甘藍型隱性上位核不育系雜交油菜新品種油研585的選育及特征特性

陳芝能， 曾章麗， 張瑞茂， 曾章容， 李 敏， 張敏琴， 陳大倫*

(1. 貴州省農(nóng)業(yè)科學院 油菜研究所，貴州 貴陽 550018； 2.思南縣塘頭農(nóng)業(yè)服務中心，貴州 思南 565109)

0 引言

【研究意義】油菜隱性上位核不育系具有組配自由、育性徹底、實現(xiàn)三系配套及相比于蘿卜胞質不育不受專利限制等優(yōu)點，因此成為油菜雜種優(yōu)勢利用途徑的研究熱點。開展此方面的研究對油菜雜種優(yōu)勢利用和新品種選育具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】陳鳳祥等[1-2]1993年發(fā)現(xiàn)9012A并提出隱性上位互作核不育三基因遺傳機制，實現(xiàn)了隱性核不育三系配套應用模式，從此我國油菜育種家對隱性核不育進行了大量的理論研究及不育系選育應用實踐[3-10]?！狙芯壳腥朦c】隱性上位核不育系雜交種至今仍未能在生產(chǎn)上成為主導品種，其主要原因一是結實不良與育性控制基因緊密連鎖限制了該不育類型的大面積應用，二是選育不育系與臨保系較為復雜，且得到的全不育系通常只是生物學意義上的雜交F1代，實際商用雜交種大多是三交種，導致不同程度雜種優(yōu)勢下降和生長整齊度欠佳[11]?！緮M解決的關鍵問題】采用連續(xù)多次選用多個優(yōu)良目標親本與不育系雜交、回交、自交、測交結合不育系的結實性鑒定選擇等選育方法，打斷結實缺陷與育性控制基因的不良連鎖，解決該不育類型的結實缺陷，同時強化純合兩型系與臨保系同型化選育，以期為該類型雜交油菜品種選育提供參考。

1 選育過程

1.1 不育系選育

1.1.1 純合兩型系與臨保系的選育 2007年春以隱性上位核不育系118A為母本與2716R[12]為父本雜交，在F2代選不育株與2716R回交，同時用臨保系118C測交鑒定其不育株基因型(純合型為ms3ms3RfRf，雜合型為ms3ms3Rfrf)，選雜合型不育株回交的BC1F2后代不育株，按同樣的方法再與2716R回交；BC2F2自交，選取不育株率為18.75%左右的BC2F3不育株系大量自交及兄妹交(不育株與可育株雜交)；于自交BC2F4選不育株率為25%左右的株系兄妹交，其下一代可育與不育之比為1∶1且可育株自交為3∶1的兄妹交組合即為純合兩型系5824AB；同時選BC2F4兄妹交組合不育株率為37.5%左右的株系可育株自交且同時與純合兩型系118AB不育株測交，自交為全可育且測交為100%不育的自交可育株即為臨保系5824C。在不育系的選育全過程中特別注重不育株花蕾較大、死蕾少、結莢(實)好的株行(或單株)選擇，達到改良不育系結實特性之目的。其選育過程見圖1。

注：F，可育株Fertile plants；S，不育株Sterile plant。

1.1.2 不育系58241A的繁殖及三系化應用模式 2011年夏繁時以純合兩型系5824AB的不育株與臨保系5824C雜交，獲得的雜交種子2011年春為100%不育，即為全不育系，為便于區(qū)分，暫定名為5824CA。

全不育系繁殖方法：少量全不育系繁殖，利用純合兩型系不育株與臨保系雙株套袋雜交法繁殖，獲得的全不育系不育株率為100%；大面積制種所需的全不育系繁殖：選擇隔離良好(附近沒有油菜及白菜類型的十字花科蔬菜)的親本繁殖點，利用純合兩型系與臨保系套行制種法，于初花期前徹底拔除母本行(純合兩型系)中可育株，讓不育株與臨保系自由授粉，配制的全不育系不育株率可達99%以上(不育株率取決于隔離條件及可育株拔除情況)。再利用全不育系與恢復系(優(yōu)良常規(guī)油菜品系或品種)配制雜交組合(品種)。5824A的繁殖及三系化應用模式詳見圖2。

圖2 隱性上位核不育系5824A的繁殖及三系化應用模式

1.2 恢復系選育

2007年春以貴雜5號自交后代的1個黃籽選系貴5R為母本與滬油15去雄雜交，經(jīng)過連續(xù)自交及單株定向選擇，于2010年育成黃籽雙低高油份恢復系G5R(常規(guī)油菜品系且為隱性核不育恢復系)。相對于恢復性而言，隱性上位核不育恢復系選育比較容易，幾乎所有常規(guī)油菜品種(系)均可作恢復系進行新組合測配。其選育系譜詳見圖3。

圖3 隱性上位核不育系恢復系G5R選育系譜

1.3 組合選育

2012年春用5824A與G5R配制雜交組合，2012年秋天進入組合預備試驗，經(jīng)過2013年和2014年的連續(xù)品種比較試驗鑒定篩選，于2015年秋參與貴州省的區(qū)試及聯(lián)合鑒定試驗，于2017年完成品種鑒定篩選。2019年獲品種登記證書(貴州區(qū))，2020年完成重慶、四川、湖南、湖北、江西及安徽等省市2年品種適應性鑒定試驗，并完成擴區(qū)登記資料提交。

2 特征特性

2.1 5824A與118A的花蕾特征與結實性

于2014年、2015年分別將118A和5824A的純合兩型系、全不育系(純合兩型系不育株與對應同型臨保系雜交后代)按照品比試驗方法分小區(qū)種植在株行試驗地。于現(xiàn)蕾、開花期考查純合兩型系中不育株(純合型不育株)及全不育系(雜合型不育株)的主花序死蕾株率、死蕾數(shù)量及能正常開花的花蕾數(shù)量，開花前的花蕾大小。終花后40 d左右籽粒已形成，主序下部角果開始轉色時，將主花序取回室內考查每個角果死胚數(shù)、正常籽粒數(shù)。從圖4和圖5看出，118A和5824A的花蕾大小及死蕾程度有明顯區(qū)別，118A不育株花蕾小，且死蕾嚴重，而5824A的不育株花蕾較大，幾乎沒有死蕾現(xiàn)象；118A的死胚現(xiàn)象很明顯，結實性差，而5824A幾乎無死胚現(xiàn)象，結實性完全正常。

注：T1，118AB；T2，B5824AB；左，不育株；右，可育株。

注：上為118A，下為5824A。

從表1看出，不育系118A純合型不育株和雜合型不育株主花序均有嚴重死蕾現(xiàn)象，死蕾株率為100%，主花序平均死蕾個數(shù)為62.8個和60.9個，死蕾率分別為50.9%和51.0%，開花前花蕾很小，長、寬分別為6.3 mm×2.4 mm和6.1 mm×2.5 mm，手捏不育株花蕾有空癟感，擠壓1/3～2/3大小花蕾無漿或有極少量的無色漿液，主花序平均每角死胚數(shù)分別為13.8粒和13.1粒，角粒數(shù)分別為7.2粒和7.5粒，結籽率(正常籽粒占可見總胚的比例)分別為36.0%和36.4%?？傮w表現(xiàn)為花蕾很小，死蕾死胚嚴重，蘿卜角多，結實性差。

表1 2017年和2018年不育系118A和5824A的特征特性與結實性

不育系5824A純合型不育株和雜合型不育株主花序有死蕾的植株比例分別為4.5%和5.0%，主花序平均死蕾個數(shù)(只計算主花序有死蕾的植株)為5.1個和3.9個，死蕾率(只計算主花序有死蕾的植株)分別為4.1%和3.2%，開花前花蕾較大，長、寬分別為7.5 mm×4.5 mm和7.6 mm×4.5 mm，手捏不育株花蕾有空癟感，擠壓1/3～2/3大小花蕾少數(shù)植株無漿、多數(shù)植株有無色漿液，主花序平均每角死胚數(shù)分別為1.5粒和1.2粒，角粒數(shù)分別為22.4粒和22.9粒，結籽率分別為93.7%和95.0%?？傮w表現(xiàn)為花蕾較大，幾乎無死蕾現(xiàn)象，結實性好。

2.2 品種特征特性及產(chǎn)量表現(xiàn)

2.2.1 品種特征特性 油研585為甘藍型隱性上位核不育系雜交油菜，半冬性，子葉呈腎形，苗期葉片半真立，頂葉較大，裂葉2～3對，頂葉橢圓、較寬大，葉緣鋸齒不明顯。苗期長勢強，葉色正常綠色。株高170 cm左右，株型較緊湊，抗倒性較強、耐菌核病強，角果粗，商品籽雜黃色，千粒重大。該品種經(jīng)貴州2年區(qū)試和1年生產(chǎn)試驗及長江流域冬油菜區(qū)適性性鑒定，表現(xiàn)出豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性及整齊一致性較好，綜合性狀好，適應性較廣，生長勢較強，較抗耐病毒病，株高適中，中早熟，長勢強，角粗，角粒數(shù)較多且籽粒大，含油量和蛋白質總量高等優(yōu)點。其中，該品種的平均全生育期為206.20～209.38 d，比CK早1.00～3.12 d；平均有效分枝數(shù)為5.25～5.70個，單株有效角果數(shù)為178.7～192.4個，角粒數(shù)為18.87～22.93粒，千粒重為4.24～4.27 g，平均單株產(chǎn)量12.96～13.69 g。2年試驗芥酸含量分別為3.22%和0.52%，硫甙分別為25.47～26.20 μmol/g，平均含油量為42.78%～45.47%。

2.2.2 產(chǎn)量表現(xiàn) 1) 區(qū)域試驗與聯(lián)合鑒定試驗。油研585經(jīng)過2015—2016年貴州油菜區(qū)試，2016—2017年度貴州省油菜聯(lián)合鑒定，結果表明，2年共17個試驗點，有13個試驗點較CK(油研50)增產(chǎn)，增產(chǎn)點次為76.5%，平均產(chǎn)量為160.58 kg/667m2，比CK(151.54 kg/667m2)增產(chǎn)5.97%；平均產(chǎn)油量68.70 kg/667m2，比CK(63.42 kg/667m2)增產(chǎn)8.33%。2) 品種適應性鑒定試驗(重慶、四川、湖南、湖北、江西、安徽)。油研585參與重慶、四川、湖南、湖北、江西及安徽等省市2018—2020年2個年度的試驗共有34個試驗點，其中，有32個試驗點較CK(油研50)增產(chǎn)，增產(chǎn)點次為94.12%，平均產(chǎn)量為179.17 kg/667m2，比CK(169.6 kg/667m2)增產(chǎn)5.64%。

3 結語

3.1 不育系結實性的改良

該研究利用結實(莢)好、配合力強的優(yōu)良目標親本多次與原始不育系118A雜交、回交、自交、測交等育種手段，在不育系選育(轉育)過程中，特別注重選擇死蕾死胚少、花蕾較大、結實(莢)性較好、角粒數(shù)較多的株系選擇，經(jīng)過多年的田間選育，育成純合兩型系5824AB及臨保系5824C，并配制全不育系5824CA，很好地克服了原始不育系的結實不良的缺陷，從而克服不育系花蕾小、死蕾死胚重、蘿卜角多等不良性狀。以不育系5824A為母本，與常規(guī)品種(系)雜交組合的后代未出現(xiàn)嚴重死蕾死胚及蘿卜角等缺陷的不育株，可能是在改良不育系結實性的過程中無意間打斷了結實缺陷與育性控制基因的不連鎖，這只是雜交后代不育株群體表型作出的推測，有待進一步研究驗證。

3.2 不育系的轉育方法

結合俎峰等[13-14]對陳鳳祥1993年提出的隱性上位互作核不育三基因遺傳模式的修正，以及倪西源等[10-11]的研究結果，該研究按Ms3/ms3和Rf/rf2對基因互作模式開展不育系選育，大大簡化選育的復雜程度，可在任意一次回交(或雜交)的自交第3代(必須是F2有不育株分離的自交三代)，選擇不育株率較高(約18.75%)的株系大量自交及兄妹交(不育株與可育株雜交)，在自交后代不育株率為25%左右的株系內兄妹交，其下一代可育與不育之比為1∶1且可育株自交為3∶1的兄妹交組合即為純合兩型系；在兄妹交組合不育株率為37.5%左右的株系內可育株自交且同時與已有的純合兩型系不育株測交，自交為全可育且測交為100%不育的自交可育株即為臨保系。

3.3 恢復系的選育

從恢復性角度看，隱性上位核不育的選育比任何一種(如波里馬類型質不育或蘿卜胞質不育)雜種優(yōu)勢利用模式都簡單，不需要轉恢或測恢，幾乎所有常規(guī)品種(非ms3ms3rfrf基因型)均為恢復系，所以選擇范圍廣，選擇配合力強的優(yōu)良品系即可進行組合測配。