大豆RN型細(xì)胞質(zhì)雄性不育系雌性育性對(duì)異交率的影響

張井勇，閆昊，彭寶，張春寶，李慧，王鵬年，丁孝羊，林春晶，孫寰，趙麗梅，張偉

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大豆RN型細(xì)胞質(zhì)雄性不育系雌性育性對(duì)異交率的影響

張井勇，閆昊，彭寶，張春寶，李慧，王鵬年，丁孝羊，林春晶，孫寰，趙麗梅，張偉

（吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大豆研究所/大豆國(guó)家工程研究中心，長(zhǎng)春 130033）

【目的】研究RN型大豆細(xì)胞質(zhì)雄性不育系、保持系雌性育性差異，明確RN型大豆細(xì)胞質(zhì)雄性不育系是否存在雌性育性降低的現(xiàn)象，探討不育系雌性育性與異交率的相關(guān)性?！痉椒ā渴紫仍?00余份RN型細(xì)胞質(zhì)雄性不育系中，依據(jù)異交結(jié)實(shí)率高低，選擇有代表性的不育系及保持系6對(duì)；然后通過(guò)網(wǎng)室內(nèi)投放蜜蜂傳粉對(duì)不育系進(jìn)行異交率鑒定，確定不育系的異交率高低水平；再對(duì)6份不育系利用同一父本恢復(fù)系進(jìn)行不去雄人工雜交試驗(yàn)，明確不同異交結(jié)實(shí)率不育系在接受外來(lái)花粉受精結(jié)實(shí)方面是否存在差異；最后利用同一恢復(fù)系作共同父本，通過(guò)去雄、不去雄人工平行雜交方法，研究不育系及對(duì)應(yīng)保持系間雜交成活率差異，對(duì)6份不育系及6份對(duì)應(yīng)保持系雌性育性進(jìn)行分析，同時(shí)分析不育系異交率與雌性育性的相關(guān)性?！窘Y(jié)果】網(wǎng)室異交率鑒定表明，供試6份不育系異交率存在顯著差異，最高達(dá)49.46%，最低僅15.94%。6份不育系在人工授粉雜交成活率上也存在顯著差異，高異交率不育系（JLCMS101A和JLCMS82A）雜交成活率顯著高于中、低異交率不育系，中異交率不育系（JLCMS9A和JLCMS47A）雜交成活率顯著高于低異交率不育系（JLCMS89A和JLCMS31A）。人工去雄平行雜交成活率，高、中異交率不育系顯著高于低異交率不育系；高、中、低異交率保持系間雜交成活率無(wú)顯著差異；雜交成活率在高、中異交率不育系與對(duì)應(yīng)保持系間無(wú)顯著差異，而低異交率不育系的雜交成活率顯著低于其對(duì)應(yīng)保持系的雜交成活率。人工不去雄平行雜交成活率，高異交率不育系雜交成活率顯著高于中、低異交率不育系雜交成活率；高、中、低異交率保持系間雜交成活率無(wú)顯著差異；高、中異交率不育系的雜交成活率與對(duì)應(yīng)保持系的雜交成活率無(wú)顯著差異，而低異交率不育系的雜交成活率則顯著低于其對(duì)應(yīng)保持系的雜交成活率?！窘Y(jié)論】在大豆RN型細(xì)胞質(zhì)雄性不育系中，高異交率不育系雌性育性正常，低異交率不育系中存在因雌性育性差而影響正常結(jié)實(shí)的情況，雌性育性差是造成其異交結(jié)實(shí)性低的原因之一，不同異交率不育系對(duì)應(yīng)保持系雌性育性均正常；不育系網(wǎng)室異交率與不育系去雄雜交成活率呈極顯著正相關(guān)，不育系網(wǎng)室異交率與不育系不去雄雜交成活率也呈極顯著正相關(guān)。去雄和不去雄平行雜交結(jié)果均可用于鑒定不育系的雌性育性。

大豆；不育系；異交率；雌性育性

0 引言

【研究意義】雜種優(yōu)勢(shì)利用是提高作物產(chǎn)量的主要途徑，但大豆雜種優(yōu)勢(shì)利用研究起步較晚，1993年育成世界上第一個(gè)可實(shí)際應(yīng)用的大豆RN型細(xì)胞質(zhì)雄性不育系，并很快實(shí)現(xiàn)了“三系”配套[1-4]。2002年，孫寰等[5]審定了世界上第一個(gè)大豆雜交種。此后，張磊等[6]、趙麗梅等[7]、蓋鈞鎰等[8]、趙團(tuán)結(jié)等[9]和Nie等[10]相繼發(fā)現(xiàn)了6種不同來(lái)源的不育細(xì)胞質(zhì)類(lèi)型，不育細(xì)胞質(zhì)分別來(lái)源于栽培大豆W202、ZD8319、XXT、N21566、N2877和N23239，并育成多個(gè)質(zhì)核互作雄性不育系。至今，全國(guó)已有12個(gè)春大豆雜交種和4個(gè)夏大豆通過(guò)審定[5,11-22]，并已經(jīng)在生產(chǎn)上大面積示范推廣應(yīng)用。然而，仍有一些因素制約雜交大豆大規(guī)模商業(yè)化種植。特別是一些產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)突出的組合，制種產(chǎn)量仍不理想，導(dǎo)致種子價(jià)格過(guò)高，農(nóng)民種植積極性受影響。制種產(chǎn)量高低，直接與母本不育系的田間異交結(jié)實(shí)率（即異交率，下同）有關(guān)。異交率受諸多條件影響，傳粉昆蟲(chóng)種類(lèi)、群體大小，制種基地的大環(huán)境和制種田的局部環(huán)境[23-25]，親本的基因型以及親本的田間布局和生長(zhǎng)狀況都對(duì)不育系的田間異交率產(chǎn)生很大影響[26-27]。單株開(kāi)花多寡、花器構(gòu)造、花粉數(shù)量與質(zhì)量、花的分泌物等都是影響對(duì)昆蟲(chóng)吸引力和異交率的因素[28]。而雌性育性的高低，對(duì)異交率影響也不容忽視[29]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】大豆核不育系雌性育性的相關(guān)研究較早，Bernard等[30]利用人工平行雜交發(fā)現(xiàn)，正常可育大豆結(jié)實(shí)率為51%，ms2ms2的結(jié)實(shí)率略低，為42%，而ms1ms1僅為16%，核不育基因?qū)s1ms1雌性育性影響很大。宋啟建等[31]研究證實(shí)，大豆隱性核不育材料異交結(jié)實(shí)率的高低在很大程度上由雌性育性決定，而雄性不育材料的雌性育性常伴有不同程度的降低。對(duì)其降低程度可用不育度表示，不育度可用平行雜交的試驗(yàn)測(cè)得。趙團(tuán)結(jié)等[32]對(duì)大豆顯性核雄性不育突變體N7241S進(jìn)行遺傳分析，發(fā)現(xiàn)N7241S不育株的雌性育性與正常可育株無(wú)差異，與隱性核不育種質(zhì)ms1、ms2相比，具有高的自然異交結(jié)實(shí)率，得出N7241S屬雄性不育、雌性育性正常突變體。趙團(tuán)結(jié)等[33]研究了大豆不育性自然變異的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)得到的17份核不育材料中表現(xiàn)為雄性完全不育或部分不育，利用人工平行雜交試驗(yàn)及不育株自然結(jié)莢狀況將不育種質(zhì)的雌性育性分為可育、部分不育和完全不育3類(lèi)，雌雄育性組合有6種不育類(lèi)型；研究表明大豆不育株的異交結(jié)實(shí)性與雌性育性有關(guān)。李曙光等[34]利用人工平行雜交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，誘變獲得的核雄性不育突變體NJS-1H雌性育性不正常。細(xì)胞質(zhì)雄性不育系雌性育性相關(guān)研究較少，主要原因是可利用的細(xì)胞質(zhì)雄性不育系數(shù)量有限。在大豆中發(fā)現(xiàn)質(zhì)核互作雄性不育系后，中國(guó)學(xué)者先后對(duì)細(xì)胞質(zhì)來(lái)源不同的各類(lèi)不育系進(jìn)行了雌性育性測(cè)驗(yàn)。孫寰等[2]采用平行雜交試驗(yàn)，證明了RN型細(xì)胞質(zhì)雄性不育系OA和同型保持系OB雌性育性無(wú)顯著差異。張磊等[6]以中油89B為不育胞質(zhì)源育成的不育系W931A，雌性育性也不受影響。蓋鈞鎰等[8]以N8855為不育細(xì)胞質(zhì)源，育成了不育系NJCMS1A，平行雜交試驗(yàn)表明，雌性育性正常。Zhao等[35]對(duì)以N21566為不育胞質(zhì)源育成的不育系NJCMS3A進(jìn)行了雌性育性研究，平行雜交試驗(yàn)表明雌性育性也正常。【本研究切入點(diǎn)】上述相關(guān)研究，僅針對(duì)某一個(gè)或幾個(gè)少數(shù)不育系和保持系進(jìn)行平行雜交試驗(yàn)，由同一個(gè)不育細(xì)胞質(zhì)育成的大量不育系，由于輪回親本不同，核基因組差異很大，不育系異交率高低差異也很大，它們之間雌性育性是否也有差異？是否受核基因組背景影響？【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究通過(guò)確定RN型細(xì)胞質(zhì)雄性不育系是否存在雌性育性降低的現(xiàn)象，明確不育系異交率高低與雌性育性相關(guān)性，用以指導(dǎo)雜交種育種實(shí)踐，并為高異交率及其機(jī)理研究提供理論基礎(chǔ)，提高大豆高異交率不育系選育效率，降低制種成本，推動(dòng)雜交大豆產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

1 材料與方法

1.1 供試材料

不育系6份及對(duì)應(yīng)保持系6份，共12份材料（表1），包括高異交率材料2對(duì)：JLCMS82A和JLCMS82B、JLCMS101A和JLCMS101B（“A”代表不育系，“B”代表保持系,下同）；中異交率材料2對(duì)：JLCMS47A和JLCMS47B、JLCMS9A和JLCMS9B；低異交率材料2對(duì)：JLCMS31A和JLCMS31B、JLCMS89A和JLCMS89B；共用父本恢復(fù)系JLCMS2R。不育系高、中、低異交率劃分標(biāo)準(zhǔn)以多年網(wǎng)室異交率均值為參考，無(wú)固定數(shù)值區(qū)分，在200多對(duì)不育系及保持系中，高異交率材料選自網(wǎng)室異交率排名穩(wěn)定在前三分之一的材料，中異交率材料選自網(wǎng)室異交率排名穩(wěn)定在中間三分之一的材料，低異交率材料選自網(wǎng)室異交率排名后三分之一的材料。

表1 試驗(yàn)材料

1.2 不育系網(wǎng)室異交率鑒定

2012—2016年，在范家屯雜交大豆實(shí)驗(yàn)基地，隔離網(wǎng)室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，每個(gè)區(qū)組隨機(jī)播種6份不育系及對(duì)應(yīng)保持系，小區(qū)為獨(dú)立網(wǎng)室，大小為4 m×6 m×2.5 m，小區(qū)內(nèi)9行播種，不育系保持系按行比1﹕1種植，行距60 cm，穴播，株距30 cm，父母本每穴均保苗2株。出苗后的田間管理同大豆生產(chǎn)田，開(kāi)花前及時(shí)進(jìn)行除草除蟲(chóng)，開(kāi)花后禁止施用殺蟲(chóng)劑，避免對(duì)傳粉昆蟲(chóng)造成危害，影響傳粉及結(jié)實(shí)。開(kāi)花期隨時(shí)觀察試驗(yàn)田情況，避免大型動(dòng)物、人等因素干擾野生昆蟲(chóng)傳粉。

1.3 花粉育性檢測(cè)

開(kāi)花期，根據(jù)親本花色、葉形等表型性狀去除田內(nèi)雜株，同時(shí)利用手檢不育系花粉，拔除可育植株。開(kāi)花期每個(gè)網(wǎng)室投放1箱蜜蜂，群體大小約800只，定期檢查并飼喂蜜蜂。

1.4 田間調(diào)查及結(jié)莢數(shù)統(tǒng)計(jì)

在不育系及同型保持系鼓粒期至成熟期，在每個(gè)試驗(yàn)區(qū)中間位置對(duì)待測(cè)不育系及同型保持系分別取樣，每行連續(xù)取5穴（10株）母本不育系和相同株數(shù)的同型保持系，調(diào)查結(jié)莢數(shù)，計(jì)算平均結(jié)莢數(shù)。根據(jù)以下公式計(jì)算不育系異交結(jié)實(shí)率。

異交結(jié)實(shí)率=（母本不育系單株平均結(jié)莢數(shù)/對(duì)應(yīng)保持系單株平均結(jié)莢數(shù)）×100%。

1.5 不育系人工雜交試驗(yàn)

2012—2014年，在范家屯雜交大豆實(shí)驗(yàn)基地，設(shè)置播種網(wǎng)室大小為18 m×6 m×2.5 m，6份不育系與恢復(fù)系JLCMS2R相鄰種植，株距行距同1.2，3次重復(fù)，為防止天然傳粉昆蟲(chóng)影響試驗(yàn)結(jié)果，開(kāi)花前扣網(wǎng)，使用殺蟲(chóng)劑殺死可能存在的傳粉昆蟲(chóng)；在不育系開(kāi)花期，對(duì)母本不育系單株檢查花粉育性，取樣大小為次日開(kāi)放的花蕾，70%酒精固定，在顯微鏡下觀察花粉敗育率，染色方法為I2-KI染色，花粉100%不育的單株用于雜交授粉試驗(yàn)；天氣晴好情況下，一個(gè)技術(shù)工人對(duì)每個(gè)不育系每天雜交授粉30朵花（每次重復(fù)10朵，3次重復(fù)），雜交方式為不去雄授粉，選擇新開(kāi)放的花朵，雜交時(shí)不去除花萼、旗瓣、翼瓣及花藥，僅去除龍骨瓣，雜交授粉10 d，R5期調(diào)查雜交成活率。

1.6 平行雜交試驗(yàn)

2015—2016年，在范家屯雜交大豆實(shí)驗(yàn)基地，網(wǎng)室種植方式及花粉育性檢測(cè)同1.2和1.3，天氣晴好情況下，每天早晨7:00—11:00由3名技術(shù)工人員分別對(duì)所有試驗(yàn)材料進(jìn)行人工雜交授粉，為了消除人員之間因熟練程度不同產(chǎn)生的誤差，每人每天都做所有試驗(yàn)組合，而且每個(gè)組合所做的花數(shù)相同，選取母本植株中部花朵授粉，每株每個(gè)節(jié)位不超過(guò)2朵，父本花粉來(lái)源均為高異交率恢復(fù)系JLCMS2R。2015年分別以6份不育系和6份保持系為母本雜交，授粉方式為人工去雄后授粉，母本選擇次日開(kāi)放的花蕾，雜交時(shí)去除花萼、旗瓣、翼瓣及龍骨瓣，同時(shí)摘除花藥，避免損傷柱頭，父本每朵花僅給一朵母本花授粉，每份材料累計(jì)雜交150朵花以上。R5期調(diào)查每個(gè)材料雜交莢成活數(shù)量。為進(jìn)一步降低人工去雄對(duì)雌蕊的影響，2016年對(duì)12份材料進(jìn)行不去雄的平行雜交試驗(yàn)，授粉方式為人工不去雄授粉，母本選擇次日開(kāi)放的花蕾，雜交時(shí)去除花萼、旗瓣、翼瓣及龍骨瓣，使柱頭及花藥露出，但不摘除花藥，父本每朵花僅給一朵母本花授粉，每份材料累計(jì)雜交150朵花以上。

1.7 數(shù)據(jù)處理

利用EXCEL2010及SPSS19.0[36]統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果

2.1 不育系網(wǎng)室異交率差異

網(wǎng)室隔離條件下利用蜜蜂授粉鑒定異交率（表2），結(jié)果表明，不同基因型不育系間異交率差異達(dá)顯著水平，高異交率不育系JLCMS101A異交率達(dá)49.46%，而低異交率不育系JLCMS89A異交率僅15.94%，兩者間相差3倍以上，高異交率不育系（JLCMS101A和JLCMS82A）的異交率顯著高于中異交率不育系（JLCMS47A和JLCMS9A），中異交率不育系（JLCMS47A和JLCMS9A）的異交率顯著高于低異交率不育系（JLCMS89A和JLCMS31A）。由此可以得出：異交率在不同基因型間差異很大，同一基因型在年度間也存在顯著差異。

表2 網(wǎng)室內(nèi)利用蜜蜂傳粉異交率鑒定（2012—2014年，%）

不同小寫(xiě)字母表示在=0.05水平差異顯著。下同

Different lowercase letters represent significant difference at the 0.05 level. The same as below

2.2 不育系雜交授粉試驗(yàn)

利用同一父本恢復(fù)系對(duì)不同基因型不育系進(jìn)行人工不去雄雜交授粉，雜交授粉成活率在各基因型不育系間存在顯著差異（表3），雜交成活率最高為33.08%（高異交率不育系JLCMS101A），其次為31.37%（高異交率不育系JLCMS82A），雜交成活率最低為19.89%（低異交率不育系JLCMS31A），高異交率不育系（JLCMS101A和JLCMS82A）和中異交率不育系（JLCMS47A和JLCMS9A）的雜交成活率顯著高于低異交率不育系（JLCMS89A和JLCMS31A）雜交成活率，表明對(duì)不育系開(kāi)放花朵人工雜交授粉，高異交率不育系花朵，更容易接受外來(lái)花粉而受精結(jié)實(shí)，其受精結(jié)實(shí)性好于低異交率不育系，可以理解為此時(shí)其雌性育性要明顯好于低異交率不育系的雌性育性，因此利用不育系對(duì)大豆種質(zhì)進(jìn)行測(cè)交時(shí)，選用高異交率不育系作母本雜交可以獲得相對(duì)多的雜交莢。

進(jìn)一步對(duì)不育系網(wǎng)室異交率與其雜交成活率進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明，雜交成活率與網(wǎng)室異交率呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.840。

表3 不同不育系人工不去雄雜交授粉成活率（2012—2014，%）

表4 不同異交率不育系及保持系去雄平行雜交試驗(yàn)結(jié)果（2015年）

2.3 去雄平行雜交方法鑒定雌性育性

通過(guò)對(duì)6份不育系及6份保持系人工去雄雜交授粉，分析各自的雜交成活率（表4），不育系的雜交成活率范圍在38.68%—56.61%，高異交率不育系雜交成活率顯著高于低異交率不育系雜交成活率；保持系的雜交成活率變化范圍不大，最低43.27%，最高48.23%，高、中、低異交率保持系間雜交成活率無(wú)顯著差異，說(shuō)明三者雌性育性無(wú)差異；對(duì)具有相同細(xì)胞核來(lái)源的一對(duì)不育系及保持系而言，雜交成活率在高、中異交率不育系與對(duì)應(yīng)保持系間無(wú)顯著差異，而低異交率不育系的雜交成活率顯著低于其對(duì)應(yīng)保持系的雜交成活率；說(shuō)明低異交率大豆不育系與其對(duì)應(yīng)保持系比，雌性育性降低，而高、中異交率大豆不育系的雌性育性與其對(duì)應(yīng)保持系比沒(méi)有降低或正常。

2.4 不去雄平行雜交方法鑒定雌性育性

由表5可以看出，在對(duì)6份不育系及6份保持系不去雄雜交授粉情況下，高異交率不育系雜交成活率顯著高于中、低異交率不育系雜交成活率，這與表3的試驗(yàn)結(jié)果基本一致；高異交率保持系與中、低異交率保持系間雜交成活率無(wú)顯著差異，說(shuō)明三者間雌性育性無(wú)差異；對(duì)具有相同細(xì)胞核來(lái)源的一對(duì)不育系及保持系而言，高、中異交率不育系的雜交成活率與對(duì)應(yīng)保持系的雜交成活率無(wú)顯著差異，而低異交率不育系的雜交成活率則顯著低于其對(duì)應(yīng)保持系的雜交成活率，這表明在排除去雄損傷柱頭的情況下，低異交率大豆不育系的雌性育性與其對(duì)應(yīng)保持系比，雌性育性降低，而高異交率大豆不育系的雌性育性與其對(duì)應(yīng)保持系比沒(méi)有降低或正常。因此，供試低異交率保持系在轉(zhuǎn)育為不育系后存在雌性育性降低的現(xiàn)象。

2.5 相關(guān)性分析

通過(guò)對(duì)2015年和2016年6份不育系的網(wǎng)室異交率（電子附表2015—2016網(wǎng)室異交率）與平行雜交成活率相關(guān)分析（表6），可見(jiàn)不育系網(wǎng)室異交率與不育系不去雄雜交成活率呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.916；不育系網(wǎng)室異交率與不育系去雄雜交成活率也呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.916；不育系網(wǎng)室異交率與保持系雜交成活率不相關(guān)，不育系雜交成活率與保持系雜交成活率也不相關(guān)。

表5 不同異交率不育系及保持系不去雄平行雜交試驗(yàn)結(jié)果（2016年）

（）中數(shù)字代表偽雜種個(gè)數(shù)nonhybrid pods

表6 網(wǎng)室異交率與平行雜交成活率相關(guān)系數(shù)（Pearson相關(guān)性）

**表示在0.01水平（雙側(cè)）顯著相關(guān) **significant at the 0.01 probability level

3 討論

3.1 不育系雜交成活率年度間的差異

通過(guò)對(duì)不育系開(kāi)放花朵雜交授粉試驗(yàn)、花蕾去雄及不去雄平行雜交試驗(yàn)比較發(fā)現(xiàn)，不育系在不去雄雜交授粉情況下（表3），理論上不會(huì)損傷柱頭，其雜交成活率應(yīng)該較高，但實(shí)際結(jié)果與人工去雄雜交授粉比較（表4），其雜交成活率反而低，查詢(xún)2012—2014年氣象記錄發(fā)現(xiàn)，這3年（特別是2013年）開(kāi)花期陰雨天較多（氣象數(shù)據(jù)文中未列出），這可能直接影響正常授粉效果而降低雜交莢成活率，而進(jìn)一步的重復(fù)試驗(yàn)（表5）表明不育系的不去雄雜交成活率明顯高于去雄的雜交成活率。

3.2 不育系與保持系間雜交成活率差異的原因

本研究人工去雄平行雜交試驗(yàn)中（表4），相對(duì)保持系來(lái)說(shuō)，不育系花藥分散不黏連，人工去雄較容易，且不容易損傷柱頭，理論上，不育系授粉的成功率應(yīng)該比保持系高，對(duì)于雌性育性正常的高異交率材料而言，與這一假設(shè)吻合，但低異交率不育系雜交成活率低于對(duì)應(yīng)保持系，雌性育性差可能是原因之一。

3.3 影響異交率的其他可能因素

人工雜交同昆蟲(chóng)傳粉相似，均有無(wú)效授粉，如父本無(wú)花粉或有花粉但沒(méi)有授粉成功，授粉時(shí)花粉沒(méi)有完全發(fā)育成熟、延遲成熟等；導(dǎo)致低異交率不育系雌性育性差的原因，也可能與柱頭發(fā)育不正常有關(guān)，如柱頭畸形、延遲成熟等，此方面有待于進(jìn)一步研究。

此外，本研究中，高異交率不育系JLCMS101A和JLCMS82A分別存在1.05%和0.54%自交結(jié)實(shí)，產(chǎn)生自交結(jié)實(shí)的原因：可能是母本不育系植株開(kāi)花過(guò)程中，個(gè)別節(jié)位花朵的花粉敗育率變化，產(chǎn)生自交結(jié)實(shí)現(xiàn)象。已有研究報(bào)道，許多核雄性不育系及個(gè)別細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的育性穩(wěn)定性易受田間環(huán)境影響而產(chǎn)生自交結(jié)實(shí)[37]?！叭怠彪s交種制種中，如果因?yàn)椴挥档牟环€(wěn)定而產(chǎn)生自交結(jié)實(shí)的現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致雜交種中混入不育系種子，雜交種在生產(chǎn)田會(huì)出現(xiàn)不育株（不結(jié)實(shí)單株）而導(dǎo)致減產(chǎn)，因此，選育育性穩(wěn)定的不育系十分重要。

本研究中試驗(yàn)材料按張井勇等[38]的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)，2個(gè)高異交率不育系為極易被恢復(fù)不育系，而2個(gè)低異交率不育系為不易被恢復(fù)不育系，吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院雜交大豆研究團(tuán)隊(duì)在多年的雜交種育種實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)多數(shù)高異交率不育系被恢復(fù)程度好，相反，低異交率不育系被恢復(fù)程度差。由此可看出不育系的異交率似乎與其被恢復(fù)性有一定的聯(lián)系，二者控制該性狀的相關(guān)基因可能存在連鎖關(guān)系，此推斷還需要進(jìn)一步研究。

此外，白羊年等[39]發(fā)現(xiàn)不育系的異交率與保持系的散粉性有關(guān)。張井勇等[28]報(bào)道不育系的異交率與花的泌蜜量也有關(guān)。因此，影響大豆不育系異交率的其他因素還需進(jìn)一步研究。

3.4 如何選育雌性育性正常的高異交率不育系

在大豆RN型低異交率不育系中存在雌性育性差的現(xiàn)象，但其對(duì)應(yīng)的保持系雌性育性正常，雌性育性通過(guò)觀察植株形態(tài)、花器構(gòu)造很難發(fā)現(xiàn)，只有在轉(zhuǎn)育為不育系后，通過(guò)平行雜交確認(rèn)，不育系在育種過(guò)程中需要回交5代以上，當(dāng)轉(zhuǎn)育成功后，因雌性育性差而淘汰勢(shì)必增加了無(wú)效工作，因此提前對(duì)雌性育性進(jìn)行判斷尤為重要，在育種過(guò)程中，可依據(jù)與異交率顯著相關(guān)的其他性狀，先對(duì)雌性育性有一個(gè)簡(jiǎn)單判斷，再結(jié)合田間異交率鑒定方法，可選育出雌性育性正常的不育系，為此，張井勇等[40]提出一種高效大規(guī)模鑒定大豆種質(zhì)昆蟲(chóng)吸引力的方法，可以借鑒。

4 結(jié)論

在大豆RN型細(xì)胞質(zhì)雄性不育系中，高異交率不育系雌性育性正常，低異交率不育系存在雌性育性差而影響正常結(jié)實(shí)的現(xiàn)象，雌性育性差是造成其異交結(jié)實(shí)性低的原因之一，不同異交率保持系雌性育性均正常。不育系網(wǎng)室異交率與不育系不去雄雜交成活率和去雄雜交成活率均呈極顯著正相關(guān)，不育系網(wǎng)室異交率與保持系雜交成活率無(wú)相關(guān)性，不育系雜交成活率與保持系雜交成活率也不相關(guān)。去雄和不去雄平行雜交試驗(yàn)均可用于鑒定不育系的雌性育性。

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Effects of Female Fertility of RN Type Male-Sterile Lines on Outcrossing rate

ZHANG JingYong, YAN Hao, PENG Bao, ZHANG ChunBao, LI Hui, WANG PengNian, DING XiaoYang, LIN ChunJing, SUN Huan, ZHAO LiMei, ZHANG Wei

(Soybean Research Center of Jilin Academy of Agriculture Sciences/National Engineering Research Center for Soybean, Changchun 130033)

【Objective】To study the differences in female fertility of RN-type soybean cytoplasmic male sterile lines (A-lines) and maintainer lines (B-lines), determine whether there is a decline in female fertility in RN-type soybean cytoplasmic male sterility lines, and explore the correlation between female fertility and outcrossing rate in male sterile lines. 【Method】Firstly, 6 pairs of sterile lines and maintainer lines were selected from more than 200 RN-type cytoplasmic male sterile lines; outcrossing rates among these lines were different. Second, the outcrossing rate of male sterile lines was evaluated using honeybee pollination in net cages. Third, six male sterile lines were pollinated by non-removing stamen test, with male parents of the same restorer line, to determine whether there were differences in fertilization and podding. Finally, the differences in survival rate between sterile lines and maintainer lines were studied by removing stamens and non-removing stamens parallel cross test with the same restorer line used as the male parent. 【Result】The outcrossing rates in cages were significantly different among the six sterile lines tested: the highest outcrossing rate was 49.46% and the lowest outcrossing rate was 15.94%. there were significant differences among survival rates of artificial crosses of six sterile lines tested: the survival rate of sterile lines with a high outcrossing rate were significantly higher than that of medium and lowoutcrossing rate sterile lines and the survival rate of sterile lines with medium outcrossing rate were significantly higher than that of lowoutcrossing rate sterile lines. For crossing survival rate after artificially removing stamens, A-lines with high and medium outcrossing rates were significantly higher than that with lowoutcrossing rates; there were no significant differences among B-lines with high, medium, or low outcrossing rates; there were no significant differences among high A-lines, middle A-lines, and their corresponding B-lines, while A-lines with a low outcrossing rate were significantly lower than their corresponding B-lines. For crossing survival rate by artificially not removing stamen, A-lines with a high outcrossing rate were significantly higher than that with medium or lowoutcrossing rates; there were no significant differences among B-lines with high, medium and low outcrossing rates; there were no significant differences among high A-lines, middle A-lines, and their corresponding B-lines, while A-lines with low outcrossing rate were significantly lower than their corresponding B-lines. 【Conclusion】 For RN-type cytoplasmic male-sterile lines of soybean, female fertility of A-lines with high outcrossing rates were normal and female fertility of a few A-lines with low outcrossing rates were poor, affecting their seed setting. Female fertility of B-lines with different outcrossing rates were all normal, the outcrossing rate of A-lines in cages were significantly positively correlated with their crossing survival rate following artificial stamen removal and in plants where the stamen was not removed, the outcrossing rates of A-lines in cages were not correlated with their B-lines’ crossing survival rate. All parallel crosses by removing and non-removing stamens can thus be used to evaluate female fertility of A-lines.

soybean; Male-Sterile Lines; outcrossing rate; female fertility

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.08.003

2018-11-23；

2019-01-23

吉林省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程（CXGC2017ZY004）、吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（20190101007JH；20170201001NY）、國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金（31301399）

張井勇，Tel：15699526311；E-mail：zhangjy@cjaas.com。 通信作者趙麗梅，E-mail：lmzhao@cjaas.com。通信作者張偉，E-mail：zw.0431@163.com

（責(zé)任編輯 李莉）