鄂北棉區(qū)引進的棉花雄性不育系育性穩(wěn)定性鑒定

摘要：以引進的７個棉花（Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ ｈｉｒｓｕｔｕｍ Ｌ．）不育系為材料，通過自交鑒定其育性穩(wěn)定性。試驗分為２組，一組是從７月８日開始，用４個優(yōu)良自交系做保持系分別與７個不育系中下部果枝花蕾雜交，重復(fù)３次，即每個優(yōu)良自交系給不育系授粉３次；另一組是將７個不育系的中上部果枝花蕾進行人工捆花，使之完全自交，１５~２０ ｄ結(jié)束。結(jié)果表明，１０Ｇ００２１不育系中上部果枝花蕾完全自交的可育株率、成鈴率均為０．００％，不育度為１００．００％。其余的６個不育系可育株率為４．３５％～１０．２９％，成鈴率為０．８１％～２．６７％，不育度為９７．３３％～９９．１９％。對完全自交不育的中下部雜交鈴可以放心采摘，反之，懷疑是可育株的統(tǒng)統(tǒng)不采摘，這樣更進一步保證了不育系所制雜交種的純度。說明所引進的不育系的育性不受環(huán)境因素的影響，具有較高的不育度。最后闡述了識別雄性不育系的方法。

關(guān)鍵詞：棉花（Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ ｈｉｒｓｕｔｕｍ Ｌ．）；不育系；可育株率；成鈴率；不育度

中圖分類號：Ｓ５６２；Ｓ３３４．５ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０12）07－1317-03

Sterile Stability of Male Sterile Lines Introduced to Cotton Region in Northern Hubei

ＣＨＥＮ Ｓｈａｎ－ｊｉｅ，ＹＡＮ Ｘｉａｎ－ｈｕｉ，ＴＡＮＧ Ｓａｎ－ｍｉｎｇ，ＬＩ Ｒｕｉ－ｑｉ

（Ｘｉａｎｇｙａｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｘｉａｎｇｙａｎｇ ４４１０５７， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｅｖｅｒｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔｅｒｉｌｅ ｌｉｎｅｓ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｄｅｎｔｉｆｙ ｔｈｅｉｒ ｆｅｒｔｉｌｉｔｙ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｅｌｆ－ｃｒｏｓｓｉｎｇ． Ｔｗｏ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ． Ｏｎｅ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ since Ｊｕｌｙ ８． Ｆｏｕｒ ｅｌｉｔｅ ｉｎｂｒｅｄ ｌｉｎｅｓ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｍａｉｎｔａｉｎｅｒ ｌｉｎｅｓ ｔｏ ｈｙｂｒｉｄ ｗｉｔｈ ｓｅｖｅｎ ＣＭＳ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｂｒａｎｃｈ ｂｕｄｓ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｗｉｔｈ ３ ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｗａｓ ｔｈａｔ ｗｉｔｈｉｎ １５~20 ｄ， ａｌｌ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｂｒａｎｃｈ ｂｕｄｓ ｏｆ ｓｅｖｅｎ ｍａｌｅ ｓｔｅｒｉｌｅ ｌｉｎｅｓ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｓｅｌｆ－ｃｒｏｓｓｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ for ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｓｅｌｆ－ｃｒｏｓｓｅｄ ｕｐｐｅｒ ｂｒａｎｃｈ ｂｕｄ， ｔｈｅ ｆｅｒｔｉｌｅ ｐｌａｎｔ ｒａｔｅ， ｂｏｌｌ ｒａｔｅ ａｎｄ ｓｔｅｒｉｌｉｔｙ ｗｅｒｅ ０．００％， ０．００％ ａｎｄ １００．００％ ｆｏｒ ｍａｌｅ ｓｔｅｒｉｌｅ ｌｉｎｅ １０Ｇ００２１； ａｎｄ ４．３５%~１０．２９％， ０．８１%~２．６７％ ａｎｄ ９７．３３%~９９．１９％ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ６ ｌｉｎｅｓ． Ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｐｕｒｉｔｙ ｏｆ ｍａｌｅ ｓｔｅｒｉｌｅ ｌｉｎｅｓ， ｏｎｌｙ ｔｈｅ ｈｙｂｒｉｄ ｂｏｌｌｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｂｒｕｎｃｈ ｂｕｄｓ， ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｓｅｌｆ－ｓｔｅｒｉｌｅ， ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｐｉｃｋｅｄ ｕｐ． Ｉｔ ｗａｓ ａｌｓｏ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍａｌｅ ｓｔｅｒｉｌｅ ｌｉｎｅｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｗｅｒｅ ｎｏｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ． Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ ｍａｌｅ ｓｔｅｒｉｌｅ ｌｉｎｅ ｗａｓ also ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： cｏｔｔｏｎ（Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ ｈｉｒｓｕｔｕｍ Ｌ．）； ｍａｌｅ ｓｔｅｒｉｌｅ ｌｉｎｅ； ｒａｔｅ ｏｆ ｓｔｅｒｉｌｉｔｙ ｐｌａｎｔ； ｒａｔｅ ｏｆ ｂｏｌｌ； ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｓｔｅｒｉｌｉｔｙ

棉花（Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ ｈｉｒｓｕｔｕｍ Ｌ．）雜種優(yōu)勢已在生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用，我國棉花雜種優(yōu)勢的研究利用處于世界領(lǐng)先水平。目前，雜交制種主要采用人工去雄授粉的方法，這種人工剝花去雄費時費工，制種成本高，在很大程度上阻礙了雜交棉在生產(chǎn)上的迅速普及應(yīng)用。利用棉花雄性不育系進行制種，是從根本上解決這一問題的有效途徑，棉花胞質(zhì)雄性不育三系法制種成本低、速度快，且簡便高效，能為大規(guī)模棉花生產(chǎn)提供用種，是未來棉花雜交種生產(chǎn)較為理想的制種方法［１］。本試驗通過對引進的７個棉花雄性不育系進行鑒定，期望能找到用于三系配套的胞質(zhì)互作的優(yōu)良不育系材料。

１ 材料與方法

１．１ 供試材料

２０１１年３月從中國農(nóng)業(yè)大學(xué)引進７個棉花胞質(zhì)不育系：編號為１０Ｇ００２１、１０Ｇ００２２、１０Ｇ００２４、１０Ｇ００２５、１０Ｇ００２７、１０Ｇ００２８和１０Ｇ００３１。

１．２ 試驗方法

１．２．１ 試驗設(shè)計 ７個不育系品系材料分別種植在７個小區(qū)，依次縱向排列，每個小區(qū)種５行，行長５．０ ｍ，行距１．０ ｍ，等行距種植，株距０．４ ｍ。

１．２．２ 不育系中下部花蕾雜交 不育系于７月８日始花期開始做雜交，選定７個不育系中下部果枝花蕾徹底敗育的棉株，用４個優(yōu)良自交系做保持系與不育系雜交，４個優(yōu)良自交系做保持系的特性分別為：抗蟲豐產(chǎn)、高衣分、大鈴、抗黃萎病。４個優(yōu)良品種分別給７個不育系授粉，連續(xù)重復(fù)３次，也就是每個優(yōu)良自交系給不育系授粉３次，而且中下部果枝的花要保證是不育花。雜交方法［２］：當(dāng)天下午３∶００后，選擇所有第二天要開放的不育系中下部花蕾，掐掉頂部的花冠露出柱頭套上麥稈，拴上紅毛線做記號，第二天上午８∶３０后，用４個優(yōu)良自交系其中之一的花粉給不育系中下部花蕾授粉，授完粉后仍然用麥稈套上，并掛牌注明日期和雜交組合，便于日后采收。授粉時要特別注意不育系的雄蕊是否有花粉，目測是否有花粉，沒有花粉的為不育株；有花粉的為可育株，要整株拔掉。

１．２．３ 不育系中上部花蕾自交 所有不育系中下部花蕾授粉完成后，再做不育系中上部花蕾自交。方法為：當(dāng)天下午３∶００后，選擇所有第二天自交要開放的花蕾，頂端花冠用剪短的線繩捆住，避免第二天花冠張開，不要捆住花的柱頭，并掛牌注明日期，牌應(yīng)掛在花柄和果枝兩個部分，如果花蕾脫落，但是掛牌還應(yīng)留在果枝上，方便以后調(diào)查。第二天上午用同樣的方法，用線繩捆住當(dāng)日要開放的花冠，掛牌。連續(xù)自交１５~２０ ｄ。

２ 結(jié)果與分析

２．１ 不育系自交的育性鑒定

在生產(chǎn)上，不育系敗育越徹底雜交率越高，利用價值就越高［3，4］。因此，對于一個新不育系，鑒定其不育度非常必要。常用自交方法鑒定不育系的不育度，其不育度與自交成鈴率成反比，成鈴率越低不育度越高。９月２０日調(diào)查不育系自交結(jié)果見表１。

由表１可以看出，１０Ｇ００２１不育系中上部花蕾自交，可育株率、成鈴率均為０．００％，不育度為１００．００％。說明引進不育系育性不受環(huán)境因素的影響，不育系敗育徹底。其余６個不育系的可育株率為４．３５％～１０．２９％，成鈴率為０．８１％～２．６７％，不育度為９７．３３％～９９．１９％。這個現(xiàn)象的產(chǎn)生是人為因素造成的，在做不育系中下部雜交時，去雜不認真不徹底。又經(jīng)過１個月，１０月２０日再去調(diào)查做好標記的可育株，大部分鈴都脫落了，只有少量的小鈴干枯在果枝上。鈴脫落原因有多種，有生理、氣候等因素，但從表１可以看出，不育系自交鈴的不育度從９７．３３％到１００．００％，可見不是生理原因造成的脫落，而是不育系花粉敗育較徹底的緣故。表明對引進不育系花粉的目測結(jié)果以及自交試驗結(jié)果與理論相符，即目測沒有花粉的花，自交不能成鈴。

２．２ 不育系中下部雜交鈴采摘

對于７個不育系中下部雜交鈴的收獲應(yīng)十分謹慎，凡是不育系中上部果枝自交做好標記的，懷疑是可育株的統(tǒng)統(tǒng)不采摘棉花，除此之外，每株中下部雜交鈴按照標牌上寫的不同組合，分別采摘放入網(wǎng)袋，這樣更進一步保證了不育系所制雜交種的純度。

３ 小結(jié)

通過試驗，鑒定引進不育系不育度為１００．００％，并證實了引進的不育系育性穩(wěn)定性不受環(huán)境因素的影響，具有較高的不育度。與本試驗花粉鏡鑒結(jié)果相吻合。更進一步地保證了不育系所制雜交種的純度。但是，本試驗引進材料７個不育系，其抗蟲性和豐產(chǎn)性還有待進一步改良［５］。

４ 識別雄性不育系的方法

雄性不育棉花在生長發(fā)育過程中與正?？捎藁]有明顯的差別，一般在蕾期到花鈴期就可以通過花器官形態(tài)特征與可育棉花區(qū)分開。棉花雄性不育株在花器官形態(tài)上表現(xiàn)為：花冠面積比較小，花冠張開的角度小，花蕾比正常植株的花蕾要小，因而萼片顯得比較大；最主要的差別是不育株的花絲短、細，花柱較長，花藥小而且較少（或者完全退化），花藥皺縮不開裂，花藥內(nèi)沒有花粉，或僅有少量空癟的花粉粒，或花粉粒的形狀不規(guī)則且大小不等；有的花粉粒外表看似飽滿，但沒有生活力，有的花粉粒短而粗，細胞質(zhì)不濃厚，花粉粒用碘化鉀染色，多數(shù)不著色或著色淺，花粉粒不萌發(fā)或大多數(shù)不萌發(fā)，萌發(fā)后花粉管也很短?？偟膩碚f，雄性不育植株雌蕊發(fā)育正常，能接受外來花粉正常結(jié)鈴，但雄蕊不發(fā)育或發(fā)育不完全（退化），不能產(chǎn)生有正常生活力的花粉，自交不結(jié)實，只能用生長發(fā)育正常的花粉授粉才能正常結(jié)實，生產(chǎn)實踐中雄性不育的利用價值即在于此。在棉花不育系的實際研究中，按照不育系的表現(xiàn)可劃分為完全不育型、部分不育型和溫敏雄性不育型３種類型，目前生產(chǎn)上利用的僅有完全不育型［３］。

４．１ 完全不育型

這類不育系的花粉敗育徹底，不能產(chǎn)生成熟的花粉粒，無論是自交系還是用手捻破花藥強制自交都不能結(jié)實，環(huán)境條件對它沒有影響。用這類不育系制種可以生產(chǎn)出１００％的雜交種子。

４．２ 部分不育型

部分不育型的花粉敗育不徹底，會產(chǎn)生部分成熟的花粉粒，環(huán)境條件對其散粉影響也較大，年度間表現(xiàn)不一致，所以此類不育系在生產(chǎn)上的利用價值有限［４］。

４．３ 溫敏雄性不育型

溫敏雄性不育型花粉育性受外界環(huán)境溫度影響，當(dāng)外界溫度超過某一臨界值時，雄蕊育性發(fā)生轉(zhuǎn)變。由于環(huán)境溫度是人為難以控制的因素，以前研究認為該類型不能在生產(chǎn)上應(yīng)用，但是現(xiàn)有研究表明，當(dāng)環(huán)境溫度處于臨界值以外的某一范圍時，表現(xiàn)為完全不育，可以作為不育系使用，而在另一溫度條件下表現(xiàn)為完全可育，可以作為保持系使用，因此可以通過“一系兩用”的方法實現(xiàn)應(yīng)用。

參考文獻：

［１］ 梁清志，榮義華，付永紅，等．棉花雄性不育及雜種優(yōu)勢利用研究進展［Ｊ］．江西棉花，２０１１，３３（Ｓ１）：８３－８６．

［２］ 呂淑平，程 靜，謝徳意，等．自育棉花不育系不育性鑒定［Ｊ］．河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，２００６（２）：４７－４８．

［３］ 劉愛玉，陳金湘，李瑞蓮，等． 棉花雄性不育研究利用現(xiàn)狀與展望［Ｊ］．中國棉花，２００５，３２（３）：５－9．

［４］ 梅正鼎，賀云新，張志剛，等． 淺析國內(nèi)棉花不育系的研究與應(yīng)用［Ｊ］．江西棉花，２０１１，３３（４）：３－５．

［５］ 范萬發(fā)，賀道華． 棉花三系雜交種Ｆ１代出現(xiàn)不育株的根源研究［Ｊ］．江西棉花，２０１０，３２（４）：２０－２２．