專利名稱：利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育的海陸雜交棉的育種方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)作物遺傳育種，尤其涉及一種利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育的海陸雜交棉的育種方法。
背景技術(shù)：
雜種優(yōu)勢(shì)是生物界的普遍現(xiàn)象。農(nóng)作物具有明顯的雜種優(yōu)勢(shì)，雜種常比純種增產(chǎn)15％以上，是當(dāng)今提高作物產(chǎn)量乃至品質(zhì)和抗性的重要手段。如玉米、水稻、油菜、高梁等農(nóng)作物的雜種優(yōu)勢(shì)帶來的高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)對(duì)世界食物安全已作出了巨大貢獻(xiàn)。
三系，即雄性不育系、保持系和恢復(fù)系，是利用植物細(xì)胞質(zhì)雄性不育進(jìn)行雜種種子生產(chǎn)(制種)的體系。三系應(yīng)有可繁殖性，不育系自身不能產(chǎn)生有活性的花粉粒，它的繁殖是通過保持系供給花粉而實(shí)現(xiàn)，保持系和恢復(fù)系雄性正?？捎謩e自交可繁殖子代。不育系與恢復(fù)系間隔種植時(shí)，由于傳粉媒介的存在，不育系從恢復(fù)系獲取花粉后所結(jié)的種子即為雜種種子。這種雜種種子的生產(chǎn)方式被稱為“三系法”制種。其優(yōu)點(diǎn)是在制種時(shí)省去了人工“去雄”和“授粉”兩個(gè)環(huán)節(jié)。利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育的三系法制種是當(dāng)今農(nóng)作物雜種種子的主要制種方式，如雜交玉米、雜交稻和雜交油菜的制種。
雄性不育三系的研究始于美國。60年代，育成分別具有異常棉(G.anomalumWaWara & Peyr)和亞洲棉(G.arboreum L.)細(xì)胞質(zhì)的雄性不育類型，但由于育性不穩(wěn)定，沒有實(shí)現(xiàn)“三系”配套。70年代，Meyer(1973)育成和發(fā)放具有哈克尼西棉(G.harknessii Brand.)細(xì)胞質(zhì)的雄性不育系，但由于恢復(fù)系存在恢復(fù)力不強(qiáng)等缺陷，一直未能實(shí)現(xiàn)三系雜交棉種子的產(chǎn)業(yè)化。中國自80年代中期從美國引入哈克尼西棉細(xì)胞質(zhì)雄性不育“三系”以來，也相繼育成一批有一定育種價(jià)值的材料，但也未見在生產(chǎn)上成功應(yīng)用的報(bào)道。目前，國際上棉花雜交種子主要是通過“人工去雄授粉法”獲得，但它費(fèi)工、費(fèi)時(shí)和成本高，大面積應(yīng)用受到限制。
隨著科技的進(jìn)步，紡織機(jī)械不斷改進(jìn)，對(duì)棉花纖維品質(zhì)提出了更新、更高的要求。過去我們一直偏重于對(duì)豐產(chǎn)性和抗黃萎病的選擇，對(duì)纖維品質(zhì)除長度外沒有引起足夠的重視。造成現(xiàn)有的棉花品種普遍品質(zhì)較差，難以適應(yīng)紡織工業(yè)對(duì)棉花纖維品質(zhì)的要求。而通過傳統(tǒng)的雜交育種的方法，又很難選育出海陸中間類型的棉花品種，而本方法利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育制成的海陸雜交棉則能較方便實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育的海陸雜交棉的育種方法。
方法的步驟如下1)通過將抗病、蟲基因轉(zhuǎn)育到不育系中，育成對(duì)棉花枯萎病、棉鈴蟲、紅鈴蟲有抗性的海島棉類型和陸地棉類型的細(xì)胞質(zhì)雄性不育系；2)通過雜交、回交改良育成對(duì)細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的育性具有恢復(fù)力的不同類型的恢復(fù)系；3)通過利用海島棉類型的不育系與陸地棉恢復(fù)系或陸地棉不育系與海島棉恢復(fù)系進(jìn)行測(cè)交、篩選，育成在產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性上具有優(yōu)勢(shì)的雜種F1組合；利用海島棉棉籽的短絨顏色為綠色，而其他陸地雜種棉為白色的顏色特征保證雜交種的質(zhì)量。
本發(fā)明是用棉花三系生產(chǎn)纖維品質(zhì)較優(yōu)的海陸雜交棉，將海島棉的纖維品質(zhì)優(yōu)良與陸地棉的豐產(chǎn)特性相結(jié)合起來?？捎蛇m應(yīng)紡織工業(yè)對(duì)棉花纖維品質(zhì)要求的棉花品種，又可充分利用陸地棉和海島棉的種間的雜種優(yōu)勢(shì)，還能利用海島棉特殊的形態(tài)標(biāo)記保證雜交種的質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式
利用棉花三系生產(chǎn)海陸雜交棉育種方法中的三系是指棉花細(xì)胞質(zhì)雄性不育系、保持系和恢復(fù)系，海陸雜交棉指的是陸地棉品系與海島棉品系的雜交后代。制種是指不育系與其恢復(fù)系雜交生產(chǎn)雜種第一代種子的過程，雜種第一代棉花稱為雜交棉，用雜種F1表示，雜種F1具有產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性的優(yōu)勢(shì)。
陸地棉和海島棉的種間的雜種優(yōu)勢(shì)指的是陸地棉與海島棉分屬于棉屬的兩個(gè)不同的種，區(qū)別于陸地棉雜交種的品種間雜種優(yōu)勢(shì)。
利用海島棉特殊的形態(tài)標(biāo)記保證雜交種的質(zhì)量是指，利用海島棉棉籽短絨為綠色而恢復(fù)系和其他陸地雜種棉為白色的顏色特征，在以海島棉為不育系或恢復(fù)系時(shí)根據(jù)雜種與恢復(fù)系的棉籽短絨顏色來保證雜交種的質(zhì)量。
抗病基因?yàn)榭姑藁菸〉腇r基因，抗蟲基因?yàn)榭姑藁t鈴蟲和棉鈴蟲的Bt基因。
衍生系是指以轉(zhuǎn)基因恢復(fù)系為基礎(chǔ)材料而育成的有血緣關(guān)系的恢復(fù)系，以及以抗病、蟲的不育系為基礎(chǔ)材料而育成的有血緣關(guān)系的不育系。
測(cè)交和篩選是指若干雄性不育系與其相應(yīng)恢復(fù)系雜交所獲若干雜種F1在產(chǎn)量和品質(zhì)上的優(yōu)勢(shì)測(cè)定和選擇。
實(shí)施例1)以陸地棉類型細(xì)胞質(zhì)雄性不育系“中12A”為母本，含抗棉花枯萎病的Fr基因，抗棉花紅鈴蟲和棉鈴蟲的Bt基因的，高產(chǎn)的陸地棉品種B為父本，進(jìn)行有性雜交獲雜種F1——→以F1不育株為母本，以陸地棉品種B為輪回親本，進(jìn)行回交——→在獲得的回交世代中選擇優(yōu)良的不育單株與輪回親本進(jìn)行第2次回交——→如此連續(xù)選擇和回交5代以上，獲新的陸地棉類型的不育株系即為“陸A”，與之相對(duì)應(yīng)的輪回親本陸地棉品種B即為“陸A”的保持系。
以陸地棉類型細(xì)胞質(zhì)雄性不育系“中12A”為母本，含抗棉花枯萎病的Fr基因，抗棉花紅鈴蟲和棉鈴蟲的Bt基因，纖維品質(zhì)優(yōu)良的海島棉B為父本，進(jìn)行有性雜交獲雜種F1——→以F1不育株為母本，以海島棉品系B為輪回親本，進(jìn)行回交——→在獲得的回交世代中選擇優(yōu)良的偏向海島棉品系的不育單株與輪回親本進(jìn)行第2次回交——→如此連續(xù)選擇和回交5代以上，獲海島棉類型的不育株系即為“海A”，與之相對(duì)應(yīng)的輪回親本海島棉品系B即為“海A”的保持系。
2)在浙江大學(xué)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)育成的一個(gè)對(duì)不育系的育性恢復(fù)具有強(qiáng)恢復(fù)力的陸地棉類型的轉(zhuǎn)基因恢復(fù)系“浙大強(qiáng)恢”的自交后代中，根據(jù)與其它不育系雜交的雜種F1的育性恢復(fù)情況，選擇具有強(qiáng)恢復(fù)力的單株，即為陸地棉類型的恢復(fù)系。
以纖維品質(zhì)優(yōu)良、高產(chǎn)、高抗的海島棉品系為母本，轉(zhuǎn)基因恢復(fù)系“浙大強(qiáng)恢”為父本，進(jìn)行有性雜交獲雜種F1，雜種F1自交，在后代中篩選海島棉類型的單株，并進(jìn)行測(cè)恢，篩選海島棉類型的恢復(fù)力又強(qiáng)的自交后代單株，如此自交篩選5代以上，就可得到海島棉類型的恢復(fù)系。
3)將所選育的兩種類型的不育系與所選育的不同類型的恢復(fù)系進(jìn)行雙列雜交，獲得不同組合的雜交種經(jīng)過3次重復(fù)隨機(jī)區(qū)組的比較試驗(yàn)，篩選出在產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性上具有顯著優(yōu)勢(shì)的三系雜交棉組合。
雜交棉制種時(shí)，在制種田中每播不育系種子4-6行插播恢復(fù)系種子2行，即不育系與恢復(fù)系的間隔種植比例為4-6∶2，在有天然異交的條件下，不育系所結(jié)的種子為雜種種子。由于海島棉棉籽的短絨顏色為綠色，而其他陸地雜種棉為白色。因此，從陸地棉類型不育系上收獲的雜種棉籽短絨為白色，其余綠色短絨棉籽則為海島棉類型的恢復(fù)系種子；反向交配時(shí)，不育系為海島棉類型，恢復(fù)系為陸地棉類型，這時(shí)雜交棉棉籽短絨為綠色，恢復(fù)系棉籽短絨為白色。這樣就可以防止棉種混雜，保證雜種種子的質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特征在于它的步驟如下1)采用雜交育種方法，將抗病、蟲基因轉(zhuǎn)育到不育系中，分別育成對(duì)棉花枯萎病、棉鈴蟲和紅鈴蟲有抗性的陸地棉類型和海島棉類型的細(xì)胞質(zhì)雄性不育系，及其衍生系；2)通過雜交、回交改良分別育成對(duì)細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的育性具有恢復(fù)力的陸地棉類型和海島棉類型的恢復(fù)系；3)通過利用海島棉類型的不育系與陸地棉恢復(fù)系或陸地棉不育系與海島棉恢復(fù)系測(cè)交和篩選，育成在產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性上具有優(yōu)勢(shì)的海陸中間類型的雜種F1組合。4)利用海島棉棉籽的短絨顏色為綠色，而其他陸地雜種棉為白色的顏色特征，保證雜交棉種子的質(zhì)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特征在于所說的細(xì)胞質(zhì)雄性不育是指雄性不育受細(xì)胞質(zhì)基因控制的母性遺傳性狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特征在于所說的海陸雜交棉是指用海島棉類型的不育系與陸地棉恢復(fù)系或陸地棉不育系與海島棉恢復(fù)系測(cè)交和篩選，育成在產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性上具有優(yōu)勢(shì)的海陸中間類型的雜種F1組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特征在于所說的優(yōu)勢(shì)的海陸中間類型的雜種F1是指具有比一般的陸地雜種棉產(chǎn)量高或持平或稍低，而在纖維品質(zhì)上比一般的陸地雜種棉要好，與海島棉持平或稍低。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特征在于所說的具有恢復(fù)力的海島棉類型和陸地棉類型的恢復(fù)系是指以轉(zhuǎn)基因恢復(fù)系“浙大強(qiáng)恢”為基礎(chǔ)經(jīng)雜交、回交改良而選育出的具有恢復(fù)能力的各類型的恢復(fù)系；以該恢復(fù)系作父本與不育系雜交所獲的雜交棉，其花粉育性得到極顯著提高，及其雜種優(yōu)勢(shì)得到強(qiáng)的表現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特征在于所說的抗病基因?yàn)榭姑藁菸〉腇r基因，抗蟲基因?yàn)榭姑藁t鈴蟲和棉鈴蟲的Bt基因。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特征在于所說的衍生系是指以轉(zhuǎn)基因恢復(fù)系為基礎(chǔ)材料而育成的有血緣關(guān)系的恢復(fù)系，以及以抗病、蟲的不育系為基礎(chǔ)材料而育成的有血緣關(guān)系的不育系。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特征在于所說的測(cè)交和篩選是指雄性不育系與其相應(yīng)恢復(fù)系雜交所獲雜種F1在產(chǎn)量和品質(zhì)上的優(yōu)勢(shì)測(cè)定和選擇。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特征在于所說的保證雜交棉種子的質(zhì)量是指在制種時(shí)根據(jù)不育系與恢復(fù)系種子短絨的顏色差異區(qū)分種交種子與自交種子，以保證雜交棉種子純度的質(zhì)量控制過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育的海陸雜交棉的育種方法。它是將抗病、蟲基因轉(zhuǎn)育到不育系中，分別育成對(duì)棉花枯萎病、棉鈴蟲和紅鈴蟲有抗性的海島棉類型和陸地棉類型的細(xì)胞質(zhì)雄性不育系；通過雜交、回交改分別良育成對(duì)細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的育性具有強(qiáng)恢復(fù)力的海島棉類型和陸地棉類型的恢復(fù)系；通過利用海島棉類型的不育系與陸地棉恢復(fù)系或陸地棉不育系與海島棉恢復(fù)系測(cè)交和篩選，育成在產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性上具有強(qiáng)優(yōu)勢(shì)的雜種F
文檔編號(hào)A01H1/02GK1486595SQ0314195
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月28日
發(fā)明者王學(xué)德, 張小全 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)