食葵長粒全黑不育系352A的選育及利用

楊芬，雷偉，李廣信，石紅衛(wèi)，郭寶德，冀麗霞

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，山西太原030031）

食葵長粒全黑不育系352A的選育及利用

楊芬，雷偉，李廣信，石紅衛(wèi)，郭寶德，冀麗霞

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，山西太原030031）

三系雜交種的應(yīng)用是大幅度提高食用向日葵產(chǎn)量、抗性和商品性的有效手段，而不育系的選育是培育三系雜交種的核心環(huán)節(jié)。利用優(yōu)良的農(nóng)家品種與自育的穩(wěn)定保持系306B雜交，再連續(xù)從后代中選育理想株形與穩(wěn)定不育系306A回交，經(jīng)過6 a的努力，轉(zhuǎn)育成長粒全黑不育系352A，其具有配合力高、抗病抗倒等優(yōu)良農(nóng)藝性狀。這為進(jìn)一步選育豐產(chǎn)、高抗、商品性突出的食葵雜交種打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

食葵；長粒；不育系；選育

種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心推動力，特別是在作物雜種優(yōu)勢的應(yīng)用和推廣之后，農(nóng)作物的產(chǎn)量和抗性躍上了一個新臺階，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，對世界糧食增產(chǎn)發(fā)揮了巨大的推動作用。三系雜交種作為技術(shù)含量最高、知識產(chǎn)權(quán)最容易得到保護(hù)的品種類型，也是作物雜種優(yōu)勢利用的重要手段之一。有研究表明，向日葵是具有強(qiáng)大雜種優(yōu)勢的作物，其雜交種增產(chǎn)效果顯著，比普通品種一般增產(chǎn)15%～40%，同時還能大幅度提高抗性和品質(zhì)[1-2]。因此，以胞質(zhì)雄性不育系為基礎(chǔ)配制雜交種的選育，是當(dāng)前世界上向日葵品種改良的主要方向，多數(shù)盛產(chǎn)向日葵的國家，還提出了種子雜交種化[3-6]。與世界先進(jìn)國家相比，我國向日葵的育種工作起步較晚，資源缺乏，研究技術(shù)和研究手段相對落后，在品質(zhì)和抗病性方面還存在很大差距[7-9]。因此，十分有必要加快我國食葵三系雜交種的選育工作，特別是要注重種質(zhì)資源的發(fā)掘、篩選、三系親本材料的創(chuàng)造和利用，盡快培育出具有自主產(chǎn)權(quán)的雜交種，增強(qiáng)我國食葵雜交種的競爭力和市場占有率，推動向日葵產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

1 352A的選育過程

在“十二五”山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育種項(xiàng)目、山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目、山西省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目的支持下，2010年，我們在大同田間發(fā)現(xiàn)幾株具有優(yōu)良性狀的農(nóng)家種，其主要形態(tài)特征為：株高200～220 cm，盤徑26～28 cm，葉片數(shù)31片左右，呈寬大心形，籽粒全黑色，長2.6～2.8 cm，寬0.8～0.9 cm，莖稈粗壯，生命力旺盛，抗病能力強(qiáng)，但籽仁較小，籽仁率低，且結(jié)實(shí)率較差，僅有30%～50%。為了改良這一農(nóng)家種并加以利用，2011年選取自育高產(chǎn)穩(wěn)定的保持系材料306B作為母本與之進(jìn)行雜交，306B主要形態(tài)特征為：株高150～160 cm，盤徑23 cm，葉片數(shù)25，籽?？走?，長2.1～2.2 cm，寬1.0 cm，抗病能力強(qiáng)，特別是籽仁飽滿，結(jié)實(shí)率達(dá)到90%左右。選取306B雜交，就是為了進(jìn)行基因重組，導(dǎo)入優(yōu)良基因，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，從而改良農(nóng)家種植株過高、結(jié)實(shí)率差，籽仁率低的缺點(diǎn)。

2011年春天，種植收集來的農(nóng)家品種和自育保持系306B，在保持系306B花蕾達(dá)到1 cm時，采用0.035 mg/g的赤霉素溶液噴灑花蕾進(jìn)行化學(xué)殺雄[10-11]，待開花期用作母本與農(nóng)家種進(jìn)行一對一雜交。同時對農(nóng)家種進(jìn)行自交提純，選育抗病、抗倒、盤大等農(nóng)藝性狀優(yōu)良的材料。2011年冬天到海南種植10行雜交種F1，每行20株，共計200株，初步淘汰掉抗性差和商品性不好的材料。2012年春，種植200株F2雜交種，從F2的分離材料中選出32株具有目標(biāo)性狀的植株與自育的穩(wěn)定不育系306A進(jìn)行一對一測交，父本同時自交，單盤收獲。冬季到海南鑒定，有5個測交盤達(dá)到完全不育，繼而挑選這5個材料中的優(yōu)良父本進(jìn)行一對一回交，產(chǎn)生回交一代BC1，每個父本選取3株。2013年春，將選取的15個父本盤和對應(yīng)的BC1各種植2行，每行15株。其中，有3對材料生長較為整齊，且母本BC1不育率達(dá)到90%以上，將這3對材料根據(jù)目標(biāo)性狀繼續(xù)進(jìn)行篩選，并用相對應(yīng)的父本分離后代繼續(xù)回交，產(chǎn)生回交2代BC2。2013年冬天到海南繼續(xù)回交產(chǎn)生BC3。這樣每年都進(jìn)行邊鑒定邊回交邊選擇的育種流程，到2016年，回交到BC7，選育出1組父母本形態(tài)性狀符合理想株型要求，性狀表現(xiàn)穩(wěn)定，母本不育率達(dá)到100%的轉(zhuǎn)育材料。將這一回交父本（即經(jīng)過改良的農(nóng)家種）命名為352B，用其回交轉(zhuǎn)育出的穩(wěn)定不育系命名為352A（圖1）。新選育的352A和352B為1對同核異質(zhì)體，形態(tài)性狀基本一致，主要形態(tài)特征為：株高185～200 cm，生育期105～110 d，盛花期7～10 d，盤徑26～28 cm，葉片數(shù)29～30，葉片寬大，邊緣鋸齒呈心形，莖粗2.8～3.0 cm，籽粒全黑呈長錐形，長2.3～2.5 cm，寬0.8～0.9 cm，百粒質(zhì)量15～17 g，籽仁飽滿，結(jié)實(shí)率達(dá)到90%以上，不育率達(dá)100%，生命力旺盛，抗病抗倒性強(qiáng)。

2 不育系352A的利用

表1 2015，2016年352A與恢復(fù)系測交試驗(yàn)結(jié)果

2015，2016年，在邊選育邊轉(zhuǎn)育不育系352A的同時，用自育的60多個恢復(fù)系與不育系352A雜交，每個恢復(fù)系做5盤，次年種植鑒定區(qū)（行）進(jìn)行鑒定，篩選配合力高、產(chǎn)量表現(xiàn)突出的雜交組合。其中，有8個恢復(fù)系對352A不具有恢復(fù)能力，13個恢復(fù)系恢復(fù)力達(dá)到50%～80%，其余均完全恢復(fù)，但配合力差異較大，有9對雜交組合產(chǎn)量超過對照（表1），其中，有3對雜交組合超過對照10%以上，且抗病性和商品性表現(xiàn)突出，說明新培育的不育系352A是一個非常有潛力的三系親本材料。2017年準(zhǔn)備將352A×633和352A×1708這2個組合布點(diǎn)示范種植，觀察其穩(wěn)定性和適應(yīng)性。

3 結(jié)論與討論

向日葵雜種優(yōu)勢利用始于20世紀(jì)60年代，法國學(xué)者勒克萊爾首先育成了向日葵胞質(zhì)雄性不育系[12-13]，隨后美國人KINMAN首次從遺傳資源材料T66006-2-1中發(fā)現(xiàn)了CMS顯性恢復(fù)基因Rf1[14]。CMS不育系和恢復(fù)基因的發(fā)現(xiàn)，改變和影響了世界范圍內(nèi)向日葵的育種研究及生產(chǎn)[15]。目前，美國生產(chǎn)上雜交種使用率達(dá)99%，其他國家雜交種的覆蓋率也很高[16]。我國向日葵雜交種優(yōu)勢利用的研究工作起步較晚，直到1980年才完成了向日葵的三系配套[17]，且多集中在油用向日葵的選育上，食用向日葵品種較為單一[18-19]，近幾年雖然培育出了為數(shù)不多的雜交品種，但由于適應(yīng)性、抗病性和商品性等原因沒有得到大面積推廣[20]。在此形勢下，充分挖掘、創(chuàng)新有利基因資源、拓寬遺傳基礎(chǔ)、科學(xué)合理地選配親本，選育高產(chǎn)、多抗、質(zhì)優(yōu)、株型理想、廣適的雜交種顯得尤為突出和重要[21-22]。因此，本研究利用化學(xué)殺雄手段，通過農(nóng)家品種與自育的穩(wěn)定高產(chǎn)保持系306B與農(nóng)家品種雜交，引入新的優(yōu)良基因，豐富食葵親本遺傳基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，在此基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)育出食葵不育系352A，并成功選育出配套的保持系352B，為進(jìn)一步選育生命力旺盛、抗病能力強(qiáng)、豐產(chǎn)性高的食葵雜交種打下了堅實(shí)基礎(chǔ)。

另外，在我國向日葵產(chǎn)業(yè)是一個朝陽產(chǎn)業(yè)，市場潛力巨大，伴隨著炒貨行業(yè)的迅速發(fā)展，對原料的選用提出了更高的要求，炒貨企業(yè)需求大粒型向日葵雜交種，籽粒長2.2 cm、寬0.8 cm、百粒質(zhì)量15 g、出仁率49%，目前種植的國內(nèi)向日葵品種，還無法滿足市場的需求，導(dǎo)致國外向日葵雜交種的大量涌入，使全國向日葵種植結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化。因此，在食用向日葵雜交種的選育過程中，除了要重視品種的產(chǎn)量和抗性外，商品性也是一個重要的育種目標(biāo)。本試驗(yàn)利用農(nóng)家品種，也是看重了其突出的商品性，經(jīng)過改良和轉(zhuǎn)育出的不育系352A同樣具有突出的商品性：籽粒全黑呈長錐形，長2.3～2.5 cm，寬0.8～0.9 cm，百粒質(zhì)量15～17 g，完全達(dá)到了優(yōu)質(zhì)原料的水平，若將其加以合理利用，配制出超親雜交種，一定可以在市場上占有一席之地。

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Breeding and Application of a Long and Black Grain'Sterile Line of Confectionary Sunflower 352A

YANGFen，LEI Wei，LI Guangxin，SHI Hongwei，GUOBaode，JI Lixia
（Institute ofCrop Sciences，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

Three-line hybrid is a effective means for sunflower toincrease the yield，disease resistance and commodityattribute,but the keystep is breedingthe sterile line.Sowe hybridized bya fine farm varieties and the stability ofmaintainer line 306B,then chose the ideal plant type from the progeny,hybrid with the sterile line 306A year by year.It cost 6 years to breed the long and black grain'sterile line 352A,which had the high combining ability and disease resistance.The result is a solid foundation for further selection of confectionarysunflower which have high yield,disease resistance and prominent commodityattribute.

confectionarysunflower;longgrain;sterile line;breeding

S565.5

：A

：1002-2481（2017）06-0897-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.06.08

2017-03-01

“十二五”山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育種工程項(xiàng)目（11yzgc036）；山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目（20150311009-1）；山西省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（201603D221006）

楊芬（1961-），女，山西運(yùn)城人，研究員，主要從事棉花和食用向日葵的遺傳育種研究工作。