利用國外優(yōu)良甜菜品種選育授粉系的理論與實(shí)踐

湯曉昀，于澤華，宋瑛，賀碧微，閆甜甜，胡華兵

利用國外優(yōu)良甜菜品種選育授粉系的理論與實(shí)踐

湯曉昀，于澤華，宋瑛，賀碧微，閆甜甜，胡華兵*

（新疆石河子農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，石河子832011）

育種實(shí)踐表明，利用國外優(yōu)良甜菜品種選育授粉系是一種創(chuàng)新種質(zhì)資源行之有效的方法。由于基因分離重組，甜菜品種C1、C2的F2代塊根產(chǎn)量、產(chǎn)糖量較其F1代減產(chǎn)20%、26%以上，達(dá)顯著或極顯著水平；F2代含糖率較其F1代都有所降低，差異不顯著。S1代各株系間葉叢、葉片差異明顯，但各株系地上部表型性狀整齊度較好。其母根生長勢弱，采種株多枝型多，植株高度降低，且生育期推遲。S1代中各株系塊根產(chǎn)量、產(chǎn)糖量較CK低，含糖率差異較大，含糖率高低最大相差3.26度，品種含糖率高低對后代影響較大。

甜菜；授粉系；選育

甜菜作為食糖的原料之一，我國主要種植于黑龍江、內(nèi)蒙古、新疆等北方省份，是區(qū)域農(nóng)業(yè)種植的重要農(nóng)作物之一；甜菜種植對于調(diào)整區(qū)域農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展有重要的作用。但是在國際、國內(nèi)食糖供需失衡導(dǎo)致價(jià)格劇烈波動(dòng)的沖擊下，甜菜種植比較效益偏低，造成我國甜菜種植面積大幅度下滑，這在一定程度上影響了甜菜科技工作者育種的信心。另一方面，由于中國不是甜菜起源地，甜菜種質(zhì)資源較為缺乏，種質(zhì)創(chuàng)新手段相對落后，種質(zhì)資源有限，選育的品種與國外品種相比，產(chǎn)質(zhì)量差距較大：塊根產(chǎn)量有優(yōu)勢而含糖率較低，或者含糖率較高而塊根產(chǎn)量較低。

近些年來，甜菜生產(chǎn)中用種皆為國外品種，且不斷有國外知名種業(yè)公司進(jìn)入。石河子甜菜研究所與多家國外公司有合作關(guān)系，在多年國外甜菜新品種田間鑒定中發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)在國外甜菜品種中塊根產(chǎn)量與含糖率雙高品種較多，每667m2產(chǎn)糖量（折算）過1t，甚至超過1.1t；不同公司甜菜品種抗病性不一樣，但總體較以往有較大幅度提高；多數(shù)品種葉片小、葉叢直立緊湊、塊根勻稱、根體光滑，適合高密度種植、機(jī)械化作業(yè)要求。

多年育種實(shí)踐表明，利用國外優(yōu)良甜菜品種選育授粉系是一種創(chuàng)新種質(zhì)資源行之有效的方法，現(xiàn)提出利用國外優(yōu)良品種選育授粉系的理論與實(shí)踐，以期共同探討。

圖1　分離選育授粉系

1　選育授粉系理論

目前進(jìn)入新疆的國外甜菜品種多數(shù)為單粒品種，這類品種為三交種，單粒不育系和異型保持系生成二元不育系，再和授粉系雜交生成雜交種，即雜交種F1：A/B′//C。雜交種F1雖為三交種，但田間葉叢、葉片表型性狀整齊度較好。一般情況下，雜交種F1粒育性基因?yàn)镸mS（x_z_）。其母根花期粒性全部為多粒，但育性表現(xiàn)極其多樣復(fù)雜：有的品種全部完全不育，有的個(gè)別植株散粉良好，有的表現(xiàn)為半可育、半不育混雜等。對于有粉、散粉植株可采取圖1[1]選育方法。

理論上講，F(xiàn)2代基因發(fā)生巨大的分離和重組，變異幅度較大。葉叢、葉片、塊根表型性狀類型多樣，塊根個(gè)體之間產(chǎn)量、含糖率均有較大差異。這也為選育出各類優(yōu)良授粉系提供了良好的機(jī)會。同時(shí)，F(xiàn)2代粒育性基因分離和純化，會導(dǎo)致出現(xiàn)一定比例的單粒植株，育性也更加復(fù)雜多樣。

F2代經(jīng)過一代強(qiáng)制自交后生成S1代，其各株系葉叢、葉片等地上部表型性狀差異明顯，但各株系整齊度較好。田間采種中發(fā)現(xiàn)：其母根生長勢非常弱，無效株、頑固株增多，多枝型表現(xiàn)較多，植株高度大幅度降低，且生育期推遲至花期滯后。甜菜作為異花授粉作物，強(qiáng)制自交可能會造成自交不結(jié)實(shí)、種子量少等現(xiàn)象。鑒于S1代母根生長勢弱，采種時(shí)可以考慮母系法[2]。

2　選育授粉系實(shí)踐

2011年，開始利用國外公司優(yōu)良甜菜品種C1、C2分離選育授粉系實(shí)踐。2012年將這兩個(gè)品種分別混合授粉、混合收獲其F2種子，2013年進(jìn)行了春播比較鑒定試驗(yàn)。試驗(yàn)在甜菜所試驗(yàn)地進(jìn)行，隨機(jī)區(qū)組排列，3重復(fù)，4行區(qū)。試驗(yàn)結(jié)果如下表1。

表1　雜交種F1與其F2產(chǎn)質(zhì)量比較

表2　 S1代產(chǎn)質(zhì)量鑒定結(jié)果

從表1中可以看出，F(xiàn)2代塊根產(chǎn)量、含糖率、產(chǎn)糖量與其F1代比較均有下降。塊根產(chǎn)量、產(chǎn)糖量較其F1代分別減產(chǎn)20%、26%以上，減產(chǎn)幅度較大，呈顯著或極顯著水平；C1-F2代含糖率較其F1代降低0.07度，降幅不明顯，但C2-F2代含糖率較其F1代降低1.53度，降幅較為明顯，二代之間含糖率比較不顯著。

2013年對兩個(gè)品種F2代群體單株套帳隔離、強(qiáng)制自交、單株收獲S1代，2014年在春播試驗(yàn)地鑒定比較株系間產(chǎn)質(zhì)量。由于種子量有限，試驗(yàn)為兩行區(qū)，不設(shè)重復(fù)，對照為BETA356。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

從表2中可以看出，S1代中各株系塊根產(chǎn)量普遍較CK低；各株系含糖率差異較大，C1-F2-8含糖率17.05%，較CK提高2.37度，C1-F2-2含糖率13.79%，較CK降低0.89度；多數(shù)材料含糖率較CK提高。由于塊根產(chǎn)量較CK減產(chǎn)幅度大，全部材料產(chǎn)糖量較CK減產(chǎn)?；蚍蛛x重組導(dǎo)致S1代各株系間含糖率出現(xiàn)較大差異；品種C1含糖率高，其后代多數(shù)材料含糖率較高，品種C2含糖率較低，其后代多數(shù)材料含糖率偏低。可以挑選出部分塊根產(chǎn)量、產(chǎn)糖量較高和含糖率高的S1代材料繼續(xù)育種程序。

3　結(jié)論與討論

生產(chǎn)實(shí)踐表明，多數(shù)國外甜菜品種塊根產(chǎn)量、含糖率較高，抗逆性、抗病性較強(qiáng)，田間表現(xiàn)年份間、地域間較穩(wěn)定一致。利用部分較優(yōu)品種分離選育授粉系是一種較好、較快的方法。但在育種實(shí)踐中會遇到一些問題。

3.1雜交種粒育性基因決定了其后代粒育性表型復(fù)雜多樣，在選育授粉系過程中，其粒性、育性基因不斷分離、重組，所以要不斷淘汰單粒材料、不育材料，同時(shí)要關(guān)注花粉量大小。

3.2雜交種作為三交種，其后代塊根產(chǎn)量、含糖率等性狀分離嚴(yán)重，所以在選育過程中要加強(qiáng)田間產(chǎn)質(zhì)量鑒定工作，不斷尋找表現(xiàn)較好的材料。

育種實(shí)踐中，F(xiàn)2代塊根產(chǎn)量、產(chǎn)糖量較其F1代分別減產(chǎn)20%、26%以上，減產(chǎn)顯著或極顯著；C1-F2代含糖率較其F1代降低0.07度，C2-F2代含糖率較其F1代降低1.53度，含糖率變化因材料而異。

S1代中各株系塊根產(chǎn)量、產(chǎn)糖量普遍較CK低，減產(chǎn)幅度大；各株系含糖率差異較大，C1-F2-8含糖率17.05%，C1-F2-2含糖率13.79%，二者相差3.26度；多數(shù)材料含糖率較CK提高。品種C1含糖率高，其后代多數(shù)材料含糖率也偏高，品種C2含糖率較低，其后代多數(shù)材料含糖率偏低。

3.3甜菜作為異花授粉作物，異花結(jié)實(shí)率高。在選育過程中，強(qiáng)制自交易發(fā)生自花不實(shí)現(xiàn)象，其后代母根也易發(fā)生生長勢弱、采種株變矮、生育期推遲等衰退現(xiàn)象。所以在選育過程中要加大選育規(guī)模，避免頑固株、無效株以及淘汰株、自花不實(shí)等帶來的絕收。同時(shí)，要加強(qiáng)田間管理工作，通過施肥、除草、噴施激素等措施來提高選育效率。

利用國外優(yōu)良品種選育授粉系是一個(gè)長期過程，其育種理論、育種程序在生產(chǎn)實(shí)踐中可以不斷優(yōu)化和完善，以期選育出更多更好的授粉系。

[1]胡華兵.甜菜育種案例淺析[J].中國糖料，2013，35（1）：76-77.

[2]曲文章，崔廣臣，陳連江，等.中國甜菜學(xué)[M].哈爾濱：黑龍江人民出版社，2003：434-435.

Theory and Practice of Breeding Pollination by Foreign Sugar Beet Variety

TANG Xiao-yun,YU Ze-hua,SONG Ying,HE Bi-wei，YAN Tian-tian,HU Hua-bing*
(Shihezi Academy of Agricultural Sciences,Shihezi,Xinjiang 832011)

Breeding practice showed that it is an effective way to innovate germplasm resources by using excellent foreign beet varieties.Due to the separation and recombinant of genes,the root yield,sugar yield of F2generation of cultivars C1,C2significantly reduced by more than 20%and 26%,but the sugar content insignificantly decreased,in comparison with the F1generation.Foliage and leaves of the different strains of S1generation were significantly different,but the upper part of phenotypic traits of a strain was better uniformity. The mother root growth of S1generation was weak and multi branched,plant height reduced and delayed reproductive period.S1progeny strains on root yield and sugar yield were lower than CK,sugar contentwasmore different,sugar content levelmaximum difference reached 3.26 degrees,and Sugar content level of varieties had a great influence on the progeny generations.

beet;pollination;breeding

S566.303

A

1007－2624（2016）03－0050－02

10.13570/j.cnki.scc.2016.03.016

2016-01-14

新疆兵團(tuán)第八師石河子農(nóng)業(yè)項(xiàng)目“甜菜種質(zhì)資源創(chuàng)新和單粒新品種選育”（2014NY20）、新疆兵團(tuán)農(nóng)業(yè)項(xiàng)目“甜菜種質(zhì)資源的創(chuàng)新與利用”（2014AB005）。

湯曉昀（1980-），女，助理研究員，從事甜菜種質(zhì)資源創(chuàng)新與新品種選育工作。

胡華兵（1979-），男，副研究員，石河子甜菜所副所長，從事甜菜新品種選育和推廣工作。Email：hhbxy@126.com