提高作物和植物杂种优势的方法技术

提高作物和植物杂种优势的方法，属于杂交育种及种子生产技术领域。其特征是为利用杂种优势，将非选择性除草剂及其抗性基因用于作物和植物的杂交种子的生产过程中。可保证杂种群体的纯度和杂种优势的增产作用，降低对母本彻底雄性不育的严格要求，能消除三系、两系和化学杀雄杂种优势的利用中不育株和其它杂株对产量的影响，使两系和化学杀雄能够应用于生产，提高杂种优热的利用水平，降低种子的生产成本。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一种提高作物和植物杂种优势的方法，属于作物或植物杂交育种及种子生产的
早在1760年，乔瑟夫.戈特列必.凯恩若特首先系统地研究杂种优势，并认为在未来两个世纪许多植物的杂种优势将得到利用。在一般的用法上，杂种优势和杂交优势基本上是同义的。杂种优势是短语“杂合促进因子和通过杂交使生长量增加或产生增产作用”的缩写。杂种F1超亲现象的优势在异交和自交授粉作物中是一个共同的现象。这种优势可能表现为杂种表型生长量、高度、叶面积、干物质积累量的增加，花期提早，对不良环境的耐性和对病虫害的抗性增强，栽培群体的整齐一致以及农艺性状的自我调节能力增强，从而导致增产。在商业化产业化的玉米生产中利用杂种优势首先获得了成功，并带动了许多作物和园艺植物利用杂种优势的育种研究。异花授粉的植物的天然杂交有利于繁殖系统确保杂交受精，而自花授粉植物的花器形态则有利于自交繁殖。因此，异花授粉植物中利用杂种优势的难题在于为杂交育种提供稳定亲本的育种过程中，而自花授粉植物，问题则在于杂交种子的生产中。为了生产商品杂交种子，由花器形态所控制的对异花授粉的限制必须克服，特别对两性花而言，母本应避免自花或品种内的授粉，同时，父本的花粉必须有效地传播到母本的花器上，这就要求父本具有自然有效的花粉传播机制或采用人工授粉。母本的自花或品种内的授粉的限制可通过雄不育来克服。这种雄不育可以是人工去雄、化学杀雄、遗传操作和环境产生的雄不育。在“T”型雄性不育细胞质遭到毁灭性的病害后，杂交玉米大规模的种子生产都采用对母本去雄的方式，但是，对于水稻、小麦、高粱、蕃茄等具有两性花并且花器又小的作物，通常大规模地人工去雄经济上是不可行的。通过人工或机械去雄是否容易、每朵花(授粉单位)结的种子数量、单位面积播种数量、种子生产成本和种子的最高限制价格都是杂交种子生产是否经济的影响因素。因此，母本的雄性不育成为了杂交种子生产的重要工具。在植物育种中，现正在开发利用的雄不育主要有三种类型，即核质互作雄性不育(CMS)、光敏雄性不育(PGMS)、温敏雄不育；同时正在研究利用化学杀雄诱导雄性不育。1.核质互作雄性不育——三系在那些具有完全花器、每朵花结的种子少、人工去雄生产种子成本高的作物中，核质互作雄性不育特别受到重视。洋葱是第一个对它的核质雄性不育研究较清楚并开发杂交种用于栽培生产的作物，后来是玉米，目前玉米、水稻、高粱、珍珠粟、糖甜菜、苜蓿、小麦、棉花、油菜籽、洋葱、胡萝卜、大豆、大麦、燕麦、蕃茄、向日葵、矮牵牛、烟草、辣椒等都在利用这种雄不育制种和他们的杂交种子已在生产上使用。三系包括核质互作质雄性不育系(简称为不育系)、雄性不育保持系(简称为保持系)和雄性不育恢复系(简称为恢复系)。(1)不育系即A系，它的雄不育要求达到99.9％以上并且雌性器官要是完全正常的。(2)保持系即B系，保持系能保持不育系的雄不育特性，即以A作母本，B作父本的杂交后代99.9％为雄不育性，用于繁殖不育系。(3)恢复系即R系，恢复系能使不育系恢复育性，即A作母本，R作父本的杂交后代的结实率要达到80％以上。在杂交种子的生产中有两个循环 雄性不育和可育的转化是受细胞质和细胞核的基因互作控制的。这种雄性不育性在不同的地点、时间、天气条件下是相对稳定的。同时，除了对农艺性状育种以外，交替出现在A、B、R三系中雄性育性的遗传配合是十分必要和非常严格的。即不育系必须包含细胞质和细胞核两者的完全雄性不育基因，保持系中仅在细胞质中存在雄性可育基因，雄性恢复基因必须存在恢复系的细胞核中，恢复基因能使它的杂种育性恢复正常，不育性的稳定性是这个系统稳定保持下去的主要因素。由于生产杂交种子有两个循环系统，不仅复杂、成本高，而且容易混杂。在两个循环的任何一步，父母本都有混杂的可能，并且导致最终生产的杂交种子混杂。这里，我们以水稻为例，因为水稻是自花授粉作物中利用杂种优势最成功的作物(如表1所示)。如果在第一个循环中有一个保持系的穗子混杂在不育系中，在第二个循环中不育系群体中就混有80～100株保持系，每株长10个穗子，每穗长80～100个颖花，就可能直接产生6.4～10万粒保持系种子混入杂交种子。另外，每朵保持系的颖花在开花时将产生6个花药，每个花药要产生万个以上花粉粒，它们给周围的不育系授粉后，可能出现1千万个不育株。总计可以在杂交水稻田间产生8～10亿个不纯的植株。如果恢复系中还有一些其它类型的杂株，在杂交水稻田间杂株率将会更高。在杂交水稻田间，杂株和杂交水稻的株高不同，开花期不同，早开花的植株在收获时将倒伏或脱落，迟抽穗的植株收获时又还没有开花或成熟，一些雄不育株不结种子。显然，这些杂株使产量大幅度降低。研究结果表明，杂交种子纯度降低1个百分点，将使每公顷产量减少80～100公斤(袁隆平、傅相全，1995年)。中国政府制定了有关杂交水稻种子纯度的标准，规定生产用种的纯度必须达到96％以上，杂交水稻田间杂株率应低于0.2％(如表2所示)。如果种子的质量达不到这个标准，就不能作为种子使用，只能作饲料。如果种子公司提供的杂交种子农民种植后田间纯度超过了国家标准，种子公司将负法律责任。为了保证杂交种子的纯度，种子公司必须作以下工作。①提纯A、B、R三系，隔离繁殖，并测定它们的配合力，以提供原种。②在杂交种子的生产过程中非常严格地操作，包括a.隔离，如距离、花期、屏障(树林、竹林、山等)；b.严格去杂，特别是在抽穗期；c.分收分打分晒分装分贮。③纯度鉴定。当八、九月分杂交种子收获后，抽取标准样，再到海南岛(天然温室)鉴定，每个样至少种植1000株，计算杂株率。四川省常年种植3百多万公倾杂交水稻，每公倾用种量为15公斤，全省每年需要4.5～5千万公斤杂交种子，因此需要鉴定5000个样。进而，鉴定数据要第二年三月份抽穗时才能获得，此时离四川播种只有一个月了，种子公司已将种子按合同进行了销售，并分发到了农户手中。因此，在种子交易和分发时没有可靠的种子质量数据。总之，大量的人力物力投入使杂交种子的价格昂贵，种子销售时没有纯度依据酝酿着产量不稳定和有关的法律纠纷。另外，核质互作雄性不育在育种上难于配套，这也是七十年代美国玉米病害流行的主要原因之一。玉米的T型雄性不育细胞质(简称T型胞质)发现于金色六月系中。虽然在玉米中也发现了其它雄性不育细胞质(如C型胞质、S型胞质)，但因为T型胞质不育性十分稳定、容易找到恢复系，所以非常有利于杂交种子的生产。Rf1和Rf2是两个核显性等位基因，它们共同作用对玉米T型细胞质雄性不育产生抑制。Rf2存在于大多数广泛使用的自交系中，而R1等位基因却很少。在1969年和1970年美国南方玉米叶斑病流行前的20年中，T型雄性不育系取代了通过去雄来控制花粉的自交系亲本，1970年美国种植的杂交玉米85％带有这种细胞质。一种特殊的生理病原种群的组合、适合的气候、加之细胞质的单一，使得1970年南方玉米叶斑病成为主要的损害之一，而且是在植物病理学上分布范围广泛、损失很大的病害流行。美国玉米作物的15％以上被毁灭，这就是因为T型细胞质对Bipolaris maydis种群T特别敏感，因此大规模地使用T型细胞质立即被放弃了。雄性不育细胞质单一现在又发生在中国的杂交水稻中。尽管已经发现了本文档来自技高网...

【技术保护点】
提高作物和植物杂种优势的方法，其特征在于为利用杂种优势，将非选择性除草剂及其抗性基因用于作物或植物的育种和杂交种子的生产过程中。

【技术特征摘要】
US 1997-5-9 60/0460581.提高作物和植物杂种优势的方法，其特征在于为利用杂种优势，将非选择性除草剂及其抗性基因用于作物或植物的育种和杂交种子的生产过程中。2.如权利要求1所述的提高作物和植物杂种优势的方法，其特征在于作物和植物包括水稻、小麦、玉米、棉花、大豆、高粱、油菜籽、大麦、燕麦、黑麦、珍珠粟、苜宿、蕃茄、糖甜菜、向日葵、洋葱、矮...

【专利技术属性】
技术研发人员：严文贵，
申请(专利权)人：严文贵，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]