專利名稱：多年生香豌豆雄性不育系與其雜交制種方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬植物雜種優(yōu)勢利用領(lǐng)域。
多年生香豌豆學(xué)名為Lathyrus latifolius L，英文名為Perennialpea.它是豆科香豌豆屬的一種多年生植物，原產(chǎn)地中海地區(qū)，常用于水土保持、觀賞，也可用做飼料?，F(xiàn)在世界上許多國家都種植該種作物。特別是美國農(nóng)業(yè)部的科學(xué)家選育出“Lancer”品種，在其中部和東北部一帶推廣種植。主要用于高速公路護坡、觀賞、植被及野生動物的飼草等。據(jù)我們觀察美國的“Lancer”品種(見照片)，群體花色混雜，個體花色各異，有紫紅色、粉紅色和白色等，植被群體的美觀性較差，同時產(chǎn)種、產(chǎn)草量也較低，據(jù)發(fā)明人兩次赴美考察和查閱美國有關(guān)多年生香豌豆的有關(guān)資料，未發(fā)現(xiàn)對此植物的不育系與雜交優(yōu)勢利用進行研究。我國在80年代初南京中山植物園首先從國外引進了此種植物，隨后轉(zhuǎn)送給我們。1984年前后我們又設(shè)法從美國和F.A.O.引進一些該種作物的品種，包括“Lancer”，構(gòu)成我們選擇恢復(fù)系的基礎(chǔ)種源。
目前，我們查閱到1988年出版的，名叫世界專著《高等植物中的雄性不育一理論和應(yīng)用遺傳學(xué)》專論叢書第10卷，該書提到香豌豆屬(Lathyrus L.)的一些其他種如栽培山黧豆(Lathyrus sativusL.)等的雄性不育，但未提及Lathyrus latifolius L.這個種，據(jù)此說明在1988年前(我們是1981年前后發(fā)現(xiàn)了該植物的不育株)在世界上尚無人注意和研究過該植物的雄性不育系與其雜優(yōu)利用問題。我們對此植物的觀察和研究歷經(jīng)10余年，期間于1991-1993年在國家自然科學(xué)基金的資助下，基本完成了該研究，項目全稱為“多年生香豌豆雄性不育系與其三系配套技術(shù)的研究”，因經(jīng)費等原因此成果未公開鑒定，此后，我們繼續(xù)開展了有關(guān)試驗和對比研究，至今關(guān)鍵資源和技術(shù)未向社會公開。至今也未看到國內(nèi)外有關(guān)這方面的研究報導(dǎo)。為了使研究結(jié)果和技術(shù)能在國內(nèi)外應(yīng)用，特申請國內(nèi)專利。
本發(fā)明的目的是利用雄性不育株系提供一種多年生香豌豆的制種方法，選育出產(chǎn)種量高、產(chǎn)草量高、花色純一、更加美麗的雜交種。
本

發(fā)明內(nèi)容
1.雄性不育株系的發(fā)現(xiàn)該植物是我國從國外引進的一種生長繁茂，抗逆性強的植被作物，通過田間觀測我們在其自然群體中發(fā)現(xiàn)了楊凌A-1；A-2；A-3不育系，它們花色各不相同，A-1開紅色花，A-2開粉紅色花，A-3開白色花。另外，我們通過遠緣雜交(♀Lathyrus latifolius LA-1不育株×♂Lathyrus sylvestris——林生山黧豆)創(chuàng)造并發(fā)現(xiàn)了楊凌A-4不育系，A-4開紅色花。
2.無性保持繁衍雄育不育系在其種子保持系尚未找到，而又要達到利用其雄性不育系獲得大量雜優(yōu)種子的目的時，保持、繁殖其不育系就很關(guān)鍵了，解決的辦法有兩種一是露天扦插枝條，這是一般的無性繁殖法，但對此植物要達到高的成活率難度較大，我們根據(jù)氣溫變化反復(fù)試驗摸索出在秋季9月上旬～10月上旬，日平均氣溫為15℃左右時扦插不育系枝條，成活率可高達80％以上。此季節(jié)可從雄性不育株上剪取大量枝條，因此繁殖系數(shù)大。此時多雨，且蒸騰小，只需補充少量水份，適當(dāng)管理即可成活。二是組織培養(yǎng)法。即把雄性不育株的莖尖，放入篩選出的最佳愈傷組織培養(yǎng)基[MS+NAA0.5+1.0mg/BA]中，隨后放入愈傷組織分化培養(yǎng)基[MS+NAA0.5+1.0mg/l BA]中，最后放入生根培養(yǎng)基為1/2MS培養(yǎng)基上，即可獲得優(yōu)良雄性不育株系。以上兩種方法對其雄性不育株系的繁衍和保持是很有意義的。
3.該不育系屬無花粉型雄性不育，為穩(wěn)定的全不育系，不受氣候地理條件的影響。經(jīng)在陜西關(guān)中平原和較寒冷地勢較高的渭北黃土高塬永壽縣試種，均為穩(wěn)定的全不育系。據(jù)觀測其雄性不育花粉敗育時期是在花粉母細胞分裂的后期一四分體形成后的小孢子期，即次生花粉壁形成之前。楊凌A-4不育株系是在遠緣雜交種(F1)中發(fā)現(xiàn)的，它兼有多年生香豌豆和林生山黧豆兩個種的遺傳基因。研究證明，多年生香豌豆屬異花授粉作物，采用紗網(wǎng)和兩公里以上隔離距離，即可有效的保持不育系的不育性和制種純度。其傳粉媒介是蜂和風(fēng)。
4.關(guān)于恢復(fù)系雜交優(yōu)勢與制種技術(shù)。發(fā)現(xiàn)恢復(fù)品系12個(1個為美國的“l(fā)ancer”，其余均來自F.A.O.)，證明其恢復(fù)源廣闊。多年生香豌豆的雜交優(yōu)勢因其不同應(yīng)用目的而論，即它應(yīng)具有產(chǎn)草高、產(chǎn)種高、花色艷麗、花朵純美的任一特性。如以觀賞為主可選花色艷麗或特殊花色的雜交組合等。通過田間試驗(重復(fù)三次、小區(qū)1/100畝)選出了♀A1×443304雜交組合，其F1花色艷麗、純紅色，產(chǎn)種量和產(chǎn)草量分別比CK(“Lancer”)高17.9％和12.9％，是較為全面、理想的組合；♀A2×443312產(chǎn)種量較CK高17.5％，但花色較雜；選定的組合還有♀A2×♂443310，該組合產(chǎn)種量同CK，但花色艷麗純一。在制種技術(shù)上，需要強調(diào)的是不育系要有足夠的隔離區(qū)，否則將出現(xiàn)混雜。綜上所述，該研究結(jié)果可提高該作物產(chǎn)量，并可定向控制花色。獲得了一種特殊的雜交配套方式，即可利用不育系、恢復(fù)系和多種無性保持和繁衍不育系的方法，配合起來即可源源不斷地供應(yīng)雜優(yōu)種子。
本發(fā)明的優(yōu)點雜交種畝產(chǎn)種量可達100公斤以上。雜交多年生香豌豆的植株和籽粒進行了化學(xué)分析，籽粒含粗蛋白25.1％，植株含粗蛋白近于苜蓿(適口性次于苜蓿)是一種值得開發(fā)的精、粗飼料作物。此方法不僅由于多年生香豌豆的雜交優(yōu)勢開發(fā)利用，而且對其他多年生植物的雜交優(yōu)勢利用，也提供了一種可供借鑒的途徑和啟示。利用其花色較美麗的雜交組合，用于高速公路的護坡和美化和護城河進行綠化和美化。此植物適應(yīng)各種氣候條件，在偏酸偏堿的土壤上均可生長。耐旱、抗寒、覆蓋性好，能在陜北黃土高原的延長縣一帶安全越冬，它的單株生長期長達十年以上。預(yù)計它有可能對長江、黃河等流域的水土保持、植被建設(shè)、治理和城市綠化美化、高速公路建設(shè)等方面起一定的作用。


圖1為本發(fā)明的雜交制種圖；圖2為美國推廣品種“Lancer的照片，花色雜、美觀性較差；圖3為A1雄性不育株系和一些雜交組合，其花色純一，美觀性較好的產(chǎn)種、產(chǎn)草量高。
附圖是雜交制種過程的概略示意圖，圖中的“♀優(yōu)選的各種多年生香豌豆雄性不育系×♂優(yōu)選的各種恢復(fù)系”是指首先在試驗地里試驗、觀察，選出比較好的不育系和恢復(fù)系進行隔離雜交(然也可能是一方性狀比較好，另一方性狀比較差的，甚至兩方都差，但雜交種的后代表現(xiàn)卻較好的組合，這就需要大量的測交)，這樣即可產(chǎn)生雜交種子(F0)，將其種植后就產(chǎn)生雜交種一代，即F1植株，如果F1表現(xiàn)好，即可在生產(chǎn)中應(yīng)用。
實施例假如我國某省某高速公路需一些雜交多年生香豌豆護坡，我們即可先推薦兩個組合，并為他們提供雜交種。即♀A1×♂443304；和♀A2×♂443310。將其父母本以1∶2的方式種在同一塊地里，行距45厘米左右，早秋種植，翌年7月左右分別收獲F1雜交種和恢復(fù)系，其中F1雜交種即可利用。實踐證明我們培育的雜交多年生香豌豆比美國的″Lancer″多年生香豌豆更美麗、更繁茂，產(chǎn)草產(chǎn)種量更高。目前，美國的多年生香豌豆種子每磅售價高達25-50美元，我們?nèi)缒荛_發(fā)應(yīng)用我們自己的雜交香豌豆種子，預(yù)計將能得到好的生態(tài)和經(jīng)濟效益。
在利用該套雜交制種方法，首先要制定選育目標(biāo)。我們的目標(biāo)是F1要成為色純而艷麗的紫紅色，產(chǎn)種、產(chǎn)草量要高于“Lancer”。通過試驗和對比觀察，我們看到不育系A(chǔ)1開紫紅色花，生長繁茂，443304也開紫紅花，產(chǎn)種量高，生長繁茂，這就是說它們均具有開紫紅色花的顯性基因和增產(chǎn)性能，于是我們對其進行人工授粉，即將443304的花粉授在A1不育系的柱頭上使A1結(jié)種，該種子即為A1和443304的雜交種(當(dāng)代F0)，然后再以“Lancer”作對照進行田間對比試驗(小區(qū)面積1/100畝，重復(fù)四次，并與其它雜交組合同時進行試驗)，結(jié)果表明該雜交組合在各方面均優(yōu)于“Lancer”。其次，要設(shè)立制種區(qū)，與其它品種隔離。該組合的443304可自行隔離繁殖，以保持其純度。關(guān)于A1不育系的繁殖方法同上。最后，將選定的父本和母本共同種植于制種區(qū)，即產(chǎn)生預(yù)定的雜交種。
權(quán)利要求
1.多年生香豌豆雄性不育系與其雜交制種方法，其特征是利用不育系，恢復(fù)系和多種無性保持和繁衍不育系的特殊的雜交配套方法，生產(chǎn)雜交種。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是不育系是通過遠緣雜交，以Lathyrus latifolius.LA-1為母本，以Lathyrus sylvestris--林生山黧豆為父本生產(chǎn)楊凌A-4不育系。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是恢復(fù)系是443304、443310、443312、358889，poland、236481、315706、358886、442506、蘭白、蘭紅、蘭粉紅，通過田間試驗選出了♀A1×443304雜并組合、♀A2×♂443312雜交組合、♀A2×♂443310雜交組合。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是無性保持繁衍雄育不育系是通過二種方法保持的繁殖一種露天扦插枝條，根據(jù)氣溫變化反復(fù)試驗摸索出在秋季9月上旬～10月上句，日平均氣溫為15℃左右進扦插不育系枝條，二是組織培養(yǎng)法，即把雄性不育株的莖尖，放入篩選出的最佳愈傷組織培養(yǎng)基[MS+NAA0.5+1.0mg/lBA]中，隨后放入愈傷組織分化培養(yǎng)基[MS+NAA0.5+1.0mg/lBA]中，最后放入生根培養(yǎng)基為1/2MS培養(yǎng)基上，即可獲得優(yōu)良雄性不育株系。
全文摘要
本發(fā)明屬植物雜種優(yōu)勢利用領(lǐng)域,它是一種特殊的雜交配套方式,即可利用不育系、恢復(fù)系和多種無性保持和繁衍不育系的方法,生產(chǎn)雜交種子,本發(fā)明以雜交種產(chǎn)種量高,植株的籽?？勺骶诛暳?可用作高速公路和城市護城河的綠化和美化。耐旱、抗寒,覆蓋性好,能在陜北黃土高原生長,對水土保持,植被建設(shè)和治理起一定作用。
文檔編號A01H1/02GK1192852SQ9810119
公開日1998年9月16日 申請日期1998年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月14日
發(fā)明者于精忠 申請人:于精忠