專利名稱：多生態(tài)區(qū)輪回混選-混種棉花育種方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及育種領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及多生態(tài)區(qū)輪回混選-混種棉花育種方法。
背景技術(shù)：
我國是世界主要產(chǎn)棉大國，總產(chǎn)量占世界棉花產(chǎn)量的25%左右，位居第一。植棉歷史悠久，早在2000多年前在華南就有種植。地域遼闊，東起遼河流域及長江三角洲，西至塔里木盆地西緣，南自海南崖縣，北抵瑪納斯河流域，在北緯18° 46°、東經(jīng)76° 124°之間，在這寬廣的國土里，各地對棉花品種的要求不一。為此，我國除了中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所這一專業(yè)從事棉花科學研究的國家級機構(gòu)外，在相關(guān)植棉省(市、自治區(qū)、兵團)的省級和地區(qū)級大專院校、科研院所都設有棉花育種機構(gòu)，這在一定時期，特別是改革開放以來，培育了大量新品種，對促進我國棉花生產(chǎn)起到了積級的推動作用。近些年來，我國每年通過國家和省級審定的棉花新品種超過100個，棉花品種“多、亂、雜”現(xiàn)象也日趨嚴重，在長江流域和黃河流域兩大產(chǎn)棉區(qū)，大部分棉農(nóng)在自家?guī)桩€棉田里種植2個以上棉花品種，有的地方一個村莊種了上百個品種，混收混售，棉花纖維長度不一致，品質(zhì)下降，對紡織工業(yè)造成不利影響。其主要原因是，目前大都數(shù)棉花品種對環(huán)境、氣候適應性較差，棉農(nóng)種植單一品種風險大，而其根本原因在于育種技術(shù)方法的局限性。系譜選擇法在棉花早期育種階段曾起過很大作用。我國二十世紀60年代和70年代初育成的品種，其中大部分用此法育得，如徐州209、徐州1818、中棉所2號、中棉所3號、滬棉204等。系譜選擇法是利用生產(chǎn)上大面積應用的品種群體中發(fā)生的自然變異或殘留的遺傳變異，選擇其中的優(yōu)異單株，培育成新品種。其機率極低，但一旦選得后，就能比較快地育成品種。80年代以后，棉花系譜選擇育種沒有取得大的進展，其原因可能是由于棉田廣泛使用殺蟲劑，消滅了大量傳粉媒介昆蟲，從而降低了異交率的結(jié)果。誘變育種在棉花上成功的例子不多。生物技術(shù)如外源Bt抗蟲棉基因轉(zhuǎn)化在棉花新材料創(chuàng)制上取得重大進展，還有分子標記技術(shù)近幾年也成熱點，但是現(xiàn)在棉花育種運用最多和最普遍的方法還是雜交育種，生物技術(shù)必須與雜交育種結(jié)合才能育成優(yōu)良品種。回交法是從雜交育種中派生出來的，對改進單一性狀效果明顯。遠緣雜交也是從雜交育種中派生出來的。由于親本間親緣關(guān)系比較遠，在育種實踐上存在兩大難題，一是親本的不親和性；二是后代的不育性。棉花育種不管采用什么文法，育種程序歸納起來大致是三個步驟發(fā)現(xiàn)或創(chuàng)造變異，選擇變異，穩(wěn)定變異。新變異是育種前提。所以，以往一些學者對棉花育種方法的研究也都其中在此。如1977年，Meredith，Jr.曾以三種間雜種遺傳背景的復合材料作為供體親本，陸地棉高產(chǎn)商品品種岱字棉16作為輪回親本，進行了 3輪回交。從中選擇皮棉產(chǎn)量與纖維強度結(jié)合得較好的后代，但回交并不能根本改變這兩個性狀之間負相關(guān)的基本遺傳關(guān)系。又如中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所馬家璋研究員從1982年開始，研究棉花混選-混交育種體系，采取多親本復合雜交，大陸混選-海南混交育種方法等等，著力點都在創(chuàng)造新變異上，一直到現(xiàn)在沒有大的變化。目前我國上百家棉花育種機構(gòu)(其它作物也類似)創(chuàng)造新變異后就在某一地選擇變異，穩(wěn)定變異，培育的品種局限性很強，很少適宜大面積推廣應用。以前是交通和經(jīng)費的原因，現(xiàn)在隨著國力的強大，各方面條件均已成熟，應該注重創(chuàng)造新變異的同時，也要加強選擇變異，穩(wěn)定變異研究。二十一世紀初，美國岱字棉公司培育的棉花品種3 進入我國，能迅速大面積推廣，不僅僅是因為抗蟲性好，其純度高、一致性好、適應性廣更是關(guān)鍵。因此，目前在棉花育種領(lǐng)域，新育成棉化品種的廣適性有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
因此，為了解決上述問題，本發(fā)明的發(fā)明人提出并完成本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供多生態(tài)區(qū)輪回混選-混種棉花育種方法。根據(jù)本發(fā)明的多生態(tài)區(qū)輪回混選-混種棉花育種方法，所述方法包括以下步驟1)配制棉花父本、母本雜交組合，進行雜交制種；2) F1代雜交種冬季南繁加代；3)F2代種子分種在黃河流域、長江流域、和西北內(nèi)陸的棉區(qū)；4)選取F2代的優(yōu)良單株混收，即F3代種子，并南繁加代；5)F4代種子再分種在黃河流域、長江流域、和西北內(nèi)陸的棉區(qū)；6)選取F4代的優(yōu)良單株混收，即F5代種子，并南繁加代；7)選取F5代的優(yōu)良單株混收，即F6代種子，在雜交制種地種植，并根據(jù)育種目的選擇優(yōu)良單株，入選單株進一步進行株行、株系和品比試驗，連續(xù)兩年自交的后代，通過比較試驗和分級標記檢測純度，同時通過隔離繁育確保純度，從而選育得到新的棉花品種。根據(jù)本發(fā)明的方法，在步驟1)中，配制雜交組合技術(shù)關(guān)鍵是親本選擇，先查閱親本的來源，再鑒定和篩選親本的農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟性狀。一般每年6月份配制雜交組合，根據(jù)育種目標，一般分創(chuàng)造新的育種材料和選育新品種兩種。選擇親本本著互補的原則，主要是來源、產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性方面。配制雜交組合可用雙親本雜交(AXB)、三個親本雜交(AXB) XC或多親本(AXB)X(CXD)等，根據(jù)后代表現(xiàn)決定是否要回交。具體地，根據(jù)本發(fā)明的多生態(tài)區(qū)輪回混選-混種棉花育種方法可以包括以下步驟1、每年7月15日前后開始雜交制種，8月10日前結(jié)束，9月25日前后收獲，F(xiàn)1代10月初送至海南三亞進行冬季南繁種植，根據(jù)育種基地的數(shù)量，適當擴大種植面積，其目的是利用冬季海南的氣溫，加速雜交種的變異，縮短育種時間，收獲要適當提前，一般在3月20日前后，軋完花后，種子應迅速寄往各生態(tài)試驗點，確保按時播種。2、F2代種子分種在黃河流域、長江流域和西北內(nèi)陸三大棉區(qū)，每個棉區(qū)設2-3個點，每一個點要有氣候、土壤和種植模式的特異性，如積溫低、中、高，降水量多、少，鹽堿地、旱地、病地、春棉、小麥(油菜)套棉、麥瓜棉套棉、麥茬棉等等，因F2代為分離群體，同一雜交組合在不同生態(tài)條件下可選擇出多種類型的材料。每個組合在每點種0. 2畝左右，9月20日開始篩選，第一輪先決選組合，一般淘汰率在50%左右，第二輪從入選的組合中決選農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟性狀表現(xiàn)較好的單株，每個單株選中部鈴收1-2就可以了，其目的是盡可能多的獲得遺傳變異多樣性。各個試點的同一組合種子混合在一起，10月初送至海南三亞進行冬季南繁加代。3、F3代種子冬季在海南種植面積要相應擴大，除了加代功能外，還要使變異充分，每組合0.2畝以上，3月20日前后混收優(yōu)良單株，4月10日前寄至各生態(tài)試驗點。4、F4代種子再分種在黃河流域、長江流域和西北內(nèi)陸三大棉區(qū)各生態(tài)試驗點，每個組合在每點種至少0.3畝以上，為了擴大群體。同樣9月20日開始篩選，第一輪也是先決選組合，一般淘汰率在60%左右，第二輪從入選的組合中決選農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟性狀表現(xiàn)較好的單株，每個單株選中部鈴收1-2，各個試點的同一組合種子混合在一起，10月初送至海南三亞進行冬季南繁加代。5、F5代種子冬季在海南種植面積至少0. 3畝以上，3月20日前后混收優(yōu)良單株，4月10日前寄至雜交制種地(如河南安陽)。6、F6代種子4月25日前后統(tǒng)一在雜交制種地(如河南安陽中棉所本部)種植1畝以上，其目的是利于育種者全生育期觀察、鑒定和篩選。根據(jù)育種目的，選擇單株，一般每組合大田入選單株在200個以上，經(jīng)冬季室內(nèi)考種，品質(zhì)測試，保留農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟性狀均優(yōu)良的單株，F(xiàn)6代單株已基本穩(wěn)定，沒有必要冬季南繁加代，況且南繁中因異花授粉、機械和人為混雜等因素還可能產(chǎn)生不利變異。入選單株進一步進行株行、株系和品比試驗，均設在雜交制種地(如河南安陽中棉所本部)，以當前大面積推廣的品種為對照，一方面按品種或材料要求，鑒定其純度、一致性和特異性，另一方面根據(jù)生產(chǎn)要求鑒定其早熟性、產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病蟲性。對某一性狀特異，綜合性還不能應用生產(chǎn)的品系作為骨干親本供以后利用；對各種性狀均表現(xiàn)優(yōu)異的品系，第二年種植2畝以上再從中入選單株，經(jīng)冬季室內(nèi)考種，品質(zhì)測試，保留的單株連續(xù)兩年自交，為的是品種更加穩(wěn)定一致。連續(xù)兩年自交的后代一方面參加所級品比試驗、抗病蟲鑒定、SSR分子標記純度檢測，進一步參加國家或省級區(qū)域試驗一生產(chǎn)試驗一通過審定成為品種。另一方面隔離繁育，通過連續(xù)三年不隔離、僅種an寬的玉米隔離帶、隔離IOOm和隔離500m試驗，不隔離、僅種2m寬的玉米隔離帶、隔離IOOm和隔離500m的純度分別為87. 6%,93. 1%,96. 5%和99. 9%。表明必須隔離500m以上才能確保品種的純度。根據(jù)本發(fā)明的多生態(tài)區(qū)輪回混選-混種棉花育種方法，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以基于公知常識、結(jié)合育種目的選取優(yōu)株，例如，先從大田中選取生育期適中、較松散、生長勢強、葉片中等大小、結(jié)鈴性強(單株20鈴以上)、鈴較大、抗病蟲好、不易早衰的單株，冬季室內(nèi)考種測定鈴重、衣分和籽指，皮棉送至農(nóng)業(yè)部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心進行纖維品質(zhì)測試。最后決選單株指標是單鈴重彡5. 5g，衣分彡40%，籽指IOg以上，長度彡29mm,比強度彡28. OcN/tex,馬克隆值3. 7 5. 2。本發(fā)明提供了一種在創(chuàng)造新變異上還采用生物技術(shù)與雜交育種相結(jié)合的方法，也補充了修飾性回交和輪回選擇方法，提高產(chǎn)量、品質(zhì)和抗蟲性。選育效率高、品種類型多樣、適應性廣、純度高和一致性，更為以后培育更好的品種打下了基礎。


圖1本發(fā)明的方法流程圖。
具體實施方式
實施例1中棉所44選育過程中棉所44親本組合為(中2369 X Tamcot CD3H)F2X中棉所17。其中，中2369為本所選育的品系，主要特點是結(jié)鈴性強，集中；Tamcot CD!3H來自美國，抗病蟲性好沖棉所17是本申請人育成的豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)品種。1990年在河南安陽中棉所本部配制雜交組合中2369 X Tamcot⑶3H，冬季南繁加代，1991年在河南安陽中棉所本部F2代選豐產(chǎn)、抗病、抗鹽性好的單株與中棉所17再做雜交，經(jīng)冬季南繁加代后，1992年其組合在安陽、商丘、德州、滄州等地混選-混種，1993年選出單株91個，1994年經(jīng)初步測產(chǎn)和纖維品質(zhì)測試后選出優(yōu)良株行16個，1995年株系比較試驗，1996年進行品系預備試驗，繼續(xù)對豐產(chǎn)性、抗病性、耐旱堿性和纖維品質(zhì)進行全面分析測試，1997-1999年先后在河南、新疆、山東和浙江等省(自治區(qū))鹽堿地或旱地生態(tài)試驗，經(jīng)綜合測試分析后選出抗鹽新品系中8036。該品種的優(yōu)點的抗鹽堿，在土壤含鹽量達0.4%條件下，相對成活苗率81.3%，達抗鹽水平，填補了河南省乃至我國沒有抗鹽棉花品種的空白。實施例2中棉所49選育過程中棉所49親本組合為中棉所35 X中51504。1995年以中棉所35為母本，中51504為父本在本所配制雜交組合，1995年F1代種子冬季海南三亞南繁加代種植10行，1996年3月共收獲4公斤毛子。1996年其F2代在河南安陽、商丘、山東德州、河北滄州、新疆喀什、阿克蘇等地各種植0. 2畝，并在安陽病圃種植了 0. 1畝，9月下旬每個試驗點混收20-30棵優(yōu)株，每優(yōu)株只選1-2個鈴，全部收回到安陽后，混合進行冬季南繁加代種植20行，纖維送農(nóng)業(yè)部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心測試，1996年3月共選收了 6公斤毛子。1997年F4代重復在上述各地種植0. 3畝，繼續(xù)混選，并結(jié)合病圃鑒定、早代纖維品質(zhì)測試等技術(shù)。經(jīng)冬季南繁加代種植30行，1997年3月共選收了 F5代8公斤毛子。1998年F6代在安陽種植2畝地決選。共選出89個優(yōu)良單株，纖維送農(nóng)業(yè)部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心測試。1999年進行在安陽株行試驗共選出6個豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病株系。2000年進行在安陽株系比較試驗，最終育成中觀7。2001年在河南安陽和南疆阿拉爾進行比較試驗。2002-2003年參加國家西北內(nèi)陸棉區(qū)早中熟組區(qū)域試驗，霜前皮棉比對照中棉所35增產(chǎn)17. 22%。2003年參加西北內(nèi)陸棉花品種生產(chǎn)試驗，霜前皮棉比對照品種中棉所35增產(chǎn)26. 33%，產(chǎn)量均位于參試品種的第1位。纖維長度比對照品種中棉所35增加了 1mm，比強度提高了 2. 2cN/tex，紡紗均勻度指數(shù)提高了 8. 3。該品種綜合性狀優(yōu)異，已增創(chuàng)社會經(jīng)濟效益27億元。實施例3中棉所75選育過程中棉所75為轉(zhuǎn)基因抗蟲雜交棉品種。親本組合為中棉所41 X中9425。中棉所41，是中國農(nóng)科院棉花研究所利用中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究所引進構(gòu)建的Bt+CpTI雙價抗蟲基因，通過花粉管通道法導入中棉所23中，經(jīng)過多年選育而成，于2002年通過全國品種審定委員會審定并獲得在山東、河南、安徽、河北等省生產(chǎn)應用的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書。中9425來源于中棉所35X(中3MX蘇聯(lián)8908)，是優(yōu)質(zhì)、抗病品系。
1995年在本所配制雜交組合，并冬季南繁加代。1996-1997年F2代、F4代在河南安陽、商丘、山東德州、河北滄州、新疆喀什、阿克蘇等地混選混種。1998年F6代在河南安陽種植2畝地，田間入選單株219個，經(jīng)室內(nèi)考種和纖維品質(zhì)測試，最終決選出83個單株，1999年進行株行試驗，決選出18個株系，2000年進行株系比較試驗，決選出1個優(yōu)系定名中9425。該品系表現(xiàn)為鈴大、衣分較高、纖維品質(zhì)優(yōu)，纖維長度32. 6mm,比強度32. 2cN/tex,馬克隆值4. 2，高杭枯萎病，耐黃萎病。2001-2002年連續(xù)對中棉所41和中9425進行自交純化；2003年利用中棉所41作母本、中9425作父本，配制組合并獲得雜交一代種sGKz中927 ；2004-2005年分別在河南、河北、山東、安徽省6個試點進行雜交種F1代比較試驗，同期進行纖維品質(zhì)測試和抗病、蟲性鑒定。2006-2007年參加黃河流域棉區(qū)中熟雜交品種區(qū)域試驗(C組)，2008年參加黃河流域棉區(qū)中熟雜交品種生產(chǎn)試驗(B組)。2006年獲得在河南省生產(chǎn)應用的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書，2008年獲得在黃河流域棉區(qū)生產(chǎn)應用的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書。2009年通過全國農(nóng)作物品種審定委員會審定(審定編號國審棉2009009)。實施例4中棉所79選育過程中棉所79 (原代號sGK中177)親本組合為中棉所41 X中4648。其中，中棉所41為雙價轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種，具有結(jié)鈴性強、豐產(chǎn)性好的特點；中4648為我所自育的非轉(zhuǎn)基因常規(guī)棉品系(來源于中51504X冀668)，具有纖維品質(zhì)優(yōu)良、高抗枯萎、抗黃萎等特點。中51504來源于(中海MX 279)F2X (Tamcot sp37X錦444)F2，其中，中海M為商丘對，來自岱字棉15 X海島棉選系，279來自莘棉5號選系，Tamcotsp37來自美國德州優(yōu)質(zhì)、多抗品種，錦444來自我國東北。2000年分別對中棉所41和中4648進行了自交純化提高。2001年以中棉所41為母本，中4648為父本在安陽配制雜交組合中棉所41 X中4648，并冬季南繁加代。2002-2003年F2代、F4代在河南安陽、商丘、開封、山東東營、河北石家莊、衡水、新疆喀什、阿克蘇等地混選混種，并采用2000g/L硫酸卡那霉素抗蟲篩選、早代纖維品質(zhì)測試、抗病性鑒定等常規(guī)育種方法，2004年F6代在河南安陽種植2畝地，田間入選單株312個，經(jīng)室內(nèi)考種和纖維品質(zhì)測試，最終決選出112個單株，2005年進行株行比較試驗，決選7個品系，2006年進行品比試驗，育成了雙價轉(zhuǎn)基因抗蟲棉新品系暫定名為sGK中177，2006年12月獲得在河南省的生產(chǎn)應用的轉(zhuǎn)基因生物安全證書。2007年在河南安陽、周口、鄭州、開封進行4點次三重復進行適應性比較試驗，同期進行纖維測試、抗病性鑒定。2008年參加河南省春棉品種(II組)區(qū)域試驗，2009年繼續(xù)參加省區(qū)試，并同時參加生產(chǎn)試驗。2009年5月獲得在黃河流域棉區(qū)生產(chǎn)應用的轉(zhuǎn)基因生物安全證書。2010年通過河南省農(nóng)作物品種審定委員會審定，定名為中棉所79。該品種為雙價轉(zhuǎn)基因抗蟲常規(guī)春棉品種。全生育期131天，單鈴重6. 3g，籽指10. 9，衣分42. 2 %，霜前花率94. 4 %，皮棉比對照增產(chǎn)極顯著，不易早衰，抗枯萎、耐黃萎病，纖維長度30. 6mm,斷裂比強度29. OcN/tex,馬克隆值4. 9。適宜河南省及黃河流域棉區(qū)春直播或麥棉套作種植。
權(quán)利要求
1.多生態(tài)區(qū)輪回混選-混種棉花育種方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟1)配制棉花父本、母本雜交組合，進行雜交制種；2)F1代雜交種冬季南繁加代；3)F2代種子分種在黃河流域、長江流域、和西北內(nèi)陸的棉區(qū)；4)選取F2代的優(yōu)良單株混收，即F3代種子，并南繁加代；5)F4代種子再分種在黃河流域、長江流域、和西北內(nèi)陸的棉區(qū)；6)選取F4代的優(yōu)良單株混收，即F5代種子，并南繁加代；7)選取F5代的優(yōu)良單株混收，即F6代種子，在雜交制種地種植，并根據(jù)育種目的選擇優(yōu)良單株，入選單株進一步進行株行、株系和品比試驗，連續(xù)兩年自交的后代，通過比較試驗和分級標記檢測純度，同時通過隔離繁育確保純度，從而選育得到新的棉花品種。
全文摘要
本發(fā)明涉及育種領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及多生態(tài)區(qū)輪回混選-混種棉花育種方法。所述方法包括以下步驟1)配制棉花雜交組合；2)F1代雜交種冬季南繁加代；3)F2代種子分種在黃河流域、長江流域、和西北內(nèi)陸的棉區(qū)；4)選取優(yōu)良單株F3代種子，并南繁加代；5)F4代種子再分種在黃河流域、長江流域、和西北內(nèi)陸的棉區(qū)；6)選取F5代的優(yōu)良單株F6代種子，在雜交制種地種植，并根據(jù)育種目的選擇優(yōu)良單株。本發(fā)明的方法補充了修飾性回交和輪回選擇方法，提高產(chǎn)量、品質(zhì)和抗蟲性。該方法選育效率高、品種類型多樣、適應性廣、純度高和一致性好，更為以后培育更好的品種打下了基礎。
文檔編號A01H1/02GK102379238SQ20101026769
公開日2012年3月21日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者嚴根土, 席金鋒, 王香河, 蘇桂蘭, 許慶華, 黃群 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所