專利名稱：生產(chǎn)f1雜交大豆及恢復(fù)系植株的基本均一種子群的改良方法
大豆〔即大豆(Glycinemax)的種子〕在世界許多地區(qū)都是一種重要的油料種子作物。例如，美國每年種植約6500-7500萬英畝的大豆。根據(jù)這一領(lǐng)域近來的進(jìn)展，現(xiàn)在已經(jīng)能夠有利地利用雜種優(yōu)勢來提高所期望的大豆產(chǎn)量。
Bradner的3，903，645和4，077，157號美國專利公開了有關(guān)雜交大豆生產(chǎn)的先有技術(shù)。這些研究還不具有商業(yè)現(xiàn)實(shí)性。
共同轉(zhuǎn)讓于Davis的4，545，146和4，648，204號美國專利中公開了利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育和昆蟲傳遞花粉生產(chǎn)雜交大豆的新途徑。人們相信，這些研究為農(nóng)民提供了使雜交大豆變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的手段。然而，實(shí)施這種生產(chǎn)雜交大豆的途徑時(shí)，以前一直認(rèn)為這一點(diǎn)是很重要的，即細(xì)胞質(zhì)雄性不育植株和恢復(fù)系雄性可育株應(yīng)以基本均一的群落種植在相鄰條垅上，如果希望得到能夠長出基本是純種的F1雜交大豆植株的種子，則分開收獲種子。在美國的許多州中，上市的大豆種子必須至少有95%的純度才能貼以雜交品種的標(biāo)簽。這種分開種植和選擇性收獲的方法使生產(chǎn)雜交大豆的費(fèi)用大為增加，而且，在這兩步操作的一步或兩步中，或在隨后處理種子的過程中，不可避免地具有潛在的有害誤差。同樣重要的是，必須為大豆種植者提供F1雜交大豆的種植種子，這些種子通過自花傳粉能夠得到均一的收獲，其中生產(chǎn)的所有F2種子基本上都具有通常的淺色種皮，這樣便可使收獲的種子達(dá)到現(xiàn)有最高的大豆等級。
在Barabas的3，842，538號美國專利中，所討論的方法涉及細(xì)胞質(zhì)雄性不育和風(fēng)媒授粉，以在單子葉植物(即谷類作物，如小麥)上生成不同的F1雜交種子，其中，一種親本(最好是父本)的種子果皮中具有一種顏色標(biāo)記，兩種親本植株混合種植。該專利討論的種子果皮不是母本組織，而且與生成莢果的豆科作物如大豆中存在的由母本產(chǎn)生的種皮不屬同類。在Barabas的方法中沒有討論所涉及到的遺傳學(xué)原理，以及如何得到所討論的反常的深紅色果皮標(biāo)記。如果深紅色果皮是顯性傳遞的(這是可能的)并存在于父本中，則該方法無法實(shí)施，因?yàn)楫a(chǎn)生的所有后代都將具有深紅色果皮，無法根據(jù)顏色進(jìn)行分離。如果深紅色果皮是隱性傳遞的并存在于父本中，則通過植株(由種植F1雜交種子所生成)的自花授粉產(chǎn)生的所有種子都將進(jìn)行顏色分離，從而大大降低所收獲種子的等級。而且，在Barabas的方法中，父本上生成的種子(如小麥)有不純的趨向，因?yàn)樗逡孕纬傻娘L(fēng)媒傳粉不是很可靠的，從而有可能被棄去(見第1欄底部所述)。
在共同轉(zhuǎn)讓于Calub的共同未決的001，227號美國申請(1987年1月6日提交)中，公開了一種為生產(chǎn)雜交水稻而專門設(shè)計(jì)的方法，該方法利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育性、大量種植和以谷殼顏色為基礎(chǔ)的種子分離(參見該文所述)。
本發(fā)明的目的之一是提供一種改良方法，在同一種植面積上同時(shí)生成(1)能夠長出F1雜交大豆植株的種子，和(2)能夠長出其恢復(fù)系植株的種子。
本發(fā)明的目的之一是提供一種改良方法，以生成能夠長出F1雜交大豆植株的種子，在該方法中，在一塊種植面積上以基本上隨機(jī)的群落種植細(xì)胞質(zhì)雄性不育的和恢復(fù)系的親本大豆植株，借助于攜帶花粉的蜂類完成花粉傳遞。
本發(fā)明的目的之一是提供一種改良方法，以生產(chǎn)基本上均一的(1)能夠長出雄性可育的F1雜交大豆植株的種子，和(2)能夠長出用于生產(chǎn)此植株的恢復(fù)系植株的種子。
本發(fā)明的目的之一是提供一種改良生產(chǎn)雜交大豆的方法，在該方法中，種植能夠生成F1雜交大豆植株的種子以產(chǎn)生該植株，通過自花傳粉形成種子，這些F2代的種子基本上都表現(xiàn)出均一的由母本產(chǎn)生的淺色種皮，從而使種植者能夠收獲到基本上均一的大豆。
本發(fā)明的另一目的是提供一種改良方法，以通過細(xì)胞質(zhì)雄性不育生成能夠長出F1雜交大豆植株的種子。在該方法中，避免了以條垅方式種植親本植株這一頗為耗費(fèi)的方式，而在同一種植面積內(nèi)隨機(jī)地種植親本植株。
本發(fā)鶻徊降哪康氖翹峁┮恢指牧擠椒ㄒ隕芄懷こ鯢1雜交大豆植株的種子。在該方法中，能夠混合收獲每種親本植株上同時(shí)生成的種子，然后進(jìn)行精確的分離。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種改良方法以生成能夠長出F1雜交大豆植株的種子，在該方法中，避免了對交錯(cuò)條垅的植株上生成的種子進(jìn)行繁瑣的選擇性收獲，而將植株以這樣的方式進(jìn)行種植，即使得花粉傳遞能夠很容易地由攜帶花粉的蜂類完成。
從下面的詳細(xì)描述和附屬的權(quán)利要求書中，本領(lǐng)域的專業(yè)人員將清楚了解到本發(fā)明的這些目的和其他目的，以及本發(fā)明的范圍、本質(zhì)和使用方法。


圖1表明適用于本發(fā)明的改良方法的具代表性的大豆種子，種子的整個(gè)表面具有由母本產(chǎn)生的黃色種皮，此特性由純合子顯性基因控制。
圖2表明適用于本發(fā)明的改良方法的具代表性的大豆種子，種子的整個(gè)表面具有母本產(chǎn)生的黑色種皮，此特性由純合子隱性基因控制。
圖3表明適用于本發(fā)明的改良方法的具代表性的大豆種子，種子的整個(gè)表面具有由母本產(chǎn)生的褐色種皮，此特性由純合子隱性基因控制。
圖4表明適用于本發(fā)明的改良方法的具代表性的大豆種子，種子的部分表面具有由母本產(chǎn)生的帶有馬鞍形黑色區(qū)域的種皮。
圖5表明適用于本發(fā)明的改良方法的具代表性的大豆種子，種子的部分表面具有由母本產(chǎn)生的帶有馬鞍形褐色區(qū)域的種皮。
提供了一種改良方法，以高效率地生產(chǎn)基本均一的能長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子群，和能長出用于生產(chǎn)該植株的恢復(fù)系植株的種子群，該方法包括(a)在一種植面積上以基本隨機(jī)的群落種植(1)細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株，它生成的種子具有來自母本的純合子顯性淺色種皮，此特性由所存在的純合子顯性基因控制，(2)雄性可育的恢復(fù)系大豆植株，它生成的種子具有來自母本的至少有一部分表面是深色的種皮，此特性由所存在的純合子隱性基因控制，當(dāng)它與細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株雜交時(shí)，能夠在細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株上生成能夠長出雄性可育的F1雜交大豆植株的種子，它通過自花傳粉生成的種子基本均一地表現(xiàn)出來自母本的淺色種皮;
(b)在雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(2)上生成花粉，此花粉基本上不具有氣體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，并且基本上不能由空氣攜帶;
(c)借助于攜帶花粉的蜂類，使細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株(1)和雄性可育的恢復(fù)系植株(2)雜交，從而在大豆植株(1)上形成具有來自母本的淺色種皮的種子，在大豆植株(2)上由于自花傳粉而形成具有來自母本的至少有一部分表面是深色種皮的種子;
(d)混和收獲種植面積上的植株(1)和(2)生成的種子;
(e)根據(jù)種皮顏色分離在收獲步驟(d)中得到的種子，以得到具有淺色種皮的來自大豆植株(1)的基本均一的種子群，它們能夠生成F1雜交大豆植株，此植株通過自花傳粉而生成的F2種子基本均一地表現(xiàn)出來自母本的淺色種皮，從而使種植者能夠收獲種皮顏色基本均一的大豆，并能通過分離得到來自大豆植株(2)的基本均一的種子群，它們能夠長出雄性可育的恢復(fù)系大豆植株，并在所述方法進(jìn)行重復(fù)時(shí)適用于步驟(a)。
提供了一種改良方法，以高效率地生產(chǎn)基本均一的能長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子群，和能長出用于生產(chǎn)該植株的恢復(fù)系植株的種子群，該方法包括(a)在一種植面積上以基本隨機(jī)的群落種植(1)細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株，它生成的種子具有來自母本的純合子隱性深色種皮，此特性由所存在的純合子隱性基因控制;(2)雄性可育的恢復(fù)系大豆植株，它生成的種子具有來自母本的至少有一部分表面是淺色的種皮，此特性由所存在的純合子顯性基因控制，當(dāng)它與細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株雜交時(shí)，能夠在細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株上生成能夠長出雄性可育的F1雜交大豆植株的種子，它通過自花傳粉生成的種子基本均一地表現(xiàn)出來自母本的淺色種皮;
(b)在雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(2)上生成花粉，此花粉基本上不具有氣體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，并且基本上不能由空氣攜帶;
(c)借助于攜帶花粉的蜂類，使細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株(1)和雄性可育的恢復(fù)系植株(2)雜交，從而在大豆植株(1)上生成具有來自母本的深色種皮的種子，在大豆植株(2)上由于自花傳粉而生成具有來自母本的至少有一部分表面是淺色種皮的種子;
(d)混合收獲種植面積上的植株(1)和(2)生成的種子;
(e)根據(jù)種皮顏色分離在收獲步驟(d)中得到的種子，以得到具有深色種皮的來自大豆植株(1)的基本均一的種子群，它們能夠生成F1雜交大豆植株，此植株通過自花傳粉而生成的F2種子基本均一地表現(xiàn)出來自母本的淺色種皮，從而使種植者能夠收獲種皮顏色基本均一的大豆，并能通過分離得到來自大豆植株(2)的基本均一的種子群，它們在所述方法進(jìn)行重復(fù)時(shí)適用于步驟(a)。
本發(fā)明的方法參數(shù)能夠使人以改進(jìn)的方式實(shí)施共同轉(zhuǎn)讓的4，545，146和4，648，204號美國專利的方法。這些專利的公開內(nèi)容列入本文參考文獻(xiàn)中。
一個(gè)關(guān)鍵的問題是，母本大豆植株應(yīng)是雌性可育的并具有細(xì)胞質(zhì)雄性不育性，而對于父本植株則雌性和雄性二者都應(yīng)是可育的，并能夠在其后代中恢復(fù)可育性。進(jìn)一步重要的問題是，應(yīng)為親本大豆植株提供來自母本的不同的種皮顏色，其中，一個(gè)親本的種皮顏色基因是純合子顯性的，而另一親本中是純合子隱性。由于大豆屬于豆科并且是結(jié)莢果的植物，因此種皮完全是由母本組織生成，不受使植物胚胎受精而導(dǎo)致種子形成的雄性配子的影響。在一個(gè)較好的實(shí)施方案中，種皮顏色由存在于每一種母本植株中的單對基因控制。而且，在一個(gè)較好的方案中，這種基因?qū)τ诟副局锌煞直娴纳钌N皮來說是純合子隱性，對于母本中可分辨的淺色種皮來說是純合子顯性。然而，這種種皮顏色在親本中可能相反并仍能得到滿意的結(jié)果。應(yīng)當(dāng)理解，這里討論的大豆種皮顏色是收獲時(shí)的成熟大豆所表現(xiàn)出來的顏色。
合適的淺色大豆種皮一般是布滿幾乎整個(gè)表面的黃色。
圖1表明了具有黃色種皮的大豆，圖中標(biāo)出了種臍1。此處所用的黃色一詞包括黃色的變異，例如米色、淺黃色、橙黃色等。這些淺色種皮進(jìn)行顯性遺傳，由存在于母本植株中的基因控制。已知能產(chǎn)生黃色種皮的合適的顯性基因包括I和ii。大豆附著于莢果的種臍的顏色可以不同。具有黃色種皮的大豆包括最容易得到的商業(yè)品種及其細(xì)胞質(zhì)雄性不育形式。例如，市售的具有黃色種皮的大豆品種包括4404，4503，9091，9181，9201，9202，120004，A949，A1179，A1564，A3127，A3659，A3866，A4268，A4298，A4997，A5474，AP120，AP240，AP3132，B117，B152，B236，CM048，CM243，CM269，CM274，CM340，CM368，CM379，CX096，CX117，CX134，CX264，CX285，DPL105CMS，DPL403，DSR212，F(xiàn)FR226，F(xiàn)FR557，F(xiàn)FR668，G3180，G3440，G3443，GT1170，GT1200，GT1250，GT1270，GT1310，GT1330，GT1340，GT1380，HP4800，J-103，J-431，L4207，L4504，LH106，NK1346，NK1474，NK1492，NK54055，OX611，OX619，RA203，RA405，RA451，RA604，RA680，29-20，S23-12，S30-31，S33-45，S72-60，SO657，SRF101，SRF205，SRF307，SRF307B，SRF400，SRF425，SRF450，SRF150P，SRF270P，SRF301P，SSRF450P，VR4004，VR8001，VR8027，VR8041407，VR8041494，VR9120942，VR9120943，VR9120990，Amsoy71，Bedford，Callahan1450，Callahan1460，Callahan2380，Coker156，Coker237，Corsoy，F(xiàn)orrest，GermplasmM70-187，GoldTax1440，Max，MigroHo4800，Mitchell410，Mitchell450，Pioneer，4880，PrideB202，TerraVig606，TerraVig708，TracyM，Shiloh，Stein2210，Voris227，Voris465，Voris477，Voris495，Wilstar430，Wilstar550，YIELDKing613，等深色大豆種皮一般至少一部分表面呈黑色或褐色。此處所用的黑色一詞包括其變異，例如灰色和不完全的黑色(即黑褐色)。此處所用的褐色一詞包括其變異，例如淺黃色和紅褐色。這種深色種皮進(jìn)行隱性遺傳，由母本植株中存在的基因控制(即一般是單對基因)。具有黑色種皮的大豆見圖2，圖中標(biāo)出了種臍2。具有褐色種皮的大豆見圖3，圖中標(biāo)出了種臍3。這種種皮顏色通常由i基因控制。在黑色僅覆蓋一部分種皮的情況下，這種黑色通常以不規(guī)則的馬鞍狀存在于鄰接種臍的區(qū)域，而種皮的其他部分則是淺色。圖4顯示了具有種臍4、黑色馬鞍40和黃色的種皮剩余區(qū)域41的大豆。圖5顯示了具有種臍5、褐色馬鞍50和黃色的種皮剩余區(qū)域51的大豆。這種深色的馬鞍狀種皮顏色通常由ik基因控制。
適用于本發(fā)明的方法并具有深色種皮的大豆可從常規(guī)來源得到。只需要目測觀察大豆看它們是否具有此種皮特性即可。在一個(gè)較好的方案中，由自發(fā)突變可產(chǎn)生這種至少有一部分表面是深色的大豆，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種突變發(fā)生于通常產(chǎn)生淺色種皮大豆的基本上是純種的大豆品系中。例如，I基因能夠突變?yōu)閕或ik，ii基因能夠突變?yōu)閕或ik基因。這種突變比較容易發(fā)現(xiàn)。只需觀察通常具有黃色種皮的大豆品種的市售種子袋即可。在大多數(shù)60磅的袋中，能夠目測鑒別出幾粒(例如2-20)自發(fā)突變產(chǎn)生的具有深色種皮的大豆種子。另外，通過回交也能將所需的大豆種皮顏色引入一給定品種中。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所產(chǎn)生的深色種皮顏色與種臍顏色有遺傳相關(guān)性。
例如，已知通常呈現(xiàn)黑色種臍和黃色種皮(由ii基因控制)的市售大豆品種如5482，6727，6738，6782，9331，9361，9391，9401，9441，9442，9471，9561，9571，9581，9641，9751，12277，A 237，A 1895，A 2943，A 3127，A 3420，A 3659，A 3860，A 3966，A 4271，A 5474，A 5939，A 5980，A 6242，A 6520，A 6785，A 7372，A 7986，AP 330，AP 2021，AP 3773，AP 3977，AP 4321，CM 176，CM 242，CM 473，CX 324，CX 326，CX 366，DP 726，DPF 345，DPL 439，DPL 497，DPL 506，DSR 066，DSR 205，DSR 255，DSR 287，DSR 317，F(xiàn)FR 241，F(xiàn)FR 332，F(xiàn)FR 339，F(xiàn)FR 441，F(xiàn)FR 451，F(xiàn)FR 557，F(xiàn)FR 562，F(xiàn)FR 666，F(xiàn)R 448，G 3232，G 3236，G 3340，GL 4200，HP 963，HP 3440，J 112，J 231，J 271，J 331，J 471，J 541，L 2456，L 4101，OX 299，OX 693，RA 31，RA 36，RA 63，RA 66，RA 401，RA 403，RA 404，RA 451，RA 480，RA 501，RA 501A，RA 502，RA 580，RA 581，RA 603，RA 604，RA 680，RA 680，RA 701，RA 702，RA 800，RA 801，S 42-40，S 53-34，SB 4150，SB 4500，SRF 300，SRF 350P，SX 760(I)22，SX 760(I)36，SX 760(i)64A，1J1942，Bedford，Bragg，Calland，Coker 237，Coker 627，Coker 686，Deltapine 105，Deltapine 246，Deltapine 345，Deltapine 506，F(xiàn)orrest，Hartz 5252，Hartz 5370，Hartz 7126，Hartz 9190，Hartz 6383R，Pride B 242，Shiloh，Tracey M，Voris 147，Voris 257，Williams，Wilstar 790，Woodworth等。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些品種自發(fā)地經(jīng)歷一對突變中的任意一種，從而產(chǎn)生(1)如圖2所示的完全黑色的種皮，由i基因所控制，或(2)在例如圖4所示的淺色種皮上的黑色馬鞍，由ik基因控制。
而且，已知通常呈現(xiàn)出褐色種臍和黃色種皮(由I基因控制)的市售大豆品種例如606，9251，9271，9292，A 1937，A 2522，A 2575，A 2680，A 5312，A 5618，AP 420，AP 1776，AP 3023，CM 145，CM 246，CM 266，CM 370，CM 442，CX 174，CX 187，CX 226，CX 254，CX 453，CX 482，DPL 675，DSR 128，DSR 135，DSR 151，DSR 297，DSR 312，EXP 338，EXP 432，F(xiàn)FR 225，F(xiàn)FR 561，F(xiàn)FR 777，G 3197，J-82，J-201，L 4204，L 4303，M 760815，OX 696，OX 298，RA 280，RA 303，RA 380，RA 402，RA 405，RA 452，RA 481，RA 526，RA 606，RA 700，S 14-60，S 23-03，S 39-93，S 44-77，S 45-01，S 69-96，SRF 220，SSRF 100P，Coker 156，Deltapine 497，Duocrop，Hartz 5171，Hodgson 78，McNair 500，Mitchell，Mitchell 410，Mitchell 450，Voris 251，YIELD King 613等。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些品種自發(fā)地經(jīng)歷一對突變中的任意一種，從而產(chǎn)生(1)如圖3所示的完全褐色的種皮，由i基因控制，或(2)在例如圖5所示的淺色種皮上的褐色馬鞍，由ik基因所控制。
如果希望將深色種皮置于細(xì)胞質(zhì)雄性不育的親本中，則可以通過轉(zhuǎn)化過程來完成，即首先將深色種皮特性引入細(xì)胞質(zhì)雄性不育親本的保持系中。然后進(jìn)行一系列的自花傳粉和選擇。然后，使得到的具有所需深色種皮的保持系與細(xì)胞質(zhì)雄性不育植株進(jìn)行多次雜交。
根據(jù)本發(fā)明較好的實(shí)施方案，具有所需種皮顏色的細(xì)胞質(zhì)雄性不育植株見于4，545，146和4，648，204號美國專利的記載。正如該專利所指出的，發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有大豆植株來源中存在有三個(gè)因子，將它們適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合在單一植株中時(shí)，則能為雜交大豆的生產(chǎn)提供有效的母本起始植株。迄今為止，這些因子(如后面所述)一直分開存在，并分散于廣泛的不同來源的大豆植株中。雌性可育雄性不育的大豆植株具有(1)Cms細(xì)胞質(zhì)，(2)細(xì)胞核中獨(dú)特的r1r1隱性基因?qū)Γ?3)細(xì)胞核中獨(dú)特的r2r2隱性基因?qū)?，它們的結(jié)合使植株不能產(chǎn)生活的花粉，而如果從另一大豆植株為其提供活的花粉則能夠行使生產(chǎn)大豆所需的植物的通常功能。
較好的雌性可育雄性不育大豆植株的Cms細(xì)胞質(zhì)能夠通過母本從合適的細(xì)胞質(zhì)來源產(chǎn)生。例如，已發(fā)現(xiàn)雌性可育完全雄性不育的大豆植株所需的Cms細(xì)胞質(zhì)能夠方便地通過母本由Mandarin胞質(zhì)源產(chǎn)生。美國北方的許多品種是由此胞質(zhì)源產(chǎn)生的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種來源的植株天生具有實(shí)施本發(fā)明所需的胞質(zhì)型。由于此必需因子不是由核基因控制并且不通過花粉遺傳，因此可認(rèn)為它是細(xì)胞質(zhì)的、非孟德爾式的、染色體外的、單親本的和母本遺傳的。市售的由Mandarin胞質(zhì)源母本產(chǎn)生的代表性大豆植株有Adelphia，Chippewa，Chippewa64，Clark，ClassicⅠ，ClassicⅡ，Columbus，Cutler，Disoy，Elf，F(xiàn)ord，Grant，Harosoy，Harosoy63，Hobbitt，Kent，Lincoln，Lindarin，Lindarin63，Magna，Prize，Provar，Rampage，RA203，RA402，RA481，RAX56，RAX57，RAX61，RAX62，RAX66，SB27，Shelby，Traverse，Wayne，Wirth，Williams等。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所需的Cms細(xì)胞質(zhì)的特別好的來源是E1f品種，它是在1977年由AR-SEA-USDA，俄亥俄農(nóng)業(yè)研究發(fā)展中心和伊利諾斯大學(xué)農(nóng)業(yè)研究站推廣的。1981年，此品種在美國作物科學(xué)協(xié)會(huì)注冊，注冊號為150。
應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出，在檢查上述品種的植株可能不產(chǎn)生活的花粉時(shí)，并未觀察到其不育性由細(xì)胞質(zhì)控制的雄性不育植株。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種不育性即使有所需的Cms細(xì)胞質(zhì)存在也不表達(dá)，因?yàn)樗磁c下述的必需的隱性基因結(jié)合。相反，能夠表明這些品種至少具有一對顯性基因R1R1或R2R2(通常是兩對)，它們即使在Cms細(xì)胞質(zhì)的存在下也總是導(dǎo)致表達(dá)通常的活的花粉的生成。
在用于本發(fā)明方法中的較好的雌性可育完全雄性不育的植株中，存在有雄性不育性的隱性基因?qū)1r1，此基因?qū)赏ㄟ^其父本從具有這種基因的第一基因源產(chǎn)生。與雄性不育植株不同，第一基因源可具有一個(gè)N細(xì)胞質(zhì)，它可被稱為“正常的”或“中性的”細(xì)胞質(zhì)。當(dāng)這種細(xì)胞質(zhì)存在時(shí)，不管是否存在核基因，都不表現(xiàn)出細(xì)胞質(zhì)控制的雄性不育性。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，雌性可育完全雄性不育的大豆植株細(xì)胞核中的必需隱性基因?qū)1r1，可方便地通過父本由Dunfield種質(zhì)源產(chǎn)生。南方的許多大豆品種即由此種質(zhì)源產(chǎn)生。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種來源的植物天生具有被稱為r1r1的必需的隱性基因?qū)?。可以產(chǎn)生隱性基因r1r1的具代表性的市售大豆植株有Bedford，Bethel，Centennial，Dare，Dyer，F(xiàn)orrest，Hill，Kirby，RA(d)41，RA 581，RA 603，RA 605，RA 606，RA 680，Tracy，Wabash，York等。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，r1r1隱性基因的特別好的來源是Bedford品種，它是在1978年由FR-SEA-USDA、田納西及密西西比農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站推廣的。此品種已在美國作物科學(xué)協(xié)會(huì)注冊，注冊號為118。
應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)指出，在檢查上述具有r1r1基因的品種可能不產(chǎn)生活的花粉時(shí)，并未觀察到其不育性由細(xì)胞質(zhì)控制的雄性不育植株。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種不育性只有當(dāng)Cms細(xì)胞質(zhì)與隱性基因r2r2一起存在時(shí)才會(huì)表達(dá)。相反，能夠表明這些品種具有恢復(fù)雄性可育性的顯性基因R2R2。
在較好的雌性可育完全雄性不育的植株中，雄性不育性隱性基因?qū)2r2可通過其父本從具有這種基因的第二基因源產(chǎn)生。在雌性可育完全雄性不育的植株中，這種r2r2基因與r1r1基因作為分離的獨(dú)特基因?qū)Υ嬖?即它們存在于不同的座位)。與雄性不育植株不同，第二基因源可具有一個(gè)N細(xì)胞質(zhì)，它可被稱為“正常的”或“中性的”細(xì)胞質(zhì)。正如前面所指出，當(dāng)有這種細(xì)胞質(zhì)存在時(shí)，無論存在核基因與否都不表現(xiàn)出細(xì)胞質(zhì)控制的雄性不育性。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在較好的雌性可育完全雄性不育的大豆植株的細(xì)胞核中的必需隱性基因?qū)2r2，可方便地通過父本從Tokyo種質(zhì)源產(chǎn)生。南方的許多大豆品種即由此種質(zhì)源產(chǎn)生。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種來源的植物天生具有稱為r2r2的必需的隱性基因?qū)?。可以產(chǎn)生隱性基因r2r2的具代表性的市售大豆植株有Bragg，Braxton，Cobb，Govan，Hampton，Hampton266，Hardee，Hutton，Jackson，Kirby，Majos，Ogden，RA604，RA701，RA800，Volstate，Wright等。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，r2r2隱性基因的特別好的來源是Braxton品種，它是在1979年由美國農(nóng)業(yè)部和各州的農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站推廣的。
應(yīng)當(dāng)再一次強(qiáng)調(diào)指出，在檢查上述具有r2r2基因的品種可能不產(chǎn)生活的花粉時(shí)，并未觀察到其不育性由細(xì)胞質(zhì)控制的雄性不育植株。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種不育性只有當(dāng)Cms細(xì)胞質(zhì)與隱性基因r1r1一起存在時(shí)才會(huì)表達(dá)。相反，能夠表明這些品種具有恢復(fù)雄性可育性的顯性基因R1R1。
雖然存在雄性不育性，蝦玫拇菩鑰捎耆坌圓揮鬧倉暌材 保持或永遠(yuǎn)延續(xù)下去，即使之與這樣的大豆植株的花粉雜交該植株具有N細(xì)胞質(zhì)和兩個(gè)獨(dú)特的隱性基因?qū)1r1和r2r2。這種較好的保持系植株是通過必需因子的結(jié)合而形成的，它們不存在于自然界中。這種雜交的后代又將是雌性可育和完全雄性不育的。而且，如果使優(yōu)選的雌性可育完全雄性不育植株與來自雄性可育恢復(fù)株的花粉雜交(即具有顯性基因R1R1和/或顯性基因R2R2)，則其后代將是完全可育的F1雜交大豆植株。如前面所述，具有必需種皮顏色的合適的雄性可育恢復(fù)系植株不加修飾就能得到。例如，迄今所提及的品種都能行使這種功能，只需選擇具有合適的種皮顏色的植株就行。除了種皮顏色以外，唯一的要求是提供花粉的植株至少具有一對恢復(fù)可育性必需的顯性基因。
用于本發(fā)明的優(yōu)選的雌性可育完全雄性不育的大豆植株，及用于該植株的優(yōu)選的保持系植株的產(chǎn)生，可以利用Eif、Bedford和Braxton品種的植株通過植物育種程序舉例說明。但應(yīng)當(dāng)理解，只要滿足本文所給的基本要求，本方法的優(yōu)選方案能同樣好地通過利用其他品種的大豆植株進(jìn)行實(shí)施。首先，用人工使Bedford品種的植株(即具有r1r1基因源)與來自Braxton品種植株的花粉(即具有r2r2基因源)雜交。此雜交的后代是完全雌性可育和雄性可育的，用它作為E1f品種(即具有Cms胞質(zhì)源)植株的花粉來源。這種與E1f品種的雜交也以人工進(jìn)行，并控制條件防止E1f的自花傳粉。在種植E1f母本上形成的F1種子時(shí)，可觀察到所有產(chǎn)生的植株都是完全雌性可育和雄性可育的。然后，使這些F1植株都通過自花傳粉進(jìn)行連續(xù)傳代，以形成F2、F3和F4的控制群落，在其中觀察活的花粉的喪失。觀察到有些植株是雌性可育雄性可育的，有些植株是雌性可育雄性不育的(即不產(chǎn)生活的花粉)。
在得到優(yōu)選的雄性不育植株以后，通過涉及雜交和漸滲的標(biāo)準(zhǔn)的植物育種技術(shù)能夠產(chǎn)生合適的保持系植株(即具有與r1r1和r2r2基因結(jié)合的N細(xì)胞質(zhì)的植株)。例如，可在現(xiàn)存的含有N細(xì)胞質(zhì)并具有農(nóng)業(yè)重要性的大豆品種中摻入必需的r1r1和r2r2基因，即通過人工使之與來自F2、F3和F4控制群落的植株的花粉進(jìn)行互交和可能的回交，這些群落是在產(chǎn)生雄性不育植株的過程中或之后得到的。種植來自此雜交的F1植株并通過自花傳粉形成F2植株。對先前用來自F2植株的花粉產(chǎn)生的完全雄性不育植株進(jìn)行試驗(yàn)雜交，鑒別并保存那些能夠產(chǎn)生完全雄性不育的F1后代的植株。這種植株具有完全互補(bǔ)的隱性基因r1r1和r2r2。鑒別出這種優(yōu)選的純合子保持系植株以后，可通過自花傳粉不斷延續(xù)下去。
由于在大豆品種中大豆植株的光敏感性不同，因此，對于得到最佳效果很重要的是，每種親本大豆植株(即細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株和雄性可育的恢復(fù)系大豆植株)所具有的晝長敏感性(即光期反應(yīng))通常與實(shí)施本發(fā)明方法時(shí)種植大豆植株的地點(diǎn)(即緯度或離赤道的距離)相對應(yīng)，以及與種子產(chǎn)品最終種植的地區(qū)相對應(yīng)。例如，親本植株和最終的種子產(chǎn)品所具有的光敏感性最好應(yīng)當(dāng)在種植地點(diǎn)的正負(fù)一個(gè)成熟組單位之內(nèi)。此外，為了得到最佳結(jié)果，種植地點(diǎn)應(yīng)當(dāng)與所涉及植株的成熟組嚴(yán)格相符。參見EdgarE.Hartwig所著的《大豆改進(jìn)、生產(chǎn)及用途》第6章，AmericanSocietyofAgronomy，Inc.，189-190頁(1973)，它被并入本文參考文獻(xiàn)中，其中討論了大豆成熟組單位及其重要性。例如，如果在南緯生長良好的大豆品種種在北緯，則更長的白晝可能導(dǎo)致大豆植株長得過高并可能倒伏。反之，如果在北緯生長良好的大豆品種種在南緯，更短的白晝可能導(dǎo)致植株有限生長(即高度)，從而降低產(chǎn)量。
在一優(yōu)選方案中，所選擇的父本和母本大豆植株在借助于攜帶花粉的蜂類進(jìn)行傳粉時(shí)具有基本相同的高度。每種親本植株的花應(yīng)當(dāng)對蜂類有盡可能大的吸引力。而且，本發(fā)明方法所用的父本和母本最好具有顏色基本相同的花。尤其優(yōu)選紫色花，因?yàn)樗鼈儗Ψ漕惥哂形Α６?，在一個(gè)優(yōu)選方案中，雄性可育的恢復(fù)系大豆植株的花期最好開始于細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株的花期之前并終止于后。這有助于保證當(dāng)需要對母本植株傳粉時(shí)能夠得到花粉。而且，如果所有的花都位于大約相同的高度并且花的顏色基本相同，則所需的傳粉更容易通過蜂類完成。因此，一種優(yōu)選的花色并不影響攜帶花粉的蜂類的飛行途徑。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選方案，將親本大豆植株種植在這樣的地點(diǎn)，該地區(qū)在大豆通常生成花及借助于攜帶花粉的蜂類進(jìn)行雜交傳粉的夏季月份通常只有有限的自然降雨量，這正如4，648，204號美國專利所述。但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的方法也能在南北半球的任何地點(diǎn)實(shí)行，只要該地區(qū)的土壤在缺乏灌溉的情況下能支持大豆植株的生長就行。
所選擇的地區(qū)最好使用相對較少的殺蟲劑，該地習(xí)慣養(yǎng)殖蜜蜂，并有野蜂群落。
在實(shí)施本發(fā)明的方法時(shí)，在種植面積上種植基本是隨機(jī)群落的兩種親本植株。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種同一條垅之內(nèi)兩種親本的隨機(jī)種植非常有助于理想的攜帶花粉的蜂類的探訪。因?yàn)榉漕惛鼉A向于沿著而不是穿過大豆植株的條垅飛行。親本植株的相對比例可以不同，只要由父本植株提供足夠的花粉，使基本上所有的母本植株授粉就行。在一優(yōu)選方案中，約有75-85%的細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株和大約15-25%的雄性可育的恢復(fù)系大豆植株。在一更加優(yōu)選的方案中，約有80%細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株和大約20%雄性可育的恢復(fù)系植株。在種植能夠形成兩種親本植株的種子的隨機(jī)混合物時(shí)，可以使用常規(guī)的種植時(shí)間和技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，在通常只有有限自然降雨量的地區(qū)種植產(chǎn)生細(xì)胞質(zhì)雄性不育和雄性可育的恢復(fù)系大豆植株的種子，然后通過灌溉為種子供水，以便完成種子萌發(fā)和正常的植株生長，至少直至在兩類植株上開始成花時(shí)為止。供水量將受到自然降雨(如果有的話)的頻率和程度的影響。提供灌溉水的方式可以不同，通常采用最易于在通常只有有限自然降雨量的特定地區(qū)實(shí)施的灌溉技術(shù)。農(nóng)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員將清楚地知道，所選擇的具體灌溉技術(shù)也受到所用土壤類型及其天然的持水量的影響。輕質(zhì)土壤所需的灌溉量自然較少，但灌溉次數(shù)更多?？梢赃x擇的具有代表性的灌溉技術(shù)包括(1)噴灌系統(tǒng)，用它噴灑水，使水分通過空氣從上方落在種植面積上;(2)漫灌系統(tǒng)，通過連拱防滲或其它方式使水流過土壤的表面，使之幾乎全部浸潤種植面積;(3)溝灌系統(tǒng)，在鄰近種植大豆植株的土壤中用機(jī)械挖掘溝畦并灌滿水;等等。噴灌系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)通常是用水少。在阿肯色州的東北部通常使用漫灌系統(tǒng)。在德克薩斯州西部通常使用溝灌系統(tǒng)或噴灌系統(tǒng)。并且，通常在停止灌溉(如下面所述)之前大約0.1至15天(或更多)的期間內(nèi)灌溉供水。灌溉供水的持續(xù)時(shí)間主要受自然降雨(如有雨水)，其他的天氣條件(如熱和濕度)和灌溉開始后的土壤持水能力的影響。在任何情況下，可根據(jù)需要通過灌溉以足夠的間隔提供足量的水，保證大豆植株的正常生長，至少直至在每種親本植株上成花時(shí)為止。
通過灌溉供水促進(jìn)大豆植株的正常營養(yǎng)生長和花的形成。在進(jìn)行灌溉和/或發(fā)生自然降雨時(shí)，生成的大豆花分泌的花蜜趨于更加稀釋，與種植面積停止灌溉時(shí)生成的花密相比，對于蜜蜂的吸引力小得多。
應(yīng)當(dāng)知道，雄性可育的恢復(fù)系大豆植株天然生成的花粉基本上不具有空氣動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，并且基本上不能由空氣攜帶。因此，不能依賴風(fēng)媒產(chǎn)生理想的雜交傳粉。本發(fā)明的方法利用攜帶花粉的蜂類使親本大豆植株產(chǎn)生所期望的雜交傳粉。在大多數(shù)種植面積上，蜜蜂產(chǎn)生所需的雜交傳粉是特別有效的。然而，也可利用蜜蜂以外的其他蜂類，只要它們在合適的時(shí)間確實(shí)光顧大豆花即可。例如，可利用切葉蜂(Megachilerotundata)。另外，蜜蜂和切葉蜂以外的天然存在的蜂(即野生蜂)可有利地提高雜交傳粉的水平。光顧大豆植株的蜂類似乎主要是尋找花蜜，而只在較小的程度上尋找作為蜂的蛋白質(zhì)來源的花粉。在蜂收集花蜜時(shí)，它們同時(shí)沾上花粉，并將花粉由一個(gè)大豆植株攜帶到另一個(gè)植株。
在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選方案中，將一個(gè)或多個(gè)蜂箱置于種植親本大豆植株地點(diǎn)的鄰近傳粉的地方，以保證大量存在有足夠的花粉載體。例如，在一個(gè)更加優(yōu)選的方案中，以每英畝親本大豆植株至少兩箱的比例(例如每英畝2-3箱)，在種植親本大豆植株地點(diǎn)的鄰近傳粉的地方提供蜂箱。如果由漫灌系統(tǒng)灌溉，蜂箱可位于水平面之上的一個(gè)小階梯上。更佳者在種植區(qū)筑一條小徑，以使負(fù)責(zé)為蜂箱服務(wù)的養(yǎng)蜂者能夠方便地進(jìn)出。為結(jié)果最佳起見，建議蜂箱位置要使得蜜蜂為探訪親本大豆植株所需飛行的距離不多于約1/4英里。這樣能夠提高采蜜效率。
由于花粉可作為蜂類所需的蛋白質(zhì)來源，而大豆植株又不趨向于產(chǎn)生大量的花粉，因此，除了在父本大豆植株上生成的花粉以外，最好為攜帶花粉的蜂類提供補(bǔ)充的蛋白質(zhì)來源，以便更充分地滿足攜帶花粉的蜂類對花粉的需求。這種豐富蜂類食物的補(bǔ)充蛋白質(zhì)來源可采取多種形式。例如，可在附近種植已知能生成比較豐富的花粉的植株(如高粱、蘇丹草、珍珠粟等)。另外，可在蜂箱附近或之中放置濃縮的花粉源，如養(yǎng)蜂者能夠得到的花粉塊。
在種植區(qū)內(nèi)必須慎用殺蟲劑，因其可能殺死成蜂。而且，蜂類有時(shí)拒絕探訪噴過殺蟲劑的大田。因此，如果要使用殺蟲劑，它們對蜂類應(yīng)只具有較低的殺傷作用，并最好是在夜間施用，或在該地區(qū)所有蜂箱都關(guān)閉的其他時(shí)間施用。
實(shí)施此方法的具體方案時(shí)，有可能在親本大豆植株之間產(chǎn)生高水平的雜交傳粉。在親本大豆植株上開始成花的合適時(shí)間，停止一段時(shí)間的灌溉，在此期間沒有大量的自然降雨，以提高花中的花蜜濃度，從而使花對于蜂類有更大的吸引力。在停止灌溉時(shí)，大豆花中的花蜜大量增加，花蜜中的糖成分變得更加濃縮和更加芬芳。這種濃縮的花蜜易于被在該地區(qū)采蜜的蜂類覺察到，使蜂類受到大豆植株的強(qiáng)烈吸引。這種蜂類探訪的增多導(dǎo)致更高水平的理想的雜交傳粉和結(jié)實(shí)。
重要的是，停止灌溉的時(shí)間不要超過有關(guān)親本植株能夠忍受的限度(即不要嚴(yán)重傷害植物代謝而干擾所期望的結(jié)實(shí)和種子生成)。在沒有大量的自然降雨時(shí)停止灌溉的延續(xù)時(shí)間將受到環(huán)境條件(例如溫度、濕度、風(fēng)速等)和土壤持水能力的影響。在一優(yōu)選方案中，停止灌溉的時(shí)間至少為8天(例如10-15天)。
停止灌溉的期間結(jié)束后，可再給親本大豆植株灌溉以促進(jìn)正常的植物生長，保證生成理想的種子，然后在其成熟周期的合適時(shí)間進(jìn)行收獲。然而，此方法的步驟可任意地重復(fù)至少一次(例如1次或2次以上)，在此期間灌水，然后停止灌溉，并再次由攜帶花粉的蜂類進(jìn)行雜交傳粉。在選擇開花期天然地延續(xù)較長的親本大豆植株時(shí)(如當(dāng)兩種親本大豆具有無限開花特性時(shí))，對此方法的步驟進(jìn)行這樣的重復(fù)是特別有利的。例如，當(dāng)兩種親本大豆植株具有無限開花特性時(shí)，一般在開花期總共停止灌溉2或3次(或更多)。然而，當(dāng)兩種親本大豆植株具有有限開花特性時(shí)，一般在開花期總共只停止灌溉1或2次。
雜交傳粉后，在細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株上形成的種子的種皮顏色與雄性可育的恢復(fù)系大豆植株上形成的種子不同。這種種皮顏色在大豆中是由母本產(chǎn)生的。在一優(yōu)選方案中，在細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株上生成的大豆種子具有淺色種皮，在雄性可育的恢復(fù)系大豆植株上形成的種子具有深色種皮。使用任何合適的收獲方式在種植區(qū)混合收獲所產(chǎn)生的種子。例如，可以有效地使用標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)合收割機(jī)收獲。
然后，根據(jù)種皮顏色分離由收獲得到的大豆種子，以形成兩個(gè)基本均一的種子群。一個(gè)種子群能夠長出雄性可育的F1雜交大豆植株，另一個(gè)能夠長出雄性可育的恢復(fù)系植株，它可在中一輪種植中用于生產(chǎn)F1雜交大豆植株。這種分離最好是機(jī)械化的。例如，可以使用光電種子分選設(shè)備，從具有來自母本的淺色種皮的大豆中除去具有來自母本的深色種皮的大豆。ESM International，Inc.(10621 Harwin Drive，Suite 300，Houston，Texas 77036，USA)生產(chǎn)并出售合適的光電種子分選設(shè)備。例如，可以有效地使用GB104C和2000C型。也可使用由日本Saketa生產(chǎn)的具有3、10或40通道的莞豆分選機(jī)，根據(jù)種皮顏色完成大豆的分離。這種機(jī)器可由下述地址得到Houston，Texas USA，Office of Saketa;或C.K.Brown Associates，P.O.Box Q，Twin Falls，Idaho 83303 USA。根據(jù)廠家的說明書調(diào)節(jié)分選速率以達(dá)到分離要求。另外，也可以使種子多次通過種子分選設(shè)備達(dá)到最終的分離。在一個(gè)優(yōu)選方案中，來自細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株并能夠形成F1雜交大豆植株的種子至少有95%的純度，在一更為優(yōu)選的方案中至少有99%的純度。
對于生產(chǎn)能夠長出F1雜交大豆植株的種子來說，本發(fā)明的完整方法顯著提高了現(xiàn)有技術(shù)方法的效率。
雖然用優(yōu)選方案描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，可以對此加以變更和改動(dòng)，這一點(diǎn)對于本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員來說是顯而易見的。這種變更和改動(dòng)被認(rèn)為落入本文附屬的權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高效噬揪壞哪芄懷こ魴坌鑰捎鼺1雜交大豆(Glycine max)植株的種子群和能夠長出用于生產(chǎn)該植株的恢復(fù)系植株的種子群的改良方法，該方法包括(a)在一種植面積上以基本隨機(jī)的群落種植(i)細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株，它生成的種子具有來自母本的純合子顯性淺色種皮，此特性由所存在的純合子顯性基因控制；(ii)雄性可育的恢復(fù)系大豆植株，它生成的種子具有來自母本的至少有一部分表面是深色的種皮，此特性由所存在的純合子隱性基因控制，當(dāng)它與所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株雜交時(shí)，能夠在所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株上生成能夠長出雄性可育的F1雜交大豆植株的種子，它通過自花傳粉生成的種子基本均一地表現(xiàn)出來自母本的淺色種皮；(b)在所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ii)上生成花粉，此花粉基本上不具有氣體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，并且基本上不能由空氣攜帶；(c)借助于攜帶花粉的蜂類，使所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株(i)和所述雄性可育的恢復(fù)系植株(ii)雜交，從而在所述大豆植株(i)上生成具有來自母本的淺色種皮的種子，在所述大豆植株(ii)上由于自花傳粉而生成具有來自母本的至少有一部分表面是深色種皮的種子；(d)混合收獲所述種植面積中的所述植株(i)和(ii)上生成的種子；(e)、根據(jù)種皮顏色分離在所述收獲步驟(d)中得到的種子，以得到基本均一的具有淺色種皮的來自大豆植株(i)的種子群，它們能夠生成F1雜交大豆植株，此植株通過自花傳粉而生成的F2種子基本均一地表面出來自母本的淺色種皮，從而使種植者能夠收獲到種皮顏色基本均一的大豆，并通過所述分離得到來自大豆植株(ii)的基本均一的種子群，它們能夠長出雄性可育的恢復(fù)系大豆植株，并在所述方法進(jìn)行重復(fù)時(shí)適用于步驟(a)。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，在所述種植面積內(nèi)，所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)的花期開始于所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株(ⅰ)的花期之前，并終止于所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株(ⅱ)的花期之后。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，所述的大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)在步驟(c)的所述雜交傳粉時(shí)具有基本相同的高度。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述的大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)具有基本相同的花色。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述的大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)都具有紫色的花。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)是通過基本上是純系的大豆發(fā)生突變而產(chǎn)生，該純系產(chǎn)生的正常種子具有淺色種皮，而突變體的種皮至少在一部分面上是深色。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，在步驟(a)所述的基本隨機(jī)的群落中，約有75-85%的植株是細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株(ⅰ)，約有15-25%的植株是雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株(ⅰ)的所述來自母本的種皮幾乎全部表面都是黃色的。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)的所述來自母本的種皮幾乎全部表面都是黑色的。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)的所述來自母本的種皮幾乎全部表面都是褐色的。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求1的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)的所述來自母本的種皮在鄰接種臍處的一部分表面呈深色馬鞍形。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求11的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中所述的深色馬鞍形區(qū)域是黑色。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求11的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中所述的深色馬鞍形區(qū)域是褐色。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求1的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(c)中所述的攜帶花粉的蜂類主要是蜜蜂。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求1的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，為步驟(a)所述種植面積的傳粉區(qū)附近提供蜂箱，比例為每英畝所述基本隨機(jī)群落的大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)至少2箱。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求1的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，除了在所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)上形成的花粉以外，還為所述攜帶花粉的蜂類提供補(bǔ)補(bǔ)充花粉源，以提供充足的花粉供養(yǎng)所述攜帶花粉的蜂類。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求1的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(d)的所述收獲是使用聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行的。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求1的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(e)所述的大豆種子的分離是使用光電種子分選設(shè)備進(jìn)行的。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求1的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(e)之后的來自大豆植株(ⅰ)的所述基本均一的種子群至少有95%的純度。
20.一種高效率生產(chǎn)基本均一的能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子群和能夠長出用于生產(chǎn)該植株的恢復(fù)系植株的種子群的改良方法，該方法包括(a)在一種植面積上以基本隨機(jī)的群落種植(ⅰ)細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株，它生成的種子具有來自母本的純合子隱性深色種皮，此特性由所存在的純合子隱性基因控制;(ⅱ)雄性可育的恢復(fù)系大豆植株，它生成的種子具有來自母本的至少有一部分表面是淺色的種皮，此特性由所存在的純合子顯性基因控制，當(dāng)它與所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株雜交時(shí)，能夠在所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株上生成能夠長出雄性可育的F1雜交大豆植株的種子，它通過自花傳粉生成的種子基本均一地表現(xiàn)出來自母本的淺色種皮;(b)在魴坌鑰捎幕指聰蕩蠖怪倉輳áⅲ┥閑緯苫ǚ郟嘶ǚ芻舊喜瘓哂釁宥ρ災(zāi)剩⑶一舊喜荒苡煽掌 (c)借助于攜帶花粉的蜂類，使所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株(ⅰ)和所述雄性可育的恢復(fù)系植株(ⅱ)雜交，從而在所述大豆植株(ⅰ)上生成具有來自母本的深色種皮的種子，在所述大豆植株(ⅱ)上由于自花傳粉而生成具有來自母本的至少有一部分表面是淺色種皮的種子;(d)混合收獲所述種植面積中所述植株(ⅰ)和(ⅱ)上生成的種子;(e)根據(jù)種皮顏色分離在所述收獲步驟(d)中得到的種子，以得到具有深色種皮的來自大豆植株(ⅰ)的基本均一的種子群，它們能夠生成F1雜交大豆植株，此植株通過自花傳粉而生成的F2種子基本均一地表現(xiàn)出來自母本的淺色種皮，從而使種植者能夠收獲到種皮顏色基本均一的大豆，并通過所述分離得到來自大豆植株(ⅱ)的基本均一的種子群，它們在所述方法進(jìn)行重復(fù)時(shí)適用于步驟(a)中。
21.一種根據(jù)權(quán)利要求20的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，在所述種植面積內(nèi)，所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)的花期開始于所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株(ⅰ)的花期之前，并終止于所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株(ⅱ)的花期之后。
22.一種根據(jù)權(quán)利要求20的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，所述的大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)在步驟(c)的所述雜交傳粉時(shí)具有基本相同的高度。
23.一種根據(jù)權(quán)利要求20的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述的大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)都具有基本相同的花色。
24.一種根據(jù)權(quán)利要求20的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述的大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)都具有紫色的花。
25.一種根據(jù)權(quán)利要求20的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)是通過基本上是純系的大豆發(fā)生突變而產(chǎn)生，該純系產(chǎn)生的正常種子具有淺色種皮，而突變體的種皮至少在一部分表面上是深色。
26.一種根據(jù)權(quán)利要求20的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，在步驟(a)所述的基本隨機(jī)的群落中，約有75-85%的植株是細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株(ⅰ)，約有15-25%的植株是雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)。
27.一種根據(jù)權(quán)利要求20的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株(ⅰ)的所述來自母本的種皮幾乎全部表面都是黑色的。
28.一種根據(jù)權(quán)利要求20的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株(ⅰ)的所述來自母本的種皮幾乎全部表面都是褐色的。
29.一種根據(jù)權(quán)利要求20的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株(ⅰ)的所述來自母本的種皮在鄰接種臍處的一部分表面呈深色馬鞍形。
30.一種根據(jù)權(quán)利要求29的高噬芄懷こ魴坌鑰捎鼺1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中所述的深色馬鞍形區(qū)域是黑色的。
31.一種根據(jù)權(quán)利要求29的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中所述的深色馬鞍形區(qū)域是褐色的。
32.一種根據(jù)權(quán)利要求20的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)的所述來自母本的種皮幾乎全部表面都是黃色的。
33.一種根據(jù)權(quán)利要求20的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(c)中所述的攜帶花粉的蜂類主要是蜜蜂。
34.一種根據(jù)權(quán)利要求20的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，為步驟(a)所述種植面積的傳粉區(qū)附近提供蜂箱，比例為每英畝所述基本隨機(jī)群落的大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)至少2箱。
35.一種根據(jù)權(quán)利要求20的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，除了在所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)上形成的花粉以外，還為所述攜帶花粉的蜂類提供補(bǔ)充花粉源，以提供充足的花粉供養(yǎng)所述攜帶花粉的蜂類。
36.一種根據(jù)權(quán)利要求20的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(d)的所述收獲是使用聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行的。
37.一種根據(jù)權(quán)利要求20的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(e)所述的大豆種子的分離是使用光電種子分選設(shè)備進(jìn)行的。
38.一種根據(jù)權(quán)利要求20的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(e)之后的來自大豆植株(ⅰ)的所述基本均一的種子群至少有95%的純度。
39.一種高效率生產(chǎn)基本均一的能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子群和能夠長出用于生產(chǎn)該植株的恢復(fù)系植株的種子群的改良方法，該方法包括(a)在一種植面積上以基本隨機(jī)的群落種植(ⅰ)約75-85%的細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株，它生成的種子具有來自母本的純合子顯性黃色種皮，此特性由所存在的純合子顯性基因控制;(ⅱ)約15-25%雄性可育的恢復(fù)系大豆植株，它生成的種子具有來自母本的幾乎全部表面都是黑色的種皮，此特性由所存在的純合子隱性基因控制，當(dāng)它與所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株雜交時(shí)，能夠在所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株上生成能夠長出雄性可育的F1雜交大豆植株的種子，它通過自花傳粉生成的種子基本均一地表現(xiàn)出來自母本的黃色種皮;(b)在所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)上生成花粉，此花粉基本上不具有氣體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，并且基本上不能由空氣攜帶;(c)借助于蜜蜂，使所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株(ⅰ)和所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)雜交，從而在所述大豆植株(ⅰ)上生成具有來自母本的黃色種皮的種子，在所述大豆植株(ⅱ)上由于自花傳粉而生成具有來自母本的幾乎全部表面都是黑色的種皮;(d)使用聯(lián)合收割機(jī)混合收獲所述種植面積中的所述大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)上生成的種子;(e)使用光電種子分選設(shè)備根據(jù)種皮顏色分離在所述收獲步驟(d)中得到的種子，以得到基揪壞?、诌|儆 5%純度的、來自大豆植株(ⅰ)并具有黃色種皮的種子群，它們能夠生成F1雜交大豆植株，此植株通過自花傳粉而生成的F2種子基本均一地表現(xiàn)出來自母本的黃色種皮，從而使種植者能夠收獲到種皮顏色基本均一的大豆，并通過所述分離得到來自大豆植株(ⅱ)的基本均一的種子群，它們能夠長出雄性可育的恢復(fù)系大豆植株，該植株在所述方法進(jìn)行重復(fù)時(shí)適用于步驟(a)中。
40.一種根據(jù)權(quán)利要求39的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，在所述種植面積內(nèi)，所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)的花期開始于所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株(ⅰ)的花期之前，并終止于所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株(ⅱ)的花期之后。
41.一種根據(jù)權(quán)利要求39的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，所述的大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)在步驟(c)的所述雜交傳粉時(shí)具有基本相同的高度。
42.一種根據(jù)權(quán)利要求39的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述的大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)都具有基本相同的花色。
43.一種根據(jù)權(quán)利要求39的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述的大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)都具有紫色的花。
44.一種根據(jù)權(quán)利要求39的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)是通過基本上是純系的大豆發(fā)生突變而產(chǎn)生，該純系產(chǎn)生的正常種子具有淺色種皮，而突變體的種皮幾乎全部表面都是黑色的。
45.一種根據(jù)權(quán)利要求39的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，為步驟(a)所述種植面積的傳粉區(qū)附近提供蜂箱，比例為每英畝所述基本隨機(jī)群落的大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)至少2箱。
46.一種根據(jù)權(quán)利要求39的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，除了在所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)上生成的花粉以外，還為所述蜜蜂提供補(bǔ)充花粉源，以提供充足的花粉供養(yǎng)所述蜜蜂。
47.一種根據(jù)權(quán)利要求39的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(e)之后的來自大豆植株(ⅰ)的所述基本均一的種子群至少有99%的純度。
48.一種高效率生產(chǎn)基本均一的能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子群和能夠長出用于生產(chǎn)該植株的恢復(fù)系植株的種子群的改良方法，該方法包括(a)在一種植面積上以基本隨機(jī)的群落種植(ⅰ)約75-85%的細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株，它生成的種子具有來自母本的純合子顯性黃色種皮，此特性由所存在的純合子顯性基因控制;(ⅱ)約15-25%雄性可育的恢復(fù)系大豆植株，它生成的種子具有來自母本的幾乎全部表面都是褐色的種皮，此特性由所存在的純合子隱性基因控制，當(dāng)它與所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株雜交時(shí)，能夠在所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育的大豆植株上生成能夠長出雄性可育的F1雜交大豆植株的種子，它通過自花傳粉生成的種子基本均一地表現(xiàn)出來自母本的黃色種皮;(b)在所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)上生成花粉，此花粉基本上不具有氣體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，并基本上不能由空氣攜帶;(c)借助于蜜蜂，使所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株(ⅰ)和所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)雜交，從而在所述大豆植株(ⅰ)上生成具有來自母本的黃色種皮的種子，在所述大豆植株(ⅱ)上由于自花傳粉而生成具有來自母本的幾乎全部表面都是褐色的種皮;(d)使用聯(lián)合收割機(jī)混合收獲所述種植面積中的所述大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)上生成的種子;(e)使用光電種子分選設(shè)備根據(jù)種皮顏色分離在所述收獲步驟(d)中得到的種子，以得到基本均一的、至少有95%純度的、來自大豆植株(ⅰ)并具有黃色種皮的種子群，它們能夠生成F1雜交大豆植株，此植株通過自花傳粉而生成的F2種子基本均一地表現(xiàn)出來自母本的黃色種皮，從而使種植者能夠收獲到種皮顏色基本均一的大豆，并通過所述分離得到來自大豆植株(ⅱ)的基本均一的種子群，它們能夠長出雄性可育的恢復(fù)系大豆植株，該植株在所述方法進(jìn)行重復(fù)時(shí)適用于步驟(a)中。
49.一種根據(jù)權(quán)利要求48的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，在所述種植面積內(nèi)，所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)的花期開始于所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株(ⅰ)的花期之前，并終止于所述細(xì)胞質(zhì)雄性不育大豆植株(ⅱ)的花期之后。
50.一種根據(jù)權(quán)利要求48的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，所述的大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)在步驟(c)所述的雜交傳粉時(shí)具有基本相同的高度。
51.一種根據(jù)權(quán)利要求48的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述的大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)具有基本相同的花色。
52.一種根據(jù)權(quán)利要求48的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述的大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)都具有紫色的花。
53.一種根據(jù)權(quán)利要求48的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(a)中所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)是通過基本上是純系的大豆發(fā)生突變而產(chǎn)生，該純系產(chǎn)生的正常種子具有淺色種皮。而突變體的種皮幾乎全部表面都是褐色的。
54.一種根據(jù)權(quán)利要求48的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，為步驟(a)所述種植面積的傳粉區(qū)附近提供蜂箱，比例為每英畝所述基本隨機(jī)群落的大豆植株(ⅰ)和(ⅱ)至少2箱。
55.一種根據(jù)權(quán)利要求48的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，除了在所述雄性可育的恢復(fù)系大豆植株(ⅱ)上生成的花粉以外，還為所述蜜蜂提供補(bǔ)充花粉源，以提供充足的花粉供養(yǎng)所述蜜蜂。
56.一種根據(jù)權(quán)利要求48的高效率生產(chǎn)能夠長出雄性可育F1雜交大豆植株的種子的改良方法，其中，步驟(e)之后的來自大豆植株(ⅰ)的所述基本均一的種子群至少有99%的純度。
全文摘要
提供了一種利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育性的有效方法，其中，在單一種植面積內(nèi)同時(shí)混合生成能夠生成F
文檔編號A01H5/10GK1031008SQ8810311
公開日1989年2月15日 申請日期1988年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1987年5月27日
發(fā)明者威廉·H·戴維斯 申請人:圍環(huán)物產(chǎn)公司