一种抗虫低酚彩棉不育系选育及杂交种育种方法

摘要

本发明涉及一种抗虫低酚彩棉不育系选育及杂交种育种方法，该方法用低酚棉鲁棉12号为母本与抗虫棉鲁棉研21号为父本杂交配组，选择F2代群体中子叶、茎、叶均无酚的植株，连续自交种植3～4代，育成低酚棉系8HN538，用抗虫的核不育系品种鲁RH-1为母本与深棕色低酚彩棉亲本00S17为父本杂交配组，保留F2代群体中抗虫的植株，选择可育的低酚棉植株给低酚棉不育株授粉，选择深棕色的后代保留，连续选择杂交至第4代，育成抗虫的低酚彩棉核不育系0-173-3A；用抗虫低酚棉系8HN538做父本与低酚彩棉核不育系0-173-3A做母本进行杂交配组种植，获得的杂交种即为低酚彩色杂交种，本发明生产的低酚彩棉杂交种产量高、纤维品质优，色泽稳定一致，棉籽不含棉酚，综合利用价值大大提高。

说明书

技术领域

本发明涉及棉花育种技术领域，具体涉及一种抗虫低酚彩棉不育系选育及杂交种育种方法。

背景技术

棉花是世界上重要的纤维油料作物，棉纤维是纺织工业的重要原料。一般的棉花栽培品种因具有大量的腺体使得除了可以对棉纤维直接利用以外，对具有重要营养价值的棉籽则需要花费大量的财力、人力进行脱毒处理后才能利用。低酚棉是一种无色素腺体的棉花类型，其种仁中的棉酚含量低于世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织(AFO)规定的标准(0.004%)及国家标准(0.002%)，低酚棉品种因含有极低含量的棉酚，棉种仁榨出的油可以直接食用，棉蛋白可以作为食品，棉子壳可以作为食用菌的优质培养基原料，嫩枝叶可作为饲料等，所以培育低酚棉品种是将棉花选育成集纤维、油料和粮食三位一体的作物的最经济有效的途径。对发展棉花生产、提高植棉效益、改善人们的营养状况等方面有重要的意义。

我国植棉面积600万公顷以上，年产棉籽900万吨左右，若其中1/2是低酚棉籽，以含蛋白质40%计，在不增加种植面积的情况下，每年就可得160万吨左右纯净优质蛋白，这对丰富我国蛋白资源，改善人们的膳食结构，促进养殖业的发展有着积极的意义。同时低酚棉籽榨出的油不含棉酚，不需精炼、脱色，可提高出油率并降低成本，且油的品质高，色、香、味俱佳，富含亚油酸(61.9%)，不饱和脂肪酸的含量高于豆油、花生油和芝麻油，经常食用可降低血液中的胆固醇，减少动脉粥样硬化，防治高血压。此外，低酚棉可直接用作饲料的副产品，粉碎后可直接用作饲料，且蛋白质和矿物质含量均高于麦秸和薯秧，赖氨酸含量丰富，比玉米、小麦高1.5倍。低酚棉仁饼用作家畜饲料，不仅营养丰富，适口性好，且无副作用，与常用大豆饼为主的饲料比，成本低，效益高。另外，用低酚棉仁代替大豆制作酱油，色正味佳，成本低于大豆35%左右；用低酚棉籽壳培养香菇、平菇、银耳、黑木耳等食用菌，产量高、质量好；低酚棉仁应用于临床治疗慢性腹泻、高脂蛋白血症、糖尿病等症状，显示出一定的药用价值。

彩色棉是指棉纤维带有天然颜色的棉花。由于其本身带有天然的颜色，在棉花纺织生产工业上，可以免去漂白、消毒、染色等过程，减轻了纺织过程的污染，成为真正意义上的绿色产品。天然彩色棉不但可以大大提高纺织工业的经济效益和社会效益，而且随着科学技术的迅速发展和人民生活需求、环保意识、健康观念的不断提高，彩色棉将成为一个新兴产业，为彩色棉育种的深入研究和产业化的实施创造良好的环境，具有重要的研究价值和广阔的开发利用前景。

彩色棉是21世纪最具竞争力的前卫产品。但是由于中国不是棉花的原产地，关于彩棉的种植技术是从国外引进的，在我国的种植时间不是很长，而且种植面积非常小，只有新疆等地出产一点，因此我们对彩棉的淘汰优选工作做得还很不够，导致到目前为止，我国的彩棉存在品种单一，彩棉的色泽暗淡、不稳定、纤维品质差、产量低等缺点，很难被直接利用。另外，由于种植技术还未成熟，彩棉的抗虫性较差，所以也不可避免地采用了施肥、打药等和普通棉一样的种植方式，做不到完全无污染。因此如何解决彩棉色泽暗淡、不稳定、纤维品质差、产量低等弊端是一个业内亟需解决的问题，而利用彩色棉与低酚棉相结合或许将为棉花综合利用开辟一条新的途径，另外经检索，也未见有关彩色棉能够与低酚棉相结合的成熟的技术研究或报道。

发明内容

针对现有技术所存在的不足，本发明提出了一种抗虫低酚彩棉不育系选育及杂交种育种方法，该育种方法充分利用低酚彩棉不育系具有不育度高、综合性好、配合力高、纤维色泽稳定一致的特点，将其与彩棉杂交，得到的低酚彩棉杂交种产量高、品质优，色泽稳定一致，棉籽不含棉酚，综合利用价值大大提高，且该育种方法制种成本低、效率高，具有较好的经济效益和社会效益。

本发明所述的一种抗虫低酚彩棉不育系选育及杂交种育种方法是通过如下技术措施来实现的：

（1）用低酚棉鲁棉12号为母本与抗虫棉鲁棉研21号为父本杂交配组，种植F₁群体，成熟后得到F₂代，种植F₂代，苗期对F₂代群体进行抗虫性鉴定，选择F₂代群体中子叶、茎、叶均无酚的植株，连续自交种植3～4代，育成低酚棉系8HN538；

（2）用抗虫的核不育系品种鲁RH-1为母本与深棕色低酚彩棉亲本00S17为父本杂交配组，种植F₁群体，成熟后得到F₂代，种植F₂代，苗期对F₂代群体进行抗虫性鉴定，保留F₂代群体中抗虫的植株，在抗虫的植株中选择可育的低酚棉植株，给低酚棉不育株授粉；

（3）步骤（2）选育的中F₂代群体中棉花吐絮后，观察可育株与不育株的纤维颜色，选择可育株与不育株纤维颜色均为深棕色的后代保留；

（4）对步骤（3）最终选育的后代连续进行行内可育株给不育株授粉，并观察不育株率和纤维颜色，至第4代，育成抗虫的低酚彩棉核不育系0-173-3A；

（5）利用步骤（1）中选育出的抗虫低酚棉系8HN538做父本与步骤（4）中选育出的低酚彩棉核不育系0-173-3A做母本进行杂交配组种植，获得的杂交种即为低酚彩色杂交种。

其中本发明中以上步骤（1）到步骤（4）中的自交和行内可育株给不育株授粉过程中均对抗病性株苗进行筛选，其中，抗病性在自然病圃中进行，选择抗枯黄萎病好的单株或株行。

其中本发明中以上步骤（1）到步骤（4）中的自交和行内可育株给不育株授粉过程中优选在以每公顷4.5万株密度下，单株结铃10个以上，单铃重≥4.0克，不育系衣分36%以上，低酚棉衣分40%以上的植株。

其中本发明中以上步骤（1）或步骤（2）中的抗虫性鉴定方法如下：当棉花幼苗生长到1～3片真叶期时，用4%的硫酸卡那霉素溶液涂抹在幼苗叶片上，七天后观察涂抹叶片，将叶片变黄的幼苗拔出，保留正常生长的棉苗。

本发明的有益技术效果为：

（1）选育出的低酚彩棉不育系具有不育率高达50.6%、纤维色泽稳定一致的特点，可广泛地用于低酚彩棉杂交种的筛选，制种成本比手工制种低40%，提高了杂交成功率和制种产量。。

（2）本发明生产的低酚彩棉杂交种子指大于11g，种子大出苗好，全生育期长势稳健，产量高，霜前花率95.0%以上，平均亩产籽棉、霜前籽棉、皮棉、霜前皮棉分别比鲁棉研28号增产6.9%、6.8%、1.3%和0.4%。

（3）本发明生产的低酚彩棉杂交种得到的低酚彩棉纤维程浅棕色色泽稳定一致，纤维长度大于29mm，比强度大于30cN/tex，马克隆值大于3.7，品质优，且棉籽中不含棉酚，综合利用价值大大提高。

（4）本发明生产的低酚彩棉杂交种的植株相比普通棉种植株更加抗枯萎病，耐黄萎病，高抗棉铃虫。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

具体实施方式

为能清楚说明本发明方案的技术特点，下面结合具体实施例，对本发明进行进一步阐述。

实施例：

选择亲本：

鲁棉12号：[彭东昌,于金山,王光明等.低酚棉鲁棉12号品种简介,中国棉花，1994，21(1)：21]，鲁棉12号(原品系号鲁无403)，系山东棉花究中心1992年育成，1993年5月经山东省农作物品种审定。全生育期135天，主体长度32mm，细度578om/g，强力3.889，断裂长度22.gkm，成熟系数1.63。株高94cm，铃重5.39 g，衣分37.5%，籽指10.9 g。种仁成分，经山东省农科院中心实验室2年测定，含蛋白质45.01%，粗脂肪31.2%，游离棉酚量0.008%，显著低于国际和我国卫生标准。

鲁棉研21号：[李汝忠，王宗文，王景会等.高产稳产广适抗虫棉新品种鲁棉研21，中国棉花，2005，32（11）：22-37]，鲁棉研21号(原代号鲁1138、GK34)是山东棉花研究中心与中国农科院生物技术研究所合作选育而成的常规抗虫棉新品种， 2005年3月通过山东省审定，2005年4月通过国家审定。全生育期126～133天，铃重5.8～6.3 g，衣分41.1%～41.6%，籽指11.2～11.6 g。2.5%纤维跨长29.8 mm，比强度21.0cN/tex，麦克隆值4.4；山东省区试，2.5%纤维跨长30.7mm，比强度21.7 cN/tex，麦克隆值4.7。高抗棉铃虫等鳞翅目害虫，高抗棉花枯萎病,耐黄萎病。

鲁RH-1：[曲辉英，隋玉君，郭三堆.转基因抗虫杂交棉鲁RH-1，中国种业，2002，(2)：50]，鲁RH-1是山东省种子管理总站牵头的棉花杂优利用协作组选育的抗虫杂交棉组合。该组合1997—1998年参加全国抗虫棉区域试验，1999年参加全国和山东省生产试验。2001年4月通过山东省农作物品种审定委员会审定。该品种利用抗A1核不育系为基础材料选育出新的核不育两用系21A。以21A作母本，中国农科院生物技术研究所GK-18选系作父本，经组合测配，一代品比试验筛选，育成的抗虫杂交棉品种。中熟品种，生育期129天，株高100cm左右，铃重5.9g，衣分40%，籽指10.6g。2.5%跨长29.42mm，整齐度49.6%，比强度20.6cN/tex，麦克隆值4.4，伸长率6%，反射率75.8%。

00S17：[纪家华，李红芹，王恩德等，彩色低酚棉品系及杂交种选育，中国种业，2002，(2)：50]，1997年从我所保存的鸡脚叶彩色棉亲本中选出1株低酚变异株，1999年在自交纯化的同时，用其和优良的抗虫棉亲本杂交，定向选育综合性状优良的彩色低酚抗虫棉品系。试验密度每公顷5.25万株左右，纤维品质为HVI标准，单株铃数6.6，铃重3.6g，衣分19.5%，籽指8.9g。2.5%跨长24.4mm，比强度14.6cN/tex，麦克隆值2.8。

品种选育：

 （1）2005年7月，用低酚棉鲁棉12号与抗虫棉鲁棉研21杂交，冬天在海南种植F₁代，2006年，在F₂代中，首先进行抗虫性鉴定，而后选择子叶、茎、叶均无酚的植株36个，2006冬～2008年经南繁北育，连续自交3代，育成低酚棉系8HN538。

得到的8HN538单株结铃17.6个，衣分42.7%，铃重5.52克，2.5%跨长32.33mm，比强度33.3.0cN/tex，马克隆值4.0。

（2）2006年，用抗虫的核不育系品种鲁RH-1与深棕色低酚彩棉亲本00S17杂交，冬天在海南种植F₁代。

（3）2007年，首先对F₂代群体进行抗虫性鉴定，而后在抗虫群体中选56个可育的低酚棉植株对56个低酚棉不育株株对株授粉进行保持。

（4）棉花吐絮后，观察（3）中可育株与不育株的纤维颜色，结果是12个可育株与不育株纤维颜色均为深棕色。

（5）2007年冬～2009对步骤（4）中的12个后代连续进行行内可育株给不育株授粉，并观察不育株率和纤维颜色，至2010年，育成抗虫的低酚彩棉核不育系0-173-3A。

得到的抗虫的低酚彩棉核不育系0-173-3A高抗棉铃虫，不育株率50.6%，植株及种子无酚，单株结铃12.8个，衣分36.2%，铃重4.24克，2.5%跨长27.34mm，比强度26.3cN/tex，马克隆值3.34。

（6）2010年冬，用抗虫低酚棉系8HN538做父本与低酚彩棉核不育系0-173-3A做母本杂交，获得的杂交组合（8HN538×0-173-3A）。

其中，为了提高选育效果，步骤（1）～（5）中的自交和行内可育株给不育株授粉过程中均优先对抗病性、产量性状和品质性状好的植株进行筛选，其中，抗病性在自然病圃中进行，选择抗枯黄萎病好的单株或株行；产量性状考察结铃性，以每公顷4.5万株密度下，单株结铃10个以上，单铃重≥4.0克，不育系衣分36%以上，低酚棉衣分40%以上为标准。

步骤（1）和步骤（3）中的抗虫性鉴定方法如下：在棉花幼苗生长到1～3片真叶期，用4%的硫酸卡那霉素溶液涂抹在幼苗叶片上，七天后观察涂抹叶片，将叶片变黄的幼苗拔出，保留正常生长的棉苗。

品比试验：

2011年，通过以上育种方法得到的杂交组合（8HN538×0-173-3A）平均亩产籽棉、霜前籽棉、皮棉、霜前皮棉为232.4kg、222.8kg、87.4kg和83.0kg，分别比鲁棉研28号增产6.9%、6.8%、1.3%和0.4%；纤维长度29.25mm，比强度30.2cN/tex，马克隆值3.63。

该杂交种属中早熟品种，其特性是纤维浅棕色，出苗好，全生育期长势稳健，植株、种子无酚，叶片中等大小；生育期127天，株高111cm，植株塔形，第一果枝节位7.5个，果枝数14.1个，单株结铃17.2个，铃重5.3g，铃卵圆形；霜前衣分37.6%，籽指11.6g，霜前花率95.9%；抗枯萎病，耐黄萎病，高抗棉铃虫。