利用細胞質雄性不育的海陸雜交棉的育種方法

2023-07-27 11:12:01 1

專利名稱：利用細胞質雄性不育的海陸雜交棉的育種方法
技術領域：
本發明涉及農作物遺傳育種，尤其涉及一種利用細胞質雄性不育的海陸雜交棉的育種方法。
背景技術：
雜種優勢是生物界的普遍現象。農作物具有明顯的雜種優勢，雜種常比純種增產15％以上，是當今提高作物產量乃至品質和抗性的重要手段。如玉米、水稻、油菜、高梁等農作物的雜種優勢帶來的高產和優質對世界食物安全已作出了巨大貢獻。
三系，即雄性不育系、保持系和恢復系，是利用植物細胞質雄性不育進行雜種種子生產(制種)的體系。三系應有可繁殖性，不育系自身不能產生有活性的花粉粒，它的繁殖是通過保持系供給花粉而實現，保持系和恢復系雄性正常可育，分別自交可繁殖子代。不育系與恢復系間隔種植時，由於傳粉媒介的存在，不育系從恢復系獲取花粉後所結的種子即為雜種種子。這種雜種種子的生產方式被稱為「三系法」制種。其優點是在制種時省去了人工「去雄」和「授粉」兩個環節。利用細胞質雄性不育的三系法制種是當今農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於美國。60年代，育成分別具有異常棉(G.anomalumWaWara Peyr)和亞洲棉(G.arboreum L.)細胞質的雄性不育類型，但由於育性不穩定，沒有實現「三系」配套。70年代，Meyer(1973)育成和發放具有哈克尼西棉(G.harknessii Brand.)細胞質的雄性不育系，但由於恢復系存在恢復力不強等缺陷，一直未能實現三系雜交棉種子的產業化。中國自80年代中期從美國引入哈克尼西棉細胞質雄性不育「三系」以來，也相繼育成一批有一定育種價值的材料，但也未見在生產上成功應用的報導。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，但它費工、費時和成本高，大面積應用受到限制。
隨著科技的進步，紡織機械不斷改進，對棉花纖維品質提出了更新、更高的要求。過去我們一直偏重於對豐產性和抗黃萎病的選擇，對纖維品質除長度外沒有引起足夠的重視。造成現有的棉花品種普遍品質較差，難以適應紡織工業對棉花纖維品質的要求。而通過傳統的雜交育種的方法，又很難選育出海陸中間類型的棉花品種，而本方法利用細胞質雄性不育製成的海陸雜交棉則能較方便實現此目標。

發明內容
本發明的目的是提供一種利用細胞質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、蟲基因轉育到不育系中，育成對棉花枯萎病、棉鈴蟲、紅鈴蟲有抗性的海島棉類型和陸地棉類型的細胞質雄性不育系；2)通過雜交、回交改良育成對細胞質雄性不育系的育性具有恢復力的不同類型的恢復系；3)通過利用海島棉類型的不育系與陸地棉恢復系或陸地棉不育系與海島棉恢復系進行測交、篩選，育成在產量、品質和抗性上具有優勢的雜種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徵保證雜交種的質量。
本發明是用棉花三系生產纖維品質較優的海陸雜交棉，將海島棉的纖維品質優良與陸地棉的豐產特性相結合起來。可育成適應紡織工業對棉花纖維品質要求的棉花品種，又可充分利用陸地棉和海島棉的種間的雜種優勢，還能利用海島棉特殊的形態標記保證雜交種的質量。
具體實施例方式
利用棉花三系生產海陸雜交棉育種方法中的三系是指棉花細胞質雄性不育系、保持系和恢復系，海陸雜交棉指的是陸地棉品系與海島棉品系的雜交後代。制種是指不育系與其恢復系雜交生產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具有產量、品質和抗性的優勢。
陸地棉和海島棉的種間的雜種優勢指的是陸地棉與海島棉分屬於棉屬的兩個不同的種，區別於陸地棉雜交種的品種間雜種優勢。
利用海島棉特殊的形態標記保證雜交種的質量是指，利用海島棉棉籽短絨為綠色而恢復系和其他陸地雜種棉為白色的顏色特徵，在以海島棉為不育系或恢復系時根據雜種與恢復系的棉籽短絨顏色來保證雜交種的質量。
抗病基因為抗棉花枯萎病的Fr基因，抗蟲基因為抗棉花紅鈴蟲和棉鈴蟲的Bt基因。
衍生系是指以轉基因恢復係為基礎材料而育成的有血緣關係的恢復系，以及以抗病、蟲的不育係為基礎材料而育成的有血緣關係的不育系。
測交和篩選是指若干雄性不育系與其相應恢復系雜交所獲若干雜種F1在產量和品質上的優勢測定和選擇。
實施例1)以陸地棉類型細胞質雄性不育系「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，高產的陸地棉品種B為父本，進行有性雜交獲雜種F1——→以F1不育株為母本，以陸地棉品種B為輪迴親本，進行回交——→在獲得的回交世代中選擇優良的不育單株與輪迴親本進行第2次回交——→如此連續選擇和回交5代以上，獲新的陸地棉類型的不育株系即為「陸A」，與之相對應的輪迴親本陸地棉品種B即為「陸A」的保持系。
以陸地棉類型細胞質雄性不育系「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，纖維品質優良的海島棉B為父本，進行有性雜交獲雜種F1——→以F1不育株為母本，以海島棉品系B為輪迴親本，進行回交——→在獲得的回交世代中選擇優良的偏向海島棉品系的不育單株與輪迴親本進行第2次回交——→如此連續選擇和回交5代以上，獲海島棉類型的不育株系即為「海A」，與之相對應的輪迴親本海島棉品系B即為「海A」的保持系。
2)在浙江大學用轉基因技術育成的一個對不育系的育性恢復具有強恢復力的陸地棉類型的轉基因恢復系「浙大強恢」的自交後代中，根據與其它不育系雜交的雜種F1的育性恢復情況，選擇具有強恢復力的單株，即為陸地棉類型的恢復系。
以纖維品質優良、高產、高抗的海島棉品係為母本，轉基因恢復系「浙大強恢」為父本，進行有性雜交獲雜種F1，雜種F1自交，在後代中篩選海島棉類型的單株，並進行測恢，篩選海島棉類型的恢復力又強的自交後代單株，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系進行雙列雜交，獲得不同組合的雜交種經過3次重複隨機區組的比較試驗，篩選出在產量、品質和抗性上具有顯著優勢的三系雜交棉組合。
雜交棉製種時，在制種田中每播不育系種子4-6行插播恢復系種子2行，即不育系與恢復系的間隔種植比例為4-6∶2，在有天然異交的條件下，不育系所結的種子為雜種種子。由於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穫的雜種棉籽短絨為白色，其餘綠色短絨棉籽則為海島棉類型的恢復系種子；反向交配時，不育係為海島棉類型，恢復係為陸地棉類型，這時雜交棉棉籽短絨為綠色，恢復系棉籽短絨為白色。這樣就可以防止棉種混雜，保證雜種種子的質量。
權利要求
1.一種利用細胞質雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特徵在於它的步驟如下1)採用雜交育種方法，將抗病、蟲基因轉育到不育系中，分別育成對棉花枯萎病、棉鈴蟲和紅鈴蟲有抗性的陸地棉類型和海島棉類型的細胞質雄性不育系，及其衍生系；2)通過雜交、回交改良分別育成對細胞質雄性不育系的育性具有恢復力的陸地棉類型和海島棉類型的恢復系；3)通過利用海島棉類型的不育系與陸地棉恢復系或陸地棉不育系與海島棉恢復系測交和篩選，育成在產量、品質和抗性上具有優勢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徵，保證雜交棉種子的質量。
2.根據權利要求1所述的一種利用細胞質雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特徵在於所說的細胞質雄性不育是指雄性不育受細胞質基因控制的母性遺傳性狀。
3.根據權利要求1所述的一種利用細胞質雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特徵在於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系或陸地棉不育系與海島棉恢復系測交和篩選，育成在產量、品質和抗性上具有優勢的海陸中間類型的雜種F1組合。
4.根據權利要求1所述的一種利用細胞質雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特徵在於所說的優勢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量高或持平或稍低，而在纖維品質上比一般的陸地雜種棉要好，與海島棉持平或稍低。
5.根據權利要求1所述的一種利用細胞質雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特徵在於所說的具有恢復力的海島棉類型和陸地棉類型的恢復系是指以轉基因恢復系「浙大強恢」為基礎經雜交、回交改良而選育出的具有恢復能力的各類型的恢復系；以該恢復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，及其雜種優勢得到強的表現。
6.根據權利要求1所述的一種利用細胞質雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特徵在於所說的抗病基因為抗棉花枯萎病的Fr基因，抗蟲基因為抗棉花紅鈴蟲和棉鈴蟲的Bt基因。
7.根據權利要求1所述的一種利用細胞質雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特徵在於所說的衍生系是指以轉基因恢復係為基礎材料而育成的有血緣關係的恢復系，以及以抗病、蟲的不育係為基礎材料而育成的有血緣關係的不育系。
8.根據權利要求1所述的一種利用細胞質雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特徵在於所說的測交和篩選是指雄性不育系與其相應恢復系雜交所獲雜種F1在產量和品質上的優勢測定和選擇。
9.根據權利要求1所述的一種利用細胞質雄性不育的海陸雜交棉的育種方法，其特徵在於所說的保證雜交棉種子的質量是指在制種時根據不育系與恢復系種子短絨的顏色差異區分種交種子與自交種子，以保證雜交棉種子純度的質量控制過程。
全文摘要
本發明公開了一種利用細胞質雄性不育的海陸雜交棉的育種方法。它是將抗病、蟲基因轉育到不育系中，分別育成對棉花枯萎病、棉鈴蟲和紅鈴蟲有抗性的海島棉類型和陸地棉類型的細胞質雄性不育系；通過雜交、回交改分別良育成對細胞質雄性不育系的育性具有強恢復力的海島棉類型和陸地棉類型的恢復系；通過利用海島棉類型的不育系與陸地棉恢復系或陸地棉不育系與海島棉恢復系測交和篩選，育成在產量、品質和抗性上具有強優勢的雜種F
文檔編號A01H1/02GK1486595SQ0314195
公開日2004年4月7日 申請日期2003年7月28日 優先權日2003年7月28日
發明者王學德, 張小全 申請人:浙江大學