專利名稱：一種利用玉米無雄穗系生產(chǎn)雜交種子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)作物雜種優(yōu)勢利用方法，具體涉及到一種利用溫敏型、光敏型或光溫互作 型的玉米無雄穗系(自交系)作母本，以具雄穗且花粉育性正常玉米自交系或雜交種作父本 生產(chǎn)雜交種子的方法。
背景技術(shù)：
種子純度是作物高產(chǎn)的基礎(chǔ)和品種推廣的決定性因素。為了確保玉米雜交種子的純度， 根據(jù)國內(nèi)、外的經(jīng)驗，有效途徑是利用雄性不育系來生產(chǎn)雜交種子。玉米是最早利用雄性不 育系生產(chǎn)雜交種的作物之一，玉米細胞質(zhì)雄性不育系曾經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)，由于1970年美國生產(chǎn) 上使用T型細胞質(zhì)不育系對玉米小斑病T小種高度?；腥径斐尚“卟”l(fā)流行，使玉米細 胞質(zhì)雄性不育系的研究與利用陷入低潮。玉米細胞質(zhì)不育又分為T型、S型和C型三大類群。 其中T型細胞質(zhì)不抗小斑病T小種；S型不育性穩(wěn)定性較差；C型的雄花不育性和恢復(fù)性較穩(wěn)定。 因此，近30多年來玉米雄性不育性的研究主要集中在已有不育系的鑒定分組和歸類上、新型 胞質(zhì)的創(chuàng)建和S型、C型胞質(zhì)的深入研究上。
由于細胞質(zhì)雄性不育存在的問題難以跨越，許多學(xué)者認(rèn)為從根本上解決細胞質(zhì)不育類型 病菌專一化侵染的問題，唯一有效的途徑是利用核不育基因。玉米利用核不育基因的方案是 通過染色體工程選育不育雙雜合體。通過染色體工程選育玉米核不育雙雜合體，難度較大， 加之玉米雙雜合體生長等方面存在問題，限制了其在生產(chǎn)上的應(yīng)用。
我國學(xué)者借鑒本國獨創(chuàng)的以水稻光溫敏核雄性不育性為基礎(chǔ)的兩系法利用作物雜種優(yōu)勢 育種新方法，相繼發(fā)現(xiàn)了玉米溫敏型和光敏型雄性不育材料。目前發(fā)現(xiàn)的溫敏型雄性不育， 是在雄花發(fā)育的特定時期，溫度的變化可以導(dǎo)致雄花育性的轉(zhuǎn)變，雄性不育由花粉敗育和雄 花閉穎兩個因素產(chǎn)生的，不育性狀表現(xiàn)與現(xiàn)有細胞質(zhì)不育性狀相同。由于在自然條件下溫度 變化的復(fù)雜性，如何有效利用溫敏型雄花不育有待于更深入的研究。發(fā)現(xiàn)的光敏型雄性不育 材料要求日平均17.5h光照才能實現(xiàn)植株全部可育，這在我國自然條件下難以滿足；日平均llh 光照的植株全部不育，不育性狀表現(xiàn)也與現(xiàn)有細胞質(zhì)不育性狀相同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種雜交玉米種子生產(chǎn)的方法，有效保障雜交玉米種子的純度。 本發(fā)明利用玉米無雄穗系生產(chǎn)雜交種子，選用光敏型、溫敏型或光溫互作型的玉米無雄 穗系，該類無雄穗系在不同環(huán)境條件下能分別表現(xiàn)出有雄穗且花粉育性正常狀態(tài)和無雄穗狀 態(tài)；無雄穗系在有雄穗且花粉育性正常狀態(tài)下隔離自交，實現(xiàn)自身繁殖；以無雄穗狀態(tài)的無雄穗系作母本，其它有雄穗且花粉育性正常的自交系或雜交種作父本進行雜交，配制生產(chǎn)用 雜交種；以無雄穗狀態(tài)的無雄穗系生產(chǎn)的雜交種有雄穗且花粉育性正常。 具體步聚為
1) 選育光敏型、溫敏型或光溫互作型的玉米無雄穗系；
2) 無雄穗系在有雄穗且花粉育性正常狀態(tài)下隔離自交，實現(xiàn)自身繁殖；
3) 以無雄穗狀態(tài)的無雄穗系作母本，其它有雄穗且花粉育性正常的玉米自交系或雜交種 作父本進行雜交，配制生產(chǎn)用雜交種。
以上所述的光敏型、溫敏型或光溫互作型的玉米無雄穗系，是通過重離子誘變所獲得。 用30Gy的乜i，輻射玉米種子，M3代株系材料中出現(xiàn)了無雄穗植株，通過對無雄穗植株株系 材料的連續(xù)選擇和分期播種試驗、對無雄穗性狀的鑒定，已獲得穩(wěn)定的無雄穗株系。
通過改變玉米自交系生長的生態(tài)環(huán)境，也可以選育出新的光敏、溫敏或光溫敏互作的玉 米無雄穗系。比如，將甲地播種雄穗及花粉育性表現(xiàn)正常的玉米自交系，改為異季播種或異 地播種(主要是緯度不同)，可從中選擇出光溫敏無雄穗系。
玉米無雄穗系是其雄穗發(fā)育到生長錐伸長期至小穗分化期階段，受到特定光照時間、溫 度或光照與溫度互作的影響而停止發(fā)育所致。遺傳上該類玉米無雄穗性狀為一隱性性狀，受 單核基因控制，任一玉米自交系或雜交種都可作為其恢復(fù)系，與其配制的雜交種雄穗和花粉 育性正常。
以無雄穗系為母本，普通玉米自交系或雜交種作父本，父、母本按照一定的行比，如1 3: 2~12，其行比具體比例可根據(jù)雙親特性(如父母本株高差異、父本花粉量多少)和制種地自 然條件(如風(fēng)力大小等)確定。父母本的播種期應(yīng)能保證母本處于無雄穗狀態(tài)，且無雄穗系 的吐絲期與父本的散粉期能夠相遇，授粉后雜交種子能安全成熟。為提高異交結(jié)實率，可采 取人工輔助授粉措施。收獲無雄穗系上的成熟種子，即可作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上使用的雜交種子。 制種過程中按照雜交種子生產(chǎn)要求去雜。
根據(jù)無雄穗系雄穗性狀出現(xiàn)且花粉育性正常所需的光溫條件播種無雄穗系，采用時間隔 離(與其它玉米材料開花期相差l個月以上)或空間隔離(與其它玉米材料相距500米以上) 方法，自交繁殖無雄穗系。
本發(fā)明的優(yōu)點由于所使用的玉米無雄穗系具有光敏、溫敏或光溫敏互作的特性，屬于
兩系法利用作物雜種優(yōu)勢范疇，具有配組自由、可避免細胞質(zhì)產(chǎn)生的遺傳負效應(yīng)、簡化種子 生產(chǎn)程序、確保雜交種子純度、降低種子生產(chǎn)成本等優(yōu)點。細胞質(zhì)不育系和已發(fā)現(xiàn)的光溫敏
雄性不育系開花期間表現(xiàn)出的不育特征有花藥正常而 外露，不散粉；花藥外露而不開裂， 不散粉；花藥外露開裂，但花藥瘦癟，無花粉或花粉敗育，其育性一般要通過鏡檢來確定。本發(fā)明所發(fā)現(xiàn)的光溫敏無雄穗系由于雄性器官缺失，雄性不育性表現(xiàn)達到完美，直觀可辨，開拓了玉米核不育基因利用的新途徑。
具體實施例方式
本發(fā)明的具體實施方式
-
1. 無雄穗系的選育利用誘變育種技術(shù)或基因工程等方法創(chuàng)造具有光敏、溫敏或光溫敏互作特性的無雄穗系，也可以在自然生態(tài)條件下，針對現(xiàn)有自交系，通過分期播種、異地播種篩選具有光敏、溫敏或光溫敏互作特性的玉米無雄穗系。
2. 配制組合利用玉米無雄穗系(有雄穗狀態(tài)與無雄穗狀態(tài)均可)與普通玉米自交系或雜交種廣泛測配，篩選強優(yōu)勢組合。
3. 雜交種子生產(chǎn)針對篩選出的強優(yōu)勢組合，在無雄穗狀態(tài)下以無雄穗系為母本，普通玉米自交系或雜交種作父本，父、母本按照一定的行比種植，父母本的播種期應(yīng)能保證母本處于無雄穗狀態(tài)，且無雄穗系的吐絲期與父本的散粉期能夠相遇，授粉后雜交種子能安全成熟。為提高異交結(jié)實率，可采取人工輔助授粉措施。收獲無雄穗系上的成熟種子，即可作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上使用的雜交種子。
4. 根據(jù)無雄穗系雄穗性狀出現(xiàn)且花粉育性正常所需的光溫條件播種無雄穗系，釆用時間隔離(與其它玉米材料開花期相差1個月以上)或空間隔離(與其它玉米材料相距500米以上)方法，自交繁殖無雄穗系。
以下通過具體實例進一步說明本發(fā)明。
實施例l:利用玉米溫敏型無雄穗系生產(chǎn)雜交玉米種子的整個過程，包括以下步驟選育出玉米雄穗發(fā)育到生長錐伸長期至小穗分化期階段日均溫度26°C以上表現(xiàn)出完全無雄穗的無雄穗系TOl。
強優(yōu)勢組合T0lX聯(lián)478在長沙本地制種，按要求設(shè)置隔離區(qū)，母父本行比可采用5:2，為了滿足無雄穗性狀轉(zhuǎn)換所需要的溫度條件，在長沙地區(qū)將T01于7月中旬播種，根據(jù)多年來的分期播種資料，父本聯(lián)478可于同期播種，播后進行正常的田間管理，加強肥水調(diào)控，使得T01無雄穗系的吐絲期與父本聯(lián)478的散粉期于8月底相遇。為了提高無雄穗系TOl的異交結(jié)實率，可在父本聯(lián)478散粉后對T01進行人工輔助授粉。氣溫異常年份，T01產(chǎn)生雄穗并且具有可育花粉，可對其進行人工去雄。授粉結(jié)束后，繼續(xù)加強田間管理，以提高結(jié)實率和粒重。成熟期收獲T01上種子即為生產(chǎn)上所用的雜交種，收獲時注意嚴(yán)格操作，嚴(yán)防將父本聯(lián)478種子混收到母本行種子中，防止機械混雜。
組合T0lX聯(lián)478制種也可在其它地區(qū)進行，只要能滿足TOl在生長錐伸長期至小穗分化期階段日均溫度26t:以上，且授粉后種子能正常成熟所需條件的地區(qū)均可制種。無雄穗系T01的繁殖可選擇長沙正常春播(3月底至4月初播種)設(shè)置隔離區(qū)按照普通玉米自交系種子生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)和程序進行。父本聯(lián)478的繁殖按照普通玉米自交系種子生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)和程序進行。
實施例2:利用玉米光敏型無雄穗系生產(chǎn)雜交玉米種子的整個過程，包括以下步驟
選育出玉米雄穗發(fā)育到生長錐伸長期至小穗分化期階段日照長度13小時以上表現(xiàn)出完全無雄穗的無雄穗系POl。
強優(yōu)勢組合P0lX新系3在長沙本地制種，按要求設(shè)置隔離區(qū)，父母本行比可采用2:4，為了滿足無雄穗性狀轉(zhuǎn)換所需要的光照條件，在長沙地區(qū)將P01于7月下旬播種，根據(jù)兩親本的生長發(fā)育特性，父本新系3可于同期播種，進行正常的田間管理，加強肥水調(diào)控，使得P01無雄穗系的吐絲期與父本新系3的散粉期于8月底至9月初相遇。為了提高無雄穗系P01的異交結(jié)實率，可在父本新系3散粉后對P01進行人工輔助授粉。授粉結(jié)束后，繼續(xù)加強田間管理，以提高結(jié)實率和粒重。成熟期收獲P01上種子即為生產(chǎn)上所用的雜交種，收獲時注意嚴(yán)格操作，嚴(yán)防將父本新系3種子混收到母本行種子中，防止機械混雜。
組合P0lX新系3制種也可在其它地區(qū)進行，只要能保證POl生長錐伸長期至小穗分化期日照長度13小時以上、且授粉后種子能正常成熟的地區(qū)均可制種。
無雄穗系P01的繁殖可選擇長沙正常春播(3月底至4月初播種)設(shè)置隔離區(qū)按照普通玉米自交系種子生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)和程序進行。父本新系3的繁殖按照普通玉米自交系種子生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)和程序進行。
實施例3:利用玉米光溫互作型無雄穗系生產(chǎn)雜交玉米種子的整個過程，包括以下步驟選育出玉米雄穗發(fā)育到生長錐伸長期至小穗分化期階段日均溫度28'C以上日照長度12小時以上表現(xiàn)出完全無雄穗的無雄穗系N01 。
強優(yōu)勢組合N0lX聯(lián)87在長沙本地制種，按要求設(shè)置隔離區(qū)，父母本行比可采用2:5，為了滿足無雄穗性狀轉(zhuǎn)換所需要的溫度和光照條件，在長沙地區(qū)將N01于7月20日前后播種，根據(jù)兩親本的生長發(fā)育特性，父本聯(lián)87可于同期播種，播后進行正常的田間管理，加強肥水調(diào)控，使得N01無雄穗系的吐絲期與父本聯(lián)87的散粉期于8月底至9月初相遇。為了提高無雄穗系NOl的異交結(jié)實率，可在父本聯(lián)87散粉后對N01進行人工輔助授粉。氣溫異常年份，N01產(chǎn)生雄穗并且具有可育花粉，可對其進行人工去雄。授粉結(jié)束后，繼續(xù)加強田間管理，以提高結(jié)實率和粒重。成熟期收獲N01上種子即為生產(chǎn)上所用的雜交種，收獲時注意嚴(yán)格操作，嚴(yán)防將父本聯(lián)87種子混收到母本行種子中，防止機械混雜。組合N0lX聯(lián)87制種也可在其它地區(qū)進行，只要能保證NOl生長錐伸長期至小穗分化期階段日均溫度28'C以上、日照長度12小時以上、且授粉后種子能正常成熟的地區(qū)均可制種。
無雄穗系NOl的繁殖可選擇長沙正常春播(3月底至4月初播種)設(shè)置隔離區(qū)按照普通玉米自交系種子生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)和程序進行。父本聯(lián)87的繁殖按照普通玉米自交系種子生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)和程序進行。
權(quán)利要求
1、一種利用玉米無雄穗系生產(chǎn)雜交種子的方法，其特征在于選用光敏型、溫敏型或光溫互作型的玉米無雄穗系作母本，用其它雄穗且花粉育性正常的自交系或雜交種作父本進行雜交，配制生產(chǎn)用雜交種。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用玉米無雄穗系生產(chǎn)雜交種子的方法，其特征在于該類 無雄穗系在不同環(huán)境條件下能分別表現(xiàn)出有雄穗且花粉育性正常狀態(tài)和無雄穗狀態(tài)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用玉米無雄穗系生產(chǎn)雜交種子的方法，其特征在于無雄 穗系在有雄穗且花粉育性正常狀態(tài)下隔離自交，實現(xiàn)自身繁殖。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用玉米無雄穗系生產(chǎn)雜交種子的方法，其特征在于以無 雄穗狀態(tài)的無雄穗系作母本，與其它具雄穗且花粉育性正常的自交系或雜交種雜交，配制生 產(chǎn)用雜交種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雜交玉米種子生產(chǎn)方法，選用光敏型、溫敏型或光溫互作型的無雄穗系作母本，與其它具雄穗且花粉育性正常的自交系或雜交種作父本雜交，配制生產(chǎn)用雜交種。該類無雄穗系在不同環(huán)境條件下能分別表現(xiàn)出有雄穗且花粉育性正常狀態(tài)和無雄穗狀態(tài)；無雄穗系在有雄穗且花粉育性正常狀態(tài)下隔離自交，實現(xiàn)自身繁殖。采用本發(fā)明方法生產(chǎn)雜交玉米種子，可免除人工去雄，降低種子生產(chǎn)成本，確保雜交種子的純度，充分發(fā)揮玉米雜交種的優(yōu)勢，為玉米雜種優(yōu)勢的利用提供了一條新途徑。
文檔編號A01H1/04GK101669445SQ20091004447
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者劉雄倫, 呂敬先, 周文新, 屠乃美, 易鎮(zhèn)邪, 石雪暉, 羅紅兵 申請人:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)