一种提高大豆不育系结实性的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高大豆不育系结实性的方法，属于农作物杂交种制种技术领域。其主要技术措施是：选择开花期清晨大豆叶片和花芽上无露水、日平均温度为20.2～26.0℃的种植环境；选择泌蜜量达0.18μL以上的母本不育系材料、花粉萌发率达75％以上的父本材料于春季播种；在大豆花泌蜜量高峰时段利用种植环境中利于大豆异交结实的自然昆虫群体进行异花传粉。本发明专利技术综合利用环境、昆虫和作物之间的协调关系，提高了大豆不育系结实性，加快了大豆杂交种子生产的产业化进程；本发明专利技术发现了最有利于大豆异交结实的自然昆虫群体，通过有目的地选择自然昆虫群体，大大地降低了网室放蜂的制种成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提高大豆不育系结实性的方法，属于农作物杂交种制种

技术介绍
利用杂种优势是大幅度提高作物产量最有效的途径之一，该方法目前已经在禾本科、十字花科等植物中运用。玉米为异花授粉作物，在杂种优势利用方面取得突破性的进展给其它作物提供了重要的启示。自花授粉作物严格的自花授粉机制减少了作物的异交产量(Palmeretal.2001)。然而，袁隆平打开了自花授粉作物杂种优势的利用道路，启发科学家们研究大豆杂种优势。大豆是严格的自花授粉作物，一般异交结实率小于1％(Woodworth1922；Jefferyetal.2003)。至20世纪90年代，中国已经选育了大豆质核互作雄性不育系和“三系”，使得大豆杂种优势利用成为可能(Sunetal.1994；Gaietal.1995；Dingetal.2002；BaiandGai2005；ZhaoandGai2006；BaiandGai2006)。科学家们利用昆虫传粉媒介(蜜蜂(Apismellifera)和苜蓿切叶蜂(Megachilerotundata))在网室和开放环境下为不育系进行传粉试验，发现有传粉媒介网室比无传粉媒介网室的不育系结实率高；开放环境下利用传粉媒介，也提高了不育系的结实率；试验结果表明，传粉媒介极有可能解决不育系异花授粉的问题(Koelling1981；Wang2008)。但是，网室放蜂成本高，不育系的繁殖与杂交种的配制仍然存在很大的困难。因此如何在开放环境下提高大豆不育系结实性成为杂交大豆产业化亟待解决的问题。
技术实现思路
1、专利技术要解决的技术问题本专利技术为了解决现有大豆不育系异交结实技术中存在的技术低效、成本较高、不易产业化的问题，提出了一种提高大豆不育系结实性的方法。本专利技术利用大豆质核互作雄性不育系对异交结实中存在的问题进行逐步解析，找出了影响大豆不育系异花授粉的关键因子，解决了开放环境下大豆不育系结实性的关键技术，加快了杂交大豆种子生产的产业化进程。2、技术方案为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种提高大豆不育系结实性的方法，该方法包括以下步骤：步骤一：选择种植环境和播种时间以手触叶片、手指湿润为有露水作为调查标准，选择清晨叶片和花芽上无露水、开花期日平均温度为20.2～26.0℃的种植环境，这种环境更利于大豆散粉、花粉活力较高，能为不育系异交结实提供更多的有效花粉；选择在清晨7:00之前调查叶片和花芽上的露水情况；选择春季播种大豆不育系及其父本，有效避免大豆开花期露水影响父本散粉；春季播种时间为4月上旬-5月下旬；步骤二：选择种植材料选择花粉萌发率达75％以上且全天有可持续萌发花粉的保持系或恢复系作为父本材料，花粉萌发率高的父本可为大豆不育系异花授粉提供充足的外源花粉；选择花泌蜜量在0.18μL以上的不育系作为母本材料，更有利于吸引传粉媒介为其传粉，泌蜜量高的不育系，其相应的异交结荚率和异交结实率也高；步骤三：利用自然昆虫群体进行异花传粉在花泌蜜量高峰时段利用种植环境中利于大豆异交结实的自然昆虫群体进行异花传粉；在花泌蜜量高峰时段，自然昆虫群体活动也处于高峰时段，均为11:00-13:00；利于大豆异交结实的自然昆虫群体主要有中华蜜蜂、意大利蜜蜂、北方切叶蜂、玉米毛带蜂、拟绒毛淡脉隧蜂、细切叶蜂、黄鳞切叶蜂和熊蜂等；步骤四：大豆不育系结实性在大豆开花期清晨叶片和花芽上无露水的环境下种植泌蜜量在0.18μL以上的母本材料、花粉萌发率达75％以上的父本材料；在大豆花泌蜜量高峰时段利用种植环境中利于大豆异交结实的自然昆虫群体进行异花传粉。综合利用环境、昆虫和作物之间的协调关系，提高大豆不育系结实性。3、有益效果⑴本专利技术是利用稳定的不育系，在有外源花粉的情况下，通过昆虫传粉来实现花粉从父本高效率地传输到母本。⑵本专利技术综合利用环境、昆虫和作物之间的协调关系，提高了大豆不育系结实性，自然异交结实率达88.93％，繁种产量达1461kg/公顷，制种产量达1830kg/公顷，加快了大豆不育系杂交种子生产的产业化进程。⑶本专利技术发现了有利于大豆不育系异交结实的自然昆虫群体，通过利用自然昆虫群体，大大地降低了网室放蜂的制种成本。附图说明图1为南京和太原两地大豆花粉萌发率(SPGR％)的调查图；注：字母为多重比较测验结果，不同字母表示差异显著(P<0.05)。图2为花粉萌发期南京和太原两地大豆叶片、花芽露水情况调查图。图3为保持系SXCMS1B，SXJLCMS1B和恢复系Z-17，Z-119花粉萌发率(SPGR％)的调查图；注：字母为多重比较测验结果，不同字母表示差异显著(P<0.05)。图4为大豆花泌蜜量和昆虫访花次数的分布图；注：图4-A为每小时的大豆花泌蜜量的统计图；图4-B为每小时昆虫访花次数的统计图；字母为多重比较测验结果，不同字母表示差异显著(P<0.05)；横坐标数字8～16代表8:00～16:00。具体实施方式以下的实施例便于更好地理解本专利技术，但不限定于本专利技术，下述实例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为常规生化试剂。实施例1：适宜种植环境的选择2013年在南京和太原种植保持系NJCMS1B、NJCMS2B和NJCMS3B，在开花期调查大豆花粉萌发率。结果如图1所示，南京环境下的花粉萌发率平均为77.05％，太原环境下的花粉萌发率平均为86.36％，经测验发现太原环境下的花粉萌发率比南京环境下的高。2013年在大豆开花期于清晨7:00之前，以手触叶片、手指湿润为有露水的调查标准，观察南京和太原种植环境下不少于20株大豆的叶片和花芽上的露水情况，发现南京环境下的大豆叶片(图2-C)和花芽(图2-D)上有许多露水，太原环境下的大豆叶片(图2-A)和花芽(图2-B)上无露水。大豆花芽上有露水易使花粉粘结且难以释放。南京开花期日平均温度为24～34.6℃、日平均降雨量320.1mm，环境湿热，清晨的大豆叶片上露水较多，花粉粘结，不利于散粉，影响大豆花粉活力；太原开花期日平均温度为20.2～26℃、日平均降雨量216.1mm，环境较为干燥，清晨的大豆叶片上没有露水，这种环境更利于大豆花散粉，花粉活力较高，能为不育系异交结实提供更多的有效花粉(温度和降雨量数据来自中国气象数据网)；因此，选择适宜大豆散粉的环境对提高不育系异交结实性至关重要。实施例2：种植材料的选择(1)父本：2012年在太原的祁县和榆次种植保持系SXCMS1B、SXJLCMS1B和恢复系Z-17、Z-119，开花期调查大豆花粉萌发率。结果如图3所示，无论是保持系还是恢复系，花粉萌发率均达75％以上，可以为不育系异交结实提供充足的外源花粉。(2)母本：2011-2013年在南京种植大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A、NJCMS2A及其相应的保持系NJCMS1B、NJCMS2B，并设计了放蜂网室和不放蜂网室。开花期调查花泌蜜量，成熟期调查不育系的异交结荚数和异交结实数。异交结荚率和异交结实率分别为不育系单株的平均结荚数和平均结实数与保持系单株的平均结荚数和平均结实数的比值。结果如表1所示，花泌蜜量高的不育系，其相应的异交结荚率和异交结实率也高。表12011-2013年不同大豆材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高大豆不育系结实性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：选择种植环境和播种时间以手触叶片、手指湿润为有露水作为调查标准，选择清晨叶片和花芽上无露水、开花期日平均温度为20.2～26.0℃的种植环境，为不育系异交结实提供更多的有效花粉；选择春季播种大豆不育系及其父本，有效避免大豆开花期露水影响父本散粉；步骤二：选择种植材料选择花泌蜜量在0.18μL以上的不育系作为母本材料，选择花粉萌发率达75％以上且全天有可持续萌发花粉的保持系或恢复系作为父本材料，吸引传粉媒介为其传粉；步骤三：利用自然昆虫群体进行异花传粉在大豆花泌蜜量高峰时段利用种植环境中利于大豆异交结实的自然昆虫群体进行异花传粉；步骤四：大豆不育系结实性在开花期清晨大豆叶片和花芽上无露水的环境下种植泌蜜量在0.18μL以上的母本材料、花粉萌发率达75％以上的父本材料；在大豆花泌蜜量高峰时段利用种植环境中利于大豆异交结实的自然昆虫群体进行异花传粉；综合利用环境、昆虫和作物之间的协调关系，提高大豆不育系结实性。

【技术特征摘要】
1.一种提高大豆不育系结实性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：选择种植环境和播种时间以手触叶片、手指湿润为有露水作为调查标准，选择清晨叶片和花芽上无露水、开花期日平均温度为20.2～26.0℃的种植环境，为不育系异交结实提供更多的有效花粉；选择春季播种大豆不育系及其父本，有效避免大豆开花期露水影响父本散粉；步骤二：选择种植材料选择花泌蜜量在0.18μL以上的不育系作为母本材料，选择花粉萌发率达75％以上且全天有可持续萌发花粉的保持系或恢复系作为父本材料，吸引传粉媒介为其传粉；步骤三：利用自然昆虫群体进行异花传粉在大豆花泌蜜量高峰时段利用种植环境中利于大豆异交结实的自然昆虫群体进行异花传粉；步骤四：大豆不育系结实性在开花期清晨大豆叶片和花芽上无露水的环境下种植泌蜜量在0.18μL以上的母本材料、花粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖钧镒，代金英，杨守萍，张瑞军，白志元，卫一超，卫保国，张海平，
申请(专利权)人：南京农业大学，山西省农业科学院农作物品种资源研究所，山西省农业科学院农业资源与经济研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32