青藏高原白菜型油菜與甘藍(lán)型油菜遠(yuǎn)緣雜交親和性研究

趙彩霞，唐 琳，袁玉婷，王晉雄，李施蒙

（西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)研究所，西藏 拉薩 850032）

通過遠(yuǎn)緣雜交，可以打破種屬間隔離，從而有效地轉(zhuǎn)移種屬間遺傳物質(zhì)，對植物性狀進(jìn)行有目的地優(yōu)化和改良。劉忠松［1］用芥菜型油菜黃籽最佳等位基因資源與甘藍(lán)型油菜優(yōu)良品種進(jìn)行品種間雜交，創(chuàng)制了甘藍(lán)型黃籽油菜新種質(zhì)，育成2個(gè)甘藍(lán)型黃籽油菜品種并大面積推廣應(yīng)用；劉漢東［2］研究了甘藍(lán)型與白菜型油菜雜交后代出現(xiàn)更多的有利變異；王學(xué)芳等［3］利用甘藍(lán)型油菜和白菜類蔬菜的大白菜、小白菜和紫菜苔遠(yuǎn)緣雜交，采用系譜選擇法，經(jīng)過連續(xù)10年的選擇，選育出10個(gè)穩(wěn)定的早熟甘藍(lán)型油菜優(yōu)良新種質(zhì)材料。但油菜遠(yuǎn)緣雜交也有一系列不成功的報(bào)道，揚(yáng)州大學(xué)王幼平課題組［4］在甘藍(lán)型油菜與白芥的體細(xì)胞電融合雜種后代中選出SaNa-1ACMS，該不育系萼片雄蕊退化、其高度低于雌蕊，且二強(qiáng)雄蕊間呈粘附狀；花藥皺縮，無明顯的花粉粒附著現(xiàn)象。甘芥雜交較難獲得雜種，F(xiàn)1代自交親和性差、結(jié)實(shí)率低，平均株高介于雙親之間［5］，芥甘雜種后代中來自甘藍(lán)型親本的遺傳物質(zhì)比芥菜型親本的遺傳物質(zhì)在自交后代中丟失更快［6］。

西藏地區(qū)冬暖夏涼、光照時(shí)間長、晝夜溫差大、氣溫升降緩慢的特殊自然條件，極有利于喜涼的油菜生長和生產(chǎn)。西藏地區(qū)保存豐富的白菜型地方品種以及處于原始生長狀態(tài)的野生油菜品種，藏區(qū)人民主要的食用油為菜籽油，有利于油菜種植。白菜型油菜（Brassica rapa，AA，2n=20）具有抗性好、早熟等優(yōu)良特性，但產(chǎn)量低、品質(zhì)較差，目前大部分應(yīng)用品種多為雙高（高硫甙、高芥酸）品種［7-8］，國內(nèi)白菜型油菜雙低資源極少，引種資源抗性差、農(nóng)藝性狀不良，不利于生產(chǎn)。甘藍(lán)型油菜（Brassica napus，AACC，2n=38）具有產(chǎn)量高、品質(zhì)好、抗倒伏等突出特性，但生育期較長，高海拔地區(qū)無法正常成熟。因此，在西藏地區(qū)培育品質(zhì)性狀優(yōu)良、產(chǎn)量較高且早熟的品種，需通過遠(yuǎn)緣雜技術(shù)獲得。目前，國內(nèi)內(nèi)陸地區(qū)關(guān)于白菜型油菜與甘藍(lán)型油菜遠(yuǎn)緣雜交報(bào)道較多，但西藏高原特殊氣候條件下白菜型與甘藍(lán)型油菜遠(yuǎn)緣雜交報(bào)道鮮少。本試驗(yàn)以白菜型油菜藏油3號、青油17號以及甘藍(lán)型油菜京華165、2137為親本，研究遠(yuǎn)緣雜交的親和性和結(jié)實(shí)率，并對其正反交F1代組合進(jìn)行形態(tài)學(xué)、花粉活力和自交親和性分析，為西藏地區(qū)選育優(yōu)良的種質(zhì)資源提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料包括白菜型油菜藏油3號（西藏農(nóng)牧科學(xué)院）、青油17號（青海省農(nóng)科院），甘藍(lán)型油菜京華165（西藏農(nóng)牧科學(xué)院）、2137（青海省農(nóng)科院）。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2016、2017年在西藏農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)所試驗(yàn)地進(jìn)行，4月1日播種，人工開溝條播，行距30 cm，株距10 cm，田間常規(guī)管理。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 雜交結(jié)實(shí)率和親和性指數(shù) 盛花期每個(gè)品種選擇長勢健壯、枝量和花序量相當(dāng)?shù)膯沃?株，每個(gè)單株選取4個(gè)花序，每個(gè)花序選留即將開放的花蕾10～15朵，將花萼花瓣從中間去掉，用鑷子將雄蕊摘除，套袋，1d后授粉，授粉后10 d左右去掉紙袋，成熟時(shí)統(tǒng)計(jì)結(jié)角數(shù)、每角的飽籽粒數(shù)和癟籽粒數(shù)，計(jì)算結(jié)角率與親和指數(shù)［9］。

1.3.2 植物學(xué)形態(tài)特征 成熟期對親本及F1代的子葉形狀、葉片顏色、葉片包莖程度、葉緣形狀、花蕾與花朵位置、花藥孔開裂方向、角果大小等進(jìn)行調(diào)查記載并拍照記錄［10］。

1.3.3 花粉活力測定 用氯化三苯基四氮唑（TTC）染色法測定花粉活力［11］。

1.3.4 F1代自交親和性 F1代單株套袋自交，成熟后統(tǒng)計(jì)結(jié)實(shí)率、自交親和指數(shù)［12］。自交親和指數(shù)＞1.00為自交親和，自交親和指數(shù)＜1.00為自交不親和。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Office 2016和SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜交結(jié)實(shí)率及親和性分析

由表1可知，白菜型油菜藏油3號、青油17號與甘藍(lán)型油菜京華165正交共490朵花，通過蕾期重復(fù)授粉得到216個(gè)角果，平均結(jié)角率44%，收獲后統(tǒng)計(jì)癟籽粒數(shù)107個(gè)，飽籽粒數(shù)439個(gè)，親和指數(shù)為0.88；反交共475朵花，得到335個(gè)角果，平均結(jié)角率71%，飽滿籽粒數(shù)549個(gè)，親和指數(shù)為1.16。藏油3號、青油17號與甘藍(lán)型油菜2137正交共520朵花，通過蕾期重復(fù)授粉得到208個(gè)角果，平均結(jié)角率40%，收獲后統(tǒng)計(jì)癟籽粒數(shù)126個(gè)，飽籽粒數(shù)426個(gè)，親和指數(shù)為0.82；反交共510朵花，得到303個(gè)角果，平均結(jié)角率60%，飽滿籽粒數(shù)567個(gè)，親和指數(shù)為1.11?？梢?，甘藍(lán)型與白菜型遠(yuǎn)緣雜交親和性遠(yuǎn)大于白菜型與甘藍(lán)型遠(yuǎn)緣雜交親和性（圖1）。

表1 結(jié)角率與親和指數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖1 田間雜交結(jié)實(shí)狀況

白菜型油菜藏油3號與青油17號正反交共488朵花，得到488個(gè)角果，結(jié)角率100%，飽滿粒數(shù)8795，親和指數(shù)18.0。由此可見，雜交親和性順序表現(xiàn)為藏油3號×青油17號、青油17號×藏油3號＞甘藍(lán)型油菜×白菜型油菜＞白菜型油菜×甘藍(lán)型油菜。

2.2 植物學(xué)形態(tài)特征分析

由表2可知，白菜型油菜藏油3號、青油17號植物學(xué)形態(tài)特征主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：葉片淺綠色、子葉呈心形、薹莖葉全包莖、葉緣形狀呈鋸形、花朵在花蕾的上方，花藥孔向外開裂，角果平均長度5.85 cm；甘藍(lán)型油菜2137、京華165植物學(xué)形態(tài)特征主要表現(xiàn)為：葉片顏色較深、子葉呈腎形、薹莖葉半包莖、葉緣形狀呈波形、花朵在花蕾的下方，花藥孔向內(nèi)開裂，角果平均長度6.2 cm。

白菜型油菜與甘藍(lán)型油菜雜交F1代表現(xiàn)為：大部分性狀偏向于白菜型親本，少數(shù)呈中間狀態(tài)，葉片淺綠色、子葉偏心形、薹莖葉全包莖、葉緣形狀偏鋸形、花朵在花蕾的上方或與花蕾相平，花蕾小，花藥孔偏向內(nèi)開裂，角果平均長3.0 cm；甘藍(lán)型油菜與白菜型油菜雜交F1代表現(xiàn)為：植株長勢、形態(tài)特征基本偏向甘藍(lán)型油菜，少數(shù)呈中間狀態(tài)，葉片顏色深、子葉偏腎形、薹莖葉半包莖、葉緣形狀偏波形、花朵在花蕾的下方，花藥孔向內(nèi)開裂，角果平均長5.4 cm（圖2）。

表2 親本及F1代植物學(xué)形態(tài)特征

田間觀察發(fā)現(xiàn)，在營養(yǎng)生長時(shí)期，雜交F1代植株?duì)I養(yǎng)生長茂盛，葉片寬厚，表現(xiàn)出較明顯的雜種優(yōu)勢，少數(shù)植株出現(xiàn)劣勢，抽薹后雜種植株在整體形態(tài)上發(fā)生分離，并偏母本性狀，植株長勢的優(yōu)勢率明顯減小。在生殖生長期，雜交F1代花期均處于兩親本之間。

圖2 親本及F1代葉片包莖狀況和角果生長習(xí)性

2.3 花粉活力鏡檢結(jié)果

由圖3可知，白菜型油菜藏油3號和青油17號的花粉活力分別為87.2%、88.4%，甘藍(lán)型油菜京華165和2137的花粉活力分別為96.7%、95.7%，以白菜型油菜藏油3號作母本的F1代組合花粉活力分別為26.6%、25.6%，以青油17號作母本的F1代組合花粉活力分別為31.5%、30.6%，以甘藍(lán)型油菜京華165作母本的F1代組合花粉活力分別為54.6%、55.1%，以2137作母本的F1代組合花粉活力分別為49.8%、50.1%。由此可見，以白菜型作母本的F1代組合花粉顯著低于以甘藍(lán)型作母本的組合，花粉活力依次為甘藍(lán)型油菜＞白菜型油菜＞F1（甘藍(lán)型油菜×白菜型油菜）＞F1（白菜型油菜×甘藍(lán)型油菜）。

圖3 親本及F1代花粉活力

2.4 F1代自交親和性分析

從表3可以看出，不同雜交組合的結(jié)角率與親和指數(shù)存在很大的差異。其中，白菜型油菜藏油3號和青油17號所有單株均表現(xiàn)為自交不親和，平均結(jié)角率為8.24%，平均自交親和指數(shù)為0.51；甘藍(lán)型油菜2137和京華165所有單株均自交親和，平均結(jié)交率為95.6%，平均自交親和指數(shù)為20.07。雜種F1代無論正反交，結(jié)角率、自交親和指數(shù)均較白菜型油菜大幅提高，但遠(yuǎn)低于甘藍(lán)型油菜親本，以白菜型油菜作母本F1代組合的結(jié)角率在61.5%～69.5%之間，自交親和指數(shù)在1.30～1.72之間；以甘藍(lán)型油菜作母本F1代組合的結(jié)角率在83.0%～89.4%之間，自交親和指數(shù)在5.40～6.89之間。由此可見，同一類型組合的結(jié)角率及自交親和指數(shù)沒有明顯差異，而不同類型組合間差異明顯；甘、白雜交F1代的自交親和性明顯高于白、甘雜交F1代自交親和性，表明母本對雜交F1代的自交親和性影響較大。

表3 F1代自交親和性分析

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，通過蕾期重復(fù)授粉方式，獲得足夠量的白甘和甘白組合的種子，雜交親和性和結(jié)實(shí)率表現(xiàn)為白菜型油菜品種間雜交＞甘藍(lán)型油菜×白菜型油菜＞白菜型油菜×甘藍(lán)型油菜。白菜型油菜自交不親和，雌蕊柱頭表面有胼胝質(zhì)層，自交授粉花粉管不能穿過隔離層，基本不能授精結(jié)實(shí)，但白菜型油菜品種間雜交是親和的。油菜雜交過程中親本的選擇和組配至關(guān)重要，一般以染色體多材料作母本［13］，以甘藍(lán)型油菜作母本配制的組合親和性明顯高于白菜型油菜作母本的組合。

白菜型與甘藍(lán)型油菜雜交，以白菜型作母本的F1代植物學(xué)形態(tài)特征偏向于白菜型油菜，少數(shù)呈中間形態(tài)；以甘藍(lán)型油菜作母本的F1代性狀偏向于甘藍(lán)型油菜，少數(shù)呈中間狀態(tài)。花粉活力表現(xiàn)為甘藍(lán)型油菜＞白菜型油菜＞ F1（甘藍(lán)型油菜×白菜型油菜）＞ F1（白菜型油菜×甘藍(lán)型油菜）。甘藍(lán)型與白菜型油菜正反交F1代組合表現(xiàn)為自交親和，但其自交親和性遠(yuǎn)低于甘藍(lán)型油菜親本，自交親和性表現(xiàn)為甘藍(lán)型油菜＞ F1（甘藍(lán)型油菜×白菜型油菜）＞ F1（白菜型油菜×甘藍(lán)型油菜） ＞白菜型油菜，自交親和指數(shù)分別為20.37、6.30、1.59、0.51。本研究結(jié)果與冬油菜［14-15］的研究結(jié)果具有一定的吻合性。因此，通過白菜型油菜與甘藍(lán)型油菜雜交來改良西藏地區(qū)白菜型油菜的性狀是可行的，尤其對本地區(qū)白菜型油菜自交親和性的改良具有重要意義。