)隔离材料的施肥量，种植黑麦的施肥量为尿素75-150kg/公顷，过磷酸钙300-450kg/公顷，钾肥75-150kg/公顷或施NPK总有效成分含量在45%的复合肥300-450kg/公顷；
[0012]5)恢复系和不育系的田间种植方式:选用多个小麦不育系作为母本，用筛选的小麦恢复系作为父本进行批量生产杂交小麦组合，制备得到一个恢复系与多个不育系进行制种的单元；用I)中的黑麦品种对四周进行隔离，隔离材料按照步骤2)、步骤3)、步骤4)的要求进行种植；
[0013]6)利用从步骤5)中已进行品种比较试验中，筛选出的优良杂交组合种确定的恢复系和不育系进行小规模制种，获得参加区域试验种子制种的隔离方法；用I)中的黑麦品种进行隔离制种，按照步骤2)、步骤3)、步骤4)的要求进行种植隔离材料;实现杂交小麦多个恢复系小规模制种的隔离，用于参加省市以及国家级区域试验；
[0014]7)利用步骤5)不育系上得到的种子为杂交组合的种子，用于下年的品种比较试验，以筛选强优势杂交小麦新组合；
[0015]8)利用步骤6)不育系上得到的种子为杂交组合的种子，用于下年的区域试验。
[0016]进一步地，恢复系选育的标准如下:选择综合表现好、抗病、花药外露粉多、植株高度在85_95cm之间的新品种或新品系作为恢复系。
[0017]进一步地，不育系的选育标准如下:选择综合表现好、抗病、植株在50-70cm之间的蓝粒两用系不育系为不育系。
[0018]进一步地，步骤5)中的制种方式为:恢复系播2行，行距25cm，每个不育系播1-4行，行长为100-150cm，行距25cm，不育系行与恢复系行垂直，不育系行位于恢复系两行与两行之间，恢复系、不育系的种植密度为180-225万/公顷，每一个恢复系制种区的四周按步骤
4)、5)、6)的要求种植黑麦进行隔离;得到一个恢复系与多个不育系小麦杂交组合。
[0019]进一步地，步骤6)中的制种方式为:选用步骤5)选育出的高产杂交组合的小麦不育系作母本，用其对应的小麦恢复系作父本进行杂交制种，恢复系、不育系的比例按2:4-2:6，恢复系种植2行，不育系种植4-6行，行距25cm，不育系行与恢复系行平行，不育系行种植在恢复系两行与两行之间，恢复系和不育系的种植密度为180-225万/公顷，制种面积在10m2以上。
[0020]与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果:
[0021]本发明是在小麦杂交组合过程中，为了批量筛选小麦杂交组合的品种数量进行制种的隔离，提高小麦杂交组合批量生产的制种纯度和效率，降低成本，扩大小麦杂交组合的鉴定范围，提高杂交小麦强优势组合的筛选速度和效率。
[0022]当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
[0023]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0024]图1是本申请配制用于小麦杂交组合进行品种比较试验(种子重量在10g以上)制种的隔离方法；
[0025]图2是本申请配制用于小麦杂交组合进行区域试验(种子重量在25kg以上)制种的隔离方法；
[0026]图3是本申请同时配制用于小麦杂交组合进行品种比较试验和区域试验杂交组合制种的隔离方法。
【具体实施方式】
[0027]以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
[0028]—种利用黑麦进行批量生产杂交小麦新组合制种的隔离方法如下:
[0029]I)筛选适合用于配制杂交小麦新组合恢复系，恢复系选育的标准如下:选择综合表现好、抗病、花药外露粉多、植株高度在85-95cm之间的新品种或新品系作为恢复系。
[0030]2)筛选适合用于配制杂交小麦新组合不育系，不育系的选育标准如下:选择综合表现好、抗病、植株在50_70cm之间的蓝粒两用系不育系为不育系。
[0031]3)用于配制杂交小麦新组合隔离材料的筛选，各科研单位用于从事科研的土地是相对集中，在配制杂交组合时，不太可能用很大的面积，作为空间隔离带来进行各个制种恢复系的隔离，特别是有三个以上的制种恢复系进行制种时。所以，最常见的隔离方法是在恢复系抽穗未开花前，制种恢复系之间用180cm左右宽的布进行隔离，布的两端用木粧固定，竖立在各个制种恢复系之间进行隔离;或者人工授粉、套袋进行隔离。此方法的缺点就是费工、费时、费材料。因此，有一个发明专利“一种杂交小麦设施隔离制种方法”(申请号:201410017772.6;申请日:2014年01月15日)公开了一种小麦隔离制种方法，该方法用设施进行隔离，小麦抽穗期时，将每个一父多母单元罩上制种隔离罩的制种方法，每个杂交组合可以生产批量的杂交种子，既可以用于杂交组合强优势比较鉴定又可以用于杂种优势遗传方面的研究，大大提高了杂交小麦新组合的批量制种效率，但仍然未解决费工、费时、费材料的问题。因此，选择与小麦同期生长的作物代替上述隔离制种方法进行隔离，可以克服上述方法的缺点。与小麦同期生长的作物主要有大麦、小黑麦、黑麦等作物，从中筛选出只有黑麦品种的株高在180cm以上，且分蘖力强、茎杆硬，适宜作隔离材料。并且黑麦的种植、管理和收获等与小麦完全一样，因此只有黑麦是配制小麦杂交组合时最好的隔离材料。
[0032]4)隔离行的确定，利用步骤3)中确定的黑麦作为隔离材料，在恢复系(父本)种植4行，不育系(母本)种植2行，在恢复系与不育系之间分别种植1、2、3行黑麦进行隔离试验，在父本开花期人工辅助赶粉，调查母本的结实率，确定种植1、2、3行黑麦的隔离效果，结果母本结实率均在4%以下，隔离效果很好，达到生产良种的种子纯度。为了保证隔离效果，在一个制种恢复系区的四周种植步骤3)中选择的黑麦品种2行或以上。
[0033]5)黑麦种植密度的确定，分别选用种植密度为90、135、180、225万/公顷的基本苗进行2行种植试验，结果是种植密度在90万/公顷以下时，黑麦群体有效穗偏少(在低肥条件下)，种植密度在225万/公顷以上出现了倒伏，起不了隔离作用，因此，黑麦种植密度在135-180万/公顷，起到稳定的隔离效果。
[0034]6)种植黑麦时施肥量的确定，分别选用尿素作为氮肥试验，施肥量分别为0、75、150、225kg/公顷，过磷酸钙和钾肥的施肥量分别450kg/公顷、150kg/公顷作基肥，进行2行种植试验，结果是施肥量不足时(施肥量为O)，黑麦植株较矮，穗数偏少；尿素施肥量在225kg/公顷有倒伏现象。种植隔离材料黑麦时的施肥量为尿素75-150kg/公顷，过磷酸钙300-450kg/公顷，钾肥75-150kg/公顷；或者施NPK总有效成分含量在45%以上的复合肥300-450kg/公顷，隔离效果好。
[0035]7)批量生产用于品种比较试验杂交组合的隔离方法，每个杂交组合收获10g以上，用I)中筛选或选育的小麦恢复系作父本，利用2)中选育的小麦不育系作母本进行杂交制种。恢复系播2行，行距25cm左右，每个不育系可以播1-4行，行长为100-150cm，行距25cm左右，不育系行与恢复系行垂直，不育系行位于恢复系两行与两行之间，恢复系、不育系的种植密度为180-225万/公顷，每一个恢复系制种区的四周按步骤4)、5)、6)的要求种植黑麦进行隔离。这样在一个恢复系制种区内就可以与很多不育系进行杂交制种，得到一个恢复系与多个小麦杂交组合，提高杂交组合的纯度和数量，用于下年的品种比较试验，为筛选强优势组合提供保障(隔离方法种植示意图见图1)。
[0036]8)用于生产小麦区域试验杂交组合种子的隔离方法，要求每个杂交组合收获25kg以上，利用步骤7)中选育出的高产杂交组合的小麦不育系(一般只有2-5个)作母本，用其对应的小麦恢复系作父本进行杂交制种。恢复系、不育系的比例按2:4-2:6,恢复系种植2行，不育系种植4-6行，行距25cm，不育系行与恢复系行平行，不育系行种植在恢复系两行与两行之间，恢复系和不育系的种植密度为180-225万/公顷，制种面积在10m2以上。当然，还可以利用步骤2)中新选育的不育系，结合步骤7)的制种方法，制种生产新的用于品种比较的杂交组合，每一个恢复系制种区的四周按步骤4)、5)、6)的要求种植黑麦进行隔离。(隔离方法种植示意图见图2，图3)。
[0037]9)在一个制种隔离区内，在恢复系开花期进行人工辅助授粉，常见的方法是用竹棍进行赶粉和机动吹风机赶粉，提高各个不育系的结实率。
[0038]10)利用步骤7)不育系上得到的种子为杂交组合的种子，用于下年的品种比较试验，以筛选强优势杂交小麦新组合。
[0039]11)利用步骤8)不育系上得到的种子为杂交组合的种子，用于下年的区域试验。
[0040]12)此隔离方法适用于获得有大量优良不育系的各类杂交小麦育种体系进行小麦杂交组合批量生产以及小规模制种的隔离。
[0041]13)黑麦与小麦属于小麦簇，在极少数小麦品种中存在小麦与黑麦的可杂交性，经过2012-2015年间，对328个不育系的测定，只有2个不育系出现有与黑麦的杂交株，不育系出现的机率是0.61 %，田间调查该杂交组合的异交株分别是0.81 %和1.3%，在试验中对产量结果没有影响。克服的方法是错开小麦与黑麦的花期或放弃此类极少数的不育系。
[0042]实施例1
[0043]选用15R801?15R812等12个恢复系(父本)进行批量配制杂交组合的方法，2014-2015年度，用已选育稳定的不育系(母本)90个，编号这15N001-15N090，选用制种地的长为75m，宽13m。恢复系种植2行，行长13m，行距0.25m，每个不育系种植I行，行长Im(不育系播种幅度长13m，宽Im)，行距0.25m，每幅种植45个不育系，不育系行的方向与恢复系的种植方向垂直。选用云南地方黑麦品种作为隔离材料，按步骤4)、5)、6)的要求，在四周种植2行云南地方黑麦品种，长为75m，宽13m进行隔离制种区外的小麦。制种区内按2行恢复系(15R801)、种植不育系15N001-15N045号(行长lm，行距0.25111)、2行恢复系(151?801)、种植不育系15N046-15N090号、2行恢复系(15R801)、2行黑麦的顺序种植，一个恢复系就可以同时与90个不育系进行制种，一次可配制90个小麦杂交组合的种子。以此类推到15R812等12个恢复系的制种，按相同的方法进行配制，共配制杂交组合1000多个，选择杂交组合种子较多的组合795个进行小区比较试验。在这795个杂交组合中，只有8个组合有异样株出现，其中有2个组合为小黑麦型异样株，出现机率为0.25%，2个组合中的小黑麦型异样株占群体的比例分别为0.85%和1.21 % ;另外6个为普通小麦类型，出现机率为0.75%,在每个杂交组合中出现1-3株，占群体的比例约为0.5-1.5%。
[0044]实施例2
[0045]下面结合“西南511”参加重庆市小麦区域试验杂交组合种子的制种过程来说明本发明的技术效果:
[0046]按照步骤I)的方法，恢复系(父本)的筛选，从2009年从引进的小麦品种中筛选，表现高产、抗病。20 I 2-20 I 3年度用于杂交小麦制种，20 I 5年作为恢复系(父本)代号“2015R11”。
[0047]按照步骤2)的方法，不育系(母本)的筛选，从2008年以来对蓝粒两用系的不育系进行筛选、选育、鉴定，筛选出优良的蓝粒两用系2011Z1(08L5070)不育系作为母本。
[0048]2012-2013年度，按照步骤7)的方法进行单行制种，得到种子97g。在2013-2014年度进行小区试验中，测得该组合产量为409.0kg/亩，比对照350.8kg/亩增产16.6%,高抗条锈和白粉病，属于高产、抗病杂交组合；同时按照步骤7)的方法进行2行制种，得到种子220g。在2014-2015年度继续进行小区试验，测得该组合产量为332.9kg/亩，比对照288.6kg/亩增产15.3% ;同时按照步骤8)的方法，用15R11作恢复系，用201121(081^5070)作不育系进行小规模制种，选择制种地长120m，宽10m，恢复系、不育系的比例为父本:母本=2:4，恢复系和不育系的行长10m，行距0.25m，不育系的种植行与恢复系平行;按步骤3)的要求选用云南地方黑麦品种作为隔离材料，按步骤4)、5)、6)的要求，在15R11恢复系的四周种植2行云南黑麦品种，制种区内按2行恢复系、4行不育系、2行恢复系、4行不育系……4行不育系、2行恢复系、2行黑麦的顺序种植，共种植60行制种区，于2015年春恢复系开花期进行人工辅助赶粉，配制杂交组合，不育系制种面积90m2，生产“西南511”杂交组合种子25.7kg，用于参加2015-2016年重庆市小麦区域品比试验。在区域品比试验群体中，种植有3个小区，每小区面积10m2，“西南511”株高较整齐，共出现5株杂株，调查试验小区的基本苗平均为1680苗/区，出现机率为0.1%,杂交组合的制种纯度达到99.9%。下一个区为恢复系13R16的制种区，用黑麦进行了有效的隔离。
[0049]上述技术方案中，有一种作物同样能完成本发明的目的，即油菜可以替代黑麦，只是种植的隔离带的面积会大一些，按本发明的技术路线同样可以达到目的。
[0050]上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种利用黑麦进行批量生产杂交小麦新组合制种的隔离方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)隔离材料的选择:选择株高在180cm以上、分蘖力强、茎杆硬的黑麦品种作为隔离材料； 2)隔离材料种植，在一个制种恢复系区的四周种植步骤I)中选择的黑麦品种2行或以上； 3)隔离材料的种植密度，种植黑麦的密度为135-180万/公顷的基本苗； 4)隔离材料的施肥量，种植黑麦的施肥量为尿素75-150kg/公顷，过磷酸钙300-450kg/公顷，钾肥75-150kg/公顷或施NPK总有效成分含量在45%的复合肥300-450kg/公顷； 5)恢复系和不育系的田间种植方式:选用多个小麦不育系作为母本，用筛选的小麦恢复系作为父本进行批量生产杂交小麦组合，制备得到一个恢复系与多个不育系进行制种的单元；用I)中的黑麦品种对四周进行隔离，隔离材料按照步骤2)、步骤3)、步骤4)的要求进行种植； 6)利用从步骤5)中已进行品种比较试验中，筛选出的优良杂交组合种确定的恢复系和不育系进行小规模制种，获得参加区域试验种子制种的隔离方法；用I)中的黑麦品种进行隔离制种，按照步骤2)、步骤3)、步骤4)的要求进行种植隔离材料;实现杂交小麦多个恢复系小规模制种的隔离，用于参加省市以及国家级区域试验； 7)利用步骤5)不育系上得到的种子为杂交组合的种子，用于下年的品种比较试验，以筛选强优势杂交小麦新组合； 8)利用步骤6)不育系上得到的种子为杂交组合的种子，用于下年的区域试验。2.根据权利要求1所述的利用黑麦进行批量生产杂交小麦新组合制种的隔离方法，其特征在于，所述恢复系选育的标准如下:选择综合表现好、抗病、花药外露粉多、植株高度在85_95cm之间的新品种或新品系作为恢复系。3.根据权利要求1所述的利用黑麦进行批量生产杂交小麦新组合制种的隔离方法，其特征在于，所述不育系的选育标准如下:选择综合表现好、抗病、植株在50-70cm之间的蓝粒两用系不育系为不育系。4.根据权利要求1所述的利用黑麦进行批量生产杂交小麦新组合制种的隔离方法，其特征在于，所述步骤5)中的制种方式为:恢复系播2行，行距25cm，每个不育系播1-4行，行长为100-150cm，行距25cm，不育系行与恢复系行垂直，不育系行位于恢复系两行与两行之间，恢复系、不育系的种植密度为180-225万/公顷，每一个恢复系制种区的四周按步骤4)、5)、6)的要求种植黑麦进行隔离;得到一个恢复系与多个不育系小麦杂交组合。5.根据权利要求1所述的利用黑麦进行批量生产杂交小麦新组合制种的隔离方法，其特征在于，所述步骤6)中的制种方式为:选用步骤5)选育出的高产杂交组合的小麦不育系作母本，用其对应的小麦恢复系作父本进行杂交制种，恢复系、不育系的比例按2:4-2:6，恢复系种植2行，不育系种植4-6行，行距25cm，不育系行与恢复系行平行，不育系行种植在恢复系两行与两行之间，恢复系和不育系的种植密度为180-225万/公顷，制种面积在10m2以上。
【文档编号】A01H1/02GK105993915SQ201610345186
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】阮仁武, 李中安, 易泽林, 张建奎
【申请人】西南大学