杂交棉育种材料和方法研究进展

概要总结了近年来国内杂交棉育种中不育系的选育和新不育质源的发掘,高恢复力和高配合力恢复系的选育,以及其他育种材料的改良和创新等。指出以生物技术与常规育种技术相结合创造新的育种材料和探索新的育种方法是今后杂交棉发展的方向。     

不育系花器含糖量对三系杂交棉制种产量的影响

以棉花细胞质雄性不育系、保持系、恢复系及杂种F1的花瓣、花药、柱头、蜜腺、苞叶和叶片为材料,测定和比较了各材料的总糖、蔗糖和果糖含量,观察和分析了三系杂交棉制种田中蜜蜂造访的数量与制种产量性状的相关性.结果表明:不育系花瓣、苞叶、蜜腺的可溶性总糖和蔗糖含量比可育的恢复系、保持系和F1高,并达到显著或极显著水平,而果糖含量的差异不明显.其中,不育系花器的蔗糖含量是影响蜜蜂造访制种田蜂群量和不育系结铃率的关键因素;选育花器含糖量高的不育系,有利于提高制种田中的蜜蜂数量,增加不育系的结铃率,以及降低其不孕子率,提高制种产量.     

双隐性核不育蜀杂棉3号种子生产技术规程

通过多年对双隐性核不育的制种技术研究,形成了成熟的不育系制种技术规程,规定了双隐性核两系核不育杂交棉花蜀杂棉3号制种技术操作方法,包括田块选择、育苗规范、移栽、大田管理、去可育株、授粉、采收等制种关键技术环节的生产规范。为四川棉区开展棉花核不育系制种提供参考,以期对棉花产业化发展能发挥技术支撑的作用。     

我国第一个通过国家审定的 抗虫杂交棉新品种“中棉所38”

由中国农科院棉花研究所选育的中棉所38是一种新型的抗虫杂交棉.它的母本是中国农科院棉花研究所选育成的双隐性核不育系,它的父本是中国农科院生物中心构建的抗虫棉品系.它具有抗虫、抗病、丰产、优质等特点.因为它是用不育系制种,在制种当中不用人工去雄,所以其制种成本低,效率高.中棉所38是我国第一个通过国家审定的抗虫杂交棉品种.     

棉花核雄性不育系研究进展及应用

棉花核雄性不育系是由控制花粉正常育性的核基因发生突变而形成的不育系,因具有败育彻底、恢复源广泛、易于筛选高优势杂交组合的优点而被广泛应用于杂交种生产。但是,对棉花细胞核雄性不育机理研究却不多。为了更好地开展对细胞核雄性不育材料的研究,从形态学、细胞学、生理生化和分子基础等方面综述了棉花核雄性不育机理研究进展;分析了当前我国核雄性不育杂交棉应用状况;并提出了棉花核雄性不育机理研究发展方向。     

双价转基因抗虫三系杂交棉--银棉2号

银棉2号是中国农科院生物技术研究所、邯郸农业科学院和北京银土地生物技术有限公司合作选育的高产、抗虫、抗病三系杂交棉新品种。该品种于2003年参加国家棉花品种区试，该品种于2005年获得国家转基因生物安全证书．同时3月通过国家农作物品种审定委员会审定通过。该品种为我国第一个双价转基因抗虫三系杂交棉．可解决棉花常规杂交制种中存在的成本高、纯度难保证的问题，同时克服了三系杂交棉中胞质不育与产量呈负相关的难题。     

杂交棉制种中核不育系利用的几点看法

在杂交棉制种中 ,利用核不育系具有方便、快捷、制种成本低、种子纯度高的优点。重点介绍了利用核不育系制种时 ,抓好育苗、移栽关 ,搞好除杂、防虫关 ,提高产量 ,保证纯度的几点看法。     

光温敏雄性不育系在棉花杂交优势利用中的应用前景

分析了我国棉花杂交种利用的现状及制种方法,提出了制约杂交棉发展的因素是繁琐的制种方法和过高的种子成本。在分析光温敏不育系应用现状的基础上,论述了棉花光温敏雄性不育系在不同温光条件下的育性转化、恢复源广阔、杂种优势显著、制种简便等杂交制种方面的优势及其应用前景。     

三系杂交棉亲本花粉和柱头的生活力

花粉和柱头具有高的生活力是植物完成双受精的必要条件。了解三系杂交棉恢复系和保持系花粉与不育系柱头的生活力及其持续时间，对提高三系杂交棉制种和不育系繁种的产量具有重要指导意义。初步观察了恢复系和保持系花粉的生活力，同时以保持系柱头生活力为对照，对不育系的柱头生活力进行了观察。结果表明，开花当天上午9：00时，恢复系和保持系花粉与不育系柱头的生活力最强，授粉成铃的效率高；不育系柱头生活力可从开花当天持续到第2d上午，开花当天下午到第2d上午授粉仍可获得一定的结铃率。通过延长授粉的时间，可提高杂交种制种产量。     

陆海超级杂交棉

陆海超级杂交棉康地4036为新疆康地农业科技发展有限公司自行研制并拥有自主知识产权的抗病优质陆海杂交棉品种,系采用不育系康地A作母本,自选新品系601588作恢复系组配而成。一、品种特征特性1.农艺性状康地4036植株高大、松散,Ⅲ式果枝。叶大、色浅、缺裂深、折皱明显,茎秆粗壮,果枝长,总果节多,     

棉花细胞质雄性不育与育性恢复的研究与利用

对棉花细胞质雄性不育与育性恢复的研究现状进行了较为全面的综述。介绍了棉花细胞质雄性不育系、恢复系及“三系”杂种棉的选育进展,不育系花药的细胞学及其生理生化特征,细胞质雄性不育产生的分子机理,不育胞质对杂种一代的遗传效应。详细阐明了细胞质雄性不育恢复系的类型,育性恢复的遗传方式,育性恢复基因与育性增强基因之间的关系以及恢复基因的遗传定位。文中对“三系”杂种棉选育进展缓慢的原因进行了剖析,并从利用新的胞质不育类型选育优良不育系,聚合多个恢复基因和育性增强基因选育强恢复系,优化以蜜蜂为媒介的传粉体系等方面,探讨了“三系”杂种棉的发展对策。     

Overview of the Study and Application of Cytoplasmic Male Sterility in Cotton

Cotton has significant heterosis. Hybrid cotton usually can increase production in lint yield by about 15% compared with conventional self-pollinated cultivars, and also can get obvious improvement in fiber quality, disease resistance, insect resistance, adversity resistance and photosynthetic efficiency. Among some links of cotton heterosis use, the most important link is the castration in the production of hybrid seeds. At present, there are four ways for the castration, such as hand emasculation, chemical male gametocide, nuclear male sterility and cytoplasmic male sterility (CMS). The production practice showed that use of cotton male sterility could not only simplify the hybrid seed production but also save the production cost on a commercial economic scale. In particular, the way of hybrid seed production by use of cotton CMS line, maintainer line and restorer line were the most effective way since it could overcome some disadvantages in the other ways. Therefore, in this paper, the study and application of the cotton CMS system in hybrid seed production were overviewed and some of problems currently limiting application were also addressed. At first, the genetic, cytological and biochemical characteristics of the cotton CMS were reviewed. Secondly, the positive/negative effects of sterile cytoplasm in hybrid F₁ were analyzed, and how to overcome these negative effects, such as pollen temperature sensitive and F₁ not expressing complete fertility, by developing strong restorer lines with a stronger ability for F₁ fertility restoration, was discussed in detail. For an example, transgenic strong restorer line could be developed by introducing the exogenous GST gene, which was assumed to have the function of enhancing pollen vitality, into some conventional restorer lines, and so that hybrids with higher heterosis could be produced by crossing this strong restorer with sterile lines. According to the characteristics of cotton as an often cross-pollination crop, this paper recommended in detail the key techniques of hybrid cotton seed production, such as rules of parent (sterile line and restorer line) selection, location selection and environment optimization for enriching native pollinators to produce more hybrid seeds. Then, the paper pointed out that compared with other crops, cotton hybrid seed production based on CMS system has four advantages in the cotton heterosis use: (1) The purity of hybrid seeds can be guaranteed because there is no pollen in anthers of cotton CMS line and its sterility is very stable and not affected by the climate and other environments; (2) The high yield of hybrid seed can be obtained since the long flowering period (about 3 months) of cotton does not result in the flowering asynchronism between sterile line and restorer line; (3) The wide ecological adaptability of cotton and the possibility of large-scale hybrid seed production will be benefited to popularize hybrid cotton; and (4) Interspecific heterosis between upland cotton (Gossypium hirsutum L.) and sea-island cotton (G. barbadense L.) can be used. It is predicted that the hybrid cotton production based on CMS system will be the main approach to utilize heterosis of cotton. Finally, the future works in study and application of CMS in cotton heterosis, especially in development of new sterile lines and restorer lines by use of modern biotechnology, was also discussed.     

棉花细胞质雄性不育的研究与利用

棉花具有十分明显的杂种优势。杂交棉通常比常规棉增产15%左右,而且在纤维品质、抗病、抗虫、抗逆境和光合效率等性状上也有明显改良。在棉花杂种优势的利用中,最重要的环节之一是杂交种子的生产（制种）。目前,杂交棉制种常有四条途径,人工去雄授粉法制种、化学杀雄法制种、利用核雄性不育的“两系法”制种和利用细胞质雄性不育的“三系法”制种。生产实践表明,利用棉花雄性不育既可简化制种又可节省成本,特别是利用棉花细胞质雄性不育系、保持系和恢复系的“三系法”制种,可较有效克服其他制种方法的一些缺点,是最有效的途径。为此,文章在阐述棉花杂种优势利用途径的基础上,重点综述棉花细胞质雄性不育的遗传学、细胞学和生理生化的特点;深入阐述不育细胞质对杂种F₁的正/负效应,并就如何培育强恢复系的问题,以培育转GST的强恢复系为例,探讨克服不育细胞质对杂种F₁负效应的可能机制;根据棉花为常异花授粉作物和花器具有虫媒花特征的特点,详细介绍三系杂交棉制种的亲本（不育系和恢复系）选配、地点选择和环境优化等条件,以及如何综合优化这些条件提高制种产量的关键技术。利用棉花细胞质雄性不育的“三系法”制种,与其他作物比较,在杂种优势利用中具有4个突出的优点：（1）不育系为无花粉不育类型,育性不受气候等环境的影响,可保证杂种的纯度;（2）棉花开花期长达3个月,不存在制种时花期不遇的现象,制种产量有保证;（3）棉花生态适应性广,育成的组合可在各地种植,种子产业化效益明显;（4）可利用种间（海岛棉与陆地棉间）杂种优势。可以预言,基于细胞质雄性不育的三系杂交棉是大有前途的,将是棉花杂种优势利用的主要途径。最后,就本领域的发展趋势,特别是在利用现代生物技术培育新的不育系和恢复系方面进行了初步探讨。     

Analysis on potential approaches to utilize genic male sterility in plant hybrid breeding

The exploitation of plant heterosis is an effective approach to increasing the food production. The heterotic hybrid varieties in major crops such as rice, cotton, and wheat can show more than 20% yield advantage over best conventional ones under the same cultivation conditions. The difficulties in breeding elite male sterile lines and the inconveniences for commercial hybrid seed production are hampering the development of hybrid crops breeding.     

棉花抗病丰产核雄性不育两用系的选育

[目的]选育棉花抗病丰产核雄性不育两用系。[方法]利用棉花优良骨干核不育系GA18,选育出了抗病丰产新不育系RA14、RA15。[结果]RA14、RA15均具有育性稳定、败育彻底、配合力高和植株生长势强等特点;组合测配表明,RA14宜与品质优的恢复系搭配,RA15可与大铃的恢复系搭配。[结论]两个新不育系材料各具优点,可选育出不同类型的棉花新组合,为棉花抗病丰产杂交品种选育提供新材料。     

鄂北棉区引进的棉花雄性不育系育性稳定性鉴定

以引进的7个棉花(Gossypium hirsutum L.)不育系为材料,通过自交鉴定其育性稳定性.试验分为2组,一组是从7月8日开始,用4个优良自交系做保持系分别与7个不育系中下部果枝花蕾杂交,重复3次,即每个优良自交系给不育系授粉3次;另一组是将7个不育系的中上部果枝花蕾进行人工捆花,使之完全自交,15～20 d结束.结果表明,10G0021不育系中上部果枝花蕾完全自交的可育株率、成铃率均为0.00％,不育度为100.00％.其余的6个不育系可育株率为4.35％～10.29％,成铃率为0.81％～2.67％,不育度为97.33％～99.19％.对完全自交不育的中下部杂交铃可以放心采摘,反之,怀疑是可育株的统统不采摘,这样更进一步保证了不育系所制杂交种的纯度.说明所引进的不育系的育性不受环境因素的影响,具有较高的不育度.最后阐述了识别雄性不育系的方法.     

陆海三系彩色杂交棉的产量性状和纤维品质性状的遗传与配合力分析

对7个新转育成的彩色棉雄性不育系和3个海岛棉恢复系采用7×3不完全双列杂交设计,进行产量性状和纤维品质性状的配合力分析.结果表明:恢复系(P1)4R的皮棉产量、衣分的一般配合力都较高,适合配制高产杂交组合; 811R的2.5;跨长、比强度性状一般配合力较高,适合配制纤维品质优良的杂交组合.不育系(P2)6H、19H和20H的各性状一般配合力表现都较其它不育系为高,由它们配制的杂交组合特殊配合力也都相应较高.     

新杂棉2号胞质不育系母本1038A的选育

[目的]培育新的哈克尼西胞质不育系,实现棉花三系配套。[方法]采用回交转育的方法,进行棉花胞质雄性不育系的培育。[结果]利用农一师哈克尼西胞质不育系作为母本,农七师稳定的高代优质棉品系1038作保持系,进行连续6年12代的转育,选育成新的高品质胞质不育系1038A。不育系1038A具备胞质不育系的特点:100%的不育,与哈克尼西胞质不育系相比,具有大铃、优质、抗病的特点。利用海岛棉恢复系97!1R和1304R均可使其F1代恢复育性。[结论]用不育系1038A与海岛棉恢复系1304R配置的杂交组合科杂7号表现为大铃、高衣分、早熟、丰产、优质、抗病的特点,2006年被新疆自治区品种委员会审定并命名为新杂棉2号。     

棉花雄性不育系网室蜜蜂授粉技术研究

旨在研究蜜蜂在棉花不育系上的传粉特征以及是否适宜棉花三系制种。本试验在网室内利用蜜蜂(Apis mellifera Ligustica Spinola)进行棉花不育系授粉,以人工授粉为对照,调查晴天与阴天蜜蜂在棉花保持系和不育系花朵上的造访频率和单花停留时间,并比较蜜蜂和人工授粉田间农艺性状、制种产量及成本。结果表明,晴天条件下,蜜蜂在棉花保持系的造访频率为60 次/h,不育系为49.2 次/h,差异达显著;阴天条件下,蜜蜂在保持系的造访频率为23.4 次/h,不育系为13.8 次/h,差异不显著。蜜蜂授粉和人工授粉单铃籽粒数有显著差异,而单株铃数和空果枝数差异达极显著,果枝数、铃重、衣分、子指、发芽率则无显著差异。蜜蜂授粉种子产量可达人工授粉的70%左右,但其制种成本远低于人工授粉,可节约费用三分之二。因此,合理利用蜜蜂授粉技术对棉花不育系制种具有重要的推动作用。