專利名稱：彩色雜交棉生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及彩色雜交棉的生產方法。
目前世界各國生產彩色棉均使用普通的常規(guī)彩色棉品種。例如，獨聯體的CPH-1號、CPH-2號；美國的GREEN LINT4(綠絨4號)、ALGERIAN BROWN(阿爾及尼亞淺棕絨)、BBOWN LINT(棕絨)；我國的川棉所選棕絨1號、2號，川棉所選綠絨，中棉所選棕絨，甘選棕絨，等等。但是，使用這些品種存在以下缺陷1、皮棉產量低其單產水平為181-1076公斤/公傾，同常規(guī)白棉品種比較要減產21％-48％。
2、纖維品質差主要表現為纖維短和纖維強力差。
3、抗病、蟲害能力差。
4、種子內質一致性差，纖維色澤不穩(wěn)定同一品種種子反復使用易產生天然雜交混雜，不同單株間纖維色澤在不同程度的差異。
本發(fā)明的目的是提供一種克服上述缺陷的生產彩色雜交棉的方法。
本發(fā)明的方法在于利用雜種優(yōu)勢，選育出高產、優(yōu)質和抗逆強的彩色棉雜交種。
本發(fā)明的第一個技術方案是用白色或彩色棉花細胞核基因雄性不育兩用系(GMS)中的不育植株為母本。以普通彩色棉為父本，通過人工輔助授粉雜交，采用“一系兩用”法繁殖不育親本和產生彩色雜交棉種子(F1)供大面積使用。
本發(fā)明的第二個技術方案是利用白色或彩色棉花細胞核主因-多基因互作完不育系(MA)為母本，以普通彩色棉為父本，通過人工輔助授粉雜交，采用“二級法”繁殖不育系和產生彩色雜交棉種子(F1)供大面積使用。
上面所述的父本最好為普通彩色陸地棉或彩色海島棉。
所述“一系兩用”就是將細胞核隱性基因雄性不育兄妹交系統(tǒng)中的可育株(育性基因雜合體)當成保持系，而其中分離出的不育株當成不育系，在此基礎上進行不育系(兩用系)繁殖和配制雜交種的方法。這種兄妹系既作保持系又作不育系，所以稱為“兩用系”，而這種方法則稱為“一系兩用”法。但是由于“兩用系”中的可育株和不育株(大約各占50％左右)在繁殖和制種時分別充當保持系和不育系的角色，可是，二者除在育性基因和育性性狀上有明顯的差別外，其他農藝性狀的基因和表型均非常接近，似如孿生兄妹，在種子和幼苗上均無法區(qū)別，只有待開花后，根據二者花器官雄蕊的退化情況而判斷，當進行“兩用系”繁殖時，將“兩用系”中可育株的花粉人工輔助授到不育株雄蕊柱頭上，使其結鈴產生種子。然后，只在不育株上采收種子，這些種子就是供下一年使用的“兩用系”種子。當進行雜交種制種時，“兩用系”中的所有可育株必需在開花判別后立即拔除，只保留不育株，然后授以恢復系品種的花粉，使不育株結鈴產生種子。秋后，只在不育株上采收種子，這些種子就是供下一年使用的雜交種(F1)。
由于彩色纖維基因在遺傳上屬顯性基因，因此制種時，只要父母本任一方或父母本雙方都具有彩色基因，則配制的雜交種也一定是具有彩色的。由于細胞核基因雄性不育兩用系的不育基因屬隱性突變基因，因而所有正常的陸地棉和海島棉品種(包括所有彩色棉品種)都含有對于這種隱性突變相對應的野生型恢復基因。所以現有的一切品種都是我們采用的細胞核隱性基因雄性不育系的恢復系。這一特點十分有利于本方法及時利用現代育種技術所育成的新品種為恢復系，進一步篩選高優(yōu)勢的雜交種。在繁殖和制種的過程中，為了避免昆蟲傳粉造成天然雜交混雜，所以繁殖、制種區(qū)、雜交種生產區(qū)和普通棉花生產區(qū)之間都應進行一定距離的隔離(相互間距離不得少于100米)。
所述“二級法”(又稱“MMS”法)就是以細胞核基因雄性不育兩用系為基礎，以專有的細胞核基因雄性不育保持系MB為橋梁，以不育系的二級繁殖為核心，實現雜交棉繁殖、制種的新方法。在這種方法中，不育系的第一級繁殖，即是用“一系兩用”法繁殖兩用系，然后在第二級繁殖中，用“兩用系”中的不育株為母本(兩育系中的可育株全部拔除)，以專有的保持系MB為父本，通過人工輔助授粉使不育株結鈴并產生種子，這些種子就是細胞核主基因-多基因互作完全雄性不育系(MA)。
由于不育系繁殖的全過程包括第一年繁殖“兩用系”，第二年才能繁殖完全不系，需要經過兩個要求不同的臺階，所以將這種方法稱為“二級法”。
使用“二級法”制種時，即以細胞核主基因-多基因互作完全雄性不育系(MA)為母本(該不育系不育株率達100％，花朵群體不育度達95％-100％)，以所有的普通陸地棉和海島棉(包括彩色棉)為恢復系父本，通過人工輔助授粉使不育系結鈴并產生種子，這些種子就是供大面積所用的雜交種(F1)。
利用細胞核基因雄性不育兩用系為母本配制雜交種，具有操作簡便(無需手工去雄技術)、工效高(比人工去雄制種提高工效3-5倍)、恢復系多(所有現行陸地棉和海島品種均是恢復系)，利于廣泛篩選優(yōu)良組合，無野生胞質對后代產量的不良影響(同細胞質雄性不育系比較)，能在較短時間內選出高產雜交種，特別是利用細胞核主基因-多基因互作完全不育系為母本配制雜交種，除保持上述不育系的優(yōu)點外，其操作更加簡便，(無需像一般細胞核基因雄性不育系那樣，人工拔除50％左右的可育株)，制種產量更高(增加30％)。因此利用雄性不育系就可能大規(guī)模地，低成本的生產雜種F1代種子，從而為大面積生產利用雜種優(yōu)勢提供了可能性。經過我們對彩色纖維遺傳特性的分析，證明色澤(綠色和棕色)受二對顯性基因控制，因此，F1雜種優(yōu)勢可以同纖維彩色順利結合，尤其是當父母本均為彩色時，由于二對彩色基因純合，其纖維色澤可以得到充分的顯示，加之生產種子只使用一次，種子內質一致性高，株間差異小，色澤相對穩(wěn)定。
棉花品種間和種間雜種優(yōu)勢，已經為許多試驗和實踐所證實。其主要表現為營養(yǎng)生長勢強，早熟，產量，品質，抗病蟲性和抵御各種不良環(huán)境的能力提高。根據我們田間比較試驗和作HVI900系列大容量纖維測試系統(tǒng)對品質測定的結果彩色雜交棉比普通彩色棉，在主要綜合性狀上都有較大幅度提高。
1、產量
2、品質
3、抗蟲害性
根據棉花對其主要病定害，枯、黃萎病的抗性規(guī)律，一般抗病性表現為顯性，因此，當雄性不育系具有抗病性時，即是普通彩色棉不抗病，而彩色雜交棉均可具有耐性-抗病的水平。所以雜交種一方面可能充分利用任一束本的顯性有利性狀而增加其自身的優(yōu)越性和抗逆性，而另一方面，按照遺傳規(guī)律其二代種性狀將產生強烈分離，個體之間在雄性可育、不育，產量、品質、抗性、生長狀況等方面都會出現巨大差異，從而使其在整體上失去應用價值，這就保證了彩色雜交棉生產技術上的可控性。


圖1是采用“一系兩用”，法繁殖和生產彩色雜交棉程序圖；圖2是采用“二級法”繁殖和生產彩色雜交棉程序圖。
圖1是利用細胞核基因雄性不育兩用系(GMS)為母本，彩色棉為父本，采用“一系兩用”法繁殖和生產彩色雜交棉程序圖。在
圖1中，圖的左部，即隔離區(qū)Ⅰ，顯示“兩用系”的連續(xù)繁殖過程，每年在分離為可育株和不育株的兩用系群體中(約各占50％左右)，將可育株的花粉授給不育株，然后在不育株上采收種子，即是下一年使用的“兩用系”連連如此，即可實現“兩用系”的不斷繁殖。
圖的中部，即隔離區(qū)Ⅱ ，顯示雜交種的制種過程，即春天播種“兩用系”在母本區(qū)或母本行，待開花時，全部拔掉兩用系區(qū)域內的可育株，只留不育株，然后用彩色棉品種(恢復系)授粉，使不育株結鈴并產生種子，這部份種子用于下年即大面積雜交種(F1)。
圖的右部即隔離區(qū)Ⅲ，顯示雜交種的大田生產，這里使用的雜交種，均是上一年配制的種子，并且都是雜種一代(F1)。由于雜種二代會出現雄性不育性狀和其他農育性狀的分離，所以細胞核基因雄性不育彩色雜交棉的種子只能使用一代，必需年年制種、換種，絕對不能使用一代種繼續(xù)留種使用，否則將由于性狀分離而嚴重減產。
由圖例可見，繁殖、制種可在同一年進行，而雜種應用則在下一年，所以全過程要經歷二年。
圖2是利用細胞核主基因-多基因互作完全不育系(MA)為母本，彩色棉為父本，采用“二級法”繁殖和生產彩色棉雜交棉程序圖。
圖的左部，即隔離區(qū)Ⅰ顯示“兩用系”的連續(xù)繁殖過程，其內容完全相同于“一系兩用”法的繁殖。
圖的中左部，即隔離區(qū)Ⅱ，顯示細胞核主基因-多基因互作完全不育系的連續(xù)繁殖過程。在這里母本區(qū)春播時仍然是播種的“兩用系”，它必然會分離出各占50％的不育株，而且只有在開花時才能加以區(qū)別，并把可育株拔除，留下不育株為母本，然后再授以去專有的保持系MB的花粉，使不育株結鈴并產生種子，這些種子就是下年用于制種的細胞核主基因-多基因互作完全雄性不育系(MA)。通過圖示同時還可以看到，完全雄性不育系(MA)是具有“兩用系”和“MB保持系”兩種不同農藝遺傳背景的雜交一代，因此，它具有一定的雜種優(yōu)勢，這也是“二級法”制種產量高的遺傳基礎，同時，也是“二級法”不同于其他方法的一個特色。
圖的中右部，即隔離區(qū)Ⅲ，顯示“二級法”的連續(xù)制種過程，這個過程比較簡化，即在母本區(qū)播種完全不育系MA的種子，開花后(再不用拔除可育株)授以彩色棉父本恢復系品種的花粉，使不育系結鈴并產生種子，這些種子就是下一年使用的雜交種一代(F1)，由圖例也可見，這種雜交種實際是具有“兩用系”、“MB保持系”、“彩色棉恢復系”三種農藝遺傳背景結合的“三種雜種”，由于它的背景豐富，因此它比一般的雜交種具有更強和更廣泛的適應性，這也是“二級法”雜交種的又一特色。
圖的右部，即隔離區(qū)Ⅳ，顯示雜交種的大田生產這些種子仍然只能使用一次，不能繼續(xù)留種。
由圖示可見，二次繁殖可在同一年內進行，而制種需在次年進行，雜交種應用則又在下一年進行，所以，全過程要經歷三年。
“一系兩用”法制種主要技術程序(1)隔離區(qū)制種田與其它棉田隔離距離不少于100米。
(2)種植方式在濕潤生態(tài)區(qū)制種，母本區(qū)密度應保證在枝除可育株后，不育株數在2000株/畝左右。同時，父本采取摘花授粉，父母本種植比例為1∶8-10。如父母本開花期比較接近，則父本應提前播種5-7天，如父本開花明顯早于母本，則父本應推遲播種5-7天或分期播種。以便在母本一開花后就有充足的父本花粉授粉，從而提高制種產量。
(3)蕾期育性識別當花冠長度達0.9厘米時，用手捻破花藥，根據花粉有無判斷可育株和不育株。將可育株拔除，對不育株做上標記。
(4)授粉開花后45-50天，每日上午9:00-下午2:00時為授粉適期，此期授粉成鈴率高，種子發(fā)育好。授粉完全停止后，應交后期的無效花蕾和果枝打掉，以便養(yǎng)分集中供應授粉花鈴發(fā)育。
(5)親本的繁殖和保純父母本均應在隔離區(qū)內分別繁殖，保純。同時，父本應采用單株自交和選擇，母本采用配對(株)雜交。然后，再依照株行、株系、原種三年三圃制的程序進行保純。如果雜交棉與育苗移栽技術配合，則繁殖和制種田的面積可按1∶50安排。
完全不育系MA繁殖主要技術程序(1)用具有“洞A”不育基因的各種細胞核雄不育兩用系產生核不育株，即一級繁殖。
(2)用保持系MB為父本同上述核不育株發(fā)雜交，其雜交F1即為新不育系MA，這就是二級繁殖。在用MB雜交前應嚴格淘汰其中可能混亂的含有恢復主基因的正常雄性可育株，否則MA不育系的不育株率和不育度將難以保證。
(3)保持系MB的繁殖和保純，將嚴格同其他棉田隔離300米以上，MB單株全部采用人工自交輔助授粉，并嚴格淘汰可能混入的含有恢復主基因的單株。
(4)彩色棉恢復品種和核雄性不育兩用系的保純和繁殖同“一系兩用”法類同。
本發(fā)明中的棉花細胞核雄性不育基因，系由品種“洞庭1號”天然突變產生的隱性基因，稱為“洞A”雄性不育基因，在此基礎上先后同品種湘1-170雜交，轉育成細胞核雄性不育兩用系“473A”，然后又同抗枯萎病品種陜1155雜交，轉育成抗病雄性不育兩用系“抗A1”而棉花核雄性不育完全保持系，系由洞A×NO.5014后代的散粉不育株。經16代長期自交，測交選擇而成。它對一切“洞A”不育基因的衍生系，其后代的不育株育率可達到100％，到而花朵群體不育度可達到95％-100％。本發(fā)明的彩色棉恢復系品種，主要有來源于美國的GREEN LINT4(綠絨4號)、ALGERIAN BROWN(阿爾及利亞淺棕絨)、BROWN LINT(棕絨)、LAFFERY BROWN LINT(深棕色)、AK-DJURA(綠絨)、DWAEF I HANKEEN DARK BBIWN(愛達斯州矮桿深棕絨)、G.HIRSURUM WARE Ⅱ(陸地棉綠絨)、LONGHORN COTTON(長角棉紅褐色)、GREEN(綠絨)、MARCEL LEAF(波邊葉)、DWARF I HANKEEN(愛達荷州矮桿淡黃色)、Br、LINt CLEAN SEED(棕絨光子)、HANKREEN BROWN(南京棕絨)、KING 67-6(金67-8棕褐色)、ARKANSSAS GREEN LINT(阿肯色州綠絨)、EXFREME OKRA LEAF(超雞腳葉棕絮)、BROWN 6(TEXss RUSt)(德克薩斯褚色6號)、BLCS(棕色)、VEROEOBSCUCO UC-6(緑絨)、VERDE CLARO UC-7(綠絨)、BEGNAUD UC-16(綠絨))、PV-X-2(海島棉紫絨)等22個品種。還有我國自行通過雜交或系統(tǒng)選育育成的彩色棉品種，如川棉所選棕絨1號、2號、川棉所選綠絨、中棉所選棕絨、甘選棕絨等。
上述品種均與細胞核雄性不育兩用系(GMS)和細胞核完全雄性不育系(MA)配制了雜種F1組合，經觀察比較，認為抗AX川棉所選棕絨1號；抗AX川棉所選棕絨2號；MAX川棉所選綠絨；抗AX阿爾及利亞淡棕；MAX綠絨4號；抗AX甘選棕絨；抗AX中棉所選棕絨等七個組合具有高產、優(yōu)質、抗逆性強、早熟等優(yōu)點，可供生產上使用。在栽培上，彩色雜交棉的種植密度應比同等條件下的一般彩棉規(guī)種稍稀，以發(fā)揮發(fā)雜種的個體優(yōu)勢，此外在肥料施用時期上，也應比常規(guī)種有所提前，以適應以育快的需要。
權利要求
1.一種彩色雜交棉的生產方法，其特征是利用白色棉花或彩色棉花細胞核基因雄性不育兩用系GMS中的不育植株為母本，以普通彩色棉為父本，通過人工輔助授粉雜交，采用“一系兩用”法繁殖不育親本和產生彩色雜交種子F1供大面積使用。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述的父本彩色棉為普通彩色陸地棉或彩色海島棉。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征是所述的“一系兩用”是將細胞核隱性基因雄性不育兄妹交系統(tǒng)中的可育株當成保持系，而其中分離出的不育系株當成不育系，在此基礎上進行不育系，即兩用系繁殖和配制雜交種。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征是所述的“一系兩用”法制種的主要技術要求有(1)隔離區(qū)制種田與其它棉田隔離距離不少于100米；(2)種植方式在濕潤生態(tài)區(qū)制種，母本區(qū)密度應保證在枝除可育株后，不育株數在2000株/畝左右，同時，父本采取摘花授粉，父母本種植比例為1∶8-10，如如父母本開花期比較接近，則父本應提前播種5-7天，父本開花明顯早于母本，則父本應推遲播種5-7天或分期播種，以便在母本一開花后就有充足的父本花粉授粉，從而提高制種產量；(3)蕾期育性識別當花冠長并達0.9厘米時，用手捻破花藥，根據花粉有無判斷可育株和不育株，將可育株拔除，對不育株做上標記；(4)授粉開花后45-50天，每日上午9:00-下午2:00時為授粉適期，此期授粉成鈴率高，種子發(fā)育好，授粉完全停止后，應交后期的無效花蕾和果枝打掉，以便養(yǎng)分集中供應授粉花鈴發(fā)育；(5)親本的繁殖和保純父母本均應在隔離區(qū)內分別繁殖，保純，同時，父本應采用單株自交和選擇，母本采用配對株雜交，然后，再依照株行、株系、原種三年三圃制的程序進行保純，如果雜交棉與育苗移栽技術配合，則繁殖和制種田的面積可按1∶50安排。
5.一種彩色雜交棉的生產方法，其特征是利用白色或彩色棉花細胞核主因-多基因互作完全不育系MA為母本，以普通彩色棉為父本，通過人工輔助授粉雜交，采用“二級法”繁殖不育系和產生彩色雜交棉種子F1供大面積使用。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征是所述的父本普通彩色棉為普通彩色陸地棉或彩色海島棉。
7.根據權利要求5或6所述的方法，特征是所述的“二級法是以細胞核基因雄性不育兩用系為基礎，以專有的細胞核基因雄性不育保持系MB為橋梁，以不育系的二級繁殖為核心，實現雜交棉繁殖、制種的新方法，在這種方法中，不育系的第一級繁殖，即是用“一系兩用”法繁殖兩用系，然后在第二級繁殖中，用“兩用系”中的不育株為母本，以專有的保持系MB為父本，通過人工輔助授粉使不育株結鈴并產生種子，這些種子就是細胞核主基因-多基因互作完全雄性不育系MA。
8.根據權利要求7所述的方法，特征是所述的完全不育系MA繁殖主要技術要求有(1)用具有“洞A”不育基因的各種細胞核雄性不育兩用系產生核不育株，即一級繁殖；(2)用保持系MB為父本同上述核不育株雜交，其雜交F1即為新不育系MA，在用MB雜交前應嚴格淘汰其中可能混亂的含有恢復主基因的正常雄性可育株，否則MA不育系的不育株率和不育度將難以保證；(3)保持系MB的繁殖和保純，將嚴格同其他棉田隔離300米以上，MB單株全部采用人工自交輔助授粉，并嚴格淘汰可能混入的含有恢復主基因的單株；(4)彩色棉恢復品種和核雄性不育兩用系的保純和繁殖同“一系兩用”法類同。
全文摘要
本發(fā)明涉及彩色雜交棉的生產方法。利用白色或彩色棉花細胞核基因雄性不育兩用系(GMS)中的不育植株為母本,以普通彩色棉為父本,通過人工輔助授粉雜交,采用“一系兩用”法繁殖不育親本和產生彩色雜交棉種子(F1)供大面積使用。還可利用白色和彩色棉花細胞核主基因－多基因互作完全不育系(MA)為母本,以普通彩色棉為父本,通過人工輔助授粉雜交,采用“二級法”繁殖不育系和產生彩色雜交棉種子(F1)供大面積使用。本發(fā)明所述的方法充分利用雜種優(yōu)勢,選育出高產、優(yōu)質和抗逆力強的彩色棉雜交種。
文檔編號A01H5/02GK1209945SQ9711668
公開日1999年3月10日 申請日期1997年9月4日 優(yōu)先權日1997年9月4日
發(fā)明者黃觀武 申請人:北京三力通產科貿集團