一种杂交小麦种子生产方法 一、所属领域
本发明涉及粮食作物的小麦杂种优势利用领域，进一步涉及一种杂交小麦种子生产方法。
二、背景技术
小麦是人类最重要的粮食作物之一。大量研究证明小麦也同水稻、玉米、油菜等作物一样在杂种一代有显著杂种优势存在。利用杂种优势提高小麦生产水平有重要经济意义。
为大规模生产小麦杂交一代种子，上世纪60年代至今各国已育成70多种类型小麦雄性不育三系，其中T型、K型研究中应用较多。但生产实践证明，利用不育系与保持系生产不育系产种量低、成本高、保纯困难，一直限制三系法的广泛应用。90年代以来，中国科学家先后育成了几种对日长、温度敏感的小麦不育系，此类光、温敏小麦不育系正季播种完全雄性不育可用于制种，在特殊季节、区域播种可自交结实生产不育种子即“二系法”。二系法不育系种子量较高，纯度有保证，在杂交小麦种子生产技术上前进了一步。
不论三系法或二系法生产的不育系，均需与恢复系杂交生产杂交小麦种子。小麦制种借鉴其他农作物杂交种子生产的方法，不育系、恢复系按一定行比分别播种、分别收获，不仅增加了生产成本，而且由于不育系与恢复系在田间有一定距离，异交结实率不高，使得杂交小麦种子成本仍然较高。小麦用种量大，高价位的杂交小麦种子难于被生产接受。
三、发明内容
根据上述现有技术部分存在的问题或不足，本发明的目的是提供一种将不育系和恢复系种子混合后播种形成混合群体，杂交生产小麦种子的方法。以较大幅度降低杂交小麦种子成本，使杂交小麦这种利用遗传资源提高小麦生产力的方法广为应用，提高小麦生产的效益。
为了实现上述目的，本发明采用杂交小麦种子生产方法，包括选择适宜的杂交小麦组合，不育系与恢复系种子按最佳粒数比例混合，混合种子按生产要求播种形成混合群体，人工辅助授粉，按市场需求采用混合收获或剪除恢复系穗收获后收获。
本发明的技术方案是：一种杂交小麦种子生产的方法，其特点是，不育系和恢复系种子按粒数8.5∶1.5比例混合后播种形成混合群体，生产杂交小麦种子，按如下步骤进行：
(1)选择适合用本方法生产杂交小麦种子的组合
a.不育系与恢复系同期播种条件下花期良好相遇；
b.恢复系比不育系株高高10cm～20cm；
c.F1代株高与恢复系株高差异不超过10cm；
d.杂种优势显著；
(2)将上述组合的合格不育系和恢复系种子按8.5∶1.5的粒数比例充分混合；
(3)上述混合种子按当地最佳播期、密度和栽培技术播种和管理；
(4)不育系开颖、恢复系始花至终花期，每日9时～11时、15时～17时人工辅助授粉；
(5)混合群体地收获可采用两种方法，生产不同规格的杂交小麦种子
a.混合收获作下季杂交小麦生产用种；
b.开花结束15天～20天，人工剪去混合群体中的恢复系穗，生产纯度接近100％的杂交小麦种子。
本发明的其它一些特点是，所述不育系与恢复系混合的最佳粒数比例为8.5∶1.5，这一比例在尽可能提高不育系异交结实率的前提下，最大限度减少混合收获的种子中恢复系的比重。
所述不育系包括三系法生产的不育系和二系法生产的不育系。
所述不育系和恢复系混合群体可采用两种方法生产不同纯度、价位的杂交小麦种子。
(1)混合收获作为杂交小麦生产用种。
该类种子中杂交一代种子占80％～90％，恢复系种子占10％～20％。；因恢复系已达到生产用优良品种水平，故混合种子的杂种优势仅轻微下降，但其价格低廉可完全补偿下降部分。
(2)花后人工剪除混合群体中恢复系穗。
收获所得为纯度接近100％的杂交一代种子。此法可在劳动力密集地区应用。
研究表明：小麦雄性不育系(母本)与恢复系(父本)异交结实率与两者的距离成反比。从提高异交结实率角度考虑，生产杂交小麦种子时父、母本间的距离应尽可能缩小。但小麦属于小株作物，行距小，密度大。两者按行比分别播种时，需按收获机具的割幅安排各自的行数。如按目前广为使用的中型联合收割机割幅2.4m设计播种方式，采用不育系与恢复系最佳行比2∶1，则父本播种至少幅宽2.5m，母本则需5m。父母本之间的距离为0.3m～2.5m。据研究，在距父本0.5m范围内内，母本异交结实率可达80％～90％，而距父本2m～2.5m范围的母本异交结实率为30％～40％。采用混合制种方式，如按每亩10万苗计，则每亩面积上有1.5万株父本，8.5万株母本，平均每株父本授粉范围0.044m2，父、母本植株最远距离仅为12cm，可达到充分杂交的效果。使杂交小麦制种产量接近常规小麦产量。
混合制种方法比父、母本分别播种减少播种、收获工作环节，可节省费用40％。晾晒、贮藏的费用亦大为降低。
混合制种生产的杂交小麦种子，因母本不育系比父本恢复系发育早，前者对后者的单株成穗数产生一定程度抑制，混合收获的种子中杂交一代种子占80％～90％，恢复系自交种子约占10％～20％。而恢复系的产量、适应性等主要农艺性状已达到同期常规小麦品种水平。经试验研究，这种杂交小麦种子播种后的产量优势仅比纯度100％的同组合纯杂交一代降低1％～3％。其群体外观株高整齐度可为生产按受。小麦杂交F1代具有抽穗早而灌浆期长的特点，因此成熟期基本一致。
混合制种生产杂交小麦种子的另一收获方法是：在开花结束15天～20天，人工剪去占群体10％～15％的恢复系穗，生产纯度接近100％的杂交一代种子。实践证明，每亩地剪除父本穗用工(农村辅助劳动力)1.5个，劳务支出15元左右。杂交小麦制种亩产纯杂交种250kg左右，每公斤仅增加成本0.06元。在土地资源较少，劳动力密集地区是可行的。
四、具体实施方式
1.选择适合应用本发明方法生产杂交小麦种子的杂交小麦组合。其特点是：同期播种条件下，不育系比恢复系抽穗早4天以上，开花期早2天～4天；恢复系株高比不育系高10cm～20cm；不育系与恢复系杂交产生的F1代株高与恢复系株高相差不超过10cm；F1代产量、品质杂种优势显著。
小麦雄性不育系是雄花败育，雌蕊正常，可接受外来花粉而产生种子的小麦育种材料。恢复系是指与不育系杂交F1代能恢复结实的小麦育种材料。本方法所指小麦不育系包括三系体系中的不育系和二系体系中的不育系。三系体系指不育系与保持系杂交生产不育系，不育系与恢复系杂交生产杂交一代种子的种子生产体系。二系体系指不育系正季播种完全雄性不育，可与恢复系杂交生产一代种子，不育系在特定日长、温度条件下自交结实生产不育系种子的种子生产体系。
2.将杂交小麦组合的不育系和恢复系种子接粒数比例8.5∶1.5充分混合。生产上一般按种子重量确定播种量，因此上述比例需换算成重量比例。换算方法是：
(1)不育系种子重量＝(制种田予定每亩苗数×0.85)/每公斤不育系种子预计出苗数。上式中，不育系种子每公斤出苗数＝(1000克/不育系种子千粒重)×不育系种子发芽率×出苗率(一般正常播种条件下出苗率可按0.9计算，如遇干旱、涝灾可适当调低如0.8)。
(2)恢复系种子重量＝(制种田预定每亩基本苗数×0.15)/每公斤恢复系种子预计出苗数。式中每公斤种子预计出苗数计算方法与(1)相同。
3.将计算称量的不育系和恢复系种子均匀混合，在杂交小麦制种区按大田生产栽培措施播种、管理。杂交小麦制种区的要求是：四周50m以内不得种植除恢复系以外的小麦，或有自然屏障隔离；地力中上，管理方便。
4.混合制种田块，在不育系颖壳开张、恢复开花至终花期，每天9时～11时，15时～17时，人工辅助授粉。人工辅助授粉可采用两人拉绳行走摇动穗层促进花粉飘移，也可采用机动喷雾器按一定方向平行行走吹风辅助授粉。
5.混合制种的收获可采用2种不同方法，生产不同规格的杂交小麦种子。
(1)混合收获，生产杂交一代占80％～90％，恢复系占10～20％的杂交小麦种子。
(2)花后15天～20天剪去恢复系穗，生产纯度接近100％的杂交小麦种子。
本发明的杂交小麦种子生产方法，具有以下优点和积极效果：
1.提高不育系的异交结实率。采用混合制种方法，使母本不育系与父本恢复系的平均距离由按行比分别种植方式的2.5m缩小至12cm，使异交结实率大幅提高。据发明人田间对比，在相同母父本比例下，混合制种比分别种植方式，不育系异交结实率提高28％～32％。由此提高了杂交小麦制种效率。
2.增加单位面积不育系种植比例，提高杂交种种子生产的产量。采用混合制种，母本占制种面积的85％，而采用按行比分别种植方式不育系占制种面积的66％。不育系所占播种面积前者比后者提高19个百分点。再加上优点1所述提高异交结实率的效果，本发明可显著提高单位面积产种量，为降低杂交小麦种子成本创造了条件。
3.简化杂交小麦种子生产技术。采用本发明技术，可将杂交小麦种子生产的播种、收获方法由两次播种、两次收获改为一次播种、一次收获。另外，晾晒、保存过程也大为简化。对于农户种植规模小的中国农村，更便于种植安排，技术一学即会，利于推广。技术的简化使制种成本降低。
4.可根据市场需求采用不同收获方式生产不同规格的杂交小麦种子。可根据市场需求采用混合收获生产杂交种占80％～90％恢复系占10％～20％的混合的杂交小麦种子(混合级)，也可花后人工剪除恢复系穗后收获生产纯度按近100％的杂交小麦种子(纯种级)。
5.混合制种的杂交小麦种子生产技术简便易行，成本低廉，杂种优势降低幅度轻微，便于生产接受。据3年试验，同一组合混合级杂交小麦与其纯种级杂交小麦相比，产量优势仅下降1～3％，仍有明显杂种优势，外观整齐度较好，可为生产接受。
实施例1，以三系种子生产体系为例。
(1)选择符合混合制种要求的杂交小麦组合。K7664A/R205所产生的F1代杂交组合“905”。不育系K7664A株高75cm，父本恢复系R205株高90cm，父本比母本高15cm；不育系K7664A比恢复系R205早抽穗5天～6天，早开花2天～4天；两者杂交之F1代株高86cm～88cm，比恢复系仅矮4cm～6cm；F1代在北方春麦区多年多点试验，杂种优势明显，平均增产18％～25％。
(2)“905”杂交小麦种子生产在中国辽西平原春麦区进行，适宜的种植密度为20万苗/亩。按不育系∶恢复系8.5∶1.5粒数比例计算所需不育系和恢复系种子重量。
①计算所需不育系种子重量。首先计算每亩不育系苗数为20万×0.85＝17万苗；其次计算每千克不育系种子出苗数为最后计算所需不育系种子重量为
②计算所需恢复系种子重量。首先计算每亩恢复系苗数为20万苗×0.15＝3万苗；其次计算每千克恢复系种子出苗数为最后计算所需恢复系种子重量为
上述计算中出苗率0.9是土地整地质量、土壤水分状况良好状态下的出苗率估计值，在整地、水分条件不理想时可根据经验适当调低。千粒重、发芽率由种子供应商提供或自己实测。
(3)将上述重量的不育系和恢复系种子均匀混合。在制种地区最适宜播种期将上述混合种子播种于四周50m以内未种植除恢复系R205外任何小麦(或有自然屏障隔离)的制种区，栽培管理同大田。
(4)恢复系开花开始至结束期间，每天9时～11时、15时～17时两人拉绳摇动穗层平行行走；也可用机动喷雾器不加水和药剂开机吹风，每隔10m～20m平行走动，辅助授粉。
(5)成熟后，制种田内不育系与恢复系混合群体混合收获、晾晒、保存，作为下季杂交小麦生产用种。
(6)在劳动力充裕地区，可在开花结束后15天～20天，人工剪去制种田中恢复系穗。恢复系平均比不育系高15cm，易于区别。所剪恢复系穗可带出田间作为家禽饮料。也可任其落在田间。此时恢复系种子不具备发芽能力，不会造成混杂。成熟后收获纯度接近100％的杂交一代种子。
不育系K7664A是发明人利用河南省偃师县选育的小麦品种7664回交转育的K型小麦不育系，弱冬性，株高75cm，早熟、丰产性好。K7664A种子是不育系与其保持系7664B杂交而得。该体系属三系体系，三系体系是指不育系与保持系杂交生产不育系，不育系与恢复系杂交生产杂交种的种子生产体系。R205是申请人选育的恢复系，春性、株高90cm，晚熟，抗干热风，叶功能好。
实施例2，以二系杂交小麦种子生产体系为例。
(1)按照混合制种的组合选择要求选择温敏不育系A691/R169所产生杂交小麦组合“991”进行混合制种杂交小麦种子生产。不育系A691，极早熟，株高70cm，恢复系R169抽穗期比A691晚8天，开花晚4天～5天，株高比A691高10cm；组合“991”F1代株高82cm，仅比恢复系高2cm；杂种一代产量优势在20％以上，抗病、早熟。
(2)“991”组合在黄淮冬麦区秋播进行种子生产。每亩计划基本苗12万。按不育系∶恢复系8.5∶1.5粒数比例计算混合制种所需不育系和恢复系种子重量。
①每亩所需不育系种子重量计算。首先计算不育系亩需苗数为12万×0.85＝10.2万苗。其次计算每千克不育系种子出苗数为最后计算每亩制种所需不育系种子重量为10.2万苗/2.025万苗＝5.03(kg)。
②每亩所需恢复系种子重量计算。首先计算恢复系每亩所需苗数为12万×0.15＝1.8万苗。其次计算每千克恢复系种子出苗数为最后计算每亩混合制种所需恢复系种子重量为1.8万苗/1.94万苗＝0.9kg。
(3)将不育系A691种子5.03kg与恢复系R169种子0.9kg均匀混合。在黄淮麦区适宜播期将上述混合种子播种于四周50m以内未种植除恢复系R169外任何小麦(或有自然屏障隔离)的制种区内。栽培管理同大田。
(4)恢复系开花开始至结束期间，每天9时～11时、15时～17时，人工拉绳摇动穗层在田间平行行走；也可用机动喷雾器不加水和农药开机吹风，相隔10m～20m平行行走开机吹风，辅助授粉。
(5)成熟后制种田内不育系与恢复系混合群体混合收获、晒晾、保存，作为下季杂交小麦生产用种。
(6)在劳动力充裕地区，开花结束后15时～20天，人工剪去制种田恢复系穗。恢复系比不育系高10cm，易于区别。所剪恢复系穗可带出田间作为家禽饲料，也可任其落在田间。此时恢复系穗上种子无发芽能力，不会造成混杂。成熟后收获纯度接近100％的杂交小麦一代种子。
A691是发明人利用其另一项发明专利技术(专利申请号：00105488.0)选育的温敏不育系。孕穗至开花期10天平均气温低于20℃完全雄性不育，高于20℃则可自交结实生产不育系种子。经发明人试验在中国黄淮冬麦区、云贵川冬麦区、西北春麦区、东北春麦区正季秋播或正季春播，均表现完全不育可进行杂交小麦种子生产。A691弱冬性，矮秆、极早熟、抗病。恢复系R169是发明人利用K8428/259∥TB902组合选育的恢复系，半冬性、中熟、抗病，对多种类型小麦不育系有较强育性恢复能力。