專利名稱：谷子人工雜交方法
技術領域：
本發明涉及谷子雜交的方法，特別涉及谷子人工雜交的方法。
背景技術：
谷子(Setaria italic)具有抗旱、耐瘠的特性,是傳統的優勢糧飼兼用作物,我國主要種植在干旱、半干旱和半濕潤易旱的華北、西北和東北地區，在南方也有零星種植。其中以河北省種植面積最大，其次是山西省和內蒙古自治區。谷子去殼后為小米，小米營養豐富、均衡，食用粗纖維是大米的5倍，北方百姓以粥食為主。谷草粗蛋白含量較高，與苜蓿草相當，產糧食谷子秸桿粗蛋白含量在8%左右，飼草谷子秸桿粗蛋白含量在15%以上，是最優質的飼草，對畜牧業發展中有重要作用。 谷子的花序為頂生穗狀圓錐花序，一個谷穗是由穗軸(主軸)和眾多的谷碼組成，中央主軸粗壯，主軸上著生排列整齊的I級分枝，在I級分枝上又生出2級分枝，在2級分枝上又生出3級分枝。在第3級分枝的頂端著生一枚小穗花，每個小穗花基部有剛毛1-4根。每個I級分枝與其上的2-3級分枝、剛毛、眾多小穗花簇在一起組成一個穗碼(谷碼)。每個小穗花由兩片護穎包被著兩朵小花，第一片護穎短小，長度約為小穗長度的1/3，第二護穎較大。兩片護穎之間的兩朵小花，一朵為上位花，一朵下位花，上位結實，下位退化，退化花只有內、外稃。結實小花由內穎、外穎、3枚雄蕊、I枚雌蕊和兩枚鱗片組成。谷子是一種自花授粉的小粒多花作物，一個谷穗的花可達近萬個，花器小，僅有
1-2毫米，且單穗小花發育不一致，花期持續一周多。在人工做雜交時，應在去雄前精細整穗，要去掉已開花、授粉和發育不完全的小花，只留下翌日將要開花的小花。在中國河北省的張家口谷子在一天內開花出現兩個高峰期，第一個高峰在夜間的23-02時，第二個高峰在上午5-9時，中午和下午開花很少或根本不開花。谷子的這些特有習性使谷子人工雜交工作變得特別困難。整穗費時、去雄難、不便在開花時間收集花粉等。目前谷子的去雄方法有人工手術摘花藥法、溫水殺雄法、化學藥劑殺雄法、日光高溫殺雄法等。前兩種方法為常用方法。人工手術摘花藥法是在授粉前人工一個個的摘去雄蕊的方法，該方法真雜交率高，但去雄工作效率太低，技術要求高，難度較大；溫水殺雄法，是利用雌雄蕊對溫度的反應不同，用溫水浸泡母本穗殺死雄蕊不傷害雌蕊的去雄方法，一般用45-47°C溫水浸泡7-15分鐘，該方法去雄速度快，但去雄不徹底，真雜交率低，還容易因水溫不同控制殺雄時間長短不好掌握而殺不死花粉或傷到柱頭。谷子的這些去雄方法各有優缺點，操作起來或速度慢，或去雄不徹底，總不盡人意，需要有更好的方法來代替，促進谷子雜交育種的發展。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種谷子人工雜交的方法。本發明所提供的谷子人工雜交的方法，包括如下步驟I)對開放小花總數占小穗總數的10%_15%的谷子母本植株的母本穗進行如下處理去除所述母本穗的部分穗碼使每個所述母本穗保留15-25個穗碼，并去除所保留穗碼中所有開放小花和發育不完全的花；2)將經過步驟I)處理的所述母本穗浸濕后對其進行包裹使所述母本穗處于溫度為23-30°C、空氣相對濕度為95%以上的環境中18-21小時后進行第一次去雄；待經過所述第一次去雄的母本穗表面干燥后用谷子父本植株的花粉進行第一次授粉；3)給經過所述步驟2)第一次授粉后的母本穗套上羊皮紙授粉袋并保持套袋狀態4-6小時后，將所述母本穗浸濕后再進行第二次包裹使所述母本穗處于溫度為23-30°C、空氣相對濕度為95%以上的環境中18-21小時后進行第二次去雄；待經過所述第二次去雄的母本穗表面干燥后用所述谷子父本植株的花粉進行第二次授粉；4)給經過所述步驟3)第二次授粉后的母本穗套上羊皮紙授粉袋并保持套袋狀態4-6小時后，將所述母本穗浸濕后再進行第三次包裹使所述母本穗處于溫度為23-30°C、空氣相對濕度為95%以上的環境中進行第三次去雄；待經過所述第三次次去雄的母本穗表面干燥后用所述谷子父本植株的花粉進行第三次授粉；
5)將經過所述第三次授粉的植株在所述母本穗與外界花粉隔離的狀態下培養，收獲種子。步驟I)中，所保留的穗碼(谷碼)可均勻分布在所述母本穗中。所述開放小花是指在小穗花的稃外可看到有授粉后殘留下的柱頭和花藥的小穗，殘留下花藥呈灰褐色。上述方法中，所述第一次去雄、所述第二次去雄和所述第三次去雄均按照如下方法進行打開所述母本穗的包裹后晃動所述母本穗，甩掉大部分花藥，再用真空吸引器施加
2-3個大氣壓的吸力吸去剩余花藥。其中，晃動所述母本穗的方法可為一只手捏住所述母本植株的穗基部在另一只手
上輕甩二三下。上述方法中所述第一次去雄、所述第二次去雄和所述第三次去雄可在第二個高峰期過后進行。步驟3)中所述父本植株的花粉可按照如下方法收集在所述母本植株去雄前一天用羊皮紙授粉袋套住所述父本植株進入開花期的穗來收集花粉。這樣可克服了谷子取粉時間倉促或取不上粉的問題。在本發明的一個實施例中，母本為晉谷21號、父本為冀張谷5號。本發明的方法通過對浸濕后的谷穗進行包裹，使谷穗處于水濕環境中，花粉管不開裂，有個別開裂的，花粉受潮濕不能散開，這樣再用吸引器吸去花藥，能徹底去雄。用吸引器吸去花藥，比用鑷子鑷去速度快又不傷柱頭。本發明采用包裹保濕去雄法，有效的防止母本花藥開裂，能夠延長去雄工作時間，同時也避免了用鑷子去雄對柱頭的機械損傷；該方法操作簡單，易于推廣，能極大得提高谷子雜交的雜交率和工作效率，能夠大幅度的節約谷子雜交育種的操作時間。
具體實施例方式以下的實施例便于更好地理解本發明，但并不限定本發明。下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。下面以晉谷21號作為母本、冀張谷5號作為父本為例，闡述本發明的谷子人工雜交的方法。晉谷21號是從山西省農業科學院經濟研究所引入的優質米高產品種，莖粗抗旱，但不抗紅葉白發病。株高145-160cm，該品種幼苗綠色、鞘色綠色。生育期115-120天。冀張谷5號是河北省張家口市農業科學院自己選育的優質米高產品種，抗旱抗病，株高155-170cm，幼苗綠色，葉鞘淡紫色。生育期120-125天。實施例I、晉谷21號和冀張谷5號的人工雜交實驗在河北省的張家口市的大田中進行。設一個小區，小區內母本種植I行，株距和行距分別為3-4cm和34cm ;父本種植3行,株距和行距分別為3_4cm和34cm。在母本行邊種植父本,一行母本行邊種植三行父本，三行父本分三期種植,每期相差4天，種第二期 父本的同時種植母本。選擇10個母本穗進行人工雜交。具體實驗方法如下I)當母本晉谷21號進入開花期，還未大量開花前，在下午14時后，從母本行中選擇健壯優良的穗子，且該穗子剛開始開花，開放小花總數占小穗總數的10%-15%，用剪刀剪去穗子上部，下部和中部一部分小穗，把穗碼(谷碼)分開，每個母本穗中只留下15-25個穗碼。用鑷子夾去所有開放小花和發育不完全的花。留下的小花用肉眼看去，穎殼膨大、飽滿、穎色淡綠、有光澤。2)第一次去雄和第一次授粉a)采用保濕紙和保濕膜雙層包裹保濕機械去雄法進行第一次去雄當步驟I)中晉谷21號母本穗整好后，就可包裹谷穗。方法是用小桶盛上半桶水把保濕紙(拆為32k大)浸透，先把谷穗浸濕再用浸透的兩層保濕紙包住谷穗，接著用保濕膜(拆剪成50cm2大小)再包一層，要包嚴實，防止水分漏掉或蒸發。將谷穗包裹18-21小時到第2天上午(以包裹當天為第一天)的第二個開花高峰期過后進行第一次去雄，如從第一天15 00-18 00開始包裹谷穗至第二天9 00-12 00打開包裹進行第一次去雄。在所包裹的整個期間內該包裹內處于濕紙包裹狀態(相當于水浸泡)，該包裹內溫度為23-30 °C、其空氣相對濕度為95%以上。去雄的方法是取下保濕膜和保濕紙后，一手捏住谷穗基部在另一只手上輕甩二三下，甩掉部分花藥后，再用醫用真空吸引器施加2-3個大氣壓的吸力吸去余下的花藥。馬上用羊皮紙授粉袋套上谷穗防止外來花粉串粉。b)第一次授粉在母本去雄前一天就用羊皮紙授粉袋套住所選父本已進入開花期的穗子來收集花粉。每有一個母本穗對應要套住三個父本穗。到第二天父本穗子大量開花時，將采粉袋折口向上，輕輕敲打羊皮紙授粉袋抖下花粉，將三袋花粉混裝到一個袋子中備用。母本穗去雄后柱頭就具有接受花粉的能力，待母本穗表面干燥后立即授粉。做法是取下母本谷穗上的羊皮紙授粉袋，將裝有花粉的羊皮紙授粉袋，直接套到母本穗子上，回折袋口，然后用回形針別緊。接著一手捏住袋口，一手上下重復輕輕敲打羊皮紙授粉袋，使花粉均勻灑落到母本穗上。最后在母本植株上掛上吊牌，寫明雜交組合和雜交日期。每隔20分再輕輕敲打羊皮紙授粉袋一到二次，完成第一次授粉。3)第二次去雄和授粉給經過第一次授粉后的母本穗套上羊皮紙授粉袋以與外界花粉隔離，并保持套袋狀態4-6小時后，在下午取下羊皮紙授粉袋，將母本穗浸濕后再進行第二次包裹使母本穗處于濕紙包裹狀態(相當于水浸泡)18-21小時至第三天上午(以第一次包裹當天為第一天)的第二個開花高峰期過后進行第二次去雄；在所包裹的整個期間該包裹內溫度為23-30°C、空氣相對濕度為95%以上。待經過第二次去雄的母本穗表面干燥后用所述谷子父本植株的花粉進行第二次授粉。第二次去雄和第二次授粉的具體操作同第一次去雄和第一次授粉。4)第二次去雄和授粉給經過第二次授粉后的母本穗套上羊皮紙授粉袋以與外界花粉隔離，并保持套袋狀態4-6小時后，在下午取下羊皮紙授粉袋，將母本穗浸濕后再進行第三次包裹使母本穗處于濕紙包裹狀態(相當于水浸泡)18-21小時至第四天上午(以第一次包裹當天為第一天)的第二個開花高峰期后進行第三次去雄；在所包裹的整個期間該包裹內溫度為23-30°C、空氣相對濕度為95%以上。待經過第三次去雄的母本穗表面干燥后用所述谷子父本植株的花粉進行第三次授粉。第三次去雄和第三次授粉的具體操作同第一次去雄和第一次授粉。5)采收種子；第三次授粉后20 - 35天左右種子成熟，以米粒轉白充實硬化為適宜收期。收種時應帶記載本,邊收獲邊核查牌子內容,邊記載。并對應收獲父母本種子。脫粒、裝袋應于父本和母本種子袋上加注61或早，其中10個雜交穗分別收獲裝袋，并將一組雜交種子用回形針別在一起。以便下季田間鑒定真假雜交苗。6)真假雜交苗鑒定到第二年將收獲的雜交種子、父本和母本，同時種植，每個點播2行，出苗后，觀察雜交種子的苗色、鞘色，苗色、鞘色與母本一致的為自交苗(幼苗綠色、鞘色綠色)，與父本冀張谷5號苗色、鞘色一致的為雜交成功的雜交苗(幼苗綠色、鞘色淡紫色)。統計每一個雜交穗的總出苗數，計算雜交率。結果如表I所示表I雜交率
權利要求
1.谷子人工雜交的方法，包括如下步驟 1)對開放小花總數占小穗總數的10%-15%的谷子母本植株的母本穗進行如下處理去除所述母本穗的部分穗碼使每個所述母本穗保留15-25個穗碼，并去除所保留穗碼中所有開放小花和發育不完全的花； 2)將經過步驟I)處理的所述母本穗浸濕后對其進行包裹使所述母本穗處于溫度為23-30°C、空氣相對濕度為95%以上的環境中18-21小時后進行第一次去雄；待經過所述第一次去雄的母本穗表面干燥后用谷子父本植株的花粉進行第一次授粉； 3)給經過所述步驟2)第一次授粉后的母本穗套上羊皮紙授粉袋并保持套袋狀態4-6小時后，將所述母本穗浸濕后再進行第二次包裹使所述母本穗處于溫度為23-30°C、空氣相對濕度為95%以上的環境中18-21小時后進行第二次去雄；待經過所述第二次去雄的母本穗表面干燥后用所述谷子父本植株的花粉進行第二次授粉； 4)給經過所述步驟3)第二次授粉后的母本穗套上羊皮紙授粉袋并保持套袋狀態4-6小時后，將所述母本穗浸濕后再進行第三次包裹使所述母本穗處于溫度為23-30°C、空氣相對濕度為95%以上的環境中進行第三次去雄；待經過所述第三次次去雄的母本穗表面干燥后用所述谷子父本植株的花粉進行第三次授粉； 5)將經過所述第三次授粉的植株在所述母本穗與外界花粉隔離的狀態下培養，收獲種子。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述第一次去雄、所述第二次去雄和所述第三次去雄均按照如下方法進行打開所述母本穗的包裹后晃動所述母本穗，再用真空吸引器施加2-3個大氣壓的吸力吸去剩余花藥。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于晃動所述母本穗的方法是一只手捏住所述母本植株的穗基部在另一只手上輕甩二三下。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述真空吸引器為醫用真空吸引器。
5.根據權利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于所述父本植株的花粉按照如下方法收集在所述母本植株去雄前一天用羊皮紙授粉袋套住所述父本植株進入開花期的穗來收集花粉。
6.根據權利要求1-5中任一所述的方法,其特征在于所述方法中，所述第一次去雄、所述第二次去雄和所述第三次去雄均在開花高峰期過后進行。
7.權利要求1-6中任一所述的谷子人工雜交方法在谷子雜交育種中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種谷子人工雜交的方法。該方法包括1)對開花總數占小穗總數的10%-15%的谷子母本植株的穗進行如下處理去除所述穗的部分穗碼使每個所述穗保留15-25個穗碼，并去除所保留穗碼中所有開放小花和發育不完全的花；2)將經過步驟1)處理的母本穗浸濕后對其進行包裹使所述母本穗處于溫度為23-30℃，空氣相對濕度為95%以上的環境中18-21小時后進行去雄和授粉；3)將經過授粉的植株在所述母本穗與外界花粉隔離的狀態下培養，收獲種子。本發明采用包裹保濕去雄法，有效的防止母本花藥開裂，能夠延長去雄工作時間，同時也避免了人工去雄對柱頭的機械損傷。
文檔編號A01H1/02GK102742500SQ20121022914
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月3日 優先權日2012年2月24日
發明者馮小磊, 史高雷, 宋國亮, 張文英, 張曉雷, 杜貴, 王峰, 王德權, 王曉明, 蘇旭, 范廣宇, 趙治海, 邱風倉 申請人:張家口市農業科學院