本發(fā)明涉及棉花育種領(lǐng)域，特別是涉及一種棉花細(xì)胞質(zhì)不育“三交種”高效制種方。

背景技術(shù)：

棉花細(xì)胞質(zhì)雄性不育的雜種優(yōu)勢利用的前提是“三系”配套，即不育系(a)、保持系(b)和恢復(fù)系(r)配套。“三系”應(yīng)有可繁殖性，保持系和恢復(fù)系雄蕊正常可育，分別自交可繁殖子代，雜交種也能自交結(jié)實(shí)；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)不育系的繁殖；不育系與恢復(fù)系(通常3:1或1:1)隔行間隔種植時(shí)，由于傳粉媒介的作用，不育系從恢復(fù)系獲得花粉后所結(jié)的種子即為雜交種子實(shí)現(xiàn)雜交制種的過程。這種雜交種子的生產(chǎn)方法被稱為“三系法”制種?！叭捣ā敝品N所獲雜種(f1)植株是正?？捎?，并具有雜種優(yōu)勢。

我國繼水稻、油菜的“三系”雜種優(yōu)勢利用在國際上獲得突破后，在棉花上的應(yīng)用也獲得突破。利用細(xì)胞質(zhì)、核互作雄性不育進(jìn)行的“三系法”制種，應(yīng)是今后棉花雜種優(yōu)勢利用中雜交f1種子生產(chǎn)的高效制種方式。

目前棉花雜交制種方法主要還是靠手工去除雄蕊，效率低、規(guī)模小、投入高風(fēng)險(xiǎn)大，種子純度還不能保證。成功選育出高產(chǎn)、高效、高純度、低成本的細(xì)胞質(zhì)、核互作不育“三系”雜交棉，是棉花雜種優(yōu)勢利用的新途徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種棉花細(xì)胞質(zhì)不育系“三交種”的高效制種方法，使其可成功選育出高產(chǎn)、高效、高純度、低成本的細(xì)胞質(zhì)、核互作不育“三系”“三交種”雜交棉。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種棉花細(xì)胞質(zhì)不育“三交種”高效制種方法，利用原配合力強(qiáng)的保持系生產(chǎn)“三系”不育系，再用性狀有差異的另一個(gè)優(yōu)質(zhì)保持系回交一次，生產(chǎn)含有兩個(gè)保持系基因的新“三系”不育系，再與“三系”恢復(fù)系測交配制“三交種”，通過試驗(yàn)鑒定篩選出具有強(qiáng)競爭優(yōu)勢的“三交種”。

進(jìn)一步地，所述原配合力強(qiáng)的保持系為光子保持系，所述“三系”不育系為光子不育系，所述性狀有差異的另一個(gè)優(yōu)質(zhì)保持系為毛子保持系，所述“三系”恢復(fù)系為毛子恢復(fù)系。

進(jìn)一步地，所述光子保持系的選育方法為：

(11)用毛子保持系通過人工去雄作母本，與光子品系作父本配制雜交組合，收到的雜交f1種子仍是毛子。

(12)種植雜交f1種子，待開花時(shí)以雜交f1植株在花期通過人工去雄作母本，與所述光子品系作父本回交一次，得回交種子bc1f1，為光子。

(13)將回交一代組合bc1f1種子播種進(jìn)行連續(xù)幾代自交分離，獲得光子新系作為光子保持系，淘汰非光子系。

所述光子不育系的選育方法為：

(21)用毛子不育系作母本與步驟(13)中獲得的光子新系作為父本雜交，收獲毛子f1種子。

(22)種植毛子f1種子，種植成f1植株，花期辨認(rèn)雄性不育株，將不育株再用光子新系繼續(xù)回交一次，收獲不育株上回交一代bc1f1不育系種子。

(23)種植回交一代bc1f1不育系種子，花期辨認(rèn)雄性不育株，雄性不育花作母本再與光子新系繼續(xù)回交一次，收獲不育株上回交二代bc2f1不育系種子，都是光子種子。

(24)種植不育株上回交二代bc2f1不育系種子成株行，花期辨認(rèn)雄性不育株，按田間鑒定結(jié)果，將不育株連續(xù)順序編號，同一株上一半雄性不育花作母本再與光子新系繼續(xù)回交一次，按不育株單株分別單獨(dú)收獲不育株上回交二代bc3f1不育系種子，都是光子種子；將同一株上另一半不育花作母本與毛子保持系配制鑒定組合，收獲的種子都是光子。

(25)繼續(xù)種植回交bc3f1及光子新系，同時(shí)種植同一株上另一半不育花作母本與毛子保持系配制鑒定組合種子，種植成相應(yīng)的株行再與毛子保持系回交鑒定，通過考種后淘汰所有鑒定組合種子是毛子的組合及該組合相同來源的不育株行回交三代bc3f1不育系種子，留下的是純合光子不育株行回交三代bc3f1不育系種子。

(26)種植純合光子不育株行回交三代bc3f1不育系種子，花期繼續(xù)與光子新系回交3-5代性狀穩(wěn)定后，選育出光子不育系。

進(jìn)一步地，選擇與強(qiáng)競爭優(yōu)勢的“三交種”對應(yīng)的、含有兩個(gè)保持系基因的新“三系”不育系與毛子恢復(fù)系，其中新“三系”不育系為光子新不育系，將毛子恢復(fù)系進(jìn)行脫絨處理后與光子新不育系進(jìn)行等量混合播種，在自然狀態(tài)下無需人工輔助授粉，待棉花吐絮后收獲所有棉花上的子棉并曬干，進(jìn)入軋花脫子過程，軋花脫子后從中再分離出的光子為生產(chǎn)商品棉的f1代種子，毛子仍是恢復(fù)系。

通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明通過兩個(gè)有差異的優(yōu)質(zhì)保持系回交生產(chǎn)不育系，使與恢復(fù)系制種的不育系的細(xì)胞核是雜合狀態(tài)的新不育系，再用這個(gè)雜合狀態(tài)的新不育系與已經(jīng)育成的系列恢復(fù)系測交，使“三交種”中核成份兩個(gè)保持系各占1/4，恢復(fù)系占1/2，配制一批“三交種”雜交組合，進(jìn)入品種比較試驗(yàn)，從中選育出具有強(qiáng)優(yōu)勢“三交種”組合，“三交種”f1種子比不育系單交種f1種子的商品生產(chǎn)性能更高。

2、利用具有一對相對性狀的光子新不育系與毛子恢復(fù)系配制測交組合，為后期混合播種的高效制種方法提供了可能?；旌喜シN的高效制種方法，區(qū)別于現(xiàn)有的隔行播種制種方法(行距通常較大于株距，棉花是蟲媒花由于傳粉媒介，如薊馬等小昆蟲活動(dòng)范圍有限，導(dǎo)致傳粉授粉效果不佳)，這樣等量混合播種棉花株與株之間的距離較近，葉搭葉，媒介小昆蟲自然傳粉授粉效率較高，收獲的棉子中有雜交f1代種子和恢復(fù)系自然自交的種子，通過表型就可以將二者輕易分離出來，無需人工干預(yù)制種效率高。

附圖說明

上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1是本發(fā)明中光子不育系的選育流程圖；

圖2是本發(fā)明棉花細(xì)胞質(zhì)不育“三交種”高效制種方法流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的第一個(gè)主要技術(shù)構(gòu)思是在“三系”制種法的基礎(chǔ)上，在不育系與恢復(fù)系測交前一個(gè)世代，插入另一個(gè)性狀有差異的保持系(指與不育系對應(yīng)的原配合力較強(qiáng)的保持系相比性狀有差異)進(jìn)行一次回交，使與恢復(fù)系制種的不育系為雜合狀態(tài)的新不育系(含有兩個(gè)保持系基因)，最終生產(chǎn)出生產(chǎn)性能更高的雜交棉種子。

本發(fā)明的第二個(gè)主要技術(shù)構(gòu)思是針對現(xiàn)有不育系、恢復(fù)系隔行種植傳粉效率低、需人工干預(yù)的缺陷，提供一種混合種植的新的高效制種方式，該高效制種方式主要是利用具有一對相對性狀的光子新不育系與毛子恢復(fù)系配制測交組合，收獲f1代種子，f1代種子具有光子和毛子的相對性狀，只需簡單的物理分離就可輕松獲得生產(chǎn)商品棉的雜交種子。

下面通過一個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明：

一、光子保持系的選育，配合圖1所示：

1、第一年本地利用現(xiàn)有顯性光子材料或通過改造后的顯性光子品系為父本，與先前選配的三系組合中表現(xiàn)突出的毛子不育系的毛子保持系作母本人工去雄雜交，當(dāng)年冬季在海南三亞種植雜交f1代植株，及與之對應(yīng)的光子品系作父本回交，收獲bc1f1種子；讓雜交種細(xì)胞核中占3/4光子父本基因型的植株處于雜合或純合狀態(tài)，僅從外觀上看不出來光子基因型是處于何種狀態(tài)，因?yàn)榉N殼上短絨有、無，多、少表現(xiàn)的母本性狀，種殼上短絨表現(xiàn)型總是表現(xiàn)得比胚基因型晚一個(gè)世代，母本種殼基因型是有短絨則雜種f1(胚)種子種殼上是有短絨的，f1植株所結(jié)種子為f2(胚)其種子種殼基因型是光子f1雜合狀態(tài)就表現(xiàn)光子，f2植株所結(jié)種子為f3(胚)其種子種殼基因型是光子、有毛等分離狀態(tài)，表現(xiàn)光子、有多短絨、有少短絨等類型。

2、第二年在本地種植回交bc1f1植株，收獲bc1f2種子；當(dāng)年冬季在海南三亞分別種植長成bc1f2植株，花期強(qiáng)制閉花自交收獲bc1f3種子，自交種子分單株單收單藏。

3、第三年本地種植強(qiáng)制自交bc1f3種子，bc1f3植株強(qiáng)制閉花自交，收種子時(shí)分組合內(nèi)單株單收，軋花考種時(shí)觀察棉子上短絨毛有、無，多、少是判定和選擇光子新材料的依據(jù)；考種時(shí)只留強(qiáng)制閉花自交種子是光子的自交種。

4、第三年冬季在海南三亞將強(qiáng)制閉花自交的光子棉花單株分行種植，進(jìn)一步選擇分離光子新材料，用系統(tǒng)育種法連續(xù)選擇單株分行種植鑒定3-5代，從中選育出基本合乎要求的光子新系，淘汰非光子系。光子新系最好的經(jīng)濟(jì)性狀是：子棉產(chǎn)量225公斤/667m²以上，單鈴重4.0克以上，衣分36％左右，抗枯萎病耐黃萎病，纖維上半部平均長度28mm以上，比強(qiáng)度29cn/tex，馬克隆值5.0。

二、光子不育系的選育，配合圖1所示：

1、第一年在本地，選用上述光子新系作父本，與先前選配的三系組合中表現(xiàn)突出的毛子不育系作母本雜交，收獲雜交f1種子；當(dāng)年在海南三亞種植成f1植株，花期考察植株花粉育性，若98％以上植株表現(xiàn)雄性不育，則這些光子父本就可以轉(zhuǎn)育成光子保持系。種植雜交f1植株時(shí)發(fā)現(xiàn)不育單株與對應(yīng)的光子父本繼續(xù)回交一次，收獲bc1f1種子，讓不育系光子基因型處于雜合分離或純合狀態(tài)，選擇方法與光子新系相同。

2、第二年本地，種植bc1f1植株，在其中發(fā)現(xiàn)不育單株做好標(biāo)記，與對應(yīng)的光子父本繼續(xù)回交一次，收獲bc2f1種子。當(dāng)年冬季在海南三亞種植bc2f1種子，長成bc2f1植株在其中發(fā)現(xiàn)不育單株做好標(biāo)記并編號，其中每株植株上的花朵一部分作母本與同一組合的光子父本繼續(xù)回交，標(biāo)記回交組合代號，收獲bc3f1種子；同一株上另一部分花朵作母本與毛子保持系回交，鑒定該株不育株是純合光子還是雜合光子，標(biāo)記鑒定組合代號。

3、第三年本地，將海南收獲bc3f1的種子按同一母本來源的回交組合及對應(yīng)的光子父本、鑒定組合順序種植，繼續(xù)回交，并根據(jù)秋收考種結(jié)果：鑒定組合種殼上絨毛有無決定回交組合的去留，去除鑒定組合種殼有短絨對應(yīng)母本回交組合另作它用，選留鑒定組合是光子對應(yīng)母本回交組合；當(dāng)年冬季在海南三亞繼續(xù)回交轉(zhuǎn)育光子不育系，后期可以連續(xù)回交幾次獲得光子不育系。

三、強(qiáng)優(yōu)勢“三交種”雜交組合的選育，配合圖2所示：

光子不育系與光子保持系回交獲得的光子不育系，與毛子保持系回交，獲得光子新不育系，光子新不育系再與毛子恢復(fù)系測交配制“三交種”，通過雜交種品種比較試驗(yàn)選出強(qiáng)優(yōu)勢“三交種”雜交組合。

四、將經(jīng)過測交鑒定出來的光子不育系雜交組合進(jìn)行高效制種，在周圍1000米范圍內(nèi)沒有種植其它棉花的隔離區(qū)內(nèi)，將上述選育的光子新不育系，與毛子恢復(fù)系(用濃硫酸脫絨后成光子，曬干后)等量混合播種，區(qū)別于隔行種植，因?yàn)樾芯嗤ǔＣ黠@大于株距，再加上薊馬等小昆蟲活動(dòng)范圍有限，不育系與恢復(fù)系混合種植，株與株之間的距離更近，葉搭葉便于小昆蟲在不同的花朵間移動(dòng)，蟲媒花靠昆蟲訪問完成傳粉授粉的作用從而實(shí)現(xiàn)雜交制種過程。通過常規(guī)田間管理，在自然狀態(tài)下，不用人工輔助授粉，在開花期間任由棉薊馬、蜜蜂等媒介小昆蟲自由傳粉結(jié)果，待棉花吐絮后收獲所有棉花上的子棉并曬干，進(jìn)入軋花脫子時(shí)就可以看出其中有部分光子，通過物理分離篩將真雜交種f1光子從軋花的棉子(含毛子和光子兩種)中分離出來集中，該光子就是雜交f1代種子，是生產(chǎn)商品棉的種子，毛子仍是恢復(fù)系。

本發(fā)明在不育系與恢復(fù)系測交前一個(gè)世代，插入另一個(gè)保持系進(jìn)行一次回交，使與恢復(fù)系制種的不育系的細(xì)胞核是雜合狀態(tài)的新不育系，再用這個(gè)雜合狀態(tài)的新不育系與已育成的系列恢復(fù)系測交，使“三交種”中核成份兩個(gè)保持系各占1/4，恢復(fù)系占1/2，配制一批“三交種”雜交組合，進(jìn)入品種比較試驗(yàn)，從中選育出強(qiáng)優(yōu)勢“三交種”組合，并通過混合播種的方式進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了高效制種，其優(yōu)點(diǎn)在于：

1、光子保持系的經(jīng)濟(jì)性狀：受光子基因的控制其自身種子表皮纖維細(xì)胞在發(fā)育的過程中長纖維數(shù)量不如毛子品種，無短絨而形成光子。光子保持系最好的經(jīng)濟(jì)性狀：子棉產(chǎn)量225公斤/667m²以上，單鈴重4.0克以上，衣分36％左右，抗枯萎病耐黃萎病，纖維上半部平均長度28mm以上，比強(qiáng)度29cn/tex，馬克隆值5.0。

2、用毛子保持系回交一次能明顯改善母本的經(jīng)濟(jì)性狀，但又不影響高效制種對母本光子的要求。光子新不育系經(jīng)濟(jì)性狀能有一定提高，毛子保持系的經(jīng)濟(jì)性狀：子棉產(chǎn)量250公斤/667m²以上，單鈴重5.0克以上，衣分42％以上，抗枯萎病耐黃萎病，纖維上半部平均長度29mm以上，比強(qiáng)度29cn/tex，馬克隆值5.0。

3、種殼短絨有無(即光子和毛子)性狀在制種過程中，雜交f1種子(胚)基因型和表現(xiàn)型比種殼早一個(gè)世代，即種殼性狀表現(xiàn)為母本性狀，不影響高效制種方法的順利進(jìn)行。

4、“三交種”雜交f1種子比光子不育系單交種f1種子的商品生產(chǎn)性能更好。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。