林曉陽(yáng) 趙洪平 柳海東 杜德志
(青藏高原種質(zhì)資源研究與利用實(shí)驗(yàn)室/青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院/春油菜遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/國(guó)家油菜改良中心青海分中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部春油菜科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站/青海省春油菜研究開發(fā)中心/青海省春油菜工程技術(shù)研究中心,青海 西寧 810016)
油菜作為我國(guó)重要的油料作物,年種植面積達(dá)667萬(wàn)公頃[1-3]。我國(guó)油菜分為春油菜、半冬性油菜及冬油菜三個(gè)生態(tài)型,有白菜型、甘藍(lán)型、芥菜型三種栽培類型[1]。春油菜主要分布在青海、甘肅、新疆、內(nèi)蒙古和西藏等氣溫較低、無(wú)霜期較短的地區(qū),冬油菜主要分布在長(zhǎng)江流域[3]。在春油菜區(qū),三個(gè)油菜栽培類型均有種植,其中甘藍(lán)型油菜面積約43萬(wàn)公頃,主要分布在低海拔、無(wú)霜期較長(zhǎng)的地區(qū);白菜型油菜面積約20萬(wàn)公頃,主要分布在高海拔、無(wú)霜期較短的地區(qū);芥菜型油菜約3.3萬(wàn)公頃,主要分布在較干旱地區(qū)[4]。白菜型油菜產(chǎn)量低、品質(zhì)差,甘藍(lán)型油菜產(chǎn)量和品質(zhì)都優(yōu)于白菜型油菜。因此,選育能在高海拔區(qū)正常成熟的特早熟甘藍(lán)型油菜來替代白菜型油菜,對(duì)高海拔春油菜產(chǎn)區(qū)的油菜產(chǎn)量和品質(zhì)改良意義重大,是我國(guó)特早熟春油菜育種的重要目標(biāo)。
雜種優(yōu)勢(shì)是指雜種F1代在產(chǎn)量等方面都優(yōu)于雙親的現(xiàn)象,普遍存在于生物界,且現(xiàn)代農(nóng)業(yè)利用雜種優(yōu)勢(shì)現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了作物產(chǎn)量的大幅提高。油菜具有較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì),利用雜種優(yōu)勢(shì)選育的油菜雜交種在產(chǎn)量等方面具有重大突破[5-7]。傅廷棟等[8]于1972年發(fā)現(xiàn)了波里馬甘藍(lán)型油菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育系(pol-CMS),該不育系在國(guó)內(nèi)和國(guó)際均得到了廣泛研究和利用,例如華中農(nóng)業(yè)大學(xué)在此基礎(chǔ)上培育出華雜2號(hào)、華雜3號(hào)等優(yōu)質(zhì)三系雜交種[9-10]。李殿榮等[11]通過油菜三系配套選育出油菜雜交種秦油2 號(hào),比對(duì)照品種增產(chǎn)27.4%,是國(guó)際上第一個(gè)增產(chǎn)顯著并大面積推廣應(yīng)用的雜交油菜品種。官春云等[12]選育高產(chǎn)雜交種湘雜油1號(hào),具有明顯的雜種優(yōu)勢(shì),比常規(guī)品種增產(chǎn)15%左右。早熟油菜品種可以避開高溫逼熟,提高油菜種植效益[13];同時(shí)早熟油菜品種具有矮稈、抗倒和少分枝等適合機(jī)械收獲特征,有利于推進(jìn)我國(guó)油菜機(jī)械化生產(chǎn)進(jìn)程[14],因此早熟性成為油菜重要優(yōu)勢(shì)性狀之一。我國(guó)高海拔、高緯度春油菜區(qū)約有20 萬(wàn)公頃白菜型油菜,因而具有早熟特性的甘藍(lán)型油菜品種具有廣闊的應(yīng)用前景。杜德志等[4]利用高海拔地區(qū)正常成熟的優(yōu)質(zhì)特早熟甘藍(lán)型油菜資源作親本選育出青雜3 號(hào)、青雜4 號(hào)、青雜7 號(hào)等特早熟甘藍(lán)型油菜雜交品種,大幅度提高了高海拔地區(qū)油菜產(chǎn)量和品質(zhì),在保障我國(guó)植物油脂、餅粕蛋白供給安全和促進(jìn)高海拔地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。
特異酶切位點(diǎn)擴(kuò)增片段測(cè)序(specific length amplification fragment sequencing,SLAF-seq)技術(shù)的測(cè)序通量高、準(zhǔn)確性和重復(fù)性好,在遺傳圖譜、關(guān)聯(lián)圖譜構(gòu)建和分子育種、系統(tǒng)進(jìn)化、種質(zhì)資源鑒定等方面應(yīng)用廣泛[15-16]。十字花科植物雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)方法主要包括配合力法、生理生化法和分子標(biāo)記法等[17-18];利用DNA分子標(biāo)記技術(shù)可以預(yù)測(cè)雜種優(yōu)勢(shì),如利用特異分子標(biāo)記計(jì)算材料間遺傳差異、聚類分析了解不同個(gè)體間遺傳差異,從而指導(dǎo)雜交親本選配[19-20]。趙緒濤等[1]利用SLAF-seq 技術(shù)對(duì)121 份甘藍(lán)型油菜進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)分析,獲得了強(qiáng)優(yōu)勢(shì)春油菜雜交組合,證實(shí)SLAF-seq技術(shù)可用于雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)。
甘藍(lán)型油菜在高海拔地區(qū)的推廣種植受其生育期的限制。選育特早熟甘藍(lán)型春油菜,有助于增加高海拔春油菜產(chǎn)區(qū)的種植面積,對(duì)油菜產(chǎn)量和品質(zhì)的改善具有重要意義。因此,本研究分析了98份特早熟甘藍(lán)型油菜品系遺傳差異,明確恢復(fù)系與不育系的遺傳關(guān)系,以期通過分析雜交種產(chǎn)量性狀、雜種優(yōu)勢(shì)和雜種優(yōu)勢(shì)模式,為后續(xù)特早熟甘藍(lán)型油菜雜交種選育提供親本選擇的分子依據(jù),促進(jìn)春油菜區(qū)特早熟雜交育種進(jìn)程。
優(yōu)質(zhì)早熟甘藍(lán)型春油菜D9946,青藏高原極早熟白菜型農(nóng)家品種浩油11 號(hào),波里馬細(xì)胞質(zhì)特早熟甘藍(lán)型春油菜不育系64-1;97份特早熟甘藍(lán)型春油菜恢復(fù)系材料來自D9946×浩油11 號(hào)的偏甘藍(lán)型株系高世代自交后代;2020年,根據(jù)前期恢復(fù)系聚類和核心種質(zhì)構(gòu)建結(jié)果,選取44 份恢復(fù)系材料與不育系64-1 配制雜交組合;選取青雜4 號(hào)為對(duì)照材料。以上材料均由青海省農(nóng)林科學(xué)院春油菜研究所提供。
1.2.1 田間試驗(yàn) 2020年,將44 份特早熟恢復(fù)系品系、不育系64-1 的保持系、44 個(gè)F1雜交種及對(duì)照青雜4 號(hào)按隨機(jī)區(qū)組種植于試驗(yàn)田(青海省西寧市,36°43'N,101°45'E),3 次重復(fù),每重復(fù)3 行區(qū),行長(zhǎng)2 m、行距0.3 m、株距0.15 m。常規(guī)大田管理。
1.2.2 系統(tǒng)進(jìn)化樹構(gòu)建與遺傳距離計(jì)算 與2019年97恢復(fù)系材料分析方法一致[21],苗期取幼嫩葉片1~2 cm2提取基因組DNA,送至北京百邁客生物科技有限公司進(jìn)行SLAF 測(cè)序、分析,開發(fā)單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism,SNP)標(biāo)記。使用MEGA X[22]軟件,對(duì)得到的SNP位點(diǎn)進(jìn)行遺傳分析,基于neighborjoining 的算法(Kimura 2-parameter 模型,1 000 次bootstrap),計(jì)算97 份恢復(fù)系與1 份不育系材料之間的遺傳距離,并構(gòu)建98 份特早熟甘藍(lán)型油菜種質(zhì)資源的系統(tǒng)發(fā)育樹。
1.2.3 雜種表現(xiàn)、雜種優(yōu)勢(shì)及雜優(yōu)模式分析方法 待植株成熟后,每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取6 株進(jìn)行考種,考種性狀包括每角果粒數(shù)、全株有效角果數(shù)、千粒重、小區(qū)產(chǎn)量。其中,每角果粒數(shù)為主花序中部相同部位摘取10個(gè)角果測(cè)得的平均值;全株有效角果數(shù)指整株包括主花序和分枝的有效角果數(shù)的總數(shù);千粒重按照《GB/T 5519-2008 谷物與豆類 千粒重的測(cè)定》[23]的方法進(jìn)行稱重;小區(qū)產(chǎn)量為該小區(qū)進(jìn)行考種單株的產(chǎn)量及其剩余單株的小區(qū)統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量之和。雜種優(yōu)勢(shì)計(jì)算公式如下:
其中,F(xiàn)1值代表雜種一代性狀表現(xiàn)的平均值,高親值為最優(yōu)親本性狀的表現(xiàn)值,對(duì)照值為對(duì)照組性狀表現(xiàn)值,中親值是雙親性狀表現(xiàn)的平均值。分析小區(qū)產(chǎn)量排位前20 的雜交組合組配方式,結(jié)合聚類分析的結(jié)果,探究雜種優(yōu)勢(shì)模式。采用DPS軟件分析數(shù)據(jù)。
構(gòu)建98 份特早熟甘藍(lán)型油菜種質(zhì)資源的系統(tǒng)發(fā)育樹,分析不同樣品之間的遺傳進(jìn)化關(guān)系和研究材料的群體結(jié)構(gòu)。根據(jù)遺傳距離繪制系統(tǒng)發(fā)育樹(圖1),結(jié)合97 份恢復(fù)系分類情況[21],將98 份材料同樣分為五類:第一類,只包含1份恢復(fù)系品系;第二類,包含26份恢復(fù)系品系;第三類,包含18 份恢復(fù)系品系;第四類,包含17份恢復(fù)系品系和1份不育系品系64-1;第五類,包含35份恢復(fù)系品系。
圖1 基于SLAF-seq技術(shù)分析甘藍(lán)型春油菜97份恢復(fù)系和1份不育系的進(jìn)化關(guān)系Fig.1 Evolutionary relationship between 97 restorer lines and 1 sterile line of Brassica napus L.based on SLAF-seq technology
基于neighbor-joining 算法,恢復(fù)系與不育系64-1之間遺傳距離介于0.01~0.52,平均遺傳距離為0.35。與不育系遺傳距離值排列前十的恢復(fù)系(表1)全部位于第五類,遺傳距離介于0.45~0.52之間,均值為0.48。綜合特早熟甘藍(lán)型春油菜恢復(fù)系與不育系聚類及遺傳距離分析結(jié)果表明,春性甘藍(lán)型油菜中導(dǎo)入特早熟白菜型油菜遺傳成分可有效拓寬甘藍(lán)型春油菜遺傳差異,且不育系材料與第五類恢復(fù)系遺傳距離較大。
表1 甘藍(lán)型油菜1份不育系與97份恢復(fù)系排位前二十遺傳距離Table 1 The top 20 lines with higher genetic distance between sterile line 64-1 and 97 restorer lines of Brassica napus L.
根據(jù)聚類結(jié)果,除去僅包含1 份恢復(fù)系材料的第一類,從剩余四類中按照45%的比例隨機(jī)選取44份恢復(fù)系材料(其中18 份恢復(fù)系為前期構(gòu)建的核心種質(zhì)資源)與不育系組配雜交組合,收獲F1,產(chǎn)量相關(guān)性狀雜種表現(xiàn)見表2。小區(qū)產(chǎn)量顯著超過對(duì)照青雜4 號(hào)的組合有23個(gè),組合(64-1)×16D3小區(qū)產(chǎn)量最高,達(dá)422.01 g;組合(64-1)×58的角果粒數(shù)最多,達(dá)33.62個(gè);組合(64-1)×67的全株有效角果數(shù)最多,達(dá)212.94 個(gè);組合(64-1)×3286千粒重最大,達(dá)4.52 g。各性狀排名前二十組合中,不育系×第五類恢復(fù)系組合數(shù)量占組合總數(shù)一半,說明不育系×第五類恢復(fù)系組配出高產(chǎn)組合的可能性大。
表2 產(chǎn)量相關(guān)性狀的雜種表現(xiàn)Table 2 Yield-related traits of hybrids
44 個(gè)F1組合產(chǎn)量相關(guān)性狀變異分析(表3)表明,4 個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀變異系數(shù)整體較小,其中每角果粒數(shù)最大值33.62 粒,最小值23.10 粒,平均值28.33 粒,變異系數(shù)最小(7.84%),四性狀中最小;小區(qū)產(chǎn)量最大值422.01 g,最小值158.23 g,平均值285.78 g,變異系數(shù)最高(20.41%)。
表3 F1產(chǎn)量相關(guān)性狀的描述統(tǒng)計(jì)Table 3 Descriptive statistics of yield-related traits in F1
對(duì)親本和F1的4個(gè)產(chǎn)量性狀進(jìn)行方差分析,結(jié)果如表4 所示。親本和F1在每角果粒數(shù)、千粒重和小區(qū)產(chǎn)量之間存在極顯著差異(P<0.01)。
表4 44個(gè)雜交組合產(chǎn)量相關(guān)性狀方差分析Table 4 Variance of yield-related traits of 44 hybrids
2.3.1 超親優(yōu)勢(shì)分析 44 個(gè)雜交組合中,每角果粒數(shù)超親優(yōu)勢(shì)正向的有23 個(gè)組合,優(yōu)勢(shì)值分布在0.94%~21.65%,優(yōu)勢(shì)最強(qiáng)的組合為(64-1)×28;全株有效角果數(shù)超親優(yōu)勢(shì)中有9 個(gè)正向的組合,優(yōu)勢(shì)值分布在0.97%~38.38%,超親優(yōu)勢(shì)最強(qiáng)的組合為(64-1)×67;千粒重超親優(yōu)勢(shì)有22 個(gè)組合為正向優(yōu)勢(shì),優(yōu)勢(shì)值分布在0.49%~18.14%,最強(qiáng)正向優(yōu)勢(shì)組合為(64-1)×12;小區(qū)產(chǎn)量有29 個(gè),優(yōu)勢(shì)值分布范圍為1.29%~91.98%,組合(64-1)×26 的正向優(yōu)勢(shì)最強(qiáng)。(64-1)×32、(64-1)×69、(64-1)×79 和(64-1)×16D5 等四個(gè)組合,四項(xiàng)農(nóng)藝性狀均為正向優(yōu)勢(shì)(表5、附表1)。
表5 44個(gè)雜交組合雜種優(yōu)勢(shì)的分布情況Table 5 Percentage of positive heterosis in 44 hybrids
附表1 農(nóng)藝性狀超親優(yōu)勢(shì)Table 1 OPH of agronomic traits/%
2.3.2 超標(biāo)優(yōu)勢(shì)分析 44個(gè)雜交組合中,每角果粒數(shù)超標(biāo)優(yōu)勢(shì)正向的有23 個(gè)組合,優(yōu)勢(shì)值分布在0.79%~20.20%,優(yōu)勢(shì)最強(qiáng)的組合為(64-1)×28;全株有效角果數(shù)超標(biāo)優(yōu)勢(shì)中有3 個(gè)正向的組合,優(yōu)勢(shì)值分布在0.05%~2.32%,超標(biāo)優(yōu)勢(shì)最強(qiáng)的組合為(64-1)×67;千粒重超標(biāo)優(yōu)勢(shì)有29 個(gè)組合為正向優(yōu)勢(shì),優(yōu)勢(shì)值分布在0.77%~22.29%,最強(qiáng)正向優(yōu)勢(shì)的組合為(64-1)×16D3;小區(qū)產(chǎn)量超標(biāo)優(yōu)勢(shì)有23 個(gè)組合為正向優(yōu)勢(shì),優(yōu)勢(shì)值分布范圍為4.26%~52.55%,(64-1)×3286 的組合正向優(yōu)勢(shì)最強(qiáng)(表5、附表2)。
附表2 農(nóng)藝性狀超標(biāo)優(yōu)勢(shì)Table 2 OSH of agronomic traits/%
2.3.3 中親優(yōu)勢(shì)分析 44個(gè)雜交組合中,每角果粒數(shù)中親優(yōu)勢(shì)正向的有37 個(gè)組合,優(yōu)勢(shì)值分布在0.07%~26.98%,優(yōu)勢(shì)最強(qiáng)的組合為(64-1)×28;全株有效角果數(shù)中親優(yōu)勢(shì)中有20 個(gè)正向組合,優(yōu)勢(shì)值分布在2.44%~50.55%,中親優(yōu)勢(shì)最強(qiáng)的組合為(64-1)×67;千粒重中親優(yōu)勢(shì)有34 個(gè)組合為正向優(yōu)勢(shì),優(yōu)勢(shì)值分布在0.07%~21.92%,最強(qiáng)正向優(yōu)勢(shì)的組合為(64-1)×12;小區(qū)產(chǎn)量的中親優(yōu)勢(shì)41 個(gè)組合為正向優(yōu)勢(shì),優(yōu)勢(shì)值分布范圍為1.56%~99.51%,組合(64-1)×26 正向優(yōu)勢(shì)最高。每角果粒數(shù)的中親優(yōu)勢(shì)前二十組合中:恢復(fù)系位于第二類的有4 個(gè),位于第三類的有4 個(gè),位于第四類的有3個(gè),位于第五類的有9個(gè)(表5、附表3)。
附表3 農(nóng)藝性狀中親優(yōu)勢(shì)Table 3 MPH of agronomic traits/%
為了探索遺傳距離與雜種產(chǎn)量之間的關(guān)系,本研究分析了小區(qū)產(chǎn)量排前二十的雜交組合及其恢復(fù)系與不育系的遺傳距離,結(jié)果如表6 所示。在所有組合中,恢復(fù)系與不育系的遺傳距離變幅為0.19~0.52,其中小區(qū)產(chǎn)量排名最高組合為(64-1)×16D3(第五類恢復(fù)系),親本間遺傳距離同樣最高,為0.52。
表6 小區(qū)產(chǎn)量排前20組合的恢復(fù)系與不育系的遺傳距離及其組配方式Table 6 Genetic distance and combining pattern of 20 crosses with higher plant block yield and the genetic distance between restorer lines and sterile line
第二類至第五類恢復(fù)系與不育系的遺傳距離依次分別為:0.37~0.42,平均值0.40;0.30~0.34,平均值0.32;0.19~0.32,平均值0.26;0.30~0.52,平均0.41。由此可見,第五類恢復(fù)系材料與不育系平均遺傳距離最大。
進(jìn)一步分析雜種優(yōu)勢(shì)及產(chǎn)量排前二十的雜交組合的組配模式數(shù)量,結(jié)果發(fā)現(xiàn),超親優(yōu)勢(shì)中,除第一類,各恢復(fù)系類別所占個(gè)數(shù)如下:每角果粒數(shù)中各類依次分別有4、3、3 和10 個(gè);全株有效角果數(shù)中各類依次分別有5、3、4和8個(gè);千粒重中各類依次分別有5、4、2和9個(gè);小區(qū)產(chǎn)量中各類依次分別有5、4、2 和9 個(gè)。超標(biāo)優(yōu)勢(shì)中,各恢復(fù)系類別所占個(gè)數(shù)如下:每角果粒數(shù)各類依次分別有5、4、3和8個(gè);全株有效角果數(shù)中各類依次分別有6、1、3和10個(gè);對(duì)千粒重而言,各類依次分別有4、3、4和9個(gè);小區(qū)產(chǎn)量中各類依次分別有4、2、5和9個(gè)。中親優(yōu)勢(shì)排前二十組合中,上述4 個(gè)性狀的恢復(fù)系來自第五類的數(shù)量都多于來自其他各類的恢復(fù)系數(shù)量,各恢復(fù)系類別所占個(gè)數(shù)如下:每角果粒數(shù)中各類依次分別有3、5、2 和10 個(gè);全株有效角果數(shù)中各類依次分別有5、5、1 和9 個(gè);千粒重中各類依次分別有7、2、4 和7個(gè);小區(qū)產(chǎn)量中各類依次分別有2、7、0 和11 個(gè)。以上各項(xiàng)數(shù)據(jù)中,除千粒重的中親優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)外,不育系×第五類恢復(fù)系的占比均在40%以上,說明該組合模式配出強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合的潛力較大。對(duì)于小區(qū)產(chǎn)量的雜種表現(xiàn)、恢復(fù)系與不育系遺傳距離分析結(jié)果顯示,前二十排名的組合中,恢復(fù)系位于第二、第三、第四及第五類的組合個(gè)數(shù)分別有3、4、3和10個(gè)。小區(qū)產(chǎn)量排前十的雜交組合組配模式中,不育系×第五類恢復(fù)系模式的組合也占到一半,且第五類群恢復(fù)系與不育系之間平均遺傳距離最大。上述結(jié)果表明,遺傳背景一致性高的情況下,遺傳距離越大,雜種優(yōu)勢(shì)越強(qiáng);本研究中不育系×第五類恢復(fù)系的組配模式能產(chǎn)生強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交種的潛力最大,為最優(yōu)組配模式。
分子標(biāo)記技術(shù)能夠從基因組水平得到不同材料間的遺傳差異,目前已經(jīng)在構(gòu)建核心種質(zhì)以及劃分農(nóng)作物種質(zhì)類群中被普遍應(yīng)用[24],其中尹祥佳等[25]利用分子標(biāo)記手段指導(dǎo)了玉米雜交種的選育。本試驗(yàn)對(duì)98份特早熟甘藍(lán)型春油菜進(jìn)行分子標(biāo)記開發(fā)與系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建,結(jié)果顯示所有材料被分成五類,每一類中的材料與林曉陽(yáng)等[21]通過97 份材料構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹基本一致,上述材料的劃分有助于指導(dǎo)特早熟甘藍(lán)型春油菜育種。雜種優(yōu)勢(shì)的利用是創(chuàng)建油菜品種的有效方法,華雜與秦油系列的成功選育均得益于雜交的手段[9-11]。研究親本遺傳距離與雜種優(yōu)勢(shì)的關(guān)系是對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)的一種探索,利用分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)親本進(jìn)行親緣關(guān)系分析,研究遺傳距離與雜種優(yōu)勢(shì)的關(guān)系能夠確定合適的雜種優(yōu)勢(shì)利用模式,可以為甘藍(lán)育種過程中的親本選配提供參考依據(jù),提高育種效率[26]。前人通過計(jì)算遺傳距離進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)的預(yù)測(cè),在產(chǎn)量相關(guān)性狀上得到了一定的驗(yàn)證,如趙緒濤等[1]研究發(fā)現(xiàn),遺傳距離對(duì)預(yù)測(cè)甘藍(lán)型油菜的雜種優(yōu)勢(shì)具有可行性。本研究對(duì)不育系與恢復(fù)系間的遺傳距離進(jìn)行分析,可知與不育系遺傳關(guān)系較大的恢復(fù)系劃分類群;并選擇遺傳差異大的材料進(jìn)行配置組合,發(fā)現(xiàn)其雜種后代各產(chǎn)量性狀表現(xiàn)及雜種優(yōu)勢(shì)也較強(qiáng)。因此,在后續(xù)育種過程中的親本選擇上,可以優(yōu)先分別從第四和第五類材料間進(jìn)行選擇,有望得到雜種優(yōu)勢(shì)強(qiáng)的后代。
親本間遺傳的差異能夠?yàn)殡s種優(yōu)勢(shì)利用提供基礎(chǔ)條件,以種間雜交的方式可有效拓寬甘藍(lán)型油菜的遺傳背景、提高遺傳多樣性,為雜種優(yōu)勢(shì)利用提供基礎(chǔ)[26-27],油菜產(chǎn)量相關(guān)性狀的雜種優(yōu)勢(shì)與親本間遺傳距離表現(xiàn)顯著相關(guān)[28]。通過雜交的方式,浩油11 號(hào)的早熟基因被導(dǎo)入至本研究所用的甘藍(lán)型油菜恢復(fù)材料中,用于創(chuàng)建特早熟性的甘藍(lán)型油菜資源。本研究中產(chǎn)量及相關(guān)性狀分析結(jié)果表明,恢復(fù)系親本間在考察的農(nóng)藝性狀上存在明顯差異,意味著親本間的遺傳差異較大。28、16D5(第三類)和71、49、16D3、71(第五類)在小區(qū)產(chǎn)量的雜種表現(xiàn)與雜種優(yōu)勢(shì)均表現(xiàn)優(yōu)異,說明這些恢復(fù)系與不育系配制的雜交種高產(chǎn)潛力較大。
優(yōu)質(zhì)的種質(zhì)資源與雜種優(yōu)勢(shì)研究相結(jié)合,是農(nóng)作物良種選育的手段;高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種的選育,也是我國(guó)農(nóng)業(yè)目前急需解決的問題之一[29-30]。對(duì)特早熟甘藍(lán)型油菜雜種優(yōu)勢(shì)和雜優(yōu)模式進(jìn)行研究,一方面有利于選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)特早熟甘藍(lán)型春油菜雜交種,另一方面,能夠加快品種選育進(jìn)程,加速品種的更新?lián)Q代。本研究中,在小區(qū)產(chǎn)量排前二十的雜交組合中,產(chǎn)量最高的組合為(64-1)×16D3(第五類),該組合有望進(jìn)行下一步的區(qū)域試驗(yàn);雜交組配方式主要以不育系×第五類恢復(fù)系為主,有10 個(gè)組合。說明在第五類恢復(fù)系材料與不育系進(jìn)行雜交的模式下配置組合,后代中產(chǎn)生強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交種的潛力較大;不育系與第五類的遺傳距離也最遠(yuǎn),說明在這些材料中,遺傳距離越遠(yuǎn),雜種優(yōu)勢(shì)越強(qiáng),今后特早熟甘藍(lán)型春油菜恢復(fù)系的選育從第五類(與不育系遺傳距離遠(yuǎn)的類群)入手,有望快速選育出強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交種。這些研究結(jié)果對(duì)今后特早熟甘藍(lán)型油菜雜交種的選育具有重要的指導(dǎo)意義。
利用SLAF-seq 技術(shù)對(duì)97 份特早熟甘藍(lán)型春油菜恢復(fù)系和1 份不育系進(jìn)行測(cè)序,通過系統(tǒng)進(jìn)化和遺傳差異分析,將98 份特早熟甘藍(lán)型春油菜分為五個(gè)類群,其中不育系與第五類恢復(fù)系的遺傳差異較大。分析44個(gè)組合雜種優(yōu)勢(shì),組合(64-1)×16D3(第五類)的小區(qū)產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)最強(qiáng),是選育高產(chǎn)雜交種的優(yōu)勢(shì)組合?!安挥怠恋谖孱惢謴?fù)系”的組合模式不僅在小區(qū)產(chǎn)量前二十的雜交組合中數(shù)量最多、占比最高;同時(shí)在小區(qū)產(chǎn)量的超標(biāo)優(yōu)勢(shì)、超親優(yōu)勢(shì)和中親優(yōu)勢(shì)中占比也最高;不育系與第五類恢復(fù)系的遺傳距離最大,說明該組配模式產(chǎn)生強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交組合的潛力最大。