以小麥不育細(xì)胞質(zhì)為背景的恢復(fù)系選育方法*

田笑明，聶迎彬，孔德真，崔鳳娟，桑 偉，劉鵬鵬，穆培源，徐紅軍，韓新年

（新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物研究所/谷物品質(zhì)與遺傳改良兵團(tuán)重點實驗室，新疆 石河子 832000）

發(fā)展雜交小麥?zhǔn)谴蠓忍岣咝←湲a(chǎn)量和改進(jìn)品質(zhì)、增強(qiáng)抗性的重要途徑。新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物所小麥研究室于1993年從河南科技學(xué)院引入了小麥AL型CMS（cytoplasmicmalesterility）雄性不育系及其保持系和恢復(fù)系。此后，在課題組成員20多年堅持不懈努力下，現(xiàn)已回交轉(zhuǎn)育穩(wěn)定不育系51份（回交四代以上），選育穩(wěn)定恢復(fù)系58份。2013年自治區(qū)品種審定委員會命名了該研究室選育的新疆第一個優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋三系雜交小麥新品種“新冬43號”。

三系雜交小麥種質(zhì)資源創(chuàng)制主要任務(wù)是不育系和恢復(fù)系的選育。絕大多數(shù)小麥品種是小麥AL型細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的保持系。以保持系為輪回親本與不育系為非輪回親本，連續(xù)回交6代以上就可以創(chuàng)制出新不育系，而輪回親本就是新不育系的同型保持系。選育恢復(fù)系采用以不育細(xì)胞質(zhì)為背景的雜交系譜選擇方法，在自交晚代（F5和F6）與不育系測交，精確鑒定新恢復(fù)系的恢復(fù)力。

以不育細(xì)胞質(zhì)為背景是指選育恢復(fù)系的母本必須具有不育細(xì)胞質(zhì)[S]而不能有可育細(xì)胞質(zhì)[N]。不育細(xì)胞質(zhì)[S]為母本的雜交、自交后代與父本細(xì)胞核內(nèi)不育基因（rf）或恢復(fù)基因（Rf）互作產(chǎn)生不育和可育2種類型后代，不育株沒有恢復(fù)基因，可育株一定具有恢復(fù)基因，連續(xù)選擇優(yōu)良可育株自交純化即創(chuàng)制出新的恢復(fù)系。如果以可育細(xì)胞質(zhì)[N]為背景，雜交后代均表現(xiàn)可育，無法區(qū)別是否具有恢復(fù)基因，勢必需要單株選擇與測交鑒定恢復(fù)力交替進(jìn)行，不僅選擇效率低，還延長了選育年限。

實踐中以不育細(xì)胞質(zhì)為背景選育恢復(fù)系的方法，有以下幾個途徑：

1 單交

1.1 不育系×恢復(fù)系，以A×R表示

所選恢復(fù)系具有不育細(xì)胞質(zhì)背景。例：（新冬36A×99AR144-1）→2012AR8-3（新恢復(fù)系編號，下同）

1.2 恢復(fù)系×保持系，以R×B表示

母本具[S]細(xì)胞質(zhì)，選可育單株人工去雄授粉。例：99AR144-1×矮抗58B→2014AR5。

1.3 同組合內(nèi)不育株與可育株姊妹交，以A'×R'表示

用于打破連鎖增加重組率，所選恢復(fù)系具不育細(xì)胞質(zhì)[S]。

2 復(fù)交

2.1 A×B//R

例：781A×305-2//91TRZ→99AR144-1

2.2 R×B//R，母本具[S]細(xì)胞質(zhì)

例：2012AR8-3×周麥32B//2014AR5，母本選可育單株人工去雄授粉。

2.3 A×R//A×R*

例：周麥28A×99AR142-1//周麥28A×99AR144-1，R*表示不同恢復(fù)系，下同。母本選可育單株人工去雄授粉。

3 回交

3.1 A5×R

例：小偃54A5×99AR144-1，將小偃54A轉(zhuǎn)育成恢復(fù)系。

3.2 [A2×（R×B）]//R2

例：[矮抗58A2×（99AR144-1×矮抗58B）]//99AR144-1，母本選可育單株人工去雄授粉。

3.3 A4×R//R*

表1 R×B 組合F1套袋自交結(jié)實率及育性分析

例：豫麥34A4×99AR142-1//99AR144-1，母本選可育單株人工去雄授粉。

3.4 A3×R//B

例：新冬52A3 × 99AR144 -1//新冬52B，母本選可育單株人工去雄授粉。

選用具不育細(xì)胞質(zhì)[S]的恢復(fù)系配置R×B組合是選育和鑒定新恢復(fù)系的一個重要方法。如果恢復(fù)基因純合，與保持系雜交F1代不會出現(xiàn)育性分離；恢復(fù)基因雜合，與保持系雜交F1代有全不育株分離。如果有2 對恢復(fù)基因1 對純合另1 對雜合，則F1代有高不育株和半不育株分離，不會出現(xiàn)全不育株。在雜種選擇世代始終選全可育散粉優(yōu)良的單株（穗），可以確?；謴?fù)基因不丟失直至自交純合。

例如，在2018年設(shè)計了6 個R×B 組合，分別對具有不育細(xì)胞質(zhì)[S]的6 個恢復(fù)系：99AR144-1、09AR13、07AR64、09AR14、09測恢2-4、12AR8-3進(jìn)行基因?qū)?shù)和純合性鑒定。揚(yáng)花盛期，觀察R×B雜種一代組合開花散粉情況，每組合中每株套袋1穗，室內(nèi)考種每穗基部小花數(shù)和每穗粒數(shù)，計算套袋自交結(jié)實率（國內(nèi)法）。按張改生和吳兆蘇（1993）[1]提出的小麥育性自交結(jié)實率5 級分型： 全不育0.0%，高不育0.1%～20.0%，半不育20.1%～50.0%，高可育50.1%～80.0%，全可育80.1%～100.0%進(jìn)行育性分析。試驗結(jié)果見表1。

選育的小麥AL 型不育系的骨干恢復(fù)系99AR144-1 具有不育細(xì)胞質(zhì)[S]，已被證明細(xì)胞核內(nèi)有2對主效恢復(fù)基因控制育性，其QTL 分子標(biāo)記位在1BS和2A染色體上[2～3]?；謴?fù)系99AR144-1與保持系雜交F1無不育、高不育、半不育株分離，證明2對恢復(fù)基因是純合的?；謴?fù)系09AR 13與保持系雜交F1全可育63 株，僅有1 株高不育（占1.5%）可以忽略不計，證明2對基因基本是純合的。如果2對恢復(fù)基因雜合，與保持系雜交后代應(yīng)該有全不育株分離，而一對純合一對雜合則有高不育和半不育分離，不會出現(xiàn)全不育株?；謴?fù)系09AR14、09 測恢2-4 和12AR8-3 與保持系雜交F1沒有全不育株分離，全可育株分別占63%、73%和78%，推測該恢復(fù)系一對恢復(fù)基因純合另一對沒有完全純合，需繼續(xù)自交純合?；謴?fù)系07AR64與保持系雜交F1沒有全不育株分離，但全可育與高不育）和半不育按1 ∶0.5 ∶0.5分離，說明該恢復(fù)系一對基因純合另一對基因雜合，推測還存在微效基因效應(yīng)。

單交法和復(fù)交法選出的準(zhǔn)恢復(fù)系和回交法選出的準(zhǔn)恢復(fù)系，前者在自交5代，后者在自交3代需要與3～4 個穩(wěn)定不育系測交。測交種與父本相鄰種植，抽穗后測交種套袋5穗左右，成熟后收獲套袋穗測定平均結(jié)實數(shù)和自交結(jié)實率（國內(nèi)法）。每個測交種與其父本成對收獲測定產(chǎn)量，初步測算雜種優(yōu)勢以備后用。

以不育系胞質(zhì)為背景選育恢復(fù)系的潛在風(fēng)險是恢復(fù)系細(xì)胞質(zhì)遺傳基礎(chǔ)單一，如果遇到與細(xì)胞質(zhì)基因關(guān)聯(lián)密切的生態(tài)逆境（主要是病害），則會遭受重大損失。目前，還沒有小麥AL型不育細(xì)胞質(zhì)對病害具不良副作用的報道。