抗黃萎病性棉花的育種方法

《抗黃萎病性棉花的育種方法》是中國農業科學院植物保護研究所於2008年9月17日申請的發明專利，該專利的申請號為2008102224923，公布號為CN101347096，公布日為2009年1月21日，發明人是張永軍、戴小楓、李修立、李方順、吳孔明，該專利屬於農作物育種領域。

《抗黃萎病性棉花的育種方法》其包括如下步驟：1.建立病圃並每年更新病菌種；2.浸種染菌、播種；3.選育抗黃萎病性棉花材料。該發明還可通過導入Bt基因，進而鑑定並篩選出兼抗性棉花品種。該發明所提供的方法，選育過程準確育成的品種抗（耐）黃萎病性強而穩定，產量高，適應性廣，經濟效益顯著。

2014年11月6日，《抗黃萎病性棉花的育種方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。

基本介紹

• 中文名：抗黃萎病性棉花的育種方法
• 公布號：CN101347096
• 公布日：2009年1月21日
• 申請號：2008102224923
• 申請日：2008年9月17日
• 申請人：中國農業科學院植物保護研究所
• 地址：北京市圓明園西路2號
• 發明人：張永軍、戴小楓、李修立、李方順、吳孔明
• 分類號：A01H1/04（2006.01）、A01H1/02（2006.01）、A01G7/00（2006.01）、C12N1/20（2006.01）、C12Q1/02（2006.01）
• 代理機構：北京路浩智慧財產權代理有限公司
• 類別：發明專利
• 代理人：王朋飛

專利背景

黃萎病是棉花的最重要病害之一，有棉花的“癌症”之稱，1935年傳入中國。自20世紀80年代末枯萎病得到控制後，黃萎病上升為棉花第一大病害。20世紀90年代以來，該病已遍及中國各主產棉區，重病棉田的病株率常高達80％以上，產量損失嚴重。1993、1995和1996年黃萎病連續大面積發生，其中1993年全國棉花黃萎病災害面積達4000萬畝（266.67萬公頃），損失皮棉200萬擔（1億千克），尤其是北方棉區有不少棉田出現成片病株落葉成光稈的現象，造成大幅度減產，以致絕收，黃萎病的威脅已成為制約棉花生產的一個突出問題。黃萎病屬於土傳、維管束病害，化學防治難以奏效，培育抗病品種是防治該病的主要方法，但2008年9月前中國國內尚無高抗黃萎病棉花品種。

棉花是世界上最重要的經濟作物，也是中國出口創匯的重要來源。早在20世紀40年代中國就開始棉花育種，50年代後開展雜交育種，當時棉田病害輕，基本上根據產量表現選育品種。70年代後棉花枯萎病的發生逐漸加重，開始了抗枯萎病育種，但育種技術基本上採用自然感病試驗田進行抗病性鑑定，由於病原菌不足，田間發病不均勻，年份間差異大，育種親本和雜交後代材料鑑定結果不準確，材料當選或淘汰盲目性較大。90年代後黃萎病發生漸趨嚴重，迫切需要培育抗黃萎病品種，但抗病性鑑定與選育仍然採用與抗枯萎病類似的方法，育種效率低，後代材料選擇不準確，育成品種抗病性差，且抗病品種產量較低。20世紀90年代後期，轉Bt基因抗蟲棉花在中國大面積商業化種植，雖然對棉鈴蟲等靶標害蟲控制作用顯著，但2008年9月前市場上的轉基因抗蟲棉基本上都不抗黃萎病。因此建立棉花抗黃萎病選育技術成為棉花育種技術創新的重要內容和迫切要求。

發明內容

專利目的

《抗黃萎病性棉花的育種方法》的目的是提供一種準確高效、操作性強的棉花抗黃萎病育種方法。

技術方案

《抗黃萎病性棉花的育種方法》其包括如下步驟：

1、建立病圃：首先建立常規黃萎病病圃，每年向常規黃萎病病圃中加入帶有致病力強的黃萎病菌的短絨土殘渣粉，與土壤混勻；

2、浸種染菌、播種：將黃萎病發生嚴重的棉花病株粉碎，用水浸泡，過濾得到菌懸液，再用菌懸液充分浸泡棉種，晾至籽毛髮白時播種至步驟1建立的黃萎病病圃中；

3、選育抗黃萎病性棉花：設定一個高度感病且穩定性好的感病對照，結合抗黃萎病性評價的鑑定標準，篩選出抗病植株，再經病圃中黃萎病菌高選擇壓作用親本及其後代，鑑定並篩選出品質優良的抗黃萎病的棉花品種。

其中，步驟1中，常規黃萎病病圃建立在強致病力菌系分布廣泛、受氣候條件影響小、夏季7、8月份平均氣溫超過28℃的時間少於20天、有利於黃萎病發生且發病均勻的地區；在正常年份，該地區的感病對照品種發病株率在80％以上，病情指數在40.0-60.0之間。

每年在常規黃萎病病圃中加入帶有致病力強的黃萎病菌的短絨土殘渣粉碎混合作為黃萎病保持和更新的菌種，用於病圃的短絨土殘渣不少於1200克/平方米土，帶菌殘渣均勻地施入田間，再翻耕2-3遍，使病菌與土壤混均勻，保證病圃土壤病菌數量在200個/g土以上，減緩病圃的衰退。

短絨土殘渣粉是采自黃萎病發生嚴重的不同棉花產區的毛棉籽經軋花機脫絨後產生，其通過室內病菌培養、分子探針檢測、結合溫室內棉株接菌抗病性標準，鑑定確認其富含高致病性病菌。

步驟2中，浸種染菌的過程為將黃萎病發生嚴重的棉花病株粉碎，用水浸泡48小時，過濾得到菌懸液，再按照棉種:菌懸液＝1:5-10的重量體積比浸泡棉種24小時。

步驟3中，感病對照應選擇在正常年份病情指數在50.0以上的棉花品種，如，可選用“冀棉11號”或“鄂荊1號”，或其他高度感病品種。抗黃萎病性評價的鑑定標準是依據《棉花抗病蟲性評價技術規範-第5部分：黃萎病》的規定，以相對病情指數＜20的棉花材料作為抗（耐）黃萎病育種材料。高壓選擇是指在病圃中將篩選出的抗病棉花植株再經種間雜交、回交或經海南加代選育後代在病圃中再雜交，直至獲得抗黃萎病穩定的優良品種。

該發明所提供的棉花抗黃萎病育種方法，其還包括向步驟3得到的抗黃萎病的棉花品種中，導入Bt基因，進而鑑定並篩選出抗黃萎病兼抗棉鈴蟲的優良品種。

改善效果

1、以每年加入的致病力強的短絨土殘渣粉作為黃萎病保持和更新的菌種，土壤病害的病圃連年使用後，土壤帶菌量增高，分布更趨均勻，鑑定結果也更為可靠。

2、通過該發明方法先後育成了中植棉2號、6號、8號和新植1號、新植5號、新植雜2號等抗（耐）黃萎病兼抗棉鈴蟲且豐產、優質的棉花新品種，其選育過程準確，育成的品種抗（耐）黃萎病性強而穩定，產量高，適應性廣，經濟效益顯著。

權利要求

1、《抗黃萎病性棉花的育種方法》其包括如下步驟：

（1）建立病圃並且每年更新菌種：首先建立常規黃萎病病圃，每年向常規黃萎病病圃中加入帶有致病力強的黃萎病菌的短絨土殘渣粉，與土壤混勻；所述常規黃萎病病圃建立在強致病力菌系分布廣泛、受氣候條件影響小、夏季7，8月份平均氣溫超過28℃的時間少於20天、有利於黃萎病發生且發病均勻的地區；所述短絨土殘渣粉為采自黃萎病發生嚴重的不同棉花產區的毛棉籽經加工後的致病力強的短絨土殘渣粉﹔病圃土壤黃萎病菌活菌數在200個/克土壤以上；

（2）浸種染菌、播種：將黃萎病發生嚴重的棉花病株粉碎，用水浸泡，過濾得到菌懸液，再用菌懸液充分浸泡棉種，晾至籽毛髮白時播種至步驟1）建立的黃萎病病圃中；

（3）選育抗黃萎病性棉花：設定一個高度感病且穩定性好的感病對照，結合抗黃萎病性評價的鑑定標準，篩選出抗病植株，再經病圃中黃萎病菌高壓選擇作用親本及其後代，鑑定並篩選出品質優良的抗黃萎病的棉花品種。

2、如權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟（1）中所述短絨土殘渣粉是采自黃萎病發生嚴重的不同棉花產區的毛棉籽經軋花機脫絨後產生的，其通過室內病菌培養、分子探針檢測、結合溫室內棉株接菌抗病性標準，鑑定確認其富含高致病性病菌。

3、如權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟（2）中所述的浸種染菌過程為將黃萎病發生嚴重的棉花病株粉碎，用水浸泡48小時，過濾得到菌懸液，再按照棉種:菌懸液＝1:5-10的重量體積比浸泡棉種24小時。

4、如權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟（3）中所述高壓選擇是指在病圃中將篩選出的抗病面熟植株再經簡雜交、回交或經海南加代選育後在病圃中再雜交，直至獲得抗黃萎病穩定的優良品種。

實施方式

實施例1：抗黃萎病棉花品種中植372的選育

1993年中國農科院植保所新鄉科研中試基地建立常規棉花黃萎病病圃，該基地夏季7、8月份平均氣溫超過28℃的時間少於20天，建圃當年在常規抗黃萎病病圃中加入采自黃萎病發生嚴重的不同棉花產區的毛棉籽經加工後的致病力強的短絨土殘渣粉碎混合作為黃萎病保持和更新菌種，用於病圃的短絨土殘渣粉不少於1200克/平方米土壤，帶菌殘渣均勻地施入田間，保證病圃土壤病菌數量在200個/克土壤以上，每年進行上述菌種更新。

同時選擇當地上年黃萎病發生嚴重的病株粉碎混勻後低溫乾燥存放，於當年播種前用井水浸泡48小時，過濾後獲得菌懸液，按照棉種:菌懸液＝1:5的（W:V，重量體積比）比例浸泡抗（耐）黃萎病和豐產性表現較好的棉種24小時，晾致棉籽毛髮白時播種至黃萎病病圃中。

根據以往的鑑定結果，選擇300多個黃萎病抗（耐）性較好的棉花材料在病圃中進行抗黃萎病選育，每個棉花材料3次重複，每次重複2行，行長6-10米，小區株數不少於50株，按棉花正常的播種時間和田間管理方式進行種植，保持田間的適當濕度，以利於黃萎病的發生。將病圃中篩選出的抗病棉花植株經種間雜交、回交，連續兩年鑑定篩選出12個抗病性達到耐（抗）級的備選材料，其中以植株中植372抗病性最好。

實施例2：抗黃萎病兼抗棉鈴蟲棉花品種中植棉2號的選育

1995年將中國農業科學院生物技術所郭三堆先生克隆並改造過的Bt基因，通過花粉管通道法導入實施例1的中植372，經海南加繁，選育出含抗棉鈴蟲基因的單株65個，1997年在中國農科院新鄉科研中試基地病圃種植，進行單株分離及抗黃萎病選育，選出抗蟲抗黃萎病單株106個，1998年混種，選出100個單株，1999年種植於病圃，選出表現較好的單株12個，2000年進人基地預試驗，選出02、04、08三個株行，2001年參加基地品種比較試驗，選出抗棉鈴蟲性穩定，抗黃萎病、高抗枯萎病、豐產性好、品質優良的04系定名為中植棉2號（GK44），繼續參加基地品種比較試驗。2002年-2004年進行了轉基因安全釋放和生產套用安全評價。2004年-2005年參加國家黃河流域春棉品種區域試驗和生產試驗。經中國農科院棉花研究所鑑定，2004年中植棉2號枯萎指數4.0，黃萎指數11.1，屬於高抗枯萎抗黃萎病品種，2005年枯萎指數3.8，黃萎指數14.8，屬於高抗枯萎抗黃萎病類型。2005年生產試驗結果表現增產極顯著。2006年通過國審（國審號：國審棉2006001），是中國國內首個國審轉Bt基因高抗棉鈴蟲且高抗枯萎病、抗黃萎病品種，填補了中國轉基因抗蟲棉不抗黃萎病的空白。該品種增產幅度大，社會經濟效益顯著。

實施例3：高耐黃萎病棉花新品種“新植雜2號”的選育

以實施例2的中植棉2號（GK44）選系做母本與眾多品系材料進行正交反交大量選配組合，同時與當前主栽雜交品種進行品比試驗，2003年，從50個組合中確定10個較好的組合，2004年在多點品比試驗的基礎上，最後確定以豐產、抗病、抗蟲品系中植棉2號（GK44）選係為母本，穩定性適應性強，農藝性狀好，纖維品質優良的新品系新59-4為父本進行雜交組配選育成的抗枯萎病、耐黃萎病、高產雜交棉花新組合，定名為新植雜2號，2007年通過河南省審定。

2006年-2007年連續參加國家黃河流域區域試驗和生產試驗。2006年新植雜2號枯萎指數4.0，黃萎指數23.2，屬於高抗枯萎耐黃萎病品種，2005年枯萎指數5.5，黃萎指數25.2，屬於高抗枯萎耐黃萎病類型。2008年5月通過國家作物品種審定委員會審定。新植雜2號是中國國內第一個通過審定的高抗枯萎病、耐黃萎病、抗棉鈴蟲雜交新品種，填補了中國轉基因雜交抗蟲棉高抗枯萎、抗（耐）黃萎病棉花新品種的空白。

榮譽表彰

2014年11月6日，《抗黃萎病性棉花的育種方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。