一种提高棉花产量品质及抗病性的育种方法技术

本发明专利技术公开了一种提高棉花产量品质及抗病性的育种方法，本发明专利技术属于棉花遗传育种领域。本发明专利技术通过病菌棉籽与子代种子同时播种的方法，使得每个单株获得均匀一致的病害胁迫，克服了自然环境的影响，提高了抗病性鉴定的准确度；从低世代开始，将抗病筛选贯穿于整个育种过程中，加大了抗病植株筛选的力度和强度。本发明专利技术弥补了现有技术中在协同改良棉花产量和品质性状的同时，难以兼顾抗病性的缺陷。

A breeding method for improving cotton yield, quality and disease resistance

【技术实现步骤摘要】
一种提高棉花产量品质及抗病性的育种方法
本专利技术属于棉花遗传育种领域，具体说，涉及一种提高棉花产量品质及抗病性的育种方法，更具体地，涉及一种提高棉花产量品质及提高棉花抗枯萎病和抗黄萎病的育种方法。
技术介绍
棉花是我国重要的经济作物和战略物质，我国棉花种植面积约占世界棉花种植面积的15％。病害是棉花生产的主要限制因子之一，全球侵染性棉花病害有260多种，我国记载有80多种，其中常见约20种，主要包括在棉花苗期发生的立枯病、炭疽病、红腐病、猝倒病，在棉花铃期发生的炭疽病、黑果病、疫病、红腐病、红粉病、软腐病，以及在棉花整个生育期均可发病的枯萎病和黄萎病(王晋伟，赵丽红，师勇强等.棉花病害全程防治技术研究初报[J].中国棉花,2020,47(05):20-22+46)，对我国棉花生产造成了严重危害。据植物保护统计资料分析显示，从1991年到2010年，棉花病害发生面积由348.4万公顷次增加到408.7万公顷次，增加了16.2％，年均发生面积为402.0万公顷次。为此，我国棉花科研技术人员开展了一系列的防治工作，棉花病害防治面积从1991年的281.4万公顷次增加到2010年的388.6万公顷次，棉花病害防治后挽回损失量从1991年的7.62万吨上升到2010年的30.77万吨，挽回损失量增加303.8％，年均挽回皮棉损失量为17.95万吨。尽管如此，从1991年到2010年我国棉花病害实际损失量仍呈显著增长趋势，从1991年的3.90万吨到2010年10.72万吨，年均实际损失量为8.37万吨(房雪，GESaiying，张永生等.1991-2010年中国棉花病虫害经济损失分析[J].应用昆虫学报,2014,51(04):1104-1113)。为防治棉花病害大面积发生，通过药剂处理进行化学防治是防治土传病害比较常用的措施，药剂浸种作为防治棉花种传和土传病害的传统方式，对大部分棉花病害可起到很好的防治作用。例如，刘铨义等(刘铨义，王文博，曾庆涛等.两种不同拌种剂对棉花抗病性影响比较[J].新疆农业科学，2007(S2):190-191)研究发现用S-诱抗素、S-诱抗素和捷安肽素的溶合液拌种均能在一定程度上提高棉花的抗病性。然而，通过药剂处理这种被动防治病害的方式，往往会破环土壤结构，引起严重的环境问题，不利于生态环境的保护。因此，通过主动的、有针对性的培育抗病棉花品种是育种家采用的主要手段，我国自20世纪50年代开始培育陆地棉抗病品种，数十年来通过传统的育种方法取得了一些进展，在一定程度上减轻了诸如枯萎病、黄萎病的危害，提高了棉花产量和品质，进而稳定了棉花生产。多年的实践证明，培育和利用抗病品种是防治棉花病害发生最为经济、安全、有效的办法。目前，常用的棉花抗病育种分为常规育种和分子标记辅助育种，常规育种是利用有利基因重组原理，通过大量品种间的杂交，使亲本材料间优势性状互补，在后代中导入有利基因，并通过多代回交和病圃定向选择等育种方法，使疯狂分离的后代稳定，直至纯合。分子标记辅助育种则是从全基因组水平上对棉花抗病QTL展开研究，包括抗病QTL的数目、位置、效应以及抗病QTL与QTL间、QTL与环境的互作、QTL的一因多效性等，充分发掘抗病QTL的信息，选择最佳组合进行标记辅助选择。但是，由于棉花病害大多是由多基因控制的数量性状，致病机理及发病机制较为复杂，通过对单个基因进行定向设计，往往不会获得理想效果。为提高棉花抗病性，采用将各种微效基因慢慢累加聚合育种可能是最有效的，但目前育种中仍未达到理想的结果。传统的育种方法主要是在育种的后期阶段进行病圃筛选与鉴定，并没有将严格的抗病鉴定贯穿于整个育种过程中。从杂交获得F1代到人工选择至F6代以上，对抗病能力的把关较为宽松，在进行F2代以上多生态环境选择时，并不是每个生态环境下都具备病圃田，而且各地人工病圃的发病均匀程度各有差异，导致不同地区鉴定结果往往缺乏可比性、可靠性和稳定性。综上所述，想要在同步改良棉花品种产量、品质的同时，培育具有高抗病能力的棉花新品种，就必须采作一套科学、有效的育种方法。
技术实现思路
为解决上述存在的现有技术问题，本专利技术的目的在于提供一种提高棉花抗病性的育种方法，从而在同步改良棉花产量和品质的同时，大大提高棉花新品种的抗病性。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：1)在无菌条件下，病原菌经固体培养基活化培养和液体培养基扩大培养后，接种到经高压灭菌的棉花光籽上，适宜温度下黑暗培养5-7天至病原菌丝布满棉籽表面，得到病菌棉籽。2)利用表型将产量高的非感病亲本材料以P1表示，将纤维品质优良的亲本材料以P2表示，将抗病性突出的亲本材料以P3表示。根据育种目标，配制丰产优质组合P1/P2，开花期作杂交得F1种子40-50粒(以F1-P1/P2表示)。其中，所述产量高是指产量高于当前生产上大面积推广应用棉花品种产量的5％以上；所述纤维品质优良是指棉花纤维上半部平均长度≥28.0mm，断裂比强度≥29.0cN/tex，马克隆值≤5.5；所述抗病性突出是指高抗枯萎病(病情指数≤5.0)、抗黄萎病(病情指数≤20.0)。在本专利技术中，所述亲本材料P1也可以具有抗病性好的表型，所述抗病性好是指耐病及以上水平(枯萎病病情指数≤20.0，黄萎病病情指数≤35.0)，优选地为抗病(枯萎病病情指数≤10.0，黄萎病病情指数≤25.0)，更优选地，为高抗病(枯萎病病情指数≤5.0，黄萎病病情指数≤20.0)。3)杂交圃单行种植F1-P1/P2，P3，每行30株，株距25-27cm。开花期作杂交P1/P2//P3，得F1种子100-200粒(以F1-P1/P2//P3表示)。在本专利技术中，若P1选择同时具有抗病性好的品种，则本步骤进一步包括，播种时每穴拌以病菌棉籽对F1-P1/P2进行抗病鉴定，设感病对照和抗病对照材料，参考抗病材料和感病对照材料，拔除感病或抗病性差的F1-P/P2植株。所述抗病性差是指抗病性低于抗病对照材料。4)选种圃按小区种植F1-P1/P2//P3，每小区3-6行，每行30株，设感病对照和抗病对照材料，播种时每穴拌以病菌棉籽进行抗病鉴定，拔除感病F1-P1/P2//P3植株。收花期选择具有抗病性较高、株型较好、结铃性较强的植株30-50株，单株收种，得F2-P1/P2//P3。其中，所述抗病性较高是指抗病性比同代植株抗病性的平均水平高；所述株型较好是指株高为80-100cm、第一果枝节位为6-8节、果枝夹角为45±5度、所述结铃性强是指单株结铃数比同代植株单株结铃数的平均水平多。5)株行圃单行种植F2-P1/P2//P3，30-50个株系，设感病对照和抗病对照材料，每行30株，播种时每穴拌以病菌棉籽同时播种，开花期调查病害指数，进行抗病鉴定。选择高抗病株系作单株自交，并调查自交株系的表型性状，收花时按行混收自交铃，筛选产量较高、纤维品质较好的自交株系20-30个，得F3-P1/P2//P3。其中，所述产量较高是指产量比所有F2-P1/P2//P3植株产量的平均水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高棉花产量品质及抗病性的育种方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，选择产量高非感病亲本材料P1和纤维品质优良的亲本材料P2，开花期进行杂交得到F1-P1/P2；/nS2，开花期将F1-P1/P2与抗病性突出的亲本材料P3进行杂交，收种得到F1-P1/P2//P3；/nS3，对F1-P1/P2//P3进行抗病鉴定，收花期选择具有抗病性较高、株型较好、结铃性较强的植株，单株收种得到F2-P1/P2//P3；/nS4，对F2-P1/P2//P3进行抗病鉴定，选择抗病性较高的株系进行单株自交，收集产量较高、纤维品质较好的自交株系，收种得到F3-P1/P2//P3；/nS5，对F3-P1/P2//P3进行抗病鉴定，选择抗病性较高的株系进行单株自交，收集产量较高、纤维品质较好的自交株系，收种得到F4-P1/P2//P3；/nS6，对F4-P1/P2//P3进行抗病鉴定，选择抗病性较高的株系进行单株自交，收集产量较高、纤维品质较好的自交株系，收种得到F5-P1/P2//P3；/nS7，对F5-P1/P2//P3进行抗病鉴定，选择抗病性较高的株系进行单株自交，收集产量较高、纤维品质较好、其它综合性状优良的自交株系，收种得到F6-P1/P2//P3，即为候选品系，/n其中，所述进行抗病鉴定是指播种时每穴拌以病菌棉籽，参考抗病对照材料和感病对照材料，判断棉种的抗病性。/n...

【技术特征摘要】
1.一种提高棉花产量品质及抗病性的育种方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，选择产量高非感病亲本材料P1和纤维品质优良的亲本材料P2，开花期进行杂交得到F1-P1/P2；
S2，开花期将F1-P1/P2与抗病性突出的亲本材料P3进行杂交，收种得到F1-P1/P2//P3；
S3，对F1-P1/P2//P3进行抗病鉴定，收花期选择具有抗病性较高、株型较好、结铃性较强的植株，单株收种得到F2-P1/P2//P3；
S4，对F2-P1/P2//P3进行抗病鉴定，选择抗病性较高的株系进行单株自交，收集产量较高、纤维品质较好的自交株系，收种得到F3-P1/P2//P3；
S5，对F3-P1/P2//P3进行抗病鉴定，选择抗病性较高的株系进行单株自交，收集产量较高、纤维品质较好的自交株系，收种得到F4-P1/P2//P3；
S6，对F4-P1/P2//P3进行抗病鉴定，选择抗病性较高的株系进行单株自交，收集产量较高、纤维品质较好的自交株系，收种得到F5-P1/P2//P3；
S7，对F5-P1/P2//P3进行抗病鉴定，选择抗病性较高的株系进行单株自交，收集产量较高、纤维品质较好、其它综合性状优良的自交株系，收种得到F6-P1/P2//P3，即为候选品系，
其中，所述进行抗病鉴定是指播种时每穴拌以病菌棉籽，参考抗病对照材料和感病对照材料，判断棉种的抗病性。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述产量高是指产量高于当前生产上大面积推广应用棉花品种产量的5％以上；所述纤维品质优良是指棉花纤维上半部平均长度≥28.0mm，断裂比强度≥29.0cN/tex，马克隆值≤5.5；在步骤S2中，所述抗病性突出是指高抗枯萎病，病情...

【专利技术属性】
技术研发人员：石建斌，严根土，王宁，周红，许庆华，
申请(专利权)人：中国农业科学院棉花研究所，
类型：发明
国别省市：河南;41