[发明专利]玉米差异果皮色CMS三系的选育及其在混播制种中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及玉米杂交制种技术领域，具体涉及差异果皮色细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility，CMS)三系的选育及其在不育化混播制种中的应用。

背景技术

玉米是杂种优势利用最早、且体系成熟、并在世界范围内普及推广取得最有成效的作物。种子生产是杂种优势利用的重要环节，需要严格的去雄和控制授粉以保障杂交种种子纯度。欧美等发达国家普遍重视农机与农艺的有效结合，目前，玉米去雄已经大面积采用机械去雄代替人工去雄。随着我国社会经济和城镇化发展，农业劳动力日益紧缺，制种企业在玉米抽雄期难以找到足够的工人抽雄，用工成本越来越高。近年来，国内制种企业从欧美引进购买玉米去雄机械并在生产中试用，在试用中发现进口机械对作业环境、土地条件和种植方式及品种要求较高，长期以来国内品种在选育时未考虑机械去雄，本身的生物学性状不适合机械去雄作业，若要推广应用，还有待于在品种改良、种植方式等方面进行研究以适应机械去雄作业。

利用雄性不育系配制杂交种可免除人工去雄过程，不仅降低生产成本、提高杂交种纯度，而且有利于玉米种子企业自主管理大规模的制种田，进行集约化生产。玉米是最早利用雄性不育系进行杂交制种的作物，自1950年第1个玉米雄性不育系杂交种问世以来，玉米雄性不育研究有较大进展，并曾经被大规模应用。但由于认识、技术、管理等方面的原因，致使玉米雄性不育的研究和推广利用受到严重影响，至今我国玉米雄性不育系杂交种的种植面积不到玉米种植面积的3％。据粗略计算，如果玉米雄性不育杂交种种植面积达总面积的35％，每年就可增收玉米250万t，节约劳动力150万个工日，相应的经济效益和社会效益非常明显。

现行的玉米杂交种种子生产都是将母本和父本规则化间作在一起的异交栽培方式，这种生产模式操作复杂、机械化程度低、成本高。混播制种是将父、母本种子按一定比例混合直播，采用化学或物理方法，在田间把授粉后的父本籽粒除掉或在室内加工时将父本籽粒和杂交种籽粒分开，最终获得高纯度杂交种种子的一种工程化制种方式。是实现杂交玉米制种机械化、规模化的基础。这一制种方式的技术关键是如何在田间将授粉后的父本籽粒除掉，或如何在种子精选过程中将父本籽粒与一同收获的杂交种籽粒准确地分离。

玉米籽粒颜色属质量性状，其色泽受果皮、糊粉层和淀粉层3部分的影响。其中果皮颜色性状的遗传主要受果皮色基因P-p(1S-26)和褐色果皮基因Bp-bp(9S-44)2对基因控制，遗传相对简单，共有红色(P-Bp-)、棕色(P-bpbp)、花斑色(Pv-Bp-)和白色(pp--)4种表现型，其中P、Pv、p为3个复等位基因。由于果皮属母体组织，其色泽决定于母体基因型，无花粉直感作用，用不同果皮颜的玉米杂交，杂交当代母株上结的籽粒仍是母本籽粒原来的颜色。胚乳由糊粉层和淀粉层组成，颜色由不同的基因控制，均表现花粉直感现象。一般糊粉层是无色的，但在特殊的遗传背景下可以形成紫色、红色和棕色等颜色，颜色性状的遗传比较复杂，至少与9对基因有关(A1、A2、Bzl、Bz2、C1、C2、Inl、Prl、R1)；淀粉层色泽主要受3对影响籽粒类胡萝卜素含量基因的影响，使淀粉层色泽呈现深黄Y1-y1(6L-13)、浅黄Y8-y8(7S-18)和白色Wc-wc(9L-107)。目前，生产上利用的普通玉米均为黄色籽粒，一般表现为白色果皮、无色糊粉层、黄色淀粉层(富含胡萝卜素，营养价值较高)。因此，可利用玉米果皮色性状遗传相对简单，无花粉直感的特点，将红色(P-Bp-)或棕色(P-bpbp)等特异果皮色基因分别导入白色果皮CMS不育系或恢复系，在杂种亲本间创造果皮颜色差异，制种后可以简单、快速的区分杂种及其父本。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术中的缺陷，即目前玉米杂交种种子生产模式操作复杂、机械化程度低、成本高这一现状，提供一种具有差异果皮色CMS三系的选育及其生产应用方法，最终实现玉米杂交种种子安全、高效、集约化、机械化生产。