印度南瓜（Cucurbita maxima Duch.）核不育系‘Se_MA1802’的特性

劉澤發(fā) 黃丁容 謝波 曾永賢 姜艷芳 陽習(xí)鵬

摘 要： 植物核雄性不育現(xiàn)象在自然界中廣泛存在，隱性核不育具有不育系和保持系植株，因而具有重要的雄性不育育種應(yīng)用和雜交種子生產(chǎn)研究與利用價(jià)值。利用自主誘變并選擇的具有核雄性不育特性的‘Se_MA1802印度南瓜材料，對(duì)其雄性不育特征及遺傳規(guī)律進(jìn)行研究，結(jié)果表明，印度南瓜‘Se_MA1802不育系為單基因控制的可穩(wěn)定遺傳的隱性核不育，后代遺傳性狀穩(wěn)定，與系內(nèi)可育株對(duì)比，花器略小、平均單果質(zhì)量減輕、平均單果種子數(shù)目減少，無其他不良性狀相連鎖，同2個(gè)恢復(fù)系配組F1表現(xiàn)出100%雄性可育，具有較重要的開發(fā)利用前景。

關(guān)鍵詞： 印度南瓜; 雄性核不育; 特征特性

Characterization of pumpkin（Cucurbita maxima Duch.）GMS line ‘Se_MA1802

LIU Zefa， HUANG Dingrong， XIE Bo， ZENG Yongxian， JIANG Yanfang， YANG Xipeng

（Hunan University of Humanities， Science and Technology， Loudi 417000， Hunan， China）

Abstract： Plant genetic male sterility（GMS） widely exists in nature. Recessive GMS has sterile lines and maintainer lines， so it has important application value in breeding and hybrid seed production research and utilization. In this study， the male sterility characteristics and hereditary law of pumpkin GMS line of ‘Se_MA1802 were studied. The results showed that the GMS line ‘Se_MA1802 was a recessive male sterility controlled by a single gene， and the hereditary characters of its offspring were stable. Compared with the fertile plants in the line， the floral organ was slightly smaller，the number of seeds decreased and the average single fruit weight was reduced， no link to other bad traits， The F1 plants from cross of two restorer lines showed 100% male fertility， so the GMS ‘Se_MA1802 lines showed important development and utilization prospects.

Key words： Cucurbita maxima Duch.; GMS; Characteristics

植物雄性不育性普遍存在，從J. G. Kolreuter于1763年觀察到雄性不育現(xiàn)象以來，已經(jīng)在43科162屬617個(gè)物種及種間雜交種發(fā)現(xiàn)雄性不育[1-2]，雄性不育已經(jīng)作為重要的工具用于各種作物的雜交制種及優(yōu)勢(shì)利用，特別是自花授粉作物和常異花授粉作物的雜種優(yōu)勢(shì)利用，已經(jīng)把雄性不育作為重要的途徑，如水稻、辣椒、棉花、白菜，玉米、甘藍(lán)等。葫蘆科作物大多屬于常異花作物，目前有在西瓜[3-7]、甜瓜[8-11]等葫蘆科作物上有研究報(bào)道，但是開展雄性不育應(yīng)用較少。馬雙武等認(rèn)為西瓜報(bào)道的幾個(gè)不育材料均有一定的缺點(diǎn)，存在不育系利用育性差采種量低，種子成本較高，或者與不良性狀連鎖，應(yīng)用程度受到了限制[12]。甜瓜不育系1991有研究報(bào)道[11]，后期研究主要在材料遺傳特性研究上，應(yīng)用研究報(bào)道較少。南瓜的雄性不育研究報(bào)較少，2007年有報(bào)道發(fā)現(xiàn)在西葫蘆中發(fā)現(xiàn)雄性不育現(xiàn)象，但不育株率低且不穩(wěn)[13]，2012年也有報(bào)道發(fā)現(xiàn)在短蔓的印度南瓜材料中伴有雄花花藥退化，但雌花難以坐果，這些發(fā)現(xiàn)均無后續(xù)研究報(bào)道[14]。

2017年，在經(jīng)過誘變處理的印度南瓜自交系中發(fā)現(xiàn)若干株雄花敗育植株，通過系內(nèi)雜交保存并開展系列研究。筆者對(duì)新發(fā)現(xiàn)的‘Se_MA1802雄性不育材料進(jìn)行植物學(xué)性狀及不育性狀遺傳規(guī)律研究，為進(jìn)一步開發(fā)與利用南瓜雄性不育材料奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

‘Se_MA1802是在經(jīng)過0.2 mol·L-1的甲基磺酸乙酯（EMS）20 min誘變處理的印度南瓜高代自交系材料中發(fā)現(xiàn)的不育突變株，經(jīng)過連續(xù)4代系內(nèi)雜交，不育性狀逐漸穩(wěn)定。遺傳規(guī)律試驗(yàn)采用的雄性不育恢復(fù)性測(cè)定的材料為正?？捎《饶瞎细叽越幌担?8-37-2與18-04-3）。主要儀器設(shè)備：掃描電鏡（SEM-6380IV，日本產(chǎn)）。

1.2 方法

試驗(yàn)在湖南人文科技學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院試驗(yàn)基地進(jìn)行。2017年秋季、2018年春季及2018年秋季，開展不育株及可育株的植物學(xué)特征觀察試驗(yàn)。主要觀察記載生長(zhǎng)勢(shì)、分枝性能、抗病性、坐果性、單果質(zhì)量、果實(shí)形狀、果肉顏色、單瓜結(jié)籽數(shù)，開花習(xí)性及花器結(jié)構(gòu)，花粉育性。

遺傳規(guī)律采用系內(nèi)雜交并對(duì)雜交后代的不育特性分離特性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用正?？捎母叽越幌挡牧?8-37-2、18-04-3分別與‘Se_MA1802不育株進(jìn)行雜交，觀察F1代的育性，對(duì)‘Se_MA1802不育系中可育株進(jìn)行自交，統(tǒng)計(jì)分析雄性不育與可育植株分離比例，進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，對(duì)‘Se_MA1802的不育特性遺傳規(guī)律進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 ‘Se_MA1802不育系雄花形態(tài)特性分析

對(duì)‘Se_MA1802雄性不育株及可育株雄花形態(tài)學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，不育株雄花穩(wěn)定表現(xiàn)為花粉敗育，可育株花粉正?？捎?，雄花花蕾發(fā)育到開花前8 d形態(tài)差異不明顯。雄花開放到花前7 d，大部分不育株雄花花柱開始逐漸褐化，最終成黑褐色并干癟，少部分不育株雄花花冠可以正常開放，形態(tài)上比可育株的雄花花器略小，花柱褐化干癟且無花粉散出。可育株雄花均表現(xiàn)正常，如圖1-A～D、圖2。

2.2 ‘Se_MA1802不育系及測(cè)試材料植株特性

對(duì)‘Se_MA1802不育系及測(cè)試材料植株特性進(jìn)行觀察記載，結(jié)果顯示，‘Se_MA1802雄性不育株的果實(shí)外形、種子顏色及外形與雄性可育株無明顯差異，但是平均單果質(zhì)量、果實(shí)縱徑與橫徑顯著減少，平均單果種子數(shù)量減少，此外無其他不良性狀連鎖。‘Se_MA1802不育株與‘18-37-2及‘18-04-3配組，其種子數(shù)目均有增加，其中‘Se_MA1802×18-04-3F1種子數(shù)目增加明顯，說明不同父本花粉對(duì)‘Se_MA1802不育株種子數(shù)目有一定的影響（表1）。

2.3 ‘Se_MA1802不育系的不育特性和遺傳特性

2017年秋季對(duì)獲得的‘Se_MA1802的不育株與系內(nèi)可育株進(jìn)行雜交，并利用高代自交系‘18-37-2及‘18-04-3分別與‘Se_MA1802不育株進(jìn)行雜交。2018年春季對(duì)種植調(diào)查植株育性分離情況，發(fā)現(xiàn)‘Se_MA1802（不育×可育）雜交后代雄性不育與可育植株分離比例為1∶1，2018年秋季對(duì)‘Se_MA1802（不育×可育）中的可育株自交后代的雄花育性進(jìn)行調(diào)查，其雄性不育株與可育株分離比為1∶3。‘Se_MA1802不育株隱性純合基因型（msms）、可育株雜合性基因型（Msms）及可育株顯性純合基因型（MsMs）符合核不育兩用系遺傳模型，說明‘Se_MA1802為隱性核不育兩用系?！甋e_MA1802×18-37-2‘Se_MA1802×18-04-3F1代植株全部可育，進(jìn)一步驗(yàn)證了上述結(jié)論，并可以利用該不育材料進(jìn)行育種及種子生產(chǎn)應(yīng)用，如表2、圖3。

3 討論與結(jié)論

選育優(yōu)良的兩用系作母本配制雜種一代，兩用系中有一半是可育株，在授粉前必須拔除，否則會(huì)造成極高的假雜種而喪失其利用價(jià)值。因此，能否及時(shí)徹底地拔除兩用系中的可育株是兩用系利用價(jià)值大小的限制因素。從試驗(yàn)結(jié)果來看，‘Se_MA1802雄性不育株與可育株形態(tài)學(xué)上表現(xiàn)為雄花敗育，雄花變小或者褐化、凋亡，可以在雌花開花前根據(jù)雄花育性提前清除雄性可育株。但是否可以在苗期或者種子形態(tài)上找到與雄性不育連鎖的形態(tài)學(xué)標(biāo)記性狀，從而早期淘汰兩用系的可育株，提高核雄性不育兩用系的利用價(jià)值，需要進(jìn)一步的觀察試驗(yàn)。另外，該雄性不育性狀與平均單果種子數(shù)及平均單果質(zhì)量連鎖遺傳，表現(xiàn)種子數(shù)量減少及單果質(zhì)量減輕，對(duì)品質(zhì)、抗病性及植株其他特性等明顯影響，不育系同其他2個(gè)自交系雜交全部可育，可以進(jìn)一步擴(kuò)大雜交配組和配合力測(cè)定，為該雄性不育材料育種及雜交種子生產(chǎn)應(yīng)用提供試驗(yàn)依據(jù)。此外，核不育基因與恢復(fù)基因的調(diào)控機(jī)理，不育基因挖掘與利用也是進(jìn)一步研究的內(nèi)容。

從形態(tài)學(xué)調(diào)查及掃描電鏡觀察結(jié)果來看，印度南瓜‘Se_MA1802雄性不育株穩(wěn)定表現(xiàn)為雄花花粉敗育，雄花花蕾發(fā)育到開花前8 d形態(tài)差異不明顯，花前7 d開始，大部分雄花花柱逐漸褐化，最后成為黑褐色并干癟，少部分不育株雄花花冠可以正常開放，但形態(tài)上比可育株的雄花花器偏小，花柱褐化、干癟且無花粉散出。通過遺傳分析，‘Se_MA1802屬于單基因控制的隱性核不育，不育系與兩個(gè)高代自交系能正常配組并產(chǎn)生種子，100%雄性可育，因此可以進(jìn)一步開展雄性不育雜家育種及雜交種子生產(chǎn)研究與應(yīng)用。

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