專利名稱：熱帶季風氣候地區甘蔗截莖雜交制種方法
技術領域：
本發明涉及甘蔗雜交育種技術領域。 技術背景有性雜交育種是甘蔗品種改良的最重要的途徑。甘蔗開花與雜交制種對環境條件有嚴 格的要求，必須同時滿足親本材料花芽分化、花粉發育、授粉授精和種子成熟四個時期對 光照、溫度、濕度等方面的條件，才能實現定向雜交，獲得雜交種子。國際上100多年甘 蔗有性雜交育種的經驗表明，南北緯10° 20°之間的光周期和溫度等條件有利于甘蔗 雜交制種。在我國，熱帶季風氣候地區，特別是海南省南端，具有優越的甘蔗開花和雜交 制種所要求的自然條件，是建立甘蔗雜交制種基地的理想地區。但在此地區全年暖熱、雨 量充沛的氣候條件下，甘蔗親本植株高大，用整株的穗莖進行雜交非常困難，而且作為父 本和母本的穗莖分布在親本圃的不同位置，親本穗莖要移到同一雜交地點才能組配雜交組合，進行定向雜交。同時，不同親本品系花芽分化對環境條件的要求有所差異，在進行大 規模甘蔗雜交制種時，往往需要在生態環境不同的地點種植親本材料，才能較好地按育種 計劃的要求，最大限度地完成定向雜交的任務。因此，甘蔗雜交育種中還需考慮到穗莖長 距離運輸的問題。這使甘蔗定向雜交變得更為復雜。廣州甘蔗糖業研究所海南甘蔗育種場(18。 21' N)是我國最重要的甘蔗雜交制基地。 自1953年建場以來，先后采用過田間雜交、母本穗莖促根后砍下種植，開花時砍取父本 花穗進行授粉等多種方法，雖均可獲得雜交種子，伹需頻繁更換父本穗莖，穗莖利用率低， 而且不便于集中管理，雜交時的溫度、濕度等環境條件不易控制，種子發芽率受到不同程 度的影響。近年來試驗成功用流動水保育經促根處理的離體穗莖，以及直接用亞硫酸養莖 溶液保育不經促根的離體穗莖，在雜交溫室內進行雜交制種的方法。本發明在促根技術、穗莖保育方法、雜交過程與種子成熟過程管理等多個方面作改進 的基礎上，形成一套完整的甘蔗雜交制種程序，使甘蔗雜交制種在雜交溫室內適宜的條件 下進行，雜交花穗集中管理，穗莖利用率和制種效率顯著提高。 發明內容本發明的目的是提供一種適用于中國熱帶季風氣候地區甘蔗雜交制種的方法，其具有 操作方便，可集中管理，雜交制種期間免受中午高溫干燥、晚上低溫、下雨等不良氣候因素影響，制種效率高等優點。本發明的目的通過如下途徑來實現一種適合于中國熱帶季風氣候地區甘蔗雜交制種的方法，甘蔗親本開花時截取穗莖的 上半部，移至雜交溫室內按雜交組合進行隔離定向雜交，其特征在于包括如下步驟(1) 甘蔗親本種植在有灌溉條件的田間親本圃或桶栽種植甘蔗親本，難開花和遲開花的親本在上一年秋 季或冬初種植，容易開花和開花早的親本在當年春季種植。(2) 穗莖促根處理對計劃做母本的親本品系或父本品系，IO月上旬起，從步驟(1)中選取花穗苞形似 "毛筆嘴"狀的穗莖，根據品種和長勢不同自最高可見肥厚帶以下80cm 150cm有葉鞘包 裹的莖段，去除其中2-4個節所在莖段上的葉鞘，用營養基質包裹進行促根處理，促根期 間，要保持適宜的濕度，發現適宜砍收的穗莖及時安排砍收供雜交利用，父本品系可不進 行本步驟。(3) 穗莖砍收與保育在步驟(2)中，母本親本品系或父本品系經促根處理的穗莖，抽穗至1/3-1/2、頂部 有少量小花開花時即可安排砍收。穗莖砍收和運輸過程中小心保護，以防折斷。穗莖砍收 后運回雜交溫室，剪除大部分葉片，在促根處下端不小于3cm處切斷，迅速插入盛有清 水的容器中或流動水槽中保育。對未經步驟(2)作促根處理的父本品系穗莖，在步驟(1)的親本中花穗75%以上 抽出，可見花穗頂部的小花開花時砍收穗莖，在雜交前一天下午砍收，剪除大部分葉片， 用清水噴濕花穗，切去穗莖下端砍收時舊切口處的部分節間組織后迅速插入亞硫酸養莖溶 液中保育。(4) 隔離雜交與工人輔助授粉 按雜交計劃的要求，將配制雜交組合的父本和母本穗莖置于雜交溫室的同一隔離單元間內進行定向雜交，母本花穗置單元間的中間位置，父本花穗底端略高于母本花穗的頂端。 每天上午7時至11時之間，進行人工授粉，至母本開花基本結束止。雜交期間每天最后一次人工授粉后，將雜交溫室的部分窗戶打開，下午5時后將雜交 溫室的窗戶關閉。(5) 種子成熟過程管理雜交結束后將父本穗莖棄去，將母本穗莖移至種子成熟區集中管理，促根處理的穗莖 用流動清水保育，未促根處理的穗莖用亞硫酸養莖溶液保育。當花穗頂部種子開始成熟， 顯白色絮狀時，用打有通氣小孔的塑料袋或防水紙袋套住整個花穗，用小繩將袋口下端連 同穗軸一起扎住，當花穗的小花脫落三分之二以上時收獲花穗進行干燥處理。其中步驟(2)中所述的營養基質的配制方法為將中壤土或粘壤土與腐熟堆肥按1.5—2.5: 1配制，可加適量生根粉等促進發根。 其中步驟(3)和步驟(5)用于穗莖保育的亞硫酸養莖溶液配方為每升水溶液含亞硫酸(以S02計)100-200 mg磷酸 50-100mg硝酸 35-50mg硫酸 0-50mg，調養莖溶液pH值至2.5-3.2。本發明有如下突出特點和顯著進步1. 解決了甘蔗植株高大、親本穗莖分散，進行定向雜交困難的問題，實現雜交花穗 的集中管理，操作方便，雜交制種效率高。2. 采用促根處理的穗莖可長距離運輸，從而將不同親本培育地的親本穗莖運輸至最 適宜甘蔗雜交制種的地點進行定向雜交。3. 本發明研制與采用的甘蔗穗莖促根營養基質和亞硫酸養莖溶液的配方和穗莖處理、 保育方法，解決了熱帶季風氣候地區甘蔗離體穗莖在雜交授粉和種子成熟期間花穗早枯而 影響正常結實的技術問題。經促根處理用流動清水保育的穗莖，可保持活力45天以上， 未經促根處理用亞硫酸養莖溶液保育的穗莖，因親本品系不同可保持活力15-40天。以前 一種處理的穗莖作母本，后一種處理的穗莖作父本，可滿足各種雜交組合雜交授粉和種子 成熟的要求；對大部分親本品系，用作母本時釆用后一種處理方法，也可獲得良好的結實 率。具體實施例 實施例一一種適合于中國熱帶季風氣候地區甘蔗雜交制種的方法，甘蔗親本開花時截取穗莖的上半部，移至雜交溫室內按雜交組合進行隔離定向雜交，其特征在于包括如下步驟 (1)甘蔗親本種植在有灌溉條件的田間親本圃或桶栽種植甘蔗親本，難開花和遲開花的親本在上一年秋 季或冬初種植，容易開花和開花早的親本在當年春季種植。 (2)穗莖促根處理對計劃做母本的親本品系進行穗莖促根處理，10月上旬起，選取梢部旗葉與花穗苞成30-45°夾角、花穗苞形似"毛筆嘴"狀的穗莖，根據品種和長勢不同自最高可見肥厚 帶以下80cm 150cm有葉鞘包裹的莖段，去除其中2-4個節所在莖段的葉鞘，將葉鞘剝除 后，包上營養基質，然后再用適當大小的聚乙烯薄膜包裹，用細繩將薄膜兩端扎緊，防止 水分蒸發損失。促根期間，每周2次調查促根蔗株的孕穗、抽穗狀況及包莖泥濕度，發現 促根基質缺水變干時及時注水，保持適宜的濕度，發現適宜砍收的穗莖及時安排砍收供雜 交利用。其中，所用的營養基質的配制方法為將中壤土或粘壤土與腐熟堆肥按1.5—2.5: 1配制，可加適量生根粉等促進發根。(3)穗莖砍收與保育經步驟(2)促根處理的母本穗莖，在花穗抽出1/3~1/2、頂部可見少量小花開花時安 排砍收。穗莖砍收和運輸過程中小心保護，以防折斷。長距離運輸時用竹桿或小木桿固定 并用小繩捆扎好。穗莖運回雜交溫室后，按雜交計劃配制組合，安排到預定的隔離雜交單 元間位置，剪除大部分葉片，在促根處下端不小于3cm處切斷，迅速插入盛有清水的容 器中或流動水槽中保育。作父本的穗莖從步驟(1)的親本砍收，在雜交前一天下午5時后、花穗75%以上抽 出，可見花穗頂部的小花開花時砍收，砍收后運回雜交溫室，按雜交計劃安排到預定的隔 離雜交單元間位置，剪除大部分葉片，用清水噴濕花穗，切去穗莖下端砍收時舊切口處的 部分節間組織后插入亞硫酸養莖溶液中保育。每個盛養莖溶液容器的亞硫酸養莖溶液量為 8-15kg，加適量石蠟油覆蓋養莖溶液表面，以減少S02揮發損失，每星期更換l次養莖溶 液。其中，亞硫酸養莖溶液配方為每升水溶液含亞硫酸(以S02計)100-200 mg 磷酸 50-100mg 硝酸 35-50mg 硫酸 0-50mg,調養莖溶液pH值至2.5-3.2。(4)隔離雜交與工人輔助授粉按雜交計劃的要求，將配制雜交組合的父本和母本穗莖置于雜交溫室的同一隔離單元 間內進行定向雜交，母本花穗置單元間的中間位置，父本花穗底端略高于母本花穗的頂端。每天上午8時至10時之間，每隔l小時左右用小竹(或木)桿輕輕敲動父本穗莖一次， 讓父本的花粉散落至母本花穗上，授粉7-10天，至母本開花基本結束止。雜交期間每天上午10時最后一次人工輔助授粉后，打開雜交溫室的部分窗戶。上午 11時至下午5時，視當天氣溫和濕度不同，雜交溫室內每30分鐘至1小時用微霧機噴霧 5-10分鐘，下午5時后關閉雜交溫室的窗戶。(5)種子成熟過程管理。雜交結束后將父本穗莖棄去，將母本穗莖移至種子成熟區，流動清水保育穗莖，經 20-25天后，花穗頂部種子開始成熟，顯白色絮狀時，用打有通氣小孔的塑料袋套住整個 花穗，用小繩將袋口下端連同穗軸一起扎住，以防種子散落和不同母本花穗的種子混雜。 當花穗小花脫落三分之二以上時收獲花穗進行干燥處理。 實施例二一種適合于中國熱帶季風氣候地區甘蔗雜交制種的方法，甘蔗親本開花時截取穗莖的上半部，移至雜交溫室內按雜交組合進行隔離定向雜交，其特征在于包括如下步驟(1) 甘蔗親本種植 本步驟與實施例一相同。(2) 穗莖促根處理本步驟與實施例一的區別在于對計劃作母本和父本的親本品系均進行穗莖促根處理， 其方法與實施例一的步驟(2)相同。(3) 穗莖砍收與保育經步驟(2)促根處理的母本和父本穗莖，在花穗抽出1/3-1/2、頂部可見少量小花開 花時安排砍收。穗莖砍收和運輸過程中小心保護，以防折斷。長距離運輸時用竹桿或小木 桿固定并用小繩捆扎好。穗莖運回雜交溫室后，按雜交計劃配制組合，安排到預定的隔離雜交單元間位置，剪除大部分葉片，在促根處下端不小于3cm處切斷，迅速插入盛有清水的容器中或流動水槽中保育。(4) 隔離雜交與工人輔助授粉本步驟與實施例一相同。 (5)種子成熟過程管理 本步驟與實施例一相同。 實施例三一種適合于中國熱帶季風氣候地區甘蔗雜交制種的方法，甘蔗親本開花時截取穗莖的 上半部，移至雜交溫室內按雜交組合進行隔離定向雜交，其特征在于包括如下步驟(1) 甘蔗親本種植 本步驟與實施例一相同。(2) 穗莖促根處理本步驟與實施例一的區別在于對計劃作母本的親本品系均不進行穗莖促根處理，即省去該步驟。(3) 穗莖砍收與保育作父本和母本的穗莖從步驟(1)的種苗砍收，在雜交前一天下午5時后、花穗75%以上抽出，可見花穗頂部的小花開花時砍收，砍收后運回雜交溫室，按雜交計劃安排到預 定的隔離雜交單元間位置，剪除大部分葉片，用清水噴濕花穗，切去穗莖下端砍收時舊切 口處的部分節間組織后插入亞硫酸養莖溶液中保育。每個盛養莖溶液容器的亞硫酸養莖溶液量為8-15kg，加適量石蠟油覆蓋養莖溶液表面，以減少S02揮發損失，每星期更換1次養莖溶液。其中，亞硫酸養莖溶液配方為每升水溶液含亞硫酸(以S02計)100-200 mg 磷酸 50-100mg 硝酸 35-50mg 硫酸 0-50mg, 調養莖溶液pH值至2.5-3.2。(4) 隔離雜交與工人輔助授粉 本步驟與實施例一相同。(5) 種子成熟過程管理 本步驟與實施例一相同。
權利要求
1.一種適合于中國熱帶季風氣候地區甘蔗雜交制種的方法，甘蔗親本開花時截取穗莖的上半部，移至雜交溫室內按雜交組合進行隔離定向雜交，其特征在于包括如下步驟(1)甘蔗親本種植在有灌溉條件的田間親本圃或桶栽種植甘蔗親本，難開花和遲開花的親本在上一年秋季或冬初種植，容易開花和開花早的親本在當年春季種植；(2)穗莖促根處理對計劃雜交的母本品系或父本品系，10月上旬起，在步驟(1)的親本中選取花穗苞形似“毛筆嘴”狀的穗莖，根據品種和長勢不同自最高可見肥厚帶以下80cm～150cm有葉鞘包裹的莖段，去除其中2-4個節所在莖段的葉鞘，用營養基質包裹進行促根處理，促根期間，要保持適宜的濕度，發現適宜砍收的穗莖及時安排砍收供雜交用；父本品系可不進行本步驟；(3)穗莖砍收與保育在步驟(2)中，母本品系或父本品系經促根處理的穗莖，抽穗至1/3～1/2、頂部有少量小花開花時即可安排砍收，穗莖砍收和運輸過程中小心保護，以防折斷，穗莖砍收后運回雜交溫室，剪除大部分葉片，在穗莖促根處下端不小于3cm處切斷，迅速插入盛有清水的容器中或流動水槽中保育；對未經步驟(2)作促根處理的父本或母本品系穗莖，在步驟(1)的親本中花穗75％以上抽出、可見花穗頂部的小花開花時砍收穗莖，在雜交前一天下午砍收，剪除大部分葉片，用清水噴濕花穗，切去穗莖下端砍收時舊切口處的部分節間組織后迅速插入亞硫酸養莖溶液中保育。(4)隔離雜交與工人輔助授粉按雜交計劃的要求，將配制雜交組合的父本和母本穗莖置于雜交溫室的同一隔離單元間內進行定向雜交，母本花穗置單元間的中間位置，父本花穗底端略高于母本花穗的頂端。每天上午7時至11時之間，進行人工授粉，至母本開花基本結束止；雜交期間每天最后一次人工授粉后，將雜交溫室的部分窗戶打開，下午5時后將雜交溫室的窗戶關閉；(5)種子成熟過程管理雜交結束后將父本穗莖棄去，將母本穗莖移至種子成熟區集中管理，經促根處理的母本穗莖用流動清水保育，未經促根處理的母本穗莖用亞硫酸養莖溶液保育穗莖，當花穗頂部種子開始成熟，顯白色絮狀時，用打有通氣小孔的塑料袋或防水紙袋套住整個花穗，用小繩將袋口下端連同穗軸一起扎住，當花穗的小花脫落三分之二以上時收獲花穗進行干燥處理。
2. 如權利要求l所述的一種適合于中國熱帶季風氣候地區甘蔗雜交制種的方法，其 特征在于省去步驟(2)的穗莖促根處理。
3. 如權利要求l所述的一種適合于中國熱帶季風氣候地區甘蔗雜交制種的方法，其 特征在于步驟(2)中所述的營養基質的配制方法為將中壤土或粘壤土與腐熟堆肥按1.5—2.5: l配制，可加適量生根粉等促進發根。
4. 如權利要求l所述的一種適合于中國熱帶季風氣候地區甘蔗雜交制種的方法，其 特征在于步驟(3)和步驟(5)用于穗莖保育的亞硫酸養莖溶液配方為每升水溶液含亞硫酸(以S02計)100-200 mg 磷酸 50-100mg 硝酸 35-50mg 硫酸 0-50mg 溶液的pH值調整為2.5-3.2。
全文摘要
本發明涉及甘蔗雜交育種技術領域，提出一種適用于中國熱帶季風氣候地區甘蔗雜交制種的方法，包括甘蔗親本種植、穗莖促根處理、穗莖砍取與保育、隔離雜交與人工輔助授粉和種子成熟過程管理步驟。本發明顯著的特點是在甘蔗親本開花時將分散于親本圃或不同親本培育地點的甘蔗穗莖砍取運回雜交溫室中，在適宜的條件下進行定向雜交，雜交期間免受不良氣候因素的影響，制種效率高，實現高度集中管理，實用性強。
文檔編號A01G31/00GK101401543SQ20081021888
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月4日 優先權日2008年11月4日
發明者張垂明, 李奇偉, 成 符, 胡后祥, 鄧海華, 陳勇生 申請人:廣州甘蔗糖業研究所