一種小辣椒雄性不育性及其三系配套的研究

沈素香 鄭興國(guó) 朱方麗 陸德祥 范雅各 李洋 丁海燕

摘要：2004年從某一單生品種后代中分離獲得雄性不育株，通過(guò)多年回交轉(zhuǎn)育，于2011年獲得不育性穩(wěn)定的簇生型和單生型小辣椒雄性不育系3198-1A和3048-1A，其特點(diǎn)是春夏季不育性穩(wěn)定，9月上旬日照變短、氣溫下降后育性恢復(fù)。因此，利用大棚溫室進(jìn)行“一茬二季”不育系繁種：春季將不育系與保持系按5 ∶[G-3]1比例種植，開(kāi)花期進(jìn)行人工輔助授粉，并用防蟲(chóng)網(wǎng)防治天然雜交；秋季利用其育性的恢復(fù)獲得自交種子。2010年測(cè)配22個(gè)組合，其F1育性恢復(fù)性能好的組合有3414-3-5等3個(gè)，從而選育出2個(gè)優(yōu)良小辣椒雜交組合3198-1A×3414-3-5和3048-1A×3414-3-5，實(shí)現(xiàn)了三系配套。同時(shí)，研究雄性不育花的形態(tài)，初步研究其遺傳特性和雜交制種技術(shù)。

關(guān)鍵詞：小辣椒；雄性不育性；回交轉(zhuǎn)育；三系配套

中圖分類號(hào)： S641303文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（201412-0208-03

小辣椒是指辣椒（Capsicum annuum L栽培種中果實(shí)長(zhǎng)指狀、頂端漸尖的單生型或簇生型變種，其果實(shí)中辣椒素含量較一般的菜用椒高，是一種重要的調(diào)味蔬菜，在我國(guó)具有悠久的種植歷史，近年來(lái)發(fā)展很快[1]。但目前各地種植的品種多為常規(guī)品種，或者是農(nóng)民自留自選的地方品種，生長(zhǎng)勢(shì)弱，混雜度高，產(chǎn)量低。辣椒是常異花授粉作物，小辣椒的天然異交率一般為20%～30%（筆者2005年測(cè)定為21%，雜種優(yōu)勢(shì)較強(qiáng)，其雜交種品種普遍具有生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)、抗性強(qiáng)、產(chǎn)量高、品質(zhì)好、果型整齊等優(yōu)點(diǎn)。目前選育辣椒雜交種的途徑主要有人工去雄授粉和利用雄性不育輔助授粉2個(gè)。利用雄性不育系制種，免去了人工去雄和授粉標(biāo)記的麻煩，能降低制種成本，工作效率可提高11～13倍[5]。如能利用性不育種質(zhì)選育出適合當(dāng)?shù)胤N植的優(yōu)良小辣椒雜交品種，即能滿足生產(chǎn)對(duì)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)新品種的迫切需要。

1小辣椒雄性不育種質(zhì)資源的獲得及其研究利用概況

筆者長(zhǎng)期從事小辣椒地方種質(zhì)資源的收集與研究。2004年從某一單生品種后代中分離出小花藥雄性不育株，其花器特征見(jiàn)圖1。要想留住這難得的不育種質(zhì)，必須尋找到保持系種質(zhì)材料。因此，當(dāng)年以該不育株為母本，以多個(gè)地方品種為父本，獲得20多種F1組合的種子。2005年觀察各F1的育性，發(fā)現(xiàn)有4種父本所在的組合表現(xiàn)出不同程度的育性分離，以這些組合中的不育單株再與父本株回交，獲得回交1代，從回交1代中再選不育株與父本回交，至2011年得到幾乎全不育的不育株系2個(gè)——3048-1A和3198-1A。3048-1A為簇生型，3198-1A為單生型，它們的回交父本3048-1和3198-1即是這2個(gè)不育系的保持系（3048-1B和3198-1B，其他2個(gè)父本轉(zhuǎn)育的回交后代材料不育性總是不穩(wěn)定，最終被淘汰。由此可見(jiàn)，父本的遺傳背景對(duì)回交轉(zhuǎn)育不育系的重要性，這也驗(yàn)證了沈火林等的觀點(diǎn)[6]。在轉(zhuǎn)育不育系的同時(shí)，通過(guò)廣泛測(cè)交，選擇出育性恢復(fù)較好的恢復(fù)系材料3414-3-5。經(jīng)過(guò)多年的回交轉(zhuǎn)育和雜交篩選，初步完成了小辣椒“三系”配套的研究。

2小辣椒雄性不育系的花器特性

21形態(tài)特征

如圖1所示，雄性不育花的花蕾、花冠、花藥均比較瘦小，開(kāi)花時(shí)花藥開(kāi)裂遲，無(wú)花粉或少花粉；而它的保持系（正?；ɑɡ佟⒒ü?、花藥均比較大，花藥正常開(kāi)裂，花粉多，花藥外布滿白色花粉。

[F（W10][TPSSX1tif][F]

將不育系和保持系不同發(fā)育時(shí)期的花蕾及其花藥置于數(shù)碼顯微鏡（愛(ài)國(guó)者數(shù)碼觀測(cè)王GE-5下觀察，并進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)計(jì)，其形態(tài)特征（多數(shù)指標(biāo)取10朵花的平均值見(jiàn)表1。

從表1可見(jiàn)，不育系大花苞和中花苞的長(zhǎng)度和寬度明顯小于保持系，花藥的長(zhǎng)度和寬度也明顯小于保持系。在顯微鏡下觀察，花粉粒直徑在開(kāi)花前3～4 d達(dá)到5～7 μm，以后逐漸開(kāi)始解體，至開(kāi)花前1～2 d已看不見(jiàn)正?；ǚ哿?。

將這種不育系的花藥（開(kāi)花前1～2 d與保持系的花藥切片鏡檢，可見(jiàn)保持系的花藥腔大，花粉粒充實(shí)、飽滿；而不育系花藥腔小，未觀察到花粉粒（圖2、圖3。

22生物學(xué)習(xí)性

該不育株在回交轉(zhuǎn)育初期（回交1～2代表現(xiàn)出明顯的高溫不育性。夏季白天最高溫度超過(guò)30 ℃，日平均溫度超過(guò)25 ℃，持續(xù)3 d后即進(jìn)入不育狀態(tài)，表現(xiàn)為花藥瘦小、無(wú)花粉粒（花粉粒解體的特性。隨著回交代數(shù)增加（回交5～7代，對(duì)日照長(zhǎng)度漸不敏感，整個(gè)春夏季均不育。當(dāng)9月上旬白天最高溫度低于30 ℃、日平均溫度低于25 ℃、日照時(shí)間短于1283 h時(shí)，持續(xù)3 d后的育性逐漸恢復(fù)，花藥開(kāi)始飽滿起來(lái)，開(kāi)裂后可見(jiàn)到白色花粉粒，在顯微鏡下觀察到直徑30 μm的正?；ǚ哿＃谧匀粻顟B(tài)下能正常結(jié)實(shí)。

3小辣椒雄性不育系的繁殖技術(shù)

小辣椒的雄性不育系在春夏季高溫期（5月上旬至8月下旬不育性穩(wěn)定，秋季氣溫下降后（日平均溫度降至25 ℃以下時(shí)育性逐漸恢復(fù)，能自交結(jié)實(shí)。根據(jù)這一特性，不育系種子的繁殖可采用“一茬兩季”繁種。

第1階段為春季繁種。12月下旬開(kāi)始育苗，不育系和保持系以5 ∶[G-3]1的比例分別在多層覆蓋的保溫大棚內(nèi)同期播種、育苗，3月下旬至4月上旬分別定植在單棟大棚中，5月大量開(kāi)花時(shí)用保持系的花粉給不育系授粉，具體方法如下：每天08：00前將花冠已開(kāi)放的保持系花朵采下放入淺口塑料容器或玻璃容器中（未開(kāi)裂散粉的會(huì)逐漸開(kāi)裂散粉，切忌用金屬容器（金屬容器在陽(yáng)光下溫度太高會(huì)使花粉失活。授粉時(shí)選擇花藥全裂開(kāi)、花粉散出的保持系花朵，將其花瓣后翻，用右手拇指、食指和中指捏住花柄及花冠，左手捏住不育系花朵，用保持系花藥部位（上面沾滿花粉對(duì)準(zhǔn)不育花柱頭輕輕涂抹2～3次，保證不育花柱頭上沾滿花粉，每朵父本花可給4～5朵母本花授粉。每天如此，直至7月中上旬高溫來(lái)臨。進(jìn)入高溫期后停止授粉，注意肥水管理，使果實(shí)能在八月底之前成熟。每株可結(jié)20多個(gè)果實(shí)，紅熟后及時(shí)收獲，攤晾、曬干。endprint

第2階段為秋季制種。8月下旬不育系上的紅熟果收完后進(jìn)行植株調(diào)整，將一些老化的大分枝剪除，同時(shí)追施尿素150 kg/hm2，以促進(jìn)基部小分枝的發(fā)生，約20 d后就能陸續(xù)開(kāi)花。此時(shí)氣溫下降、日照變短，不育系的花藥已恢復(fù)正常，能自行正常結(jié)果，至12月拉秧（大棚內(nèi)時(shí)，每株又可結(jié)紅熟果20多個(gè)。

需要注意的是，在不育系開(kāi)花坐果期，一定要做好隔離，如用防蟲(chóng)網(wǎng)防治天然雜交，以確保不育系種子的純度。

4優(yōu)良恢復(fù)系的篩選

將不育株系與除保持系外的所有優(yōu)良辣椒品種（含有恢復(fù)基因種質(zhì)廣泛雜交，觀察各組合F1的育性恢復(fù)率和產(chǎn)量等性狀，育性恢復(fù)好、產(chǎn)量高的強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合的父本品種即為恢復(fù)系。2009年將優(yōu)良純合的22個(gè)小辣椒品種與不育株系雜交，獲得22個(gè)雜交組合，觀察各F1的育性，發(fā)現(xiàn)只有3414-3系（3414-3-4、3414-3-5、3414-3-7材料對(duì)雄性不育的恢復(fù)性接近100%，以父本為3414-3-5的F1性狀最優(yōu)，遂確定其為該雄性不育系的最優(yōu)恢復(fù)系父本，其姊妹系 3414-3-7 和3414-3-4為備用恢復(fù)系父本。

2011—2013年將不育株系與恢復(fù)系材料3414-3-5進(jìn)行雜交，然后進(jìn)行篩選。目前已選出純合優(yōu)良、恢復(fù)性能好的恢復(fù)系材料，選育出2個(gè)優(yōu)良小辣椒雜交組合3198-1A×3414-3-5和3048-1A×3414-3-5。

5雜交制種技術(shù)

利用上述不育種質(zhì)進(jìn)行雜交制種時(shí)，授粉期應(yīng)安排在氣溫適宜、不育性穩(wěn)定的5月上旬至7月上旬。具體方法與不育系春季繁殖類似。也是12月下旬開(kāi)始育苗，不育系和恢復(fù)系以10 ∶[G-3]1的比例分別在多層覆蓋的保溫大棚內(nèi)同期播種、育苗，3月下旬至4月上旬分別定植在單棟大棚中，5月大量開(kāi)花時(shí)用恢復(fù)系的花粉給不育系授粉，具體方法參照“3”節(jié)。

6結(jié)論

本研究中的雄性不育性在整個(gè)春夏季比較穩(wěn)定，而進(jìn)入9月后隨著氣溫降低和日照變短，育性逐漸恢復(fù)。不育性狀具體表現(xiàn)為在開(kāi)花前2～3 d花粉粒直徑5～7 μm時(shí)逐漸解體，至開(kāi)花前1～2 d時(shí)完全解體。這種不育性的影響因子和影響機(jī)理等目前尚不明了，有待于進(jìn)一步研究。

目前初步判斷該雄性不育性可能受2對(duì)等效不育基因控制，另外可能還受微效的修飾基因控制，具體的遺傳機(jī)理有待于進(jìn)一步研究。

目前雖已實(shí)現(xiàn)了三系配套，但是恢復(fù)系源只有1個(gè)（3414-3，要想獲得更好的雜交組合，需要更廣泛地收集、篩選優(yōu)良恢復(fù)系材料。

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