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兩系法雜交高粱種子的生產(chǎn)方法

文檔序號:379404閱讀:1160來源:國知局
專利名稱:兩系法雜交高粱種子的生產(chǎn)方法
技術領域
本發(fā)明涉及高粱種子的生產(chǎn),具體為兩系法雜交高粱種子的生產(chǎn)方法。
高粱雜種優(yōu)勢利用,自五十年代美國選育出第一個細胞質雄性不育系TX3197A以后,世界上主要使用三系法。兩系法高粱雜種優(yōu)勢利用是在三系法的基礎上,省去了保持系,依靠高粱兩用不育系育性對溫光敏感的特性,即在一定的溫光條件下表現(xiàn)可育,用于自交繁殖留種;而在另一溫光條件下表現(xiàn)不育,用于與恢復系雜交生產(chǎn)雜交一代種子。印度于1993年報道發(fā)現(xiàn)高粱光溫敏細胞質雄性不育材料,并生產(chǎn)出兩系甜高粱雜交種SSH-1。湖南省農科院高粱研究開發(fā)中心于1988年開始兩系法雜交高粱育種研究,1992年育成糯高粱兩用不育系湘糯粱S-1及兩系雜交組合湘兩優(yōu)糯粱一號。同年糯高粱兩用不育系的選育方法及兩系法制種技術申請了國家專利。然而在利用湘糯粱S-1生產(chǎn)兩系高粱雜交種子的過程中,還存在如下兩個方面的問題1.由于誘導兩用不育系穩(wěn)定不育的起點溫度偏低,使得安全制種的生態(tài)點的選擇范圍窄,僅適宜海南冬季制種,大面積制種難度大;2.由于兩用不育系育性轉換的起點溫度出現(xiàn)遺傳漂移現(xiàn)象,使得制種溫光條件下,兩用不育系可育株的比例上升到50%以上,生產(chǎn)的雜交種子純度難以保證。
本發(fā)明的目的旨在解決兩用不育系穩(wěn)定不育的起點溫度偏低與遺傳漂移問題,從而提供一套安全實用的兩系法雜交高粱種子的生產(chǎn)方法。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案如下選育高起點溫度的高粱兩用不育系,以湘白糯高粱與TX3197B雜交,再與TX3197A轉育,或繼續(xù)與粳型高粱RW、輻射變異矮稈甜高粱雜交轉育的后代中,育性具有溫光敏感特性的株系為育種材料,通過適當推遲播種期至4月中、下旬(正常4月上旬播種),7月上、中旬抽穗揚花,在偏高溫選擇壓條件下篩選日平均氣溫為24.5-26.5℃時抽穗仍表現(xiàn)不育的株系,砍稈再生,再生高粱于8月中、下旬抽穗揚花,使其在日平均氣溫27.5℃以上時抽穗表現(xiàn)可育,自交結籽。經(jīng)多代篩選穩(wěn)定,育成高起點溫度的高粱兩用不育系。高粱兩用不育系的提純穩(wěn)定,以兩用不育系單穗為材料,將溫度控制在育性轉換的起點溫度,光照強度控制在2-3萬LUX,當植株生長發(fā)育到育性轉換敏感期時進行處理。抽穗后逐株鏡檢花粉發(fā)育情況,去掉發(fā)生遺傳漂移的可育植株,留下花粉敗育率達100%的不育植株,砍稈再生。再生植株在8月中、下旬高溫條件下抽穗表現(xiàn)可育,經(jīng)自交結實,繁殖出核心種子,利用核心種子在大田繁殖出原原種及原種。提純后的原種在制種溫光條件下,不育株率達98%以上。安全實用的兩系法雜交高粱種子的生產(chǎn),關鍵在于利用高起點溫度或提純穩(wěn)定的兩用不育系,選擇適宜繁殖與制種的生態(tài)點。在滿足高粱植株正常生長、發(fā)育、成熟的溫光條件下,選擇連續(xù)15天以上日平均氣溫滿足兩用不育系可育溫光條件的生態(tài)點繁殖兩用不育系,選擇連續(xù)25天以上日平均氣溫滿足兩用不育系穩(wěn)定不育的溫光條件的生態(tài)點進行制種。根據(jù)上述條件,繁殖兩用不育系一般在400米海拔以下,8月中、下旬抽穗表現(xiàn)可育的生態(tài)點上進行。夏季制種一般在600米海拔以上,兩用不育系7-8月份抽穗仍表現(xiàn)不育的生態(tài)點上進行。秋季制種以兩用不育系在9月下旬至10月中旬抽穗表現(xiàn)不育,后期氣溫不影響正常灌漿成熟的生態(tài)點最為適宜。冬季制種要求1-2月份低溫條件不影響高粱正常生長發(fā)育,一般12月中旬至2月下旬抽穗,兩用不育系表現(xiàn)不育,安排的抽穗時段達60天以上。
本發(fā)明所指的高起點溫度的高粱兩用不育系,是指以溫敏為主,低溫不育,高溫可育類型的兩用不育系,且穩(wěn)定不育的臨界起點溫度相對較高,為24.5℃以上。育性轉換的敏感期是指溫度對兩用不育系育性發(fā)生變化影響最敏感的時期,即花粉母細胞分化至減數(shù)分裂期,從外形判斷為旗葉葉環(huán)高出倒2葉葉環(huán)0-8厘米,也即抽穗前4-10天(秋季)或3-7天(夏季)。兩系法雜交高粱種子的生產(chǎn)包括親本的繁殖與雜交制種。繁殖親本必須在嚴格的隔離條件下進行,隔離的方法主要采用空間隔離,即與其他高粱地相距約1公里。兩用不育系的繁殖以原原種作播種材料,播種期的安排主要根據(jù)抽穗期來確定,一般8月中、下旬日平均氣溫最高,此時抽穗,兩用不育系不育度高,因此播種期以安排在6月上、中旬為宜。父本恢復系的繁殖與普通高粱栽培方法相同,但需注意去雜保純,兩系法高粱雜交制種,母本以兩用不育系原原種作播種材料。根據(jù)不同生態(tài)點,可分為夏制、秋制和冬制三種類型。夏制一般于3月下旬至4月下旬播種,7月上旬至8月下旬抽穗揚花。秋制一般于7月下旬至8月中旬播種,9月下旬至10月中旬抽穗揚花。冬制一般于9月中旬至11月下旬播種,12月中旬至2月下旬抽穗揚花。父母本行比為1∶4-6,種植密度為每畝栽種父本2000株,母本8000-10000株。調節(jié)花期主要是根據(jù)父母本生育期的長短,確定好父母本的播期差。如發(fā)現(xiàn)花期相遇不好,苗期可對生長快的親本用遲間苗、留小苗,適當增加密度的辦法控制生長,拔節(jié)后對生長慢的親本增肥增水或噴施植物生長調節(jié)劑促其生長。采用人工輔助授粉,可大幅度提高結實率及制種產(chǎn)量,輔助授粉的方法主要是手搖父本,或行棍敲粉,也可用紙袋取粉毛筆授粉。嚴格去雜是保證雜交種子純度的關鍵,去雜的方法是,抽穗前先去掉與父母本長相不一致的植株,抽穗揚花時再去掉母本不育系中個別可育的植株。及時收獲脫粒,生產(chǎn)出合格的雜交種子。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.兩用不育系育性轉換的起點溫度由23.8℃提高到24.5℃以上,擴大了種子生產(chǎn),特別是制種生態(tài)點的選擇范圍。制種方式由冬制擴大到夏制和秋制,提高了制種的安全系數(shù)。2.通過建立核心種子的提純繁殖體系,有效地克服了兩用不育系育性的遺傳漂移現(xiàn)象。在制種溫光條件下兩用不育系的不育株率由50%提高到98%以上,保證了雜交種子的純度。
實施例1.以湘白糯高粱與TX3197B雜交,再與TX3197A轉育,在分離后代中,選用育性具有溫光敏感特性的白粒糯高粱為育種材料,分別在4月中旬和下旬播種,7月上旬和中旬偏高溫選擇壓條件下抽穗揚花。觀察育性表現(xiàn),拔除可育和半育的植株,留下不育的株植砍稈再生。再生高粱在8月中旬和下旬高溫條件下抽穗揚花,表現(xiàn)可育,自交結實。經(jīng)多代選育穩(wěn)定,育成高起點溫度的糯高粱兩用不育系湘糯粱2S(為24.5℃)和湘糯粱3S(為26.5℃)。以湘糯粱2S單穗為材料,4月上旬播種,6月中旬育性轉換敏感期通過人工生物氣候室控溫24.5℃,控光3萬LUX處理,抽穗揚花期鏡檢花粉發(fā)育情況,拔除可育和半育植株,留下花粉敗育率達100%的不育植株,砍稈再生。再生植株于8月中、下旬高溫條件下抽穗,轉為可育,通過自交繁殖出核心種子,核心種子在大田于4月中旬播種,7月上旬抽穗揚花,繼續(xù)拔除花粉量多,可育度高的植株,留下不育的植株,砍稈再生,再生植株同樣在8月中、下旬抽穗,自交結實繁殖出純化穩(wěn)定的原原種和原種。用湘糯粱2S原種在湖南桂東等地夏制于4月中、下旬播種,在湖南江永等地秋制于7月下旬至8月上旬播種,在海南三亞冬制于9月下旬至11月中旬播種,均表現(xiàn)穩(wěn)定不育,不育株率達98.5%以上,不育度達99.2%以上。用恢復系湘10721作父本與其配組,父母本同期播種,1∶4的行比,花期相遇良好。采用人工授粉,異交結實率高。生產(chǎn)出的兩系雜交一代種子表現(xiàn)出高產(chǎn)、優(yōu)質、綜合性狀好等特點。
2.以湘糯粱S-1單穗為材料,按實施例1所述核心種子提純繁種方法,利用人工生物氣候室控制溫度為23.8℃,得到了純化穩(wěn)定的湘糯粱S-1原種,經(jīng)與恢復系湘10721在海南三亞冬季制種,10月上旬至11月中旬播種,1月上旬至2月中旬抽穗揚花,湘糯粱S-1表現(xiàn)育性穩(wěn)定,不育株率達99.5%,不育度達100%。
3.以湘糯粱S-1為母本,粳型高粱RW為父本雜交,F(xiàn)2中不育株再與RW回交,在分離后代中選用具溫光敏特性的黃粒粳高粱為育種材料,按實施例1所述高起點溫度兩用不育系選育方法,育成粳高粱兩用不育系湘粳粱1S,其育性轉換的起點溫度為24.8℃。按實施例1提純繁種方法,在控溫24.8℃條件下,獲得純化穩(wěn)定的原種。該不育系在湖南長沙7月中旬至8月下旬抽穗揚花,表現(xiàn)可育。在海南三亞冬制,10月中旬播種,1月中旬抽穗揚花,表現(xiàn)穩(wěn)定不育,不育株率達98%,不育度達99.5%,與恢復系如晉粱5號配組,生產(chǎn)出兩系雜交粳高粱,雜種優(yōu)勢強。
4.以湘糯粱2S為母本,紅粒甜高粱輻射處理后的矮稈變異株為父本雜交,選用F2代中不育株再與矮稈甜高粱回交轉育,從分離后代中選用具溫光敏特性的甜高粱為育種材料,同樣按實施例1所述高起點溫度兩用不育系選育方法,育成甜高粱兩用不育系湘甜粱1S,其育性轉換起點溫度為25.5℃。如實施例1所述提純繁種方法,通過控溫25.5℃,所獲得的原種在湖南長沙8月中、下旬抽穗揚花,可育度達75%以上,在湖南瀏陽夏制,4月上旬播種,7月上旬抽穗揚花,不育性穩(wěn)定,不育度達98.5%以上。與恢復系如115雜交,異交結實率高,生產(chǎn)出的種子為兩系雜交甜高粱種。
權利要求
1.一種兩系法雜交高粱種子的生產(chǎn)方法,包括兩用不育系的選育,兩用不育系的提純穩(wěn)定以及繁殖制種,其特征在于(1)選育高起點溫度的兩用不育系,以湘白糯高粱與TX3197B雜交,再與TX3197A轉育,或與粳高粱RW,輻射變異矮稈甜高粱轉育的分離后代為材料,選用育性具有溫光敏感特性的株系,于4月中、下旬播種,7月上、中旬抽穗揚花,在24.5-26.5℃偏高溫選擇壓條件下,篩選表現(xiàn)不育的植株,砍稈再生,再生高粱于8月中、下旬27.5℃以上高溫條件下抽穗揚花,轉為可育,自交結實,經(jīng)多代篩選穩(wěn)定,育成育性轉換起點溫度較高的糯型、粳型及甜高粱兩用不育系;(2)以兩用不育系單穗為材料,在育性轉換敏感期,控制溫度為兩用不育系育性轉換的起點溫度,光照強度為2-3萬LUX,在抽穗揚花期鏡檢花粉發(fā)育狀況,進行篩選,去掉發(fā)生遺傳漂移的可育植株,留下未漂移的不育植株,砍稈再生,再生高粱在高溫的自然氣候條件下抽穗揚花,表現(xiàn)可育,自交繁殖出核心種子,利用核心種子在大田繁殖出純化穩(wěn)定的原原種及其原種;(3)以高起點溫度及穩(wěn)定純化的兩用不育系為親本,選擇連續(xù)15天以上日平均氣溫滿足兩用不育系可育溫光條件的生態(tài)點繁殖兩用不育系,選擇連續(xù)25天以上日平均氣溫滿足兩用不育系穩(wěn)定不育的溫光條件的生態(tài)點進行制種。
全文摘要
兩系法雜交高粱種子的生產(chǎn)涉及一種高粱種子的生產(chǎn)方法。從育性具有溫光敏感特性的高粱育種材料中,通過24.5—26.5℃偏高溫選擇壓條件,選育出高起點溫度的兩用不育系;在育性轉換敏感期,通過控制溫度與光照條件,建立起核心種子的提純繁殖體系,獲得了純化穩(wěn)定的兩用不育系;用上述兩用不育系在適宜的生態(tài)點生產(chǎn)出兩系雜交高粱種子,使種子生產(chǎn)范圍更廣,更安全,純度更高。
文檔編號A01H1/02GK1276149SQ9911540
公開日2000年12月13日 申請日期1999年6月3日 優(yōu)先權日1999年6月3日
發(fā)明者劉海軍, 湯文光, 尹顓斌, 曾賢杰, 葉桃林, 楊光立, 李光林, 劉登望 申請人:湖南省農業(yè)科學院高粱研究開發(fā)中心
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