專利名稱：一年生棉花的多年生雜交制種方法
技術領域：
本發(fā)明涉及作物的雜交制種方法，具體涉及一種一年生棉花的多 年生雜交制種方法。
背景技術：
棉花主要栽培種有陸地棉(GoM;;p/Mm /7/raWz/m L.)和海島棉(G 6flA^/e"ce L.)。陸地棉為一年生植物，海島棉有一年生和多年生兩 種，但大面積栽培的仍是一年生海島棉。
棉花雜種優(yōu)勢十分顯著，但現(xiàn)有的雜交種子都是用 一年生陸地棉 或一年生海島棉親本，采用人工去雄雜交，或利用一年生雄性不育系 與恢復系雜交的方法，在棉花主產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)。其主要缺點是
(1) 必須每年耕整土地、播種和繁殖親本種子。
(2) 親本繁殖和雜交制種，必須每年去雜去劣。
(3) 利用細胞核雄性不育系雖然易于找到恢復系和組配出強優(yōu) 勢組合，但不育系的繁殖存在問題， 一般利用細胞核雄性不育兩用系 中分離出的雄性不育株(基因型為msms)與育性基因雜合的可育姊 妹株(基因型為Msms)雜交的方法保持，從不育株上收的種子繁殖 后代仍然表現(xiàn)不育株與可育株的l: l分離，因此，雜交制種田必須每 年拔除母本區(qū)50%左右的雄性可育株，工作量集中，勞動強度大；且 因棉花是無限花序，花期長，當氣溫〉35。C時，有的雄性不育株會出 現(xiàn)少量或微量花粉(劉強，中棉所38不育系雜交制種技術淺談，中國 棉花，2004 (8): 35)，由此將影響雜交種子純度；還因群體中可育 株與不育株分布的不均勻性，往往存在連續(xù)拔除多株可育株的問題， 既浪費了土地空間，又增加了種子生產(chǎn)成本。
(4 )利用細胞質雄性不育系與保持系回交的方法雖能保持雄性
4不育特性，但現(xiàn)有細胞質雄性不育系多數(shù)具哈克尼西棉細胞質，其恢 復系較少，且雜交后代存在不育細胞質的不良效應等問題；其他類型 的細胞質雄性不育系也由于多年釆用有性繁殖的方法，易于發(fā)生遺傳 漂移，導致不育系中可育株的發(fā)生。
因此，盡管人工去雄存在投入大、成本高等問題，但由于沒有更 好的棉花雜交種子生產(chǎn)方法，目前仍以人工去雄雜交制種為主，為降 低種子生產(chǎn)成本， 一般利用F2代。
四川省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物育種栽培研究所和四川諾亞生物科
技有限公司，根據(jù)棉花在熱帶地區(qū)的多年生特性，于2007年申請了1
項國家發(fā)明專利，發(fā)明名稱為"利用棉花雄性不育系和恢復系進行宿
根再生的雜交制種方法"，申請?zhí)枮?00710049843.0。該發(fā)明指出棉 花植株能夠越冬的制種區(qū)是冬季最低溫度> l(TC，年日照時數(shù) 1700-2100小時，日照百分率為50-60°/。，全年降雨量為800-1200mm的
地區(qū)。從溫度條件看，應屬于中熱帶地區(qū)(盛承禹等編著.中國氣候 總論.科學出版社，1986，第406頁)，但熱帶有單季和雨季之分，雨 季多臺風，不利于棉花的雜交制種，所以，又要求其降雨量小于 1200mm。因此，滿足上述所有條件的地區(qū)是很少的，可能只有云南 或云南與四川交界的部分地區(qū)具有這種小氣候特征，而這些地區(qū)，大 多比較偏遠，交通不便，不利于棉花的規(guī)?；s交制種。而且，該發(fā) 明還沒有解決不育系的繁殖問題，只是利用了不育系在熱帶地區(qū)可多 年生長的特性，但由于一年生棉花根系入土淺，易早衰，就是在最適 合生長的溫度條件下一般也只能宿根栽培3-5年，又需要重新播種。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供簡便、快捷、成本低 且適用范圍廣的棉花雜交制種方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種一年生棉花的多年生雜交制種 方法，其步驟如下(1) 種植配制雜交組合所需的一年生棉花雜交親本，鑒定其自 然越冬再生力；
(2) 對于不能自然越冬的一年生棉花雜交親本，以棉屬中能夠 自然越冬的多年生棉花種質資源為玷木，以不能自然越冬的一年生棉
花雜交親本為接穗進行嫁接，并宿根栽培所得嫁接植株；對于能夠自
然越冬的一年生棉花雜交親本，直接種植并宿根栽培其實生植株，或
以上述方法嫁接后宿根栽培嫁接植株；
(3) 在種植和/或嫁接的當年和宿根栽培期間，利用上述實生植 株和/或嫁接植株，進行雜交制種。
上述棉花多年生雜交制種方法的環(huán)境條件優(yōu)選為冬季最冷月平 均氣溫^1(TC且最低氣溫XTC (包括符合這一氣溫條件的氣候帶、 特殊地形和人工條件等)。
所述親本為母本和/或父本，通常為繁殖難度高(如雄性不育系) 或有性繁殖后代難以保持其性狀的母本和/或父本，'對其進行宿根栽 培，能夠降低雜交制種的難度和成本。
所述母本為細胞核雄性不育兩用系時，在種植和/或嫁接當年拔 除其中的可育株、半不育株和混雜株。
所述母本為細胞質雄性不育系時，在種植和/或嫁接當年需要去 雜去劣。
所述能夠自然越冬為越冬成活率> 75 %。
因一年生棉花的根系較弱，所述能夠自然越冬的一年生棉花雜交 親本直接種植并宿根栽培3-5年后需重新播種。
所述多年生棉花種質資源包括海島棉多年生類型、陸地棉野生種 系中的多年生類型或棉屬中其他多年生棉花種質資源或其雜交后代。
所述砧木為棉花實生苗或植株。 所述砧木的越冬成活率為100%。
所述砧木對接穗的生長發(fā)育、育性表現(xiàn)、產(chǎn)量和品質無不良效應。
6在有棉花土傳病害的地段種植，還應要求所述砧木抗土傳病害。 所述接穗為棉花實生苗或植株的嫩芽、自然越冬后的再生芽或其 嫁接植株越冬后的再生芽。
所述宿根栽培釆取如下管理措施
(1) 種植棉花當年.按照當?shù)匾荒晟藁ǖ牟シN期、種植密度 和栽培管理方法進行栽培和管理；父母本行比與一年生棉花雜交制種 相同；
(2) 種植棉花次年及以后早春萌發(fā)新芽后，選留健壯芽培育 成側技，并及時去除贅芽；夏季和秋季打頂、修剪和抹除贅芽，多次 施肥并及早防治病蟲害；冬季進行棉田中耕、培土并重施有機肥；冬 季或早春，挖除過密棉株，參照亞熱帶果樹的修剪方法修剪。
本發(fā)明對一年生棉花雜交親本進行宿根栽培，雜交制種田除種植 當年外，宿生栽培期間不需每年播種，不需每年耕整土地，不需每年 去雜去劣；利用該方法，細胞核雄性不育系宿生栽培期間也不需拔除 制種田母本區(qū)的可育株；因各種類型的雄性不育系均可釆用宿生栽培 法保持其雄性不育特性，從而極大地減少了雄性不育系的繁殖費用； 不但簡化了雜交種子生產(chǎn)程序，且因宿生棉花親本的生殖生長期長， 制種產(chǎn)量比一年生棉花高30%左右。
本發(fā)明通過將一年生棉花雜交親本嫁接于多年生棉花植株，實現(xiàn) 了對不能自然越冬的一年生棉花雜交親本的多年生栽培，并能夠克服 一年生棉花根系淺、宿根栽培期短的缺點，嫁接植株能夠保持品種的 育性特征、產(chǎn)量和品質，其中以棉花植株上的嫩芽或再生芽為接穗進 行嫁接和多年生栽培能夠實現(xiàn)品種的無性繁殖，并保持品種的育性特 征、產(chǎn)量和品質。
此外，本發(fā)明方法適用于最冷月平均氣溫^10。C的條件下，從而 將棉花的多年生栽培區(qū)域由熱帶向北擴展到南亞熱帶，在南亞熱帶及 其以南地區(qū)均適用，能夠大范圍推廣應用。由于我國能進行棉花宿生栽培的華南南部，已成為植棉面積極少的棉花產(chǎn)區(qū)，易于空間隔離， 有利于提高雜交種子純度；且因蟲源豐富，有利于昆蟲傳粉和提高制 種產(chǎn)量。
具體實施例方式
以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的.范圍。 實施例l
經(jīng)2004年種植鑒定，陸地棉細胞核雄性不育系洞A (引自湖北省
種子集團公司)的不育株在廣西南寧(l月平均溫度為i4.rc，最低
溫度為5.6t:)的自然越冬成活率達95.5 %以上，而其可育姊妹株的自 然越冬成活率為65% (因制種時需要將可育株全部拔除，其越冬率較 低對雜交制種沒有影響)；其恢復系國審邯284的自然越冬成活率為 75%(種植次年，因植株高大，密度宜稀，所以75°/。的越冬率就可以 了 )，種植次年和第三年的越冬率為100%,第四年(即2008年)的自 然越冬率為O。
2004 2007年，直接對洞A和國審邯284進行宿根栽培，在廣西南 寧播種洞A和國審邯284,按照當?shù)匾荒晟藁ǖ牟シN時間、種植密 度和栽培管理方法進行種植和管理。種植棉花當年的越冬期即次年l 月份進行棉田中耕、培土，重施有機肥；挖除過密棉株和洞A的可育 株；參照亞熱帶果樹的修剪方法修剪， 一般主莖留樁高度為 80 100cm,剪除弱枝、病枝，選留2-3根健壯枝條，如枝條均較弱， 可不留側枝，只留主莖。自種植棉花次年開始，棉花進入宿根期，每 年l-2月份是多年生棉的越冬期，此時棉株生長緩慢或停止生長，在l 月份，要進行棉田中耕、培土，重施有機肥；挖除過密棉株；參照亞 熱帶果樹的修剪方法修剪。從3月 12月，是多年生棉花的生長期。要 注意早春萌發(fā)新芽后，選留3個左右健壯芽培育成側枝，并及時去 除贅芽；夏季和秋季要注意打頂、修剪、抹除贅芽，使通風透光良好； 多年生棉產(chǎn)量高，需肥量大，要多次施肥以增加施肥量，并及早防治病蟲害。
然后分別以宿生或一年生雄性不育系洞A的不育株為母本，以宿
生或一年生恢復系國審邯284為父本，父本母本的行比為k 4，比 較宿生不育系x宿生恢復系、宿生不育系x—年生恢復系、 一年生不育 系x —年生恢復系棉花的雜交制種產(chǎn)量。結果表明父、母本均為宿
生的，有3次結鈴高峰，而父、母本均為一年生的，只有兩次結鈴高 峰，前者的制種產(chǎn)量比后者提高了約32%，用工量減少了22%,且無 用種成本，單位重量雜交種子的生產(chǎn)成本降低了約54%;宿生雄性不 育系x—年生恢復系，其制種產(chǎn)量與父母本均為一年生的相當，但雜 交種子生產(chǎn)成本降低了約12%;比較宿生雄性不育系及一年生雄性不 育系與同一父本雜交后代的產(chǎn)量、品質，表明二者無顯著差異?？梢?， 利用宿生栽培植株進行雜交制種產(chǎn)量高、用工少且成本低。
上述洞A的不育株種植3-5年后需重新播種，恢復系國審邯284種 植3年后需重新播種。 實施例2
2005年，以實施例1中所述的不育系洞A和恢復系國審邯284植株 的越冬再生芽為接穗，以蓬蓬棉(一種多年生棉花，釆自海南島)和 聯(lián)核木棉(一種多年生棉花，釆自海南島)為砧木進行嫁接，栽培嫁 接株，嫁接植株連續(xù)4年的越冬成活率為100%,且經(jīng)受了2008年1月 的寒冷天氣考驗。宿根栽培該嫁接植株并進行雜交制種，能夠提高制 種產(chǎn)量，并降低生產(chǎn)成本。 實施例3
經(jīng)鑒定，欲配制雜交組合的母本陸地棉細胞核雄性不育兩用系洞 A和海島棉細胞核雄性不育兩用系H04A(廣西大學自選)中的不育株 2004年在廣西南寧的自然越冬成活率分別為95.5 %和92.3 %。
2004年在廣西南寧(l月平均溫度為14.rC,最低溫度為5.6。C) 進行了 4種玷木與2個雄性不育系接穗的嫁接組合試驗，共8個砧木/接穗組合(以下簡稱"嫁接組合")，并與恢復系進行了雜交制種
其中2個接穗為A、 2004年引自湖北省種子集團公司的陸地棉 細胞核雄性不育兩用系洞A的種子繁殖苗；B、自選的一年生海島棉 細胞核雄性不育兩用系H04A的種子繁殖苗。經(jīng)鑒定，接穗A和B在南 寧不能100%自然越冬。
其中4種砧木為A、蓬蓬棉(一種多年生棉花，采自海南島)； B、聯(lián)核木棉(多年生海島棉，釆自海南島)；C、陸地棉細胞質雄性 不育系P2001A (引自湖北省農(nóng)業(yè)科學院)x蓬蓬棉(來源同上)Fi雜 交種；D、 P2001A (來源同上)x聯(lián)核木棉(來源同上)F,雜交種。 經(jīng)鑒定，上述4份砧木材料在南寧連續(xù)6年種植均表現(xiàn)100%正常越冬， 其成株期經(jīng)人工氣候箱(TC的低溫脅迫處理，表明其能忍耐(TC低溫連 續(xù)5天。對這些材料進行了接種鑒定，表明玷木耐棉花枯萎病和黃萎 病。
2004年3月7日，在南寧同時播種砧木和接穗的種子，砧木在營養(yǎng) 杯中育苗，接穗在苗床育苗；待砧木長出真葉時取接穗進行嫁接。嫁 接后，將嫁接苗置于蓋有塑料薄膜的小拱棚內保溫、保濕，嫁接后， 將嫁接苗置于蓋有透明塑料薄膜的小拱棚內保溫、保濕，待接口愈合 后(嫁接后第6天)揭開塑料薄膜，遮陽網(wǎng)下煉苗2天后，選擇嫁接成 功并生長健壯的嫁接苗移栽大田，進行宿根栽培。宿根栽培的方法同 實施例l。
2006年2月15曰提早播種恢復系國審邯284，在塑料大棚中營養(yǎng)杯 育苗，當氣溫適合棉花栽培時移栽到大田，母本(上述8個嫁接組合 中雄性不育系的不育嫁接株)與父本(恢復系國審邯2S4 )的行比為1: 4,釆取高肥水管理措施促進生長發(fā)育，以使其生育期與上述嫁接植 株接近，以提高制種產(chǎn)量。上述8個嫁接組合的嫁接株與恢復系的雜 交種子產(chǎn)量比3月份正常播種的相應一年生雄性不育系x—年生恢復 系提高10%左右。2008年1月，南寧遭遇有史以來最嚴重的冷害天氣。1月14曰至2 月5日連續(xù)23天曰平均氣溫在1(TC以下，其中日均溫在5t:以下的有7 天，最低氣溫5。C以下的有13天，極端最低溫度為1.6'C，月均溫為 9.8°C。但4中砧木材料的成活率仍為100%，上述8個嫁接組合的嫁接 棉株在南寧經(jīng)受了2008年1月的低溫災害天氣后，成活率亦為100%, 而未嫁接的洞A和H04A的自根苗對照株則全部因冷害死亡。
對上述4種玷木、2種不育系接穗所形成的8種嫁接組合進行的試 驗表明，所有砧木與接穗的嫁接親和性很好，不存在砧木與接穗的特 異性選擇，所有砧木對接穗的經(jīng)濟性狀和產(chǎn)量品質均無不利影響。至 2009年1月，上述8個嫁接組合的嫁接株已連續(xù)宿根栽培達5年之久， 能夠100%安全越冬，生長正常，并且沒有可育株的分離，能夠持續(xù) 用于雜交制種，極大減少了雄性不育系的繁殖費用，簡化了雜交制種 的程序。 實施例4
經(jīng)鑒定，細胞核雄性不育兩用系GA5在湖北不能正常越冬，為一 年生棉花。2006年，在湖北省公安縣，以聯(lián)核木棉(多年生海島棉， 釆自海南島)為砧木，采用嫁接法繁殖細胞核雄性不育兩用系GA5 (引自四川省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所)，花期拔除可育株，以后 每年冬季用塑料大棚保溫，使大棚內l月平均氣溫大于或等于1(TC ， 使其安全越冬，得以宿根生長，以在棉花主產(chǎn)區(qū)建立細胞核雄性不育 系的原始親本圃。宿根栽培的方法同實施例l。
2007年和2008年，每年以上述聯(lián)核木棉為砧木，以雄性不育系 GA5原始親本圃中越冬植株上的再生芽為接穗嫁接，栽培其嫁接株， 同時栽培種子繁殖的恢復系國審邯284的實生苗，進行雜交制種。
由此建立了雄性不育系塑料大棚越冬再生與 一年生恢復系的雜 交種制種技術體系。其優(yōu)點是可直接在棉花主產(chǎn)區(qū)雜交制種，以利于 制種技術指導和減少種子運輸費用，缺點是每年要進行不育系和恢復 系的繁殖。
權利要求
1、一種一年生棉花的多年生雜交制種方法，其步驟如下(1)種植配制雜交組合所需的一年生棉花雜交親本，鑒定其自然越冬能力；(2)對于不能自然越冬的一年生棉花雜交親本，以棉屬中能夠自然越冬的多年生棉花種質資源為砧木，以不能自然越冬的一年生棉花雜交親本為接穗進行嫁接，并宿根栽培所得嫁接植株；對于能夠自然越冬的一年生棉花雜交親本，直接種植并宿根栽培其實生植株，或以上述方法嫁接后宿根栽培嫁接植株；(3)在種植和/或嫁接的當年和宿根栽培期間，利用上述實生植株和/或嫁接植株，進行雜交制種。
2、 如權利要求l所述的方法，其環(huán)境條件為冬季最冷月平均氣溫^10。c且最低氣溫xrc的氣候帶、特殊地形或人工條件。
3、 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述親本為母本和/或父本。
4、 如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述母本為細胞核雄性不育兩用系時，在種植和/或嫁接當年拔除其中的可育株、半不育株和混雜株。
5、 如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述母本為細胞質雄性不育系時，在種植和/或嫁接當年需要去雜去劣。
6、 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述能夠自然越冬為越冬成活率>75%。
7、 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述能夠自然越冬的一年生棉花雜交親本直接種植并宿根栽培3-5年后需重新播種。
8、 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述多年生棉花種質資源包括海島棉多年生類型、陸地棉野生種系中的多年生類型或棉屬中其他多年生棉花種質資源或其雜交后代。
9、 如權利要求1或2所述的方法，.其特征在于，所述砧木為棉花實生苗或植株，其越冬成活率為100%,對接穗的生長發(fā)育、育性表現(xiàn)、產(chǎn)量和品質沒有不利效應。
10、 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在有棉花土傳病害的地段種植時，所述砧木抗土傳病害。
11、 如權利要求l或2所述的方法，其特征在于，所述接穗為棉花實生苗或棉花植株的嫩芽、自然越冬后的再生芽或其嫁接植株越冬后的再生芽。
12、 如權利要求l或2所述的方法，其特征在于，所述宿根栽培的方法為(1) 種植棉花當年按照當?shù)匾荒晟藁ǖ牟シN期、種植密度和栽培管理方法進行栽培和管理；父母本行比與一年生棉花雜交制種相同；(2) 種植棉花次年及以后早春萌發(fā)新芽后，選留健壯芽培育成惻枝，并及時去除贅芽；夏季和秋季打頂、修剪和抹除贅芽，多次施肥并及早防治病蟲害；冬季進行棉田中耕、培土并重施有機肥；冬季或早春，挖除過密棉株，參照亞熱帶果樹的修剪方法修剪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種一年生棉花的多年生雜交制種方法，其首先鑒定一年生棉花雜交親本的自然越冬能力；對于不能自然越冬的一年生棉花雜交親本，以棉屬中能夠自然越冬的多年生棉花種質資源為砧木進行嫁接，并宿根栽培所得嫁接植株；對于能夠自然越冬的一年生棉花雜交親本，直接種植并宿根栽培其實生植株，或以上述方法嫁接后宿根栽培嫁接植株；然后利用上述實生植株和/或嫁接植株進行雜交制種。本發(fā)明的雜交制種方法不需每年播、耕整土地和去雜去劣，降低了雄性不育系的繁殖成本，簡化了雜交種子生產(chǎn)程序，并能夠提高雜交制種的產(chǎn)量。本發(fā)明方法在南亞熱帶及其以南地區(qū)均適用，能夠大范圍推廣應用。
文檔編號A01H1/02GK101491209SQ20091007853
公開日2009年7月29日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權日2009年2月25日
發(fā)明者周瑞陽 申請人:廣西大學