高配合力甜菜二倍體授粉系Zj401的選育

李彥麗，馬亞懷，柏章才

（黑龍江省普通高等學(xué)校甜菜遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/黑龍江大學(xué)農(nóng)作物研究院/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜研究所/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北方糖料作物資源與利用重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150080）

甜菜授粉系的選育是甜菜育種工作的基礎(chǔ)，也是甜菜優(yōu)良品種選育的重要環(huán)節(jié)。在甜菜雄性不育雜交育種過程中，授粉系的主要經(jīng)濟(jì)性狀與雜交種的生產(chǎn)力表現(xiàn)，沒有直接的、必然的聯(lián)系[1]，但是，授粉系配合力水平的高低則直接決定著雜交種的產(chǎn)質(zhì)量和抗病性表現(xiàn)。甜菜起源于歐洲西部和南部沿海[2]。由于我國不是甜菜的起源地，甜菜種質(zhì)資源相對匱乏?，F(xiàn)有的種質(zhì)材料經(jīng)過數(shù)十年的反復(fù)選擇利用后，種性已日趨退化[3]，已難于滿足甜菜優(yōu)良品種選育的需要。因此，采用人工雜交、回交轉(zhuǎn)育等手段對現(xiàn)有的育種材料進(jìn)行改良與創(chuàng)新，創(chuàng)制高配合力的甜菜授粉系，以豐富甜菜育種的種質(zhì)資源庫，為甜菜新品種和品系的選育及種質(zhì)材料的改良提供優(yōu)良授粉者，仍然是我們甜菜育種工作的重點(diǎn)，任重而道遠(yuǎn)。

Zj401是我們利用甜菜二倍體育種材料T01－2的優(yōu)良單株，經(jīng)過四代強(qiáng)制自交純化而獲得的純系，進(jìn)而通過配合力測定、產(chǎn)質(zhì)量鑒定，培育出的高配合力的甜菜優(yōu)良二倍體多胚授粉系。由此可以證明，在甜菜育種實(shí)踐中，通過強(qiáng)制自交的方法培育自交純系，進(jìn)而通過配合力的測定，篩選優(yōu)良授粉系，是對現(xiàn)有的甜菜種質(zhì)材料進(jìn)行改良和創(chuàng)新的切實(shí)可行的方法之一。

1 材料與方法

1.1 自交系Zj401的獲得

2006年春天，根據(jù)根形、母根大小、含糖率、耐窖腐性等性狀，對來源于CLR×Aj1的甜菜二倍體骨干系T01－2的母根進(jìn)行單株選擇，選擇優(yōu)良單株20個，4月中旬，栽植于中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜研究所布罩區(qū)，適期對種株進(jìn)行修剪，單株套袋強(qiáng)制自交。為了提高自交結(jié)實(shí)率，花期結(jié)束后應(yīng)及時摘去自交罩。同年8月上旬，從收獲的1代自交系中選擇結(jié)實(shí)率高，種子量大的自交系進(jìn)行南繁。11月上旬，進(jìn)行地上部田間選擇淘汰后，收獲小母根。翌年，將小母根再度栽植于布罩區(qū)，再度單株套袋強(qiáng)制自交。如此反復(fù)，經(jīng)過4代的強(qiáng)制自交，2009 年獲得 4 代自交系 T01－2/20－19/3－3/1－1/8－3，我們將其命名為 Zj401。2011—2012 年，對 Zj401 進(jìn)行初步的觀察與鑒定，證明其產(chǎn)質(zhì)量性狀穩(wěn)定，可作為育種材料使用。

1.2 產(chǎn)質(zhì)量和抗病性鑒定

2013—2014年，在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜研究所試驗(yàn)區(qū)和鄉(xiāng)下非病區(qū)分別設(shè)置平行試驗(yàn)，對T01－2、T17、T23、T30、94211、Zj214、Zj216、Zj401、Zj413－5、Zj423－3、Zj434－5 的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)質(zhì)量性狀和抗病性，進(jìn)行鑒定與評價(jià)。試驗(yàn)為隨機(jī)區(qū)組排列，2行區(qū)，10 m行長，3次重復(fù)，對照品種為KWS5436。

1.3 配合力測定

采用不完全雙列雜交法進(jìn)行配合力的測定。2013年，我們以甜菜二倍體雄性不育系MS6511、MS6512為母本，以 T01－2、T17、T23、T30、94211、Zj214、Zj216、Zj401、Zj413－5、Zj423－3、Zj434－5 二倍體授粉系為父本配制雜交組合。為了保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，所使用的不育系為完全雄性不育系。制種時，父母本按照1∶3比例分行栽植，花期結(jié)束后，拔除授粉株，收獲雜交種。為避免生物混雜，制種時應(yīng)嚴(yán)格隔離。2014年，在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜研究所試驗(yàn)區(qū)設(shè)置試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)為隨機(jī)區(qū)組排列，2行區(qū)，10 m行長，4次重復(fù)，以KWS5436為對照，鑒定22個雜交組合的產(chǎn)質(zhì)量和抗病性。試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)方差分析和差異顯著性測定后，進(jìn)行配合力相對效應(yīng)的估算。配合力相對效應(yīng)的估算參照李彥麗[4]的方法，具體估算方法在此不再贅述。

2 結(jié)果與分析

2.1 各個授粉系的產(chǎn)質(zhì)量和抗病性結(jié)果

由表1可知，各個授粉系兩年平均根產(chǎn)量43 441.1 kg/hm2，為對照的74.5%；平均含糖率為15.94%，比對照高0.62度；平均產(chǎn)糖量6 926.5 kg/hm2，為對照的77.1%；平均褐斑病病情指數(shù)30.7，比對照低15.4；平均根腐病病情指數(shù)18.7，比對照低7.4。

表1 甜菜二倍體授粉系產(chǎn)質(zhì)量及抗病性表現(xiàn)

Zj401兩年平均根產(chǎn)量42 148.6 kg/hm2，比對照低27.7%；平均含糖率14.90%，比對照低0.42度；平均產(chǎn)糖量6 305.9 kg/hm2，比對照低29.8%；褐斑病病情指數(shù)25.7，比對照低20.3；平均根腐病病情指數(shù)4.2，比對照低21.9。和參試的其它授粉系相比，Zj401根產(chǎn)量低，比各授粉系的平均數(shù)低3.0%；含糖低，比各授粉系的平均數(shù)低1.04度；產(chǎn)糖量低，比各授粉系的平均數(shù)低9.0%；較抗根腐病，病情指數(shù)比各授粉系的平均數(shù)低14.5；較耐褐斑病，病情指數(shù)比各授粉系的平均數(shù)低5.0；綜合表現(xiàn)一般。

Zj401的親本T01－2，兩年平均根產(chǎn)量36 719.0 kg/hm2比對照低37.0%；平均含糖率16.00%比對照高0.68度；平均產(chǎn)糖量5 891.3 kg/hm2比對照低34.4%；褐斑病病情指數(shù)19.5，比對照低26.6；根腐病病情指數(shù)13.9，比對照低12.2。其親系T01－2根產(chǎn)量低，含糖較高，產(chǎn)糖量較低，耐褐斑病和根腐病，綜合表現(xiàn)一般。

94211兩年平均根產(chǎn)量49 345.9kg/hm2，比對照低15.3%；平均含糖率16.90%，比對照高1.59度；平均產(chǎn)糖量8 340.7 kg/hm2，比對照低7.1%；褐斑病病情指數(shù)28.9，比對照低17.2；根腐病病情指數(shù)21.6，比對照低4.5。在參試的授粉系中，94211根產(chǎn)量高，含糖較高，產(chǎn)糖量高，較耐褐斑病和根腐病，綜合表現(xiàn)優(yōu)良。

Zj214兩年平均根產(chǎn)量37 400.9 kg/hm2，比對照低35.8%，平均含糖率18.32%，比對照高3.01度；平均產(chǎn)糖量6 852.1 kg/hm2，比對照低23.7%；褐斑病病情指數(shù)20.3，比對照低25.7；根腐病病情指數(shù)3.3，比對照低22.8。在參試的授粉系中，Zj214根產(chǎn)量低，含糖高，產(chǎn)糖量較低，抗根腐病，耐褐斑病，綜合表現(xiàn)較好。

2.2 各個授粉系的一般配合力及其雜交組合的產(chǎn)質(zhì)量表現(xiàn)

由表2、表3可知，以各育種材料為授粉系的雜交組合根產(chǎn)量為27 037.4～56 394.9 kg/hm2，一般配合力相對效應(yīng)值為－20.14%～66.53%；雜交組合含糖率為12.99%～15.37%，一般配合力相對效應(yīng)值為－7.81%～9.05%；雜交組合產(chǎn)糖量為3 512.2～8 667.9 kg/hm2，一般配合力相對效應(yīng)值為－27.00%～80.09%。

在11個授粉系中，雖然Zj401根產(chǎn)量較低，含糖低，但它的雜交后代產(chǎn)質(zhì)量表現(xiàn)突出，平均根產(chǎn)量56 394.9 kg/hm2，比對照KWS5436提高46.7%；平均含糖率為15.37%，比對照KWS5436提高1.86度；平均產(chǎn)糖量8 667.9 kg/hm2，比對照KWS5436提高66.9%；平均褐斑病病情指數(shù)17.8，比對照低24.2；平均根腐病病情指數(shù)15.6，比對照低32.4（表3）。一般配合力表現(xiàn)最為突出，根產(chǎn)量、含糖率和產(chǎn)糖量的一般配合力相對效應(yīng)值分別為66.53%、9.05%和80.09%。

表2 甜菜二倍體授粉系及其雜交后代的產(chǎn)質(zhì)量(2014年)

表3 甜菜二倍體授粉系及其雜交后代抗病性結(jié)果和一般配合力表現(xiàn)(2014年)

Zj401的親本T01－2，根產(chǎn)量低，含糖較高，它的雜交后代產(chǎn)質(zhì)量表現(xiàn)一般，根產(chǎn)量為31 914.5 kg/hm2，比對照KWS5436低17.0%；含糖率為14.57%，比對照KWS5436提高1.06度；產(chǎn)糖量4 649.9 kg/hm2，比對照KWS5436低10.5%；平均褐斑病病情指數(shù)22.9，比對照低19.1；平均根腐病病情指數(shù)35.7，比對照低12.3。一般配合力較低，根產(chǎn)量、含糖率和產(chǎn)糖量的一般配合力相對效應(yīng)值分別為－5.72%、3.41%和－3.30%。

94211根產(chǎn)量高，含糖較高，它的雜交后代產(chǎn)質(zhì)量表現(xiàn)一般，根產(chǎn)量為36 223.5 kg/hm2，比對照KWS5436低5.8%；含糖率為14.72%，比對照KWS5436高1.21度；產(chǎn)糖量5 332.1 kg/hm2，比對照KWS5436高2.7%；一般配合力較高，根產(chǎn)量、含糖率和產(chǎn)糖量的一般配合力相對效應(yīng)值分別為7.03%、4.47%和10.80%。

Zj214根產(chǎn)量低，含糖率高，它的雜交后代產(chǎn)質(zhì)量表現(xiàn)最差，根產(chǎn)量為27 037.4 kg/hm2，比對照KWS5436低29.7%；含糖率為12.99%，比對照KWS5436低0.52度；產(chǎn)糖量3 512.2 kg/hm2，比對照KWS5436低32.4%；一般配合力表現(xiàn)最差，根產(chǎn)量、含糖率和產(chǎn)糖量的一般配合力相對效應(yīng)值分別為－20.14%、－7.81%和27.00%。

3 Zj401的特征與特性

Zj401為自育多胚二倍體4代自交系。田間生長勢較旺盛，長勢整齊；葉片顏色淡綠色，犁鏵形，葉片數(shù)28～32片，葉叢斜立，植株較矮；塊根短圓錐形，根徑大，根頭小，根溝淺，根皮白色，較光滑；根產(chǎn)量低，含糖偏低；較耐褐斑病，抗根腐??；一般配合力高。Zj401的雜交后代塊根大，大小均勻，短圓錐形，根徑大，根頭小，根溝淺，根皮白色，光滑；根產(chǎn)量高，含糖較高；耐褐斑病，抗根腐病。

4 結(jié)論與討論

4.1 上述研究結(jié)果表明：在甜菜雄性不育雜交育種中，雜交種產(chǎn)質(zhì)量的高低與否，決定于雙親的配合力；授粉系的產(chǎn)質(zhì)量表現(xiàn)不決定它的配合力和雜交后代產(chǎn)質(zhì)量的高低，也就是說，授粉系的產(chǎn)質(zhì)量表現(xiàn)好，其一般配合力不一定高，雜交后代的產(chǎn)質(zhì)量也不一定高。因此，在甜菜雜交育種時代，在品種選育過程中，絕不可不經(jīng)配合力的測定與分析，僅憑產(chǎn)質(zhì)量表現(xiàn)就對育種材料或授粉系做出評判取舍，否則，必將造成甜菜優(yōu)良種質(zhì)資源的流失。

4.2 Zj401是利用現(xiàn)有的甜菜二倍體育種材料T01－2，經(jīng)過4代強(qiáng)制自交純化選擇，進(jìn)而進(jìn)行配合力的測定與分析而育成的高配合力的優(yōu)良授粉系。從試驗(yàn)結(jié)果可看出：Zj401的一般配合力及其雜交后代的產(chǎn)質(zhì)量表現(xiàn)遠(yuǎn)優(yōu)于T01－2，因此，采用多代強(qiáng)制自交的方法對現(xiàn)有的甜菜種質(zhì)資源進(jìn)行改良和創(chuàng)新，培育高配合力的優(yōu)良授粉系，是現(xiàn)階段解決我國甜菜種質(zhì)資源相對匱乏、甜菜種質(zhì)材料種性日趨退化的可行的方法之一。