一种双重授粉控制系统生产高纯度油菜杂交种的制种方法转让专利
申请号 : CN201010128897.8
文献号 : CN101810135B
文献日 : 2011-11-30
发明人 : 于澄宇 , 胡胜武
申请人 : 西北农林科技大学
摘要 :
本发明公开了一种双重授粉控制系统生产高纯度油菜杂交种的制种方法。该方法将自交不亲和系与化学杀雄技术相结合，以自交不亲和系为杂交种的母本，和父本恢复系间隔种植。在母本开花前至初花期喷洒化学杀雄剂，能够显著降低母本自交授粉的几率。母本和父本恢复系杂交后，就能生产出高纯度的油菜杂交种。
权利要求 :
1.一种双重授粉控制系统生产高纯度油菜杂交种的制种方法，其特征在于，该方法以自交不亲和系为母本，和父本恢复系相互间隔条行种植，周围1公里内不种植十字花科作物，在母本开花前至初花期，对母本喷洒一次或二次化学杀雄剂，所用化学杀雄剂的活性成分是苯磺隆、酰嘧磺隆、氯磺隆、氯嘧磺隆、吡嘧磺隆、咪草烟之中的任何一种，或者是其中几种的混合物，浓度是0.1mg/L～1.0mg/L，以降低母本自交授粉的机率，使母本自交不亲和系在开花期的部分或全部时段呈现高度雄性不育状态；然后使母本和父本恢复系杂交，花期结束后，砍除父本；待母本成熟后收获种子，晾晒清选后即得到高纯度杂交种。
2.如权利要求1所述的制种方法，其特征在于，所述的自交不亲和系母本和父本恢复系的相互间隔条行种植的行比采用1∶1、1∶2、1∶3、2∶2、2∶3、2∶4、2∶5、2∶6、
3∶6或4∶6。
说明书 :
一种双重授粉控制系统生产高纯度油菜杂交种的制种方法
技术领域
[0001] 本发明属于获得新植物领域，涉及油菜杂种优势利用，特别是一种双重授粉控制系统生产高纯度油菜杂交种的制种方法，该方法采用自交不亲和系与化学杀雄技术相结合，能够生产高纯度杂交种。
背景技术
[0002] 作物杂种优势利用必须赖于稳定可靠的授粉控制系统。在油菜当中，自交不亲和、化学杀雄都是重要的授粉控制系统。特别是这两种方法配制杂交组合所需要的父本基本不受基因型限制，选择范围很宽广，可以直接生产两系杂交种，对于扩大油菜杂种优势利用范围具有积极意义。
[0003] 在白菜型油菜、甘蓝、甘蓝型油菜×白菜型油菜杂交后代、白菜×甘蓝合成的甘蓝型油菜当中，广泛存在自交不亲和现象(杨光圣，傅廷栋，油菜自交不亲和系杂种，傅廷栋主编，杂交油菜的育种与利用(第二版)，湖北科技出版社，2000年，p112-148；张启华等，油菜自交不亲和系杂种酯酶同工酶的研究初报.油料作物科技，1978(3)：28-32)。严格的自交不亲和系的自交亲和指数(人工授粉自交结实种子除以授粉花蕾数，相当于每朵花平均形成籽粒数量)常小于1，通过人工剥蕾授粉可得到少量自交种子。后来发现喷施5％～10％食盐水、二氧化碳处理、电热辅助授粉等能够在不同程度上克服自交不亲和，解决了繁殖自交不亲和系的难题，油菜自交不亲和曾一度得到重视，华中农业大学、陕西省农科院、贵州油料研究所等(傅廷栋主编：杂交油菜的育种与利用(第二版)，湖北科技出版社，2000年，p112-148；张启华等.油菜自交不亲和系杂种酯酶同工酶的研究初报.油料作物科技，1978(3)：28-32；张瑞茂等，甘蓝型油菜黄籽双低自交不亲和系的选育，中国油料作物学报，2002，24(1)：67-69)先后育成了一批自交不亲和系，例如271、211、S-1300、SI975002、SI975113等。国内曾有油研3号、HC-120等自交不亲和杂交种通过审定，但未能得到大面积推广。主要原因在于：
[0004] (1)自交不亲和系不是完全不亲和，仍然具有一定自交结实性，有时同系内单株之间相互授粉相对容易结实。特别是自交不亲和系在特殊气候条件如高温环境中不够稳定；
[0005] (2)自交不亲和系缺乏明显的形态学特征，识别去杂困难(王汉中等，专利申请号200410060822.5)。
[0006] 特别是第一个因素，导致自交不亲和系制种失败的风险比较大，杂种率有时不足70％(张瑞茂等，甘蓝型油菜自交不亲和系的繁殖及其杂交制种与温度关系的研究，贵州农业科学，1993，第6期：1-5)。
[0007] 在油菜生产中，化学杀雄技术也颇受重视，以前研究过的油菜化学杀雄剂有乙烯利、赤霉素、甲基砷酸盐，但大田使用效果均不理想。申请人的发明人先后发现了一些磺酰脲类、咪唑啉酮类除草剂如苯磺隆(tribenuron-methyl)、酰嘧磺隆(amidosulfuron)、咪草烟(imazethapyr)可以作为敏感植物油菜等的超高效化学杂交剂，使用浓度0.1mg/L～1.0mg/L，远小于杀雄剂二号(约300mg/L)，赤霉素(约3000mg/L)、乙烯利(约6000mg/L)，成本非常低廉(参照文献Yu et al，Inducing male sterility in Brassicanapus L.by a sulfonylurea herbicide，tribenuron-methyl，Plant Breeding，2006，125(1)：61-64；
Yu et al，Efficiency of a novel gametocide amidosulfuron onrapeseed(Brassica napus).Plant Breeding，2009，128(5)：538-540；于澄宇，胡胜武，中国专利，专利号：ZL
200610042886.1，名称为：一种化合物用于制备芸薹属植物化学杂交剂的应用；于澄宇，中国专利申请，申请号200810231884.6，名称为：化合物(RS)-5-乙基-2-(4-异丙基-4-甲基-5-氧代-2-咪唑啉-2-基)烟酸及其铵盐用于作为植物化学杂交剂的应用)。申请人的发明人还发现磺酰脲类的氯磺隆、氯嘧磺隆、吡嘧磺隆等对油菜具有一定杀雄效果，但不如苯磺隆、酰嘧磺隆、咪草烟。但由于采用化学杀雄技术制种，具有较高的技术要求，其效果受到天气、母本长势、喷施时期、喷雾均匀度、剂量准确程度等多种因素的限制，在大面积制种时，难免会出现偏差，就不能保证得到纯度大于90％的杂交种。如何提高杂交种纯度也是化学杀雄途径的主要难题之一。
Yu et al，Efficiency of a novel gametocide amidosulfuron onrapeseed(Brassica napus).Plant Breeding，2009，128(5)：538-540；于澄宇，胡胜武，中国专利，专利号：ZL
200610042886.1，名称为：一种化合物用于制备芸薹属植物化学杂交剂的应用；于澄宇，中国专利申请，申请号200810231884.6，名称为：化合物(RS)-5-乙基-2-(4-异丙基-4-甲基-5-氧代-2-咪唑啉-2-基)烟酸及其铵盐用于作为植物化学杂交剂的应用)。申请人的发明人还发现磺酰脲类的氯磺隆、氯嘧磺隆、吡嘧磺隆等对油菜具有一定杀雄效果，但不如苯磺隆、酰嘧磺隆、咪草烟。但由于采用化学杀雄技术制种，具有较高的技术要求，其效果受到天气、母本长势、喷施时期、喷雾均匀度、剂量准确程度等多种因素的限制，在大面积制种时，难免会出现偏差，就不能保证得到纯度大于90％的杂交种。如何提高杂交种纯度也是化学杀雄途径的主要难题之一。
[0008] 总之，自交不亲和系的化学杀雄的优缺点均很突出，共同优点是父本(或恢复系)选择基本不受基因型限制，配制杂交组合自由度大，两系杂交优势潜力比细胞质不育三系系统更大；自交不亲和系的缺点是自交可结实、高温不稳定，化学杀雄的缺点是技术依赖性强，环境影响大。这些缺点严重限制了两种系统在两系杂交油菜生产中独特优势的发挥。
发明内容
[0009] 本发明的目的在于，提供一种双重授粉控制系统生产高纯度油菜杂交种的制种方法，该方法将油菜自交不亲和与化学杀雄技术创造性相结合，能够生产高纯度杂交种。
[0010] 为了实现上述任务，本发明采用如下的技术方案得以实现：
[0011] 一种双重授粉控制系统生产高纯度油菜杂交种的制种方法，其特征在于，该方法以自交不亲和系为母本，和父本恢复系相互间隔条行种植，周围1公里内不种植其它油菜品种以及十字花科作物，在母本开花前至初花期，对母本喷洒一次或二次化学杀雄剂，降低母本自交授粉的几率，使母本自交不亲和系在开花期的部分或全部时段呈现高度雄性不育状态；然后使母本和父本恢复系杂交，花期结束后，砍除父本；待母本成熟后收获种子，晾晒清选后即得到高纯度杂交种。
[0012] 本发明设计的方法，把油菜的自交不亲和与化学杀雄结合起来，即使自交不亲和在不利天气下恢复亲和性，利用化学杀雄就能防止自交不亲和系自交授粉，从而提高种子纯度。反之，即使化学杀雄因为喷药不均匀等技术偏差导致杀雄效果不彻底，也可以用自交不亲和来限制母本自交，不会产生制种风险。这种利用自交不亲和与化学杀雄雄性不育来进行双重控制的复合型系统，提供了一种更为安全有效的授粉控制方法。
[0013] 本发明相比于单独应用自交不亲和或者单独应用化学杀雄制种方法，可以减少母本的自交结实几率，显著提高杂交种纯度。从而形成可以产业化应用的制种技术。
具体实施方式
[0014] 按照本发明的技术方案，本发明的技术思路可以概括为：制种时以油菜自交不亲和系为母本，和父本恢复系间隔种植。在母本开花前至初花期喷洒1～2次化学杂交剂，降低母本自交授粉的几率。母本和恢复系杂交后，得到高纯度杂交种。
[0015] 母本自交不亲和系和父本恢复系间隔种植于制种田，油菜生产习惯经常采用的父本：母本行比有1∶1、1∶2、1∶3、2∶2、2∶3、2∶4、2∶5、2∶6等，但如果采用机械播种收获，就不限于这些行比，也可以是3∶6、4∶6等。
[0016] 为了避免外源花粉污染、保证制种纯度，还要求制种田周围1公里内不得种植其它油菜品种以及十字花科植物。
[0017] 本方法的关键技术是将自交不亲和与化学杀雄相结合，即在母本自交不亲和系开花前直至初花期，喷洒一次或二次化学杀雄剂，使母本自交不亲和系在开花期的部分或全部时段高度不育。
[0018] 如果在开花前喷药，最好在开花前15日以内，过早使用则容易失去药效，而且可能对油菜抽薹有影响。在首次喷药后10～15日，可以再喷施一次杀雄剂，由于此时油菜植株已经生长的较大，第二次喷药的剂量可以增大一些，例如是第一次的1.5倍或2倍。考虑到自交不亲和系在冬油菜区制种，面临的是盛花期之后高温气候，可以选择只在油菜初花期喷施一次杀雄剂，这样可以减少喷药的劳动强度，也能得到较高的杂交种纯度。
[0019] 化学杀雄剂的活性成分可以是乙烯利、赤霉素、苯磺隆、酰嘧磺隆、氯磺隆、氯嘧磺隆、吡嘧磺隆、咪草烟之中的任何一种，也可以是其中几种的混合物。例如按每亩喷施溶液量10kg～40kg，乙烯利、赤霉素浓度可以是1000mg/L～5000mg/L。苯磺隆、酰嘧磺隆、氯磺隆、氯嘧磺隆、吡嘧磺隆、咪草烟活性成分浓度可以是0.1mg/L～1.0mg/L(参考有关文献，普通技术人员可以很容易掌握具体配制方法)。
[0020] 花期授粉结束后，及时砍除父本，待母本成熟后收获种子，晾晒、清选之后即得到高纯度杂交种。
[0021] 有关自交不亲和系自身的选育、繁殖可参考有关文献((杨光圣，傅廷栋，油菜自交不亲和系杂种，傅廷栋主编：杂交油菜的育种与利用(第二版)，湖北科技出版社，2000年，p112-148)，因不是本发明所要求保护内容，此处不再赘述。
[0022] 在此以2009年的一项具体的试验来说明本发明采用“化学杀雄+自交不亲和”双重授粉控制系统抑制母本自交的有效性。
[0023] 选用自交不亲和系为Polo-TR2(源自黄籽甘蓝型油菜Polo-ys×白菜型油菜TR2)和SI640(源自271)，秋播种植在大田。
[0024] 以不喷杀雄剂为对照(CK)，设置处理1为：初花期(4月1日)喷一次杀雄剂；处理2为：喷二次杀雄剂(3月16日、3月30日)。所用杀雄剂为酰嘧磺隆，浓度0.2mg/L，第一次喷药每株喷施约5ml，第二次喷药每株喷施约10ml。每个处理小区约30株，重复2次。处理后单株套袋，每日人工辅助小区内混合授粉。花期结束后调查自交结实情况。
[0025] 一般甘蓝型油菜单株正常结实在10克-30克(约3000-9000粒)，而Polo-TR和SI640的小区内自交授粉平均每株结实分别为35.2粒和19.7粒。Polo-TR和SI640若用于配制杂交种，其纯度将受到自交结实的影响。喷施一次杀雄剂使得材料前期高度不育，但终花前约1周内育性有所恢复，Polo-TR、SI640的小区内授粉平均单株结实分别是0.03和0.00粒。喷药2次使得油菜全花期完全不育，不能自交，Polo-TR、SI640的小区内授粉结实都是0.00粒。
[0026] 可见相比于单纯的自交不亲和，本发明方法可以使母本不再自交结实，所以制种的纯度可以超过95％，远远大于化学杀雄大田制种约80％左右的纯度。可见“化学杀雄+