热带季风气候地区甘蔗截茎杂交制种方法

摘要

本发明涉及甘蔗杂交育种技术领域，提出一种适用于中国热带季风气候地区甘蔗杂交制种的方法，包括甘蔗亲本种植、穗茎促根处理、穗茎砍取与保育、隔离杂交与人工辅助授粉和种子成熟过程管理步骤。本发明显著的特点是在甘蔗亲本开花时将分散于亲本圃或不同亲本培育地点的甘蔗穗茎砍取运回杂交温室中，在适宜的条件下进行定向杂交，杂交期间免受不良气候因素的影响，制种效率高，实现高度集中管理，实用性强。

权利要求

1.一种适合于中国热带季风气候地区甘蔗杂交制种的方法，甘蔗亲本开花时截取穗茎的上半部，移至杂交温室内按杂交组合进行隔离定向杂交，其特征在于包括如下步骤：(1)甘蔗亲本种植：

在有灌溉条件的田间亲本圃或桶栽种植甘蔗亲本，难开花和迟开花的亲本在上一年秋季或冬初种植，容易开花和开花早的亲本在当年春季种植；

(2)穗茎促根处理：

对计划杂交的母本品系或父本品系，10月上旬起，在步骤(1)的亲本中选取花穗苞形似“毛笔嘴”状的穗茎，根据品种和长势不同自最高可见肥厚带以下80cm～150cm有叶鞘包裹的茎段，去除其中2-4个节所在茎段的叶鞘，用营养基质包裹进行促根处理，促根期间，要保持适宜的湿度，发现适宜砍收的穗茎及时安排砍收供杂交用；

(3)穗茎砍收与保育：

在步骤(2)中，母本品系或父本品系经促根处理的穗茎，抽穗至1/3～1/2、顶部有少量小花开花时即可安排砍收，穗茎砍收和运输过程中小心保护，以防折断，穗茎砍收后运回杂交温室，剪除大部分叶片，在穗茎促根处下端不小于3cm处切断，迅速插入盛有清水的容器中或流动水槽中保育；

对不经步骤(2)作促根处理的父本或母本品系，在步骤(1)的亲本中当花穗75％以上抽出、可见花穗顶部的小花开花时砍收穗茎，在杂交前一天下午砍收，剪除大部分叶片，用清水喷湿花穗，切去穗茎下端砍收时旧切口处的部分节间组织后迅速插入亚硫酸养茎溶液中保育；

(4)隔离杂交与工人辅助授粉：

按杂交计划的要求，将配制杂交组合的父本和母本穗茎置于杂交温室的同一隔离单元间内进行定向杂交，母本花穗置单元间的中间位置，父本花穗底端略高于母本花穗的顶端，每天上午7时至11时之间，进行人工授粉，至母本开花基本结束止；杂交期间每天最后一次人工授粉后，将杂交温室的部分窗户打开，下午5时后将杂交温室的窗户关闭；

(5)种子成熟过程管理：

杂交结束后将父本穗茎弃去，将母本穗茎移至种子成熟区集中管理，经促根处理的母本穗茎用流动清水保育，未经促根处理的母本穗茎用亚硫酸养茎溶液保育穗茎，当花穗顶部种子开始成熟，显白色絮状时，用打有通气小孔的塑料袋或防水纸袋套住整个花穗，用小绳将袋口下端连同穗轴一起扎住，当花穗的小花脱落三分之二以上时收获花穗进行干燥处理。

2.如权利要求1所述的一种适合于中国热带季风气候地区甘蔗杂交制种的方法，其特征在于：步骤(2)的穗茎促根处理包括母本品系和父本品系。

3.如权利要求1或2所述的一种适合于中国热带季风气候地区甘蔗杂交制种的方法，其特征在于步骤(2)中所述的营养基质的配制方法为：将中壤土或粘壤土与腐熟堆肥按1.5-2.5∶1配制，可加适量生根粉促进发根。

4.如权利要求1所述的一种适合于中国热带季风气候地区甘蔗杂交制种的方法，其特征在于步骤(3)和步骤(5)用于穗茎保育的亚硫酸养茎溶液配方为每升水溶液含：亚硫酸以SO2计 100-200mg；

磷酸 50-100mg；

硝酸 35-50mg；

硫酸 0-50mg；

溶液的pH值调整为2.5-3.2。

说明书

热带季风气候地区甘蔗截茎杂交制种方法

技术领域：

[0001] 本发明涉及甘蔗杂交育种技术领域。

[0002] 技术背景：

[0003] 有性杂交育种是甘蔗品种改良的最重要的途径。甘蔗开花与杂交制种对环境条件有严格的要求，必须同时满足亲本材料花芽分化、花粉发育、授粉授精和种子成熟四个时期对光照、温度、湿度等方面的条件，才能实现定向杂交，获得杂交种子。国际上100多年甘蔗有性杂交育种的经验表明，南北纬10°～20°之间的光周期和温度等条件有利于甘蔗杂交制种。在我国，热带季风气候地区，特别是海南省南端，具有优越的甘蔗开花和杂交制种所要求的自然条件，是建立甘蔗杂交制种基地的理想地区。但在此地区全年暖热、雨量充沛的气候条件下，甘蔗亲本植株高大，用整株的穗茎进行杂交非常困难，而且作为父本和母本的穗茎分布在亲本圃的不同位置，亲本穗茎要移到同一杂交地点才能组配杂交组合，进行定向杂交。同时，不同亲本品系花芽分化对环境条件的要求有所差异，在进行大规模甘蔗杂交制种时，往往需要在生态环境不同的地点种植亲本材料，才能较好地按育种计划的要求，最大限度地完成定向杂交的任务。因此，甘蔗杂交育种中还需考虑到穗茎长距离运输的问题。这使甘蔗定向杂交变得更为复杂。

[0004] 广州甘蔗糖业研究所海南甘蔗育种场(18°21′N)是我国最重要的甘蔗杂交制基地。自1953年建场以来，先后采用过田间杂交、母本穗茎促根后砍下种植，开花时砍取父本花穗进行授粉等多种方法，虽均可获得杂交种子，但需频繁更换父本穗茎，穗茎利用率低，而且不便于集中管理，杂交时的温度、湿度等环境条件不易控制，种子发芽率受到不同程度的影响。近年来试验成功用流动水保育经促根处理的离体穗茎，以及直接用亚硫酸养茎溶液保育不经促根的离体穗茎，在杂交温室内进行杂交制种的方法。

[0005] 本发明在促根技术、穗茎保育方法、杂交过程与种子成熟过程管理等多个方面作改进的基础上，形成一套完整的甘蔗杂交制种程序，使甘蔗杂交制种在杂交温室内适宜的条件下进行，杂交花穗集中管理，穗茎利用率和制种效率显著提高。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种适用于中国热带季风气候地区甘蔗杂交制种的方法，其具有操作方便，可集中管理，杂交制种期间免受中午高温干燥、晚上低温、下雨等不良气候因素影响，制种效率高等优点。

[0007] 本发明的目的通过如下途径来实现：

[0008] 一种适合于中国热带季风气候地区甘蔗杂交制种的方法，甘蔗亲本开花时截取穗茎的上半部，移至杂交温室内按杂交组合进行隔离定向杂交，其特征在于包括如下步骤：

[0009] (1)甘蔗亲本种植：

[0010] 在有灌溉条件的田间亲本圃或桶栽种植甘蔗亲本，难开花和迟开花的亲本在上一年秋季或冬初种植，容易开花和开花早的亲本在当年春季种植。

[0011] (2)穗茎促根处理：

[0012] 对计划做母本的亲本品系或父本品系，10月上旬起，从步骤(1)中选取花穗苞形似“毛笔嘴”状的穗茎，根据品种和长势不同自最高可见肥厚带以下80cm～150cm有叶鞘包裹的茎段，去除其中2-4个节所在茎段上的叶鞘，用营养基质包裹进行促根处理，促根期间，要保持适宜的湿度，发现适宜砍收的穗茎及时安排砍收供杂交利用，父本品系可不进行本步骤。

[0013] (3)穗茎砍收与保育：

[0014] 在步骤(2)中，母本亲本品系或父本品系经促根处理的穗茎，抽穗至1/3～1/2、顶部有少量小花开花时即可安排砍收。穗茎砍收和运输过程中小心保护，以防折断。穗茎砍收后运回杂交温室，剪除大部分叶片，在促根处下端不小于3cm处切断，迅速插入盛有清水的容器中或流动水槽中保育。

[0015] 对未经步骤(2)作促根处理的父本品系穗茎，在步骤(1)的亲本中花穗75％以上抽出，可见花穗顶部的小花开花时砍收穗茎，在杂交前一天下午砍收，剪除大部分叶片，用清水喷湿花穗，切去穗茎下端砍收时旧切口处的部分节间组织后迅速插入亚硫酸养茎溶液中保育。

[0016] (4)隔离杂交与工人辅助授粉：

[0017] 按杂交计划的要求，将配制杂交组合的父本和母本穗茎置于杂交温室的同一隔离单元间内进行定向杂交，母本花穗置单元间的中间位置，父本花穗底端略高于母本花穗的顶端。每天上午7时至11时之间，进行人工授粉，至母本开花基本结束止。

[0018] 杂交期间每天最后一次人工授粉后，将杂交温室的部分窗户打开，下午5时后将杂交温室的窗户关闭。

[0019] (5)种子成熟过程管理：

[0020] 杂交结束后将父本穗茎弃去，将母本穗茎移至种子成熟区集中管理，促根处理的穗茎用流动清水保育，未促根处理的穗茎用亚硫酸养茎溶液保育。当花穗顶部种子开始成熟，显白色絮状时，用打有通气小孔的塑料袋或防水纸袋套住整个花穗，用小绳将袋口下端连同穗轴一起扎住，当花穗的小花脱落三分之二以上时收获花穗进行干燥处理。

[0021] 其中步骤(2)中所述的营养基质的配制方法为：

[0022] 将中壤土或粘壤土与腐熟堆肥按1.5—2.5：1配制，可加适量生根粉等促进发根。

[0023] 其中步骤(3)和步骤(5)用于穗茎保育的亚硫酸养茎溶液配方为每升水溶液含：

[0024] 亚硫酸(以SO2计) 100-200mg

[0025] 磷酸 50-100mg

[0026] 硝酸 35-50mg

[0027] 硫酸 0-50mg，

[0028] 调养茎溶液pH值至2.5-3.2。

[0029] 本发明有如下突出特点和显著进步：

[0030] 1.解决了甘蔗植株高大、亲本穗茎分散，进行定向杂交困难的问题，实现杂交花穗的集中管理，操作方便，杂交制种效率高。

[0031] 2.采用促根处理的穗茎可长距离运输，从而将不同亲本培育地的亲本穗茎运输至最适宜甘蔗杂交制种的地点进行定向杂交。

[0032] 3.本发明研制与采用的甘蔗穗茎促根营养基质和亚硫酸养茎溶液的配方和穗茎处理、保育方法，解决了热带季风气候地区甘蔗离体穗茎在杂交授粉和种子成熟期间花穗早枯而影响正常结实的技术问题。经促根处理用流动清水保育的穗茎，可保持活力45天以上，未经促根处理用亚硫酸养茎溶液保育的穗茎，因亲本品系不同可保持活力15-40天。以前一种处理的穗茎作母本，后一种处理的穗茎作父本，可满足各种杂交组合杂交授粉和种子成熟的要求；对大部分亲本品系，用作母本时采用后一种处理方法，也可获得良好的结实率。

[0033] 具体实施例

[0034] 实施例一

[0035] 一种适合于中国热带季风气候地区甘蔗杂交制种的方法，甘蔗亲本开花时截取穗茎的上半部，移至杂交温室内按杂交组合进行隔离定向杂交，其特征在于包括如下步骤：

[0036] (1)甘蔗亲本种植：

[0037] 在有灌溉条件的田间亲本圃或桶栽种植甘蔗亲本，难开花和迟开花的亲本在上一年秋季或冬初种植，容易开花和开花早的亲本在当年春季种植。

[0038] (2)穗茎促根处理：

[0039] 对计划做母本的亲本品系进行穗茎促根处理，10月上旬起，选取梢部旗叶与花穗苞成30-45°夹角、花穗苞形似“毛笔嘴”状的穗茎，根据品种和长势不同自最高可见肥厚带以下80cm～150cm有叶鞘包裹的茎段，去除其中2-4个节所在茎段的叶鞘，将叶鞘剥除后，包上营养基质，然后再用适当大小的聚乙烯薄膜包裹，用细绳将薄膜两端扎紧，防止水分蒸发损失。促根期间，每周2次调查促根蔗株的孕穗、抽穗状况及包茎泥湿度，发现促根基质缺水变干时及时注水，保持适宜的湿度，发现适宜砍收的穗茎及时安排砍收供杂交利用。

[0040] 其中，所用的营养基质的配制方法为：

[0041] 将中壤土或粘壤土与腐熟堆肥按1.5—2.5：1配制，可加适量生根粉等促进发根。

[0042] (3)穗茎砍收与保育：

[0043] 经步骤(2)促根处理的母本穗茎，在花穗抽出1/3～1/2、顶部可见少量小花开花时安排砍收。穗茎砍收和运输过程中小心保护，以防折断。长距离运输时用竹杆或小木杆固定并用小绳捆扎好。穗茎运回杂交温室后，按杂交计划配制组合，安排到预定的隔离杂交单元间位置，剪除大部分叶片，在促根处下端不小于3cm处切断，迅速插入盛有清水的容器中或流动水槽中保育。

[0044] 作父本的穗茎从步骤(1)的亲本砍收，在杂交前一天下午5时后、花穗75％以上抽出，可见花穗顶部的小花开花时砍收，砍收后运回杂交温室，按杂交计划安排到预定的隔离杂交单元间位置，剪除大部分叶片，用清水喷湿花穗，切去穗茎下端砍收时旧切口处的部分节间组织后插入亚硫酸养茎溶液中保育。每个盛养茎溶液容器的亚硫酸养茎溶液量为8-15kg，加适量石蜡油覆盖养茎溶液表面，以减少SO2挥发损失，每星期更换1次养茎溶液。

[0045] 其中，亚硫酸养茎溶液配方为每升水溶液含：

[0046] 亚硫酸(以SO2计) 100-200mg

[0047] 磷酸 50-100mg

[0048] 硝酸 35-50mg

[0049] 硫酸 0-50mg，

[0050] 调养茎溶液pH值至2.5-3.2。

[0051] (4)隔离杂交与工人辅助授粉：

[0052] 按杂交计划的要求，将配制杂交组合的父本和母本穗茎置于杂交温室的同一隔离单元间内进行定向杂交，母本花穗置单元间的中间位置，父本花穗底端略高于母本花穗的顶端。每天上午8时至10时之间，每隔1小时左右用小竹(或木)杆轻轻敲动父本穗茎一次，让父本的花粉散落至母本花穗上，授粉7-10天，至母本开花基本结束止。

[0053] 杂交期间每天上午10时最后一次人工辅助授粉后，打开杂交温室的部分窗户。上午11时至下午5时，视当天气温和湿度不同，杂交温室内每30分钟至1小时用微雾机喷雾5-10分钟，下午5时后关闭杂交温室的窗户。

[0054] (5)种子成熟过程管理。

[0055] 杂交结束后将父本穗茎弃去，将母本穗茎移至种子成熟区，流动清水保育穗茎，经20-25天后，花穗顶部种子开始成熟，显白色絮状时，用打有通气小孔的塑料袋套住整个花穗，用小绳将袋口下端连同穗轴一起扎住，以防种子散落和不同母本花穗的种子混杂。当花穗小花脱落三分之二以上时收获花穗进行干燥处理。

[0056] 实施例二

[0057] 一种适合于中国热带季风气候地区甘蔗杂交制种的方法，甘蔗亲本开花时截取穗茎的上半部，移至杂交温室内按杂交组合进行隔离定向杂交，其特征在于包括如下步骤：

[0058] (1)甘蔗亲本种植：

[0059] 本步骤与实施例一相同。

[0060] (2)穗茎促根处理：

[0061] 本步骤与实施例一的区别在于对计划作母本和父本的亲本品系均进行穗茎促根处理，其方法与实施例一的步骤(2)相同。

[0062] (3)穗茎砍收与保育：

[0063] 经步骤(2)促根处理的母本和父本穗茎，在花穗抽出1/3～1/2、顶部可见少量小花开花时安排砍收。穗茎砍收和运输过程中小心保护，以防折断。长距离运输时用竹杆或小木杆固定并用小绳捆扎好。穗茎运回杂交温室后，按杂交计划配制组合，安排到预定的隔离杂交单元间位置，剪除大部分叶片，在促根处下端不小于3cm处切断，迅速插入盛有清水的容器中或流动水槽中保育。

[0064] (4)隔离杂交与工人辅助授粉：

[0065] 本步骤与实施例一相同。

[0066] (5)种子成熟过程管理：

[0067] 本步骤与实施例一相同。

[0068] 实施例三

[0069] 一种适合于中国热带季风气候地区甘蔗杂交制种的方法，甘蔗亲本开花时截取穗茎的上半部，移至杂交温室内按杂交组合进行隔离定向杂交，其特征在于包括如下步骤：

[0070] (1)甘蔗亲本种植：

[0071] 本步骤与实施例一相同。

[0072] (2)穗茎促根处理：

[0073] 本步骤与实施例一的区别在于对计划作母本的亲本品系均不进行穗茎促根处理，即省去该步骤。