一种利用昆虫传粉制备棉花杂交种的方法 技术领域：
本发明属于农作物杂种优势利用方法，具体地说是一种利用昆虫传粉制备棉花杂交种的方法。
背景技术：
棉花是世界上最重要的经济作物，同玉米、水稻等作物一样，棉花也存在着明显的杂种优势。棉花杂交种近几年在棉花生产上的位置越来越重要，已成为提高棉花单产，改良棉纤维品质的主要途径之一。目前棉花杂交种子的生产方式主要是人工去雄授粉杂交制种法，棉花生产上种植的杂交种子90％以上都是通过这种方式生产的。人工去雄授粉杂交制种法是与本专利最相关的技术方法，下面从其目的、步骤、效果三个方面对其做一简要介绍。
人工去雄授粉杂交制种法，就是人工去掉母本雄蕊，再人工采集父本的花粉并授到母本柱头上，完成棉花授粉受精过程生产棉花杂交种子的方法。其目的是生产棉花杂种一代种子，包括两个步骤：①人工去雄，即在棉花花铃期(约40天左右)期间，每天下午2点后，当花冠呈黄绿色并显著突出苞叶时，人工从花萼基部把花冠连同雄蕊一起去掉，露出雌蕊同时又不伤及柱头、子房的过程；②人工授粉，即在人工去雄的第二天上午采集父本上的花粉并授到母本已去雄的雌蕊上的过程。
人工去雄授粉杂交制种法制种的效果，经过大量的实践证明，其制种纯度可达98％左右，完全可以满足生产的要求。但是因为该方法全部由人工操作，因此具有费时费工，工作强度大，制种田管理复杂、种子生产成本高等缺点。具体表现在：在制种期间即7、8月间约40天高温酷暑的气候条件下，每亩制种田需要3-4名杂交人员坚持不懈的工作，将制种期间母本上的每一朵花都严格按照去雄、授粉的要求进行操作，同时要将制种前所成的棉铃、已开地花朵及制种结束后的花蕾，还有阴雨天所成的花、铃全部摘掉；每10亩制种田需要1名管理员，严格检查去雄、授粉情况及有无漏花等等。人工去雄授粉杂交制种法的上述缺点，导致其只能在拥有大量廉价劳动力的国家(如我国和印度)使用，已成为限制棉花杂种优势在生产上大规模利用的瓶颈。美国是最早开展棉花杂种优势研究的国家，但至今也没有在生产上大规模应用，其原因就是因为这种方法太费时费工，种子生产成本太高。研究、发现一套简化制种程序、减轻劳动强度、提高制种效率、降低杂交种子生产成本的制种体系是世界各国棉花科技工作者梦寐以求的事情。本发明的目的在于针对上述问题，提出一种通过昆虫完成授粉，实现棉花杂交制种的方法，该方法克服了人工去雄授粉杂交制种法存在的费时费工，工作强度大，制种田管理复杂、种子生产成本高等缺点，而且可以进一步提高杂交种子的纯度。
发明内容：
一种利用昆虫传粉制备棉花杂交种的方法，该方法以转基因抗虫不育系为母本，常规转基因抗虫棉为父本配制杂交组合，通过人工放养蜜蜂及棉田中自然存在的各种昆虫完成授粉，生产杂交一代种子。
本发明所述的用于作母本的转基因抗虫不育系可以是用于生产的任何转基因抗虫不育系。如转基因抗虫不育系-中抗A。
本发明所述的用于作父本的常规转基因抗虫棉可以是用于生产的任何转基因抗虫棉。如常规转基因抗虫棉新棉33B。
用于作母本的转基因抗虫不育系之一中抗A是由本申请人育成。本申请人对引进棉花双隐核不育系ms5ms6进行多年的加工、改造，并将ms5ms6不育基因转育到了丰产、优质、综合农艺性状好的品种中，培育出不育株率为50％，农艺性状优良的异质异核双隐核不育系，再以其为母本，用转基因抗虫棉品系为父本杂交，对其后代经过回交、测交，最终育成了现有的抗虫性好，不育性稳定、彻底的转基因抗虫不育系-中抗A。详细选育过程见附图1。
在本发明所指的棉花杂交制种方法中，因其母本是抗虫不育系，不需人工去雄；父、母本都抗虫，所以制种田间不用化学农药防治棉铃虫，创造了无毒、安全、不喷化学农药的环境，棉花具有蜜腺，又是虫媒花，所以可以将父、母本按1∶4～5的比例在制种田间相间种植，通过人工放养昆虫及棉田中自然存在的各种昆虫在制种田间自由活动实现昆虫传粉，取代人工授粉，达到生产杂交种子的目的。通过比较，放养昆虫以放养蜜蜂效果最佳。放养时，可在制种田间种植一些蜜源植物，如芝麻等，吸引蜜蜂在制种田中活动不飞走；还可在制种田周围种植非抗虫棉，治虫农药气味迫使昆虫在无农药的制种田中活动不迁飞，保证授粉的充分完成。利用这种方式生产的杂交种，成本低，纯度高，是生产棉花杂交种最理想的途径。
本发明的优点和效果在于：
1、大幅度地降低制种成本。本发明与目前主要的杂交制种方法-人工去雄授粉法相比，由于不用人工去雄、授粉，所以可以大大减轻制种田间的劳动强度，减少用工投入，提高制种工效1倍以上，从而大幅度地降低制种成本。
2、有效地保证制种质量。由于母本是不育系，不会产生自交铃，所以可以有效地避免假杂种的产生。
3、易于质量监管控制。通过本发明生产杂交种，制种产种量与人工去雄授粉法基本相当，制种纯度更高，可节省75％的用工，而且易于质量监管控制。
附图的简要说明：
图1为中抗A的培育过程；
图2为中抗A的保种繁殖；
图3为中抗A配制杂交组合；
上述附图中特殊符号的说明：★表示人工放养蜜蜂传粉；ms5ms5ms6ms6为双隐性核雄性不育基因型；RR为抗虫基因；RRMs5Ms5Ms6Ms6为常规抗虫棉品系基因型；ms5ms5ms6ms6RR为中抗A基因型；Ms5ms5ms6ms6RR(ms5ms5Ms6ms6RR)为中抗A半保持系基因型。
实施方式：
实施例1
地点：河南省安阳市中棉所南场试验地
材料：中抗A，新棉33B(父本)，蜜蜂
环境：网室
面积：600平方米
方法：4月23日，在河南省安阳市中棉所南场试验地选适宜地块600平方米，中抗A与父本新棉33B按照3∶1的比例相间种植，直播，苗期管理同大田一样；6月上旬开始拔除母本中的可育株，拔除完后在试验地四周用30目塑料网围成600m2×0.7m的网室，7月12日开始人工放养蜜蜂，数量约6000只，每天饲喂蔗糖0.25公斤以补充蜜蜂营养，整个制种期间不喷施农药治虫。8月18日，撤走蜜蜂，历时37天。9月1日起调查母本株上的单株成铃数，后期收50铃考种，最后实收计产。
结果：通过对利用蜜蜂传粉制种的中抗A植株上的单株铃数、单铃重、不孕籽粒/铃及实收种子量等指标与同期进行的人工授粉的中抗A相比较(见下表)，可以看出前者的单株铃数和单铃重稍低于后者，以致于籽棉产量及产种量也稍低于后者，而不孕籽粒/铃及子指两者无明显差异，说明通过蜜蜂及其它田间昆虫传粉与人工授粉的效果基本相同。
传粉方式 单株铃数 单铃重 不孕籽粒/铃 子指 籽棉产量 产种量
(个) (克) (公斤/亩) (公斤/亩)
蜜蜂传粉 12.9 5.1 7.2 13.0 148.62 84.03
人工授粉 13.5 5 2 7.4 12 6 153.76 86.10
实施例2
地点：河南省南阳市唐河县农田
材料：中抗A，新棉33B(父本)，蜜蜂
环境：大田
面积：2.5亩
方法：在河南省南阳市唐河县选适宜农田地块2.5亩，采用育苗移栽方式，中抗A以“Z”字型移栽，父本新棉33B移栽在中心轴线上，比例为20株母本：2株父本间隔种植。小行距30cm，大行距80cm，即小麦地幅宽50cm，预留带宽30cm。母本移栽密度约为5000株/亩，拔除可育株后密度为2300-2600株/亩左右。父本密度600株/亩左右，地中零星点播蜜源植物芝麻30余棵以防蜜蜂迁飞，苗期管理同大田一样；6月上旬开始拔除母本中的可育株，7月10日开始人工放养蜜蜂，数量约1万只，每天饲喂蔗糖0.5公斤以补充蜜蜂营养，整个制种期间不喷施农药治虫。8月15日，撤走蜜蜂，历时36天。9月1日起调查母本株上的单株成铃数，后期收50铃考种，最后实收计产。
结果：通过对放养蜜蜂制种田块中抗A植株上的单株铃数、单铃重、不孕籽粒/铃、子指、籽棉产量及实收种子量等指标与同期进行的人工授粉的中抗A相比较(见下表)，可以看出两者的各项指标均无明显差异。
传粉方式 单株铃数 单铃重 不孕籽粒/铃 子指 籽棉产量 产种量
(个) (克) (公斤/亩) (公斤/亩)
蜜蜂传粉 14.8 5.3 5.1 12.8 158.3 87.7
人工授粉 14.6 5.4 4.8 12.4 161.6 88.9
通过上述两个实施例，最后可得出这样的结论：以本发明的抗虫不育系-中抗A为母本，常规抗虫棉为父本，利用其制种期间不用喷施农药治虫的特点，通过蜜蜂及其它棉田昆虫完成授粉，实现棉花杂交制种的方法是完全可行的。