專利名稱：彩色三系雜交棉育種的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)作物遺傳育種，尤其涉及彩色三系雜交棉育種的方法。
背景技術(shù)：
雜種優(yōu)勢是生物界的普遍現(xiàn)象。農(nóng)作物具有明顯的雜種優(yōu)勢，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)勢帶來的高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)對世界糧食生產(chǎn)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)系雄性正常可育，分別自交可繁殖子代。不育系與恢復(fù)系間隔種植時，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)是在制種時省去了人工“去雄”和“授粉”兩個環(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。
棉花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.anomalum WaWara & 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值的材料，但也未見在生產(chǎn)上成功應(yīng)用的報道。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)時和成本高，大面積應(yīng)用受到限制。
在彩色棉應(yīng)用領(lǐng)域共同存在的問題是產(chǎn)量低、纖維短、衣分低、色素不穩(wěn)定等，培育難度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種通過雜交育種的方法育成對棉花細(xì)胞質(zhì)雄性不育系具有強(qiáng)恢復(fù)力的彩色棉恢復(fù)系或具有抗病、抗蟲基因的彩色棉不育系，彩色棉恢復(fù)系與白色棉不育系雜交或白色棉恢復(fù)系與彩色棉不育系雜交育成強(qiáng)優(yōu)勢的彩色三系雜交棉的育種方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取下列措施。
彩色三系雜交棉育種方法的步驟如下1)采用雜交育種的方法，將彩色棉纖維色素基因?qū)氪牧嫉拿藁?xì)胞質(zhì)雄性不育的恢復(fù)系中，育成對雄性不育系的育性恢復(fù)具有強(qiáng)恢復(fù)力的彩色棉恢復(fù)系，即恢復(fù)系ZJ012及其衍生系；2)采用雜交育種方法，將抗病、蟲基因轉(zhuǎn)育到彩色棉不育系中，育成對棉花枯萎病、棉鈴蟲和紅鈴蟲有抗性的細(xì)胞質(zhì)雄性不育系，即抗病、蟲的不育系棕A及其衍生系；3)以抗病、蟲白色棉不育系為母本，以彩色棉恢復(fù)系為父本；或以抗病、蟲彩色棉不育系為母本，以白色棉恢復(fù)系為父本，測交和篩選出在產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性上具有強(qiáng)優(yōu)勢的雜種F1組合。
本發(fā)明是用雜交育種的方法將彩色棉纖維色素基因?qū)氍F(xiàn)有白色棉恢復(fù)系中，育成彩色棉強(qiáng)恢復(fù)系ZJ012；將抗病、蟲基因?qū)氩噬薏挥?，用該彩色棉恢?fù)系和白色棉不育系配制的雜種“抗A/Z012”以及用該彩色棉不育系和白色棉恢復(fù)系配制的雜種“棕A/浙大強(qiáng)恢”花粉育性好，使棉株結(jié)鈴多和棉鈴不孕籽率低，雜種優(yōu)勢得到了充分表達(dá)。2001-2002年，該兩個組合在浙江省的杭州、金華等地的試種，平均皮棉產(chǎn)量比常規(guī)彩色棉增產(chǎn)25％以上，比白色棉略增產(chǎn)，纖維品質(zhì)明顯改良。不育系的繁殖產(chǎn)量和雜種的制種產(chǎn)量，在浙江大學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場等地，連續(xù)兩年穩(wěn)定在100公斤/畝以上。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明彩色三系雜交棉育種的方法中的三系是指彩色棉棉花細(xì)胞質(zhì)雄性不育系、保持系和恢復(fù)系，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。
恢復(fù)系的恢復(fù)力是指以恢復(fù)系為父本與不育系雜交產(chǎn)生的雜種F1花粉的可育程度。彩色棉恢復(fù)系即為導(dǎo)入纖維色素基因后改良了的恢復(fù)系，因用它配制成的雜種F1的花粉的可育程度高，所以它對不育系具有強(qiáng)的恢復(fù)力。
彩色棉恢復(fù)系作父本與白色棉不育系或白色棉恢復(fù)系和彩色棉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)勢得到強(qiáng)的表現(xiàn)。
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)勢測定和選擇。
實(shí)施例1)用雜交育種的方法將彩色棉纖維色素基因?qū)氚咨藁謴?fù)系“浙大強(qiáng)恢”，獲得的F1進(jìn)行連續(xù)自交5-6代，在自交群體中選擇花器大、花藥大而飽滿、散粉好的彩色棉單株。在第4-5世代，將初選的單株與不育系測交(測交用于測量恢復(fù)系對不育系育性恢復(fù)的能力的方法，恢復(fù)系的恢復(fù)力用雜種F1的可育花粉率表示)，分別獲自交和測交種子。
上年所獲的自交種子(恢復(fù)系)和測交種子(雜種F1)播種后，在開花期，選取花粉育性好的雜種F1所對應(yīng)的恢復(fù)系，從中選擇優(yōu)良單株進(jìn)行自交，并與不育系測交，從而，再次獲得自交和測交種子。如此經(jīng)過3-5輪的選擇、自交和測交，育成一個對不育系有強(qiáng)恢復(fù)力的彩色棉恢復(fù)系，記為“ZJ012”。
用ZJ012配制的雜種“抗A/ZJ012”花粉育性好，使棉株結(jié)鈴多和棉鈴不孕籽率低，纖維品質(zhì)明顯改良，雜種優(yōu)勢得到了充分表達(dá)。
ZJ012植株形態(tài)類似于陸地棉的普通品種，但它的花器比普通品種大，尤其花藥大、飽滿、花粉多；它的細(xì)胞質(zhì)屬哈克尼西棉(Gossypium harknessii Brand.)細(xì)胞質(zhì)類型，它的細(xì)胞核屬陸地棉(Gossypium hirsutum L)類型。
2)以含抗病Fr基因和抗蟲Bt基因的棉花細(xì)胞質(zhì)雄性不育系抗A為母本，用棕色陸地棉品系8004為父本，進(jìn)行有性雜交獲得的雜種F1仍為不育。上年的雜種F1與棕色陸地棉品系S004回交，獲回交群體BC1。在隨后各回交世代中，均選擇纖維為棕色的不育單株上的種子。如此連續(xù)回交5代以上，所獲的不育優(yōu)良株系即為彩色棉不育系，記為“棕A”，相對應(yīng)的輪回親本即為該不育系的保持系，記為“棕B”。
棕A不育系的植株形態(tài)類似于陸地棉的普通品種，但它的花器比普通品種小，尤其花藥干癟、瘦小、無花粉；它的細(xì)胞質(zhì)屬哈克尼西棉(Gossypium harknessiiBrand.)細(xì)胞質(zhì)類型，它的細(xì)胞核屬陸地棉(Gossypium hirsutum L)類型；它的細(xì)胞學(xué)特征是，花藥絨氈層細(xì)胞退化、花粉母細(xì)胞在四分體形成前就死亡；它的不育性可被恢復(fù)系(浙大強(qiáng)恢或ZJ012)恢復(fù)為完全可育。
3)以彩色棉恢復(fù)系ZJ012及其衍生系為父本，與一系列白色棉不育系進(jìn)行半雙列雜交，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)勢的彩色棉三系雜交棉組合“抗A/ZJ012”。
以一系列白色棉恢復(fù)系為父本，與彩色棉不育系棕A及其衍生系進(jìn)行半雙列雜交，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)勢的彩色棉三系雜交棉組合“棕A/浙大強(qiáng)恢”。
彩色雜交棉(抗A/ZJ012)制種時，將抗A種子和ZJ012種子以3∶1的比例混合播種，在有天然異交的條件下，纖維為白色的即為不育系所結(jié)的種子，為雜種種子，而棕色纖維籽棉的種子為恢復(fù)系自交種子，即ZJ012。
彩色雜交棉(棕A/浙大強(qiáng)恢)制種時，將棕A種子和浙大強(qiáng)恢種子以3∶1的比例混合播種，在有天然異交的條件下，纖維為棕色的即為不育系所結(jié)的種子，為雜種種子，而白色纖維籽棉的種子為恢復(fù)系自交種子，即浙大強(qiáng)恢。
權(quán)利要求
1.一種彩色三系雜交棉育種的方法，其特征在于它的步驟如下1)采用雜交育種方法，將彩色棉色素基因?qū)氪牧嫉陌咨藁ɑ謴?fù)系中，育成對雄性不育系的育性恢復(fù)具有強(qiáng)恢復(fù)力的彩色棉恢復(fù)系及其衍生系；2)采用雜交育種方法，將抗病、蟲基因、色素基因轉(zhuǎn)育到白色棉不育系中，育成對棉花枯萎病、棉鈴蟲和紅鈴蟲有抗性的彩色棉細(xì)胞質(zhì)雄性不育系及其衍生系；3)以抗病、蟲彩色棉不育系為母本，以白色棉恢復(fù)系為父本，或以抗病、蟲白色棉不育系為母本，以彩色棉恢復(fù)系為父本測交和篩選出在產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性上具有強(qiáng)優(yōu)勢的彩色棉雜種F1組合。4)根據(jù)不育系和恢復(fù)系纖維的顏色，彩色三系雜交棉的制種時，不育系和恢復(fù)系可以混合播種，在提高制種產(chǎn)量上有好的效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色三系雜交棉育種的方法，其特征在于所說的三系是指棉花細(xì)胞質(zhì)雄性不育系、保持系和恢復(fù)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色三系雜交棉育種的方法，其特征在于所說的彩色棉是指棉花纖維呈棕色、綠色和灰色等顏色的棉花，它是受色素基因(Lc)控制的遺傳性狀，彩色對白色是顯性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色三系雜交棉育種的方法，其特征在于所說的彩色棉恢復(fù)系的恢復(fù)力是指以恢復(fù)系為父本與不育系雜交產(chǎn)生的雜種F1花粉的可育程度。用彩色棉恢復(fù)系配制成的雜種F1的花粉的可育程度高，所以它對不育系具有強(qiáng)的恢復(fù)力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色三系雜交棉育種的方法，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。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色三系雜交棉育種的方法，其特征在于所說的衍生系是指以彩色棉恢復(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)系的彩色棉不育系。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色三系雜交棉育種的方法，其特征在于所說的測交和篩選是指若干彩色棉雄性不育系與白色棉恢復(fù)系雜交所獲若干雜種F1或是若干白色棉雄性不育系與彩色棉恢復(fù)系雜交所獲若干雜種F1在產(chǎn)量和品質(zhì)上的優(yōu)勢測定和選擇。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色三系雜交棉育種的方法，其特征在于所說的彩色三系雜交棉的制種是彩色棉雄性不育系與白色棉恢復(fù)系雜交或白色棉雄性不育系與彩色棉恢復(fù)系雜交獲得的F1種子的過程。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色三系雜交棉育種的方法，其特征在于所說的根據(jù)不育系和恢復(fù)系混合播種在提高制種產(chǎn)量上有好的效果是指制種時不育系和恢復(fù)系種子以3∶1的比例混合播種，有利于不育系獲得較多的恢復(fù)系花粉、結(jié)較多的棉鈴和種子，即從不育系上收到的雜種種子產(chǎn)量較高。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種彩色三系雜交棉育種的方法。它是將色素基因?qū)氪牧嫉幕謴?fù)系中，育成對細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的育性恢復(fù)具有強(qiáng)恢復(fù)力的彩色棉恢復(fù)系；將抗病、蟲基因和色素基因轉(zhuǎn)育到不育系中，育成對棉花枯萎病、棉鈴蟲和紅鈴蟲有抗性的彩色棉細(xì)胞質(zhì)雄性不育系；通過彩色棉不育系與白色棉恢復(fù)系或白色棉不育系與彩色棉恢復(fù)系的測交和篩選，育成在產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性上具有強(qiáng)優(yōu)勢的雜種F
文檔編號A01H1/02GK1486596SQ0314195
公開日2004年4月7日 申請日期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, 趙向前 申請人:浙江大學(xué)