一種冷等離子體處理花粉的棉花育種方法及應用
【專利摘要】本發明公開了一種冷等離子體處理花粉的棉花育種方法及應用，包括如下步驟：1)將棉花育種材料中用于授粉的將要開花的親本花朵摘下，去掉花瓣露出花粉置于冷等離子體處理機中，進行冷等離子體處理；2)將冷等離子體處理的花粉授粉后，通過抗性鑒定試驗及品比試驗，得到優良棉花雜交新品種和新育種材料；3)雜交新品種種植分離，并進行單株選擇，獲得優良自交系，通過抗性鑒定試驗及品比試驗，得到優良常規棉花新品種；4)選出形狀優良的自交系作為父母本，雜交測配得到棉花雜交組合，通過抗性鑒定試驗及品比試驗，得到優良棉花雜交新品種。先進的冷等離子體處理技術，可提高棉花花粉活性、增強配合力，提高遠緣雜交F1代生活力和花粉育性。
【專利說明】
_種冷等禹子體處理花粉的棉花育種方法及應用
技術領域
[0001]本發明屬于農業領域，具體涉及一種冷等離子體處理花粉的棉花育種方法及應 用。
【背景技術】
[0002]棉花(Gossypium spp.)錦葵科棉屬植物，屬于常異花授粉作物。我國自從60年代 開始自育品種以來，逐漸以自育良種取代由國外引進品種，改變了依賴引進外國品種的局 面。育種方法由自然變異群體中系統育種，進入雜交育種。雜交育種方法由單交進入復交， 以及系間互交。隨著育種工作的深入發展，農作物栽培種的遺傳資源利用日益不能滿足育 種需要。育種家們越來越多地把目光轉向對其近緣種、屬有益基因的挖掘與利用。隨著生產 的發展，也不斷出現新的問題需要解決，不親和、結實差、后代生活力差以及后代不育等種 間雜交產生的相關問題，是棉花選育推廣中面臨的難題，對棉花育種也提出了更高的要求， 以適應不斷發展的國民經濟的迫切要求。
[0003] 冷等離子體種子處理技術是源于俄羅斯科學家發明的一種種子處理新技術。該技 術在國內醫藥、化工領域都有廣泛地應用，將該技術應用于農業生產在國內外尚屬新的研 究領域。花粉是種子植物花粉粒的總稱，花粉粒是種子植物的微小孢子堆，成熟的花粉粒實 為其小配子體，能產生雄性配子。通?；ǚ哿Ｊ治⑿?，大約由數微米到百數微米，花粉對 冷等離子體處理的劑量變化反應更加敏感，處理劑量和處理時間與常規種子處理工藝差異 較大;而花粉壽命非常短（<24h)，冷等離子體處理技術應用于棉花育種需在開花當天處理 用于授粉的親本花粉，處理后只能用于當天授粉，因此冷等離子體技術處理花粉是該領域 的最前沿實踐運用，對冷等離子體的技術指標要求更加精準。目前尚未見冷等離子體處理 花粉在棉花育種方面的研究和應用。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的是提供一種冷等離子體處理花粉的棉花育種方法及應用，應用先進 的冷等離子體處理技術，選擇合適劑量冷等離子體處理花粉，可提高棉花花粉活性、增強配 合力、提高遠緣雜交親和性和結實率、提高遠緣雜交F1代生活力和花粉育性。
[0005] 為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為：
[0006] -種冷等離子體處理花粉的棉花育種方法，包括如下步驟：
[0007] 1)將棉花育種材料中用于授粉的將要開花的親本花朵摘下，去掉花瓣露出花粉置 于冷等離子體處理機中，進行冷等離子體處理；
[0008] 2)將冷等離子體處理的花粉授粉后，通過抗性鑒定試驗及品比試驗，得到優良棉 花雜交新品種；
[0009] 3)雜交新品種種植分離，并進行單株選擇，獲得優良自交系，通過抗性鑒定試驗及 品比試驗，得到優良常規棉花新品種；
[0010] 4)選出性狀優良的自交系作為父母本，雜交測配得到棉花雜交組合，通過抗性鑒 定試驗及品比試驗，最終得到優良棉花雜交新品種。
[0011] 優選的，步驟1)中，所述冷等離子體處理花粉的條件為;在1-300W的處理劑量下對 棉花花粉進行8-14S的非電離輻射處理。
[0012] 進一步優選的，處理劑量為10-100W，處理時間為10-13S。
[0013] 更進一步優選的，處理劑量為20-50W，處理時間為12s。
[0014] 再進一步優選的，處理劑量為30W，處理時間為12s。
[0015] 優選的，步驟1)中，花粉處理的時間為開花當天的上午8-9點。棉花花粉壽命很短 (<24h)，花粉處理需選擇開花當天；花粉活性最強為早8-12點，8點前處理花藥爆裂率較 低，處理效果偏差，9點后處理花粉，飄散流失率增加；需在8-9點處理花粉，取得的效果最 佳。
[0016] 優選的，所述的棉花品種為如下任一品種：LZ169、LZ158、LZ122、LZ120、LZ319、 LZ347、LZ75、LZ32。
[0017] 上述冷等離子體處理花粉的棉花育種方法在棉花育種中的應用。
[0018] 本發明的有益技術效果為：
[0019] 1、改進選育方法，采用冷等離子體處理親本花粉材料，利用處理后的花粉進行常 規授粉，提高了花粉活力、花粉配合力、花粉育性以及遠緣雜交結實率，克服了雜交不親和 性、雜交結實率低、雜交后代活性差等弊端?？梢岳眠@些有益基因、形成新物種和新作物 類型或對現有作物進行遺傳改良，能促進種間的基因交流，創造出比種內雜交復雜多樣的 變異。
[0020] 2、通過冷等離子體技術處理親本花粉進行育種，由于是非電離輻射，不會使物質 分子產生電離，因而不會使種子的基因產生易位，從而保證了作物基因安全，具有生態環 保，綠色無污染的優勢。
[0021] 3、本發明方法冷等離子體處理劑量人為可控，結合測配授粉，通過反復試驗可以 找到某種棉花花粉最高活性的最佳處理劑量，能更好地滿足遠緣雜交選育棉花優良品種的 需求，縮短棉花育種周期，選育出更為優良的棉花新品種。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發明的冷等離子體處理花粉的棉花新品種選育流程示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。
[0024] 下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。
[0025] 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。
[0026] LZ169:魯種棉169,是棉花常規品種，已通過品種審定，公眾可從山東省種子有限 公司獲得。
[0027] LZ158:魯種棉158,是棉花常規品種，公眾可從山東省種子有限公司獲得。
[0028] LZ122是棉花雜交品種，公眾可從山東省種子有限公司獲得。
[0029] LZ120是棉花雜交品種，公眾可從山東省種子有限公司獲得。
[0030] LZ319是海島棉品種，公眾可從山東省種子有限公司獲得。
[0031] LZ347是野生棉品種，公眾可從山東省種子有限公司獲得。
[0032] LZ75是穩定優良自交系，公眾可從山東省種子有限公司獲得。
[0033] LZ32是穩定優良自交系，公眾可從山東省種子有限公司獲得。
[0034]實施例1 一種冷等離子體處理的棉花育種方法
[0035]利用冷等離子體處理的棉花育種方法，具體包括如下步驟：
[0036] (1)將符合選育目標的育種材料作為重點選育對象，田間種植。
[0037] 具體的實驗材料優選 1^169、1^158、1^122、1^120、1^319、1^347、1^75和1^32。
[0038] (2)將步驟（1)的棉花育種材料的將要開花的花朵摘下帶回室內，上午8-9點將花 瓣摘下露出花粉置于冷等離子體處理機內，運用高能量的物質聚集態，在1-300W的處理劑 量下對棉花的花粉進行8-14秒的非電離輻射處理。
[0039] (3)將冷等離子體處理的花粉在低溫干燥條件下保存，以待適時授粉。
[0040] (4)經過冷等離子體處理花粉的育種材料與未經過任何處理的、步驟1選定的相應 的棉花品種的同一批育種材料相比：棉花花粉活性增加、配合力提高、遠緣雜交結實率提 高、遠緣雜交F1代生活力和花粉育性提高等。
[0041 ]冷等離子體處理對棉花花粉活性影響如表1所示：
[0042]表1不同冷等離子體處理條件下棉花花粉活性
[0043]
[0044] 表1中的棉花花粉活性提高的比率表示冷等離子體處理的育種材料與未經過任何 處理的、步驟1選定的相應的棉花品種的同一批育種材料相比，所有品種的花粉活性均有提 高，提高的幅度見表1中的數據。例如，處理劑量為30W，處理時間為12s時，棉花花粉活性的 比率最高的是LZ122品種，為18.91 %，最低的是LZ32品種，為11.23 %?；ǚ刍钚酝ㄟ^用氯化 三苯基四氮唑法(TTC)測定，即取少量花粉，加入1 -2滴0.5 % TTC溶液，35°C培養箱放置15分 鐘，觀察分析得到。
[0045] 表1表明，當處理劑量為30W時，處理時間為12s時，經過冷等離子體處理的棉花花 粉的活性提高最大，比對照提高11.23-18.91 %，說明經過冷等離子體處理后，棉花花粉活 性大幅提尚，有利于棉花授粉結實。
[0046] 冷等離子體處理棉花花粉對雜交授粉親和性的影響如表2所示：
[0047] 表2不同冷等離子體處理條件下棉花雜交授粉結實
[0048]
[0049] 表2中，雜交授粉結實提高的比率表示冷等離子體處理育種材料花粉授粉與未經 過任何處理的、步驟1選定的相應的棉花品種的同一批育種材料花粉授粉相比，結實率提高 的比率。例如，處理劑量為30W，處理時間為12s時，雜交授粉結實率提高的比率最高的是 LZ158品種，為20.61%，最低的是1^32號品種，為11.12%。
[0050] 表2表明，當處理劑量為30W，處理時間為12s時，用經過冷等離子體處理的棉花花 粉進行雜交授粉，比未處理的花粉雜交授粉結實率提高11.12-20.61 %，冷等離子體處理提 高了雜交授粉親本的親和性，有利于提高雜交制種產量。
[0051 ]冷等離子體處理棉花花粉對遠緣雜交親和性的影響如表3所示：
[0052] 表3不同冷等離子體處理條件下棉花遠緣雜交結實
[0053]
[0054] 表3中，棉花遠緣雜交結實提高比率表示冷等離子體處理棉花花粉的育種材料與 未經過任何處理的、步驟1選定的相應的棉花品種的同一批育種材料相比，遠緣雜交的提高 比率，提高的幅度見表3中的數據。例如，處理劑量為30W，處理時間為12s時，遠緣雜交結實 率提高最大的是LZ319品種，為28.33%，最低的是LZ347品種，為16.07%。
[0055] 表3表明，當處理劑量為30W，處理時間為12s時，用經過冷等離子體處理的棉花花 粉進行遠緣雜交授粉，比未處理的花粉雜交授粉結實率提高16.07-28.33%，冷等離子體處 理提高了遠緣雜交授粉親本的親和性，有利于遠緣雜交在棉花育種上的推廣和應用。
[0056] 冷等離子體處理對棉花遠緣雜交后代生活力影響如表4所示：
[0057]表4不同冷等離子體處理條件下棉花遠緣雜交F1代正常株情況
[0058]
[0059] 表4中，棉花遠緣雜交F1代正常提高株比率表示冷等離子體處理棉花花粉的育種 材料與未經過任何處理的、步驟1選定的相應的棉花品種的同一批育種材料相比，遠緣雜交 所得到的F1代種子田間長成正常幼苗的提高比率，提高的幅度見表4中的數據。例如，處理 劑量為30W，處理時間為12s時，遠緣雜交結實F1代正常株提高最大的是LZ347培育的F1代， 為12.61%，最低的是1^120品種，為6.63%。
[0060] 表4表明，當處理劑量為30W，處理時間為12s時，用經過冷等離子體處理的棉花花 粉進行遠緣雜交授粉所得的F1代，比未處理的花粉遠緣雜交F1正常幼苗提高6.63-12.61%，冷等離子體處理提高了遠緣雜交F1代生活力，有利于遠緣雜交在棉花育種上的推 廣和應用。
[0061] 冷等離子體處理對棉花遠緣雜交后代育性影響如表5所示：
[0062]表5不同冷等離子體處理條件下棉花遠緣雜交F1代花粉活性
[0063]
[0064] 表5中，棉花遠緣雜交F1代花粉活性提高比率表示冷等離子體處理棉花花粉的育 種材料與未經過任何處理的、步驟1選定的相應的棉花品種的同一批育種材料相比，遠緣雜 交所得F1的花粉活力的提高比率，提高的幅度見表5中的數據。例如，處理劑量為30W，處理 時間為12s時，遠緣雜交結實率提高最大的是LZ32培育的F1代，為14.17%，最低的是LZ75品 種，為8.73%。花粉活性通過用氯化三苯基四氮唑法(TTC)測定。
[0065] 表5表明，當處理劑量為30W，處理時間為12s時，用經過冷等離子體處理的棉花花 粉進行遠緣雜交授粉培育的F1代，比未處理的花粉遠緣雜交授粉培育的F1代花粉活性提高 8.73-14.17 %，冷等離子體處理提高了遠緣雜交F1代可育性，有利于遠緣雜交在棉花育種 上的推廣和應用。
[0066] 以上實驗表明，當處理劑量為1-300W范圍內，與對照相比，由經過冷等離子體處理 的棉花花粉活性增強、雜交親和性提高、遠緣雜交結實率增加、遠緣雜交F1代生活力和花粉 育性提尚。
[0067] (5)將冷等離子體處理的花粉用于遠緣雜交、測交、回交、自交等授粉。通過抗性鑒 定試驗及品比試驗，可得到優良棉花新品種。
[0068] (6)步驟(5)所得的遠緣雜交后代分區播種，觀測農藝性狀和變異系數，進行單株 選擇，選出優良變異。第2代進行單株選擇，自交選育。第3代及以后各代，可根據株系的穩定 度，采用單株、集團、混合選擇方法，可獲得一批具有優良性狀的變異株系;通過抗性鑒定試 驗及品比試驗，進而得到優良常規棉花新品種。
[0069] (7)以步驟(6)得到的優良株系，選出優勢強、符合選育目標的自交系作為雜交種 的父母本，進行雜交授粉而得到優良雜交新品種。
[0070] (8)通過步驟(5)、（6)、（7)均可獲得棉花新品種。
[0071] 上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對發明保護范圍 的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需 要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種冷等離子體處理花粉的棉花育種方法，其特征在于:包括如下步驟： 1) 將棉花育種材料中用于授粉的將要開花的親本花朵摘下，去掉花瓣露出花粉置于冷 等離子體處理機中，進行冷等離子體處理； 2) 將冷等離子體處理的花粉授粉后，通過抗性鑒定試驗及品比試驗，得到優良棉花雜 交新品種； 3) 雜交新品種種植分離，并進行單株選擇，獲得優良自交系，通過抗性鑒定試驗及品比 試驗，得到優良常規棉花新品種； 4) 選出性狀優良的自交系作為父母本，雜交測配得到棉花雜交組合，通過抗性鑒定試 驗及品比試驗，最終得到優良棉花雜交新品種。2. 根據權利要求1所述的棉花育種方法，其特征在于：步驟1)中，所述冷等離子體處理 花粉的條件為;在1-300W的處理劑量下對棉花花粉進行8-14s的非電離輻射處理。3. 根據權利要求2所述的棉花育種方法，其特征在于:處理劑量為10-100W，處理時間為 10-13s〇4. 根據權利要求3所述的棉花育種方法，其特征在于：處理劑量為20-50W，處理時間為 12s〇5. 根據權利要求4所述的棉花育種方法，其特征在于:處理劑量為30W，處理時間為12s。6. 根據權利要求1所述的棉花育種方法，其特征在于：步驟1)中，花粉處理的時間為開 花當天的上午8-9點。7. 根據權利要求1所述的棉花育種方法，其特征在于：所述的棉花品種為如下任一品 種：LZ169、LZ158、LZ122、LZ120、LZ319、LZ347、LZ75、LZ32。8. 權利要求1-7任一所述冷等離子體處理花粉的棉花育種方法在棉花育種中的應用。
【文檔編號】A01H1/04GK105993922SQ201610402401
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】邵長勇, 張麗麗, 王彥文, 邵娜, 李艷, 梁鳳臣, 趙立靜, 張曉明, 張燁, 梁超, 邵龍, 邵希言, 唐欣, 李德鑫
【申請人】山東采育種子研究院