一种选育棉花的多逆境同步胁迫育种法

摘要

一种选育棉花的多逆境同步胁迫育种法，属于育种的技术领域，本方法是在培养种子时，根据丰产性性状进行定向选择，通过将选择世代的入选的种子种植到多种逆境环境中进行抗逆试验，最终得到多抗逆种子品种的过程，在选择世代之后，将所选世代的品种进行加代扩繁处理，得到该世代种子的品种组，将每一组品种组分别在多种逆境环境中进行同时抗逆试验，最终将能够同时抗多种逆境环境的品种组挑选出来，确定为多抗逆品种。本发明方法培育出的棉花品种一定同时具有抗盐碱能力、抗旱能力和抗病虫害能力。

说明书

技术领域

本发明属于杂交育种的技术领域，涉及一种抗逆品种的育种方法，具体涉及一种选育棉花的多逆境同步胁迫育种法，可培育出抗盐碱、抗旱、抗病的棉花多抗逆品种。

背景技术

在棉花品种选育时一般都要经过用父本和母本培育出的F1种子，然后用F1代种子进行培育，培育到F2代进入分离世代，试验材料的遗传性状出现分离，进入选择世代，从F2代即依据丰产性育种目标开始选择优良单株，淘汰劣株，人选单株材料再培育至F3代供人们来进一步选择自己想要的材料，F3代所产下的种子还是各有特点的。为了选择抗逆材料，一般都会在选择世代时对参试材料进行抗逆试验，即通过让参试材料在模拟出的逆境中生长，如果最后能够达标，则说明此材料具有相应的抗逆特性。一般的逆境包括干旱、盐碱、以及多病环境。然而现有技术中在选择世代中，F3代所产下的种子还是各有特点的，人们做的抗逆试验是拿不同特性的F3代所产种子分别在一种逆境中试验，若种子能够在逆境中生长并达标，则说明F3代所产种子为抗多逆品种，例如：选择F3代所产种子A在干旱土壤中生长、种子B在盐碱地中生长、种子C在多病环境中生长，若种子A、B、C生长均达标，则现有技术就认为得到所谓的抗逆品种，即A为抗旱品种、B为抗盐碱品种、C为抗病品种。然而，种子A在干旱土壤中生长，种子B在盐碱地中生长，种子C在多病环境中生长，种子A能够抗旱的话，不代表种子A就能够抗盐碱或抗病，同样种子B和种子C也存在此情况。即现有技术中的这种抗逆试验培育选择出的抗逆品种不是100％的具备抗多逆能力。

发明内容

本发明为解决现有技术中同代种子进行不同抗逆试验，无法保证选择世代中选择的品种一定是抗多逆品种的技术问题，提供了一种选育棉花的多逆境同步胁迫育种法，通过本发明一定可以得到同时具有抗盐碱能力、抗旱能力和抗病虫害能力的多抗逆棉花品种。

本发明为实现其目的采用的技术方案是：

一种选育棉花的多逆境同步胁迫育种法，本方法是在培养种子时，根据丰产性性状进行定向选择，通过将选择世代的入选的种子种植到多种逆境环境中进行抗逆试验，最终得到多抗逆种子品种的过程，在选择世代之后，将所选世代的品种进行加代扩繁处理，得到该世代种子的品种组，将每一组品种组分别在多种逆境环境中进行同时抗逆试验，最终将能够同时抗多种逆境环境的品种组挑选出来，确定为多抗逆品种。

将每一组品种组分别进行抗旱试验、抗盐碱试验、抗病试验。

抗盐碱试验合格的判断如下：将待试验种子播种到盐碱度≥0.4％的盐碱地中，出苗率达75％以上，利用“毛巾卷盐胁迫法发芽试验”观察试验种子耐盐发芽率，种子萌发的相对盐害率≤20％。其中“毛巾卷盐胁迫法发芽试验”中，毛巾浸润不低于0.6％氯化钠溶液，计算相对盐害率，种子萌发的相对盐害率≤20％，相对盐害率＝(盐胁迫处理发芽率-对照处理发芽率)/对照处理发芽率。

抗旱试验合格的判断如下：抗旱指数≥1，抗旱指数的计算方法为：抗旱指数＝(参试品种旱地产量/对照品种旱地产量)×(参试品种抗旱系数/对照品种抗旱系数)，其中，抗旱系数＝旱地产量/水地产量。

抗病试验合格的判断如下，抗病指数符合：抗黄萎病指数≤35，抗枯萎病指数≤10。

病级标准及发病指数计算方法：

0级：健株无病状；

1级：病株25％以下叶片表现典型病状；

2级：病株25％～50％叶片表现典型病状；

3级：病株50％以上叶片表现典型病状；

4级：全株叶片发病，干枯脱落成光杆死亡；

在选择世代之后，将所选世代的品种进行1-2次加代扩繁处理。

本发明的有益效果是：

本发明方法培育出的棉花品种一定同时具有抗盐碱能力、抗旱能力和抗病虫害能力，现对于现有技术的培育方法，准确率高。

本发明创造性的在选择世代之后进行了一步加代扩繁，其目的是同期多逆境试验所需种子量、保障选育出的品种一定是多抗逆品种，且一定是同时具有抗盐碱能力、抗旱能力和抗病虫害能力三重效果，避免选择世代中出现只抗一种或只抗两种逆环境的品种，避免了现有技术的选育弊端。

相较于现有技术，本发明的改进具有以下效果：

1.使育成品种兼具多个抗逆性状，可适应多逆境的生态生产环境。

2.有效地缩短了选育品种多抗逆时间空间，提高育种效率：选育品种多抗逆性状周期由3年或多年变为1年，异地变为同地，现有技术往往选育品种多抗逆性状，在不同年季、异地相应逆境生态区域观察培育。

3、本发明的加代扩繁的作用是尽快增加多逆境同步胁迫所需试验种子量，而现有技术的加代扩繁操作的作用和目的主要增加世代，加快入选品种种子性状的稳定。

4、本发明的创新点在于：把多种育种手段有效的结合在一起，对材料的鉴定和评价更为全面，育成的品种实用性更强。

具体实施方式

本发明为解决现有技术中同代种子进行不同抗逆试验，无法保证选择世代中选择的品种一定是抗多逆品种的技术问题，提供了一种选育棉花的多逆境同步胁迫育种法，通过本发明一定可以得到同时具有抗盐碱能力、抗旱能力和抗病虫害能力的多抗逆棉花品种，下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

本培育方法的关键点在于在培养种子时，根据丰产性性状进行定向选择，通过将选择世代的入选的种子种植到多种逆境环境中进行抗逆试验，最终得到多抗逆种子品种的过程，在选择世代之后，将所选世代的品种进行加代扩繁处理，得到该世代种子的品种组，将每一组品种组分别在多种逆境环境中进行同时抗逆试验，最终将能够同时抗多种逆境环境的品种组挑选出来，确定为多抗逆品种。为了更清楚解释，我们将本方法作如下论述：

具体的操作可分为以下几个步骤：

A、培育F1代种子：以抗旱抗盐碱的种子为父本、以丰产抗病虫种子为母本进行杂交，得到F1代种子，或以抗旱抗盐碱的种子为母本、以丰产抗病虫种子为父本进行杂交，得到F1代种子；

B、分离世代培育：将F1代种子进行种植培育，得到分离世代，记作F2代；

C、选择世代：根据性状需求，从分离世代中选择所需的世代种子，记作F3代种子，F3代种子根据性状分为A性状种子、B性状种子、C性状种子……n性状种子，

D、加代扩繁处理：将选择的记作F3代种子进行加代扩繁处理，得到该世代种子的品种组，即A性状种子加代扩繁得到与A性状种子的性状完全相同的A性状品种组、B性状种子加代扩繁得到与B性状种子的性状完全相同的B性状品种组、C性状种子加代扩繁得到与C性状种子的性状完全相同的C性状品种组……n性状种子加代扩繁得到与n性状种子的性状完全相同的n性状品种组；

D、选育抗逆品种：将选择世代的F3代种子的品种组分别同期种植到多种逆境环境中进行抗逆试验，选出同时抗多种逆境环境的品种，即将每个性状的品种组根据抗逆实验的数量都进行分组，以进行抗盐碱试验、抗旱试验、抗病试验为例，将A性状品种组分为A性状品种1组、A性状品种2组、A性状品种3组，A性状品种1组进行抗盐碱试验、A性状品种2组进行抗旱试验、A性状品种3组进行抗病试验；同样的方式，将B性状品种组分为B性状品种1组、B性状品种2组、B性状品种3组，然后分别同时进行不同的试验；C性状品种组分为C性状品种1组、C性状品种2组、C性状品种3组，然后分别同时进行不同的试验；……n性状品种组分为n性状品种1组、n性状品种2组、n性状品种3组，然后分别同时进行不同的试验；三组试验都合格的品种即为抗多逆品种，即A性状品种1组抗盐碱合格、A性状品种2组抗旱合格、A性状品种3组抗病合格，则A性状种子为抗多逆品种，若出现A性状品种1组抗盐碱合格、A性状品种2组抗不合格、A性状品种3组抗病合格，则实验失败，A性状种子不是抗多逆品种，同样的道理，试验B性状品种组、C性状品种组……n性状品种组。

根据上述的本方法的操作过程，在实际培育的过程中：以培育的衡棉4号为例，衡棉4号棉花品种属利用本发明育种方法育成的多抗逆品种，同时具备耐盐抗旱、高抗枯萎病耐黄萎病、抗盲蝽蟓，中早熟高产特性的转基因抗虫棉品种。其具体培育过程为：

以(省1322×冀棉27)×GK12为亲本组合，首先2000年配制组合“省1322×冀棉27号”，同年冬南繁F₁与GK12复交。

2001年对后代进行病圃强化选择单株，其中单株培育收种，将所得种子，同年冬季全部南繁种植，后代淘汰变异株，优良株单交混收。

2002年，将单交混收的种子病圃种植，进行株系鉴定，鉴定得到的优系的种子根据性状分别记为A性状种子、B性状种子、C性状种子等，然后进行加代扩繁，得到A性状种子组、B性状种子组、C性状种子组。

2003年，在旱作所试验地品比丰产鉴定试验、同步进行盐碱、旱鉴定试验，根据抗逆实验的数量，将所得的每个性状种子组分组分别在多种逆境环境中进行抗逆试验，得到抗逆品种“衡棉4号”。

2004-2006年，以“衡棉4号”参加河北省区域试验、多点示范。

2007年通过审定定名为衡棉4号。

实施例2

将实施例1选育出的多抗逆棉花品种种植后进行棉花质检，同时选用现有的棉花品种(DP99B)作为对照组进行相同的种植操作，得到的棉花同样进行棉花质检，试验结果如下：

本发明 对照组 2.5％跨长 30.4 30.1 比强度cN/tex 28.2 27.4 马克隆值 4.5 4.9 整齐度指数 85.1 45.75 伸长率％ 6.6 5.2 反射率％ 74.5 68.8 黄度 7.2 7.6 纺纱均匀性指数 145 135.47

通过本发明方法培育出的棉花的经济性状与现有棉花的经济状况对比如下：

单铃重(克) 衣分％ 衣指(克) 本发明 6.1 39.7 8.3 对照组 4.9 37.5 8.2

通过本发明方法培育出的棉花的产量与现有棉花的产量对比如下：

河北省春播棉花品种区试产量结果

将本发明选育出的品种进行种植后，再次进行抗逆试验，用于复检抗逆品种是否真的同时具有抗盐碱能力、抗旱能力、抗枯萎病、抗枯萎病的效果，试验如下：

1、抗盐碱试验：

(1)、将选育出的品种种植到盐碱度≥0.4％的盐碱地中，观察种子的出苗和发芽状况，衡棉4号种子的出苗率达85.9％，优于对照33B，表明本方法培育的品种具有高抗盐碱性。

2003年景县韩堡定传统咸灌区试验结果(播前土壤含盐量0.542％、灌溉用水含盐量4.51克/升)

(2)、利用“毛巾卷盐胁迫法发芽试验”即以毛巾浸润不低于0.6％氯化钠溶液后将试验种子卷起，放入保湿盒中，保持20-30℃，观察材料耐盐发芽率，并计算相对盐害率，得到种子萌发的相对盐害率≤20％(高耐)。相对盐害率＝(盐胁迫处理发芽率-对照处理发芽率)/对照处理发芽率。在0.6％盐度胁迫水平，衡棉4号萌发盐害率为9.889，明显低于对照中棉44(12.855)，为耐盐品种。

2、抗旱试验：

干旱处理试验在防雨棚进行，只浇底墒水，采取全生育期干旱处理，对照处理按常规管理进行。在生育期内观察测量形态特征，测量参试品种的生理生化指标作为抗旱鉴定的辅助指标。最后根据参试产量，把抗旱指数作为材料抗旱鉴定最终标准。本发明方法培育的品种的抗旱指数为1.5，表明具有高抗旱能力。

衡棉4号形态抗旱性好：种子胚根粗大，根系发达；叶片较小，叶色浓绿。生理抗旱明显：叶片失水速率(RLW)为0.0599，生产对照种DP99B叶片失水速率为0.0728，衡棉4号比对照的失水速率较低，叶片保水能力较强，表现出较好的抗旱性。抗旱鉴定结果：中棉所2009年反复干旱法鉴定衡棉4号苗期具有好耐旱性。2006年鉴定试验结果，抗旱指数1.158，抗旱性达到了“好”(一级)的标准,与对照种99B(抗旱指数1.0)相比，提高15.8％。

3、抗病试验：

在发病均匀的自然病圃中进行，分别在枯萎病发病高峰期(6月20日左右)和黄萎病发病高峰期(8月20日左右)按照试验调查要求在试验地进行调查。根据病级标准各级株数，根据发病指数公式计算各参试品种的发病指数。

根据棉花品种枯黄萎病抗病性划分标准和育种目标确定参试种子材料的取舍。枯黄萎病抗病性划分标准：

衡棉4号枯萎病指为4.6，高抗枯萎病，黄萎病指为30.1，耐黄萎病。本发明方法培育的品种抗枯萎、耐(抗)黄萎病，达到了国家新品种审定的抗病性标准。本发明方法培育的品种的抗枯萎病指数均为10以下；本发明方法培育的品种的抗黄萎病指数均低于35.0。表明，本发明方法培育的品种具有高抗枯萎病能力和耐(抗)黄萎病能力。