專利名稱：棉花超強(qiáng)纖維種質(zhì)庫(kù)高效雜交育種方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的棉花超強(qiáng)纖維種質(zhì)庫(kù)高效雜交育種方法屬棉花種與種間的雜交方法。
為了克服種間生物學(xué)隔離的障礙，實(shí)現(xiàn)棉屬種間種質(zhì)滲入和轉(zhuǎn)移到栽培棉的目的，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者和專家都進(jìn)行了廣泛的研究，采取了一系列的雜交手段。如采用“胚珠離體培養(yǎng)法”、“激素處理法”、“激素保鈴法”、等來克服種間雜交育種的不親和性。但現(xiàn)有這些方法，一般時(shí)間較長(zhǎng)，或過程繁鎖，成本高，或幼苗成活率低，或?qū)τ行┎牧弦搽y以得到組合；采用“直接回交法”、“異源多倍體法”等來克服種間雜種F1的不育性，但現(xiàn)有的這些方法，僅對(duì)一些組合有效，或后代不易穩(wěn)定，育種周期長(zhǎng)等；采用回交技術(shù)，雜種品系間雜交技術(shù)等來克服雜種后代瘋狂分離問題，若采取單一的過多的回交技術(shù)，常引起遺傳背景的狹窄，野生棉許多重要基因的排斥，無法達(dá)到遠(yuǎn)緣雜交的目的，過少的回交，則后代野生性狀多，豐產(chǎn)性不理想，而雜種品系間雜交技術(shù)可以釋放被束縛的變異，取得較優(yōu)良的重組合，提高種間雜種后代的結(jié)實(shí)率，克服經(jīng)濟(jì)性狀間的不利連鎖，缺點(diǎn)是周期長(zhǎng)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用的種間雜交育種方法是1)克服雜交不可交配性的親本，首先，將盆缽中的土壤預(yù)先消毒，在苗期用0.7％的多菌靈水溶液澆苗，當(dāng)幼苗長(zhǎng)到10片真葉左右，將野生棉親本進(jìn)行光照處理，每天光照時(shí)間不超過9小時(shí)，促使棉花從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)到生殖生長(zhǎng)，直至棉花開花；當(dāng)棉花進(jìn)入開花后期后，應(yīng)將野生棉置于陰涼處，使棉花的環(huán)境溫度在28～30℃，夜間溫度保持在18～20℃；在棉花的雜交期間，保證雜交的父本、母本的植株健壯，處于最佳生長(zhǎng)狀態(tài)，一般栽培品種作母本，在開花前一天去雄，套上吸管，在父本開花當(dāng)天進(jìn)行雜交，將父本的花粉輕輕地均勻地授予母本的柱頭上，做好雜交的標(biāo)記，同時(shí)在母本的雜交花的苞葉內(nèi)外點(diǎn)滴50ppm的赤霉素保鈴，連續(xù)一周即可；2)克服雜種一代不育性，是在白天溫度28～30℃，夜間溫度15～20℃的環(huán)境條件下，將雜種F1作母本，陸地棉常規(guī)品種作父本，采用直接回交法，回交時(shí)，在花的苞葉內(nèi)外點(diǎn)滴50ppm的赤霉素保鈴，連續(xù)一周即可；3)克服后代瘋狂分離問題，主要是掌握好一個(gè)平衡，一般以3～4次回交為宜，在回交過程中應(yīng)隨機(jī)選擇單株進(jìn)行，在早代應(yīng)采用品質(zhì)好的品種作回交親本，當(dāng)回交3～4次并自交4代后，高品質(zhì)達(dá)到穩(wěn)定階段時(shí)，可以選擇豐產(chǎn)性較好的品種作親本。
采用上述高效遠(yuǎn)緣雜交新技術(shù)體系，克服了種間雜交的不可交配性，雜種一代的高度不育性以及野生棉不良性狀的連鎖累贅，經(jīng)過長(zhǎng)期的有目的的人工選育，從不同的野生棉后代中培育出了超高品質(zhì)種質(zhì)系，構(gòu)成了棉花高品質(zhì)育種的種質(zhì)基因庫(kù)，將為棉花高品質(zhì)育種奠定了堅(jiān)實(shí)的基因基礎(chǔ)，也為開展纖維品質(zhì)基因組學(xué)研究提供了重要基因資源。
應(yīng)用本發(fā)明，可以最大程度地利用多個(gè)野生棉的優(yōu)異基因資源，創(chuàng)造出為育種可利用的高品質(zhì)種質(zhì)系，已有超強(qiáng)纖維種質(zhì)系列33個(gè)系，高強(qiáng)纖維種質(zhì)系列共56系，其絨長(zhǎng)在35mm左右，比強(qiáng)度在40CN/tex左右，馬克隆值在3.7～4.2之間，可以滿足紡80支以上的高支紗的需求。
當(dāng)棉花進(jìn)入開花期后，為防止夏天高溫到棉花的影響造成花粉敗育，應(yīng)將野生棉置于陰涼處，使棉花的環(huán)境溫度在于28～30℃，夜間溫度保持在18-20℃。確保棉花生長(zhǎng)期間有一定的晝夜溫差，利用棉花的養(yǎng)分積累，有利于花粉的活力。
在棉花的雜交期間，保證雜交的父本、母本的植株健壯，處于最佳生長(zhǎng)狀態(tài)。一般栽培品種作母本，在開花前一天去雄，套上吸管，防止其它外來花粉污染。在父本開花當(dāng)天進(jìn)行雜交，將父本的花粉均勻輕輕地將花粉授予母本的柱頭上，做上雜交的標(biāo)記。同時(shí)在母本的雜交花的苞葉內(nèi)外點(diǎn)滴50ppm的赤霉素保鈴，連續(xù)一周即可。利用這一方法，一些不易雜交成功的組合也已獲得，如陸地棉×施溫迪茫棉、陸地棉×三裂棉、陸地棉×納爾遜氏棉等很多組合。
該方法的關(guān)鍵點(diǎn)是親本健壯，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)協(xié)調(diào)；雜交的環(huán)境溫度要求合適，白天28-30℃，晚上18-20℃，有適宜的溫差；采用赤霉素保鈴即可。
另外對(duì)于一些難以人工栽培成功的、來自澳大利亞的野生棉，采用組織培養(yǎng)的技術(shù)，獲得幼苗，但幼苗無法獲得成株，通過幼苗嫁接到四倍體栽培種陸地棉砧木上，使得這些野生棉能順利開花，能通過上述方法與栽培種陸地棉雜交，成功獲得了雜種一代。如陸地棉×稀毛棉等。
2、雜種一代不育性的克服在適宜的環(huán)境條件下，即白天溫度在28-30℃間，夜晚溫度在15-20℃間。白天溫度過高過低，都不利母本雌配子的發(fā)育，不易形成正常胚囊，以及影響花粉的生活力和花粉管的生長(zhǎng)速度；晚上溫度過高則影響母本養(yǎng)分的積累，不利于胚囊的發(fā)育，過低則同樣影響胚囊的形成。因此，溫度是否恰當(dāng)常常影響回交成功與否。將雜種F1作母本，陸地棉常規(guī)品種作父本，直接回交法，回交時(shí)，在花的苞葉內(nèi)外點(diǎn)滴50ppm的赤霉素保鈴，連續(xù)一周左右即可。
該方法相對(duì)于秋水仙堿法簡(jiǎn)便，無需染色體加倍，一旦得到BC1F1，不存在后代的育性問題，其后代容易穩(wěn)定。對(duì)大多數(shù)組合有效。對(duì)于少數(shù)不易成功的組合，可借助于橋梁親本——海島棉加以克服。
3、后代的瘋狂分離在這個(gè)階段，主要是掌握好一個(gè)平衡，既要防止過多回交，導(dǎo)致野生棉優(yōu)良基因的迅速丟失，又要保證有足夠的回交，使遠(yuǎn)緣雜交后代在豐產(chǎn)性方面恢復(fù)到栽培棉水平。一般以3-4次為宜。在回交過程中應(yīng)隨機(jī)選擇單株進(jìn)行，不宜進(jìn)行過多的早代選擇，以確?；虻碾S機(jī)性和廣泛性，同時(shí)在早代不宜采用品質(zhì)較差的品種作回交親本。當(dāng)高品質(zhì)穩(wěn)定到一定階段，如回交3-4次并自交4代后以后，可以選擇豐產(chǎn)性較好的品種作親本，以提高高纖維品質(zhì)種質(zhì)系的豐產(chǎn)性。
4、采用該技術(shù)方案的成效通過高效的遠(yuǎn)緣雜交創(chuàng)新技術(shù)體系，克服了種間雜交的不可交配性、雜種一代的高度不育性以及野生棉野生不良性狀的連鎖累贅，經(jīng)過長(zhǎng)期的有目的的人工選育，從不同的野生棉后代中分別培育出了超高品質(zhì)種質(zhì)系，構(gòu)成了棉花高品質(zhì)育種的種質(zhì)基因庫(kù)，將為棉花高品質(zhì)育種奠定了堅(jiān)實(shí)的基因基礎(chǔ)，也為開展纖維品質(zhì)基因組學(xué)研究提供重要基因資源。
在高品質(zhì)種質(zhì)基因庫(kù)中的材料，其絨長(zhǎng)在35mm左右，比強(qiáng)度在40cN/tex左右、馬克隆值在3.7-4.2，可以滿足紡80支以上高支紗的需求。(為確保種質(zhì)系間指標(biāo)的可比性，所有種質(zhì)系的纖維品質(zhì)來自2001年農(nóng)業(yè)部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心的檢測(cè)結(jié)果。其標(biāo)準(zhǔn)均為HVICC標(biāo)準(zhǔn)。以下同)本發(fā)明所創(chuàng)立的技術(shù)體系，可以最大程度地利用多個(gè)野生棉的優(yōu)異基因資源，創(chuàng)造出為育種可利用的高品質(zhì)種質(zhì)系。主要有超強(qiáng)纖維種質(zhì)系列(比強(qiáng)度在40cN/tex)共計(jì)33個(gè)系及高強(qiáng)纖維種質(zhì)系列(比強(qiáng)度在35-40CN/tex)共計(jì)56系。
權(quán)利要求
1.一種棉花超強(qiáng)纖維種質(zhì)庫(kù)高效雜交育種方法，其特征在于1)克服雜交不可交配性的方法是，將盆缽中的土壤預(yù)先消毒，在苗期用0.7％的多菌靈水溶液澆苗，當(dāng)幼苗長(zhǎng)到10片真葉左右，將野生棉親本進(jìn)行光照處理，直至棉花開花；當(dāng)棉花進(jìn)入開花后期，應(yīng)將野生棉置于陰涼處；雜交環(huán)境溫度白天在28～30℃，夜間在職18-20℃，確保父本和母本的植株健壯；栽培品種作母本，在開花前一天去雄，套上吸管，在父本開花當(dāng)天進(jìn)行雜交，將父本的花粉輕輕地均勻授予母本的柱頭上，做上雜交的標(biāo)記，同時(shí)在母本的雜交花的苞葉內(nèi)外點(diǎn)滴50PPmm的赤霉素保鈴，連續(xù)一周；2)克服雜種一代不育性，是在白天溫度28～30℃，夜間溫度15-20℃的環(huán)境條件下，將雜種F1作母本，陸地棉常規(guī)品種作父本，采用直接回交法，回交時(shí)，在花的苞葉內(nèi)外點(diǎn)滴50ppm的赤霉素保鈴，連續(xù)一周；3)克服后代瘋狂分離問題，采取3-4次回交，在回交過程中隨機(jī)選擇單株進(jìn)行，在早代采用品質(zhì)好的品種作回交親本，當(dāng)回交3-4次并自交4代后，高品質(zhì)達(dá)到穩(wěn)定階段時(shí)，選擇豐產(chǎn)性較好的品種作親本。
全文摘要
一種涉及棉花超強(qiáng)纖維種質(zhì)庫(kù)高效雜交育種方法，通過高效遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)，包括克服種間雜交的不可交配性，雜交一代不育性及后代瘋狂分離的新方法，從而克服了不可交配性，高度不育性以及野生不良性狀的連鎖累贅，經(jīng)過人工選育，從不同的野生棉后代中分別培養(yǎng)出了超高品質(zhì)種質(zhì)系，構(gòu)成了棉花高品質(zhì)育種的種質(zhì)基因庫(kù)，為棉花高品質(zhì)育種奠定了基因基礎(chǔ)，也為開展纖維品質(zhì)基因組學(xué)研究提供重要基因資源。因此，應(yīng)用本發(fā)明的種間雜交方法，可以最大程度的利用多個(gè)野生棉的優(yōu)異基因資源，創(chuàng)造出為育種可利用的高品質(zhì)種質(zhì)系，已育成超強(qiáng)纖維種質(zhì)系列33個(gè)系，高強(qiáng)纖維種質(zhì)系56個(gè)系，可滿足紡80支以上高支紗的需求。
文檔編號(hào)A01H1/02GK1437844SQ03113050
公開日2003年8月27日 申請(qǐng)日期2003年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月25日
發(fā)明者周寶良, 陳松, 沈新蓮, 張香柱, 張震陵 申請(qǐng)人:江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所