湘農(nóng)油5 7 1細(xì)胞質(zhì)雄性不育變異材料的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用

謝培庚，涂義秋

（1.湖南省農(nóng)業(yè)信息與工程研究所，湖南 長沙 410125；2.湖南省作物研究所，湖南 長沙 410125）

湘農(nóng)油5 7 1細(xì)胞質(zhì)雄性不育變異材料的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用

謝培庚1，涂義秋2

（1.湖南省農(nóng)業(yè)信息與工程研究所，湖南 長沙 410125；2.湖南省作物研究所，湖南 長沙 410125）

為了豐富甘藍(lán)型油菜種質(zhì)資源，以湘農(nóng)油571細(xì)胞質(zhì)雄性不育變異株系為材料，選育出具不同特性的不育系26S和41S，并篩選出強優(yōu)組合26S×G15066和41S×G15057，初步實現(xiàn)了雜交油菜三系配套。同時，還介紹了不育系新材料的生物學(xué)特征特性。

甘藍(lán)型油菜；細(xì)胞質(zhì)雄性不育；湘農(nóng)油571；選育

油菜是我國主要油料作物。我國傳統(tǒng)上以種植白菜型油菜和芥菜型油菜為主，甘藍(lán)型油菜自20世紀(jì)30年代引入我國以來，通過育種推廣，現(xiàn)已成為我國油菜主栽品種。甘藍(lán)型油菜雜種優(yōu)勢強，增產(chǎn)效果明顯，20世紀(jì)90年代開始大面積應(yīng)用雜交油菜，以細(xì)胞質(zhì)雄性不育雜交品種應(yīng)用面積最廣。甘藍(lán)型油菜起源于歐洲，在我國甘藍(lán)型油菜遺傳基礎(chǔ)比較狹窄，雖然通過遠(yuǎn)緣雜交、誘變育種、基因工程、人工合成等技術(shù)可以不斷創(chuàng)新甘藍(lán)型油菜種質(zhì)資源[1]，但利用以歐洲油菜為遺傳背景的栽培品種或育種材料中產(chǎn)生的自然變異材料，是豐富甘藍(lán)型油菜種質(zhì)資源較廉價的途徑[2]。筆者在湘農(nóng)油571（甘藍(lán)型半冬性中晚熟油菜品種）中發(fā)現(xiàn)雄性不育變異株，以此為材料育成了具有不同特性的不育系26S與41S，初步實現(xiàn)了雜交油菜三系配套。

1 雄性不育變異材料的發(fā)現(xiàn)

2005～2006年在湖南省作物研究所油菜品種（系）比較試驗中，從湘農(nóng)油571（湖南亞華種業(yè)經(jīng)營的商品種子）中選單株套袋自交，于2006年秋季種植，2007年春發(fā)現(xiàn)2個株系群體花器在前期表現(xiàn)為半不育，后期表現(xiàn)為全不育，苗葉頭大、植株偏高、開花遲等性狀與可育株系相同，2007～2009年連續(xù)3 a對2個株系分別選單株微粉自交和用常規(guī)材料測交。微粉自交結(jié)實極差，自交后代在2月底至3月初開花，前期花的花絲短、花藥黃色、明顯低于柱頭，隨著溫度的升高，到3月中旬，花蕾縮短，花蕾基部相對膨大、棱角明顯，開花前柱頭凸出花蕾，離花瓣，花瓣皺縮，花絲極短，花藥呈白色小三角形。用51個常規(guī)材料（湖南省作物研究所提供，其中4個為波里馬CMS恢復(fù)系）與其測交結(jié)實正常，F(xiàn)1代育性表現(xiàn)為：4個組合全部可育、5個組合可育與不育分離、42個組合全不育（見表1）。連續(xù)微粉自交和廣泛測交的F1代育性表現(xiàn)說明，該自然變異材料雌蕊發(fā)育正常，雄蕊敗育可遺傳，不育類型為細(xì)胞質(zhì)雄性不育。

表1 湘農(nóng)油571雄性不育突變材料測交F1代的育性表現(xiàn)

2 不育性狀的保持與不育系2 6 S、4 1 S的選育

2.1 試驗材料

K013-3為湘農(nóng)油571雄性不育自然變異株，09402H為湖南省作物研究所提供，11D033-2系筆者通過Y197×K004后代自交選育的雙低育種中間材料。

2.2 選育方法

以A029為母本，以常規(guī)品種（系）及育種中間材料為父本廣泛測交，選擇不育株率為100%、不育度較好、植株偏矮的測交一代與原父本回交，在回交一代后，選擇回交群體中不育性好、初花期同保持株接近的不育株與保持株進(jìn)行成對側(cè)交。在回交世代中，選取保持性能好的測交父本通過多代回交篩選，直至育性性狀、經(jīng)濟(jì)性狀及品質(zhì)性狀達(dá)到選育目標(biāo)。在各選育世代，對選擇的保持單株自交提純和品質(zhì)篩選，并選用不同遺傳背景的育種材料進(jìn)行測恢或不育性狀轉(zhuǎn)育。

圖1 細(xì)胞質(zhì)雄性不育系26S和41S的選育流程

2.3 不育系的選育過程

2.3.1 26S 2010年春用11份材料與微粉自交株測交，2011年春觀察測交群體發(fā)現(xiàn)，以A029×09402H組合的不育性性狀較好，植株偏矮、株形好、不倒伏，2011～2015年，選用09402H中品質(zhì)好的自交單株與不育群體中初花期相近的不育單株連續(xù)回交，選育出不育性狀穩(wěn)定、植株性狀較好、品質(zhì)合格的不育系26S和保持系26B，選育過程如圖1所示。

2.3.2 41S 在26S的選育過程中，鑒于保持系花期偏遲，為選育花期適中或偏早的不育系，以A029×09402H的回交一代為母本，用育種中間材料11D033測交，經(jīng)4代回交及保持株的連續(xù)自交，選育出花期偏早、性狀穩(wěn)定的目標(biāo)不育系41S和保持系41B，選育過程見圖1。

3 恢復(fù)系的篩選與雜交組合配制

利用常規(guī)育種材料廣泛測恢，在2009年春配制K029A×Y148、Y147×K005的自交后代中，發(fā)現(xiàn)7個株系與26S、41S測交F1代表現(xiàn)為完成恢復(fù)，2016年春對雜交種組合進(jìn)行比較，篩選出強優(yōu)組合26S×G15066、41S×G15057，擬進(jìn)入不同生態(tài)區(qū)的生產(chǎn)試驗。

4 不育系的生物學(xué)特征特性

4.1 26S

26S屬半冬性甘藍(lán)型油菜，匙形葉，莖綠色；長沙地區(qū)9月底播種，翌年2月底開花，5月初成熟；中等肥力土壤中以1.8萬株/667m2的密度種植，其株高170 cm左右，一次分枝 5～7個，分枝細(xì)長，二次分枝少，株型緊湊；花瓣偏小、不皺縮、覆瓦狀不明顯，花正常開放，雌蕊偏細(xì)，雄蕊明顯低于雌蕊，前期花藥有極少量微粉，中后期花藥呈白色三角形無微粉；莢果偏細(xì)、中等長度，千粒重3.8 g左右。

4.2 41S

41S屬半冬性甘藍(lán)型油菜，苗期葉為柄短葉、2對側(cè)裂片，成熟葉片橢圓形、葉色綠色、葉緣波狀，莖綠色；長沙地區(qū)9月底播種，翌年2月初開花，4月底成熟；中等肥力土壤中以1.8萬株/667m2的密度種植，其株高165 cm左右，一次分枝7～9個，二次分枝多，株形偏散；花瓣偏小微皺、離花瓣、黃色，遇暖冬前期無花粉，遇低溫有微量花粉；莢果粗偏短、籽粒18～20粒/莢，千粒重4.2 g左右。

5 小結(jié)與討論

26S與41S在長沙地區(qū)以秋播為主，苔花期如遇日均氣溫連續(xù)2～3 d低于10℃，植株將出現(xiàn)不同程度微粉現(xiàn)象，影響雜交制種的純度。根據(jù)兩個不育系對低溫度敏感的特點，可探索不同時空條件下不育系無微粉的制種技術(shù)。

不育系26S與41S的不育胞質(zhì)均來源于湘農(nóng)油571自然變異體，湘農(nóng)油571系湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)油料研究所從引進(jìn)的“瑞典油菜”中選育成的甘藍(lán)型油菜品種[3]。據(jù)有關(guān)研究認(rèn)為歐洲品種均具有不育胞質(zhì)，因此26S與41S的不育胞質(zhì)可能來自“瑞典油菜”，這有待進(jìn)一步研究證實。至于是否屬于波里馬CMS類型，需要驗證與波里馬CMS不育系是否具有相同的恢保關(guān)系。

細(xì)胞質(zhì)雄性不育在生產(chǎn)上應(yīng)用需利用三系配套才能實現(xiàn)雜種優(yōu)勢，關(guān)鍵是篩選出與相應(yīng)的不育系具有高配合力的恢復(fù)系，而這類不育系的一個共同特點就是不育性恢復(fù)的品種較少，要從常規(guī)育種材料中篩選恢復(fù)系難度較大[4-5]。結(jié)合品質(zhì)等目標(biāo)性狀轉(zhuǎn)育，利用有恢復(fù)基因的品種與其他品種雜交或用有恢復(fù)基因的品種進(jìn)行雜交，比較容易獲得新的恢復(fù)材料。

[1] 蔣梁材，蒲曉斌，張啟行，等. 甘藍(lán)型油菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育材料NEA的發(fā)現(xiàn)與遺傳研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，35（1）：72-78.

[2] 馮學(xué)金，劉根科. 甘藍(lán)型油菜種質(zhì)資源創(chuàng)新途徑研究[J]. 華北農(nóng)學(xué)報，2004，19（F12）：92-96.

[3] 陳社員，官春云，王國槐，等. 優(yōu)質(zhì)油菜新品種湘農(nóng)油571的選育[J].作物研究，1999，（4）：23-24.

[4] 王國槐，陳社員，官春云. 甘藍(lán)型油菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育系681A選育研究[J]. 作物研究，2000，（4）：31-32.

[5] 傅廷櫟. 雜交油菜的育種與利用[M]. 武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版杜，1995. 42-91.

（責(zé)任編輯：成 平）

The Discovery and Application of Cytoplasmic Male Sterile Mutant Materials in Xiangnongyou 571

XIE Pei-geng1，TU Yi-qiu2
（1. Hunan Institute of Agriculture Information and Engineering, Changsha 410125, PRC; 2. Hunan Crops Researh Institute, Changsha 410125, PRC）

In order to enrich the germplasm resources of the Brassica napus L. of rape, the male sterile variation of 571 cytoplasmic male sterile line was used as the material, and the sterile lines with different characteristics were selected to produce 26S and 41S. Then we selected the strong combination named 26S×G15066 and 41S×G15057, and three series of hybrid rape were established preliminarily. At the same time, the biological characteristics of new materials of sterile lines were introduced.

Brassica napus L.; cytoplasmic male sterility; Xiangnongyou 571; breeding

S565.403.5

：A

：1006-060X（2017）07-0011-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.007.004

2017-05-23

謝培庚（1964-），男，湖南衡南縣人，副研究員，主要從事作物育種與栽培方面的工作。

涂義秋