甘蓝型油菜细胞质雄性不育系9171 A的发现及育性特征

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(贵州省农业科学院油菜研究所， 贵阳 550008)

自20世纪70年代以来，国内外育种家先后创建了油菜多种杂种优势的利用途径，其中影响最大、应用最广的首推华中农业大学傅廷栋院士创建的波里马细胞质雄性不育系[1]，其主要特点是恢复基因来源广泛，易于实现三系配套和选育强优势杂交油菜组合，其缺陷是不育性易受低温影响，在开花初期出现微量花粉[2-5]。特别是在春季气候多变的南方制种难度及风险增加。

9171 A新细胞质不育材料的发现与成功选育，不但丰富了油菜不育材料，提供了杂种优势利用新途经，还有望克服在南方制种春季低温年份发生微量花粉影响杂交种子质量的问题。本试验从新不育源的发现、选育方法的改进、用新保持系替换波里马不育的核基因等过程，初步阐述了新不育系的选育方法(选育方法已获国家发明专利：ZL 2015 1 0298748.9)、育性特征以及与波里马不育的关系。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 不育源891 AB

本课题组于2008年3月在思南县塘头镇贵州省油菜研究所科研试验地的育种资源圃编号为891(891株行材料为陕2 A质不育类型杂交种经系统选育的常规油菜品系)株行中发现1株不育株，育性彻底，似核不育，利用891株行的可育株与不育株授粉杂交，采用隐性核不育两型系选育方法，在杂交F1、F2代自交，在其F3代选择育性比为3∶1的株行利用不育株与可育株测交，最终育成育性比为1∶1的两型系891 AB。因当初发现的不育株的不育性彻底，被误认为是核不育类型，通过后来的研究表明是一种全新的细胞质雄性不育类型。为便于叙述，暂定名为质不育两型系891 AB。质不育两型系891 AB的不育株育性彻底，不育株的育性不受温度的影响。

1.1.2 5771 R

2002年春以埃塞俄比亚芥细胞质的甘蓝型油菜品系572 R为母本，与甘蓝型油菜双低品种湘油13 Y(从湖南省大面积油菜生产区引进的湘油13中的1个选系)进行杂交，采用常规杂交育种程序经过8代的连续定向选择，于2007年育成的埃塞俄比亚芥细胞质的甘蓝型油菜双低优质常规品系(隐性核不育的恢复系)5771 R，为本所自育材料。

1.1.3 波里马类型质不育系、保持系、恢复系

波里马类型质不育系、保持系：356 A、356 B为本所选育的细胞质不育系及保持系。

波里马类型质不育系、保持系、恢复系：华48210 A、380-1 B、常03、92-11、金068-4、油研10号⊗F10、2255 C、2350 C、中油116⊗F8、中杂8号⊗F6、花叶恢。由贵州省农业科学院李大雄研究员提供。

注：S为不育胞质；N为可育胞质；r为不育基因；R为可育基因。图1 新质不育系9171 A的选育示意图

1.2 方 法

1.2.1 新不育系9171 A的选育方法

利用细胞质不育两型系转育保持系法，具体的方法见图1。该方法的要点： 1) 在新发现育性彻底的不育材料本行利用可育株授粉将新不育源保持下来，并育成1∶1的两型系； 2) 通过1∶1两型系的可育株为桥梁，将新发现不育源的细胞核内不育基因转入可育细胞质材料中，合成细胞质为可育而细胞核为不育的新保持系。

1.2.2 新不育系9171 A的育性鉴定

利用新不育系9171 A与波里马类型不育系互换保持系杂交，在贵州省思南县塘头镇、贵州省贵阳市2个地点，连续2年秋季播种杂交组合种子，待第2年春开花期观察育性表现。利用新不育系9171 A与波里马类型的恢复系杂交，观察其育性表现。

1.2.3 新不育保持系与波里马不育系连续回交世代的育性观察

利用新不育系9171 A的保持系与波里马类型不育系杂交并连续回交，在回交BC1F1选择没有微粉的植株继续与保持系9171 B回交，观察回交后代的育性表现。同时以新育成的不育系9171 A与保持系连续杂交保持，观察其育性是否稳定。

2 结果与分析

2.1 不育源的发现与保持

本课题组于2008年3月在思南县塘头镇贵州省油菜研究所科研试验地的育种资源圃编号为891(891株行材料为陕2 A质不育类型杂交种经系统选育的常规油菜品系，核不育的恢复系)株行中发现1株不育株，育性彻底，利用本行可育株与不育株授粉，将不育源保持下来。按隐性核不育系的选育方法，通过自交及测交，于2010年育成了育性比为1∶1的质不育两型系891 AB。891 AB的不育株多年均表现为育性不受低温的影响。

2.2 新质不育系9171 A的选育

为了实现三系配套，采用最常用的测交筛选法选育保持系，即利用质不育两型系891 AB的不育株与大量的常规油菜品系(包括多个波里马及陕2 A的保持系)杂交，但都没有筛选到能保持不育性彻底程度与891 A一样的(不受低温影响的)相应保持系。

2011年春利用质不育两型系891 AB的可育株S(Rfrf)作父本，常规品系5771 R((隐性核不育的恢复系)为母本杂交，F1大量自交，2013年春调查所有F2均无不育株分离(说明5771 R是可育胞质)，于是选择38个F2单株自交，同时与891 AB的不育株成对测交， 2014年春出现5个不育性彻底的全不育测交组合，4个有微量花粉的全不育组合，7个有50%左右不育株的组合， 22个组合全可育，于是继续利用全不育组合与对应的自交单株连续回交，于2015年育成了育性稳定的细胞质雄性不育系9171 A及对应的保持系9171 B。选育过程见图1。

2.3 新不育系9171 A与波里马的恢保关系比较

于2016—2018年，利用新不育系9171 A与波里马类型的保持系及恢复系杂交，观察其后代育性情况(见表1)，新育成的不育系9171 A×保持系9171 B多年均无低温微粉现象，说明新育成的质不育系9171 A不受低温影响，育性稳定；波里马类型不育系华48210 A、1356 A与新不育系的保持系9171 B杂交F1为全不育但均有微量花粉；新育成的不育系9171 A与6个波里马类型的保持系杂交，F1均表现为全不育但均有微量花粉；新育成的不育系9171 A与6个波里马类型的恢复系杂交，F1均表现为全可育，说明新不育系9171 A与波里马不育具有相同的恢复系，但保持系却不相同。

2.4 新不育保持系与波里马不育系连续回交世代的育性表现

利用2个波里马类型不育系华48210 A、1356 A与新不育保持系9171 B杂交，其F1为全不育，均有微量花粉现象；回交BC1F1为全不育，有约一半的植株无微量花粉，在2个BC1F1群体中分别选取10株育性彻底(无微量花粉)的不育株与9171 B继续回交，所有BC2F1全部表现为育性彻底的不育群体，由此说明，用新不育保持系9171 B与波里马不育连续多代回交替换其核基因后，可保持其不育性彻底。同时以新育成的不育系9171 A与保持系连续杂交保持，其各世代均表现为不育性稳定、彻底。

表2 新不育保持系与波里马不育系连续回交世代的育性表现

不育系不育系类型育性表现保持系F1育性表现BC1F1表现BC2F1表现9171A新不育系全不育 无微粉全不育无微粉全不育无微粉全不育无微粉华48210A波里马类型全不育有微粉9171B全不育有微粉全不育1/2有微粉全不育无微粉1356A波里马类型全不育有微粉全不育有微粉全不育1/2有微粉全不育无微粉

表1 不育系9171 A与Polima A和陕2 A恢保关系比较

材料类型组合F1育性备注9171A新不育系9171A×9171B不育多年无微量花粉华48210A波里马类型不育系华48210A×9171B不育有微量花粉1356A1356A×9171B不育有微量花粉380-1波里马类型保持系9171A×380-1不育有微量花粉常039171A×常03不育有微量花粉92-119171A×92-11不育有微量花粉金068-49171A×金068-4不育有微量花粉油研10号F109171A×油研10号F10不育有微量花粉1356B9171A×1356B不育有微量花粉2255C波里马类型恢复系9171A×2255C可育全恢2350C9171A×2350C可育全恢中油116F89171A×中油116F8可育全恢中杂8号69171A×中杂8号6可育全恢花叶恢9171A×花叶恢可育全恢699C9171A×699C可育全恢

3 讨 论

杂交种子纯度是杂交油菜生产应用中最重要的质量指标。对细胞质雄性不育系而言，尽管影响杂种纯度的因素有很多。如亲本纯度、隔离环境、生物学混杂等，但最主要的因素是由不育系本身的育性遗传特性所决定。

波里马和陕2 A两大类型不育系的微粉问题，在一定程度上影响了两大不育系杂交种的种子质量[6-7]。近年来，通过农业科研技术工作者多年来的努力，针对微粉在生产上的问题有了很大程度的改善[8-11]。但是仍不完善，如加大了制种成本，且技术措施不易操作，延缓了种子销售时间，从而增加了企业资金周转期等问题。因此，只有发现或培育出一种不育性彻底、稳定的新细胞质不育系，才能从根本上解决目前胞质不育系的微粉问题。能否育成没有微量花粉的新质不育系，发现新不育源是前提和基础，有效的选育方法是成败的关键。当新发现育性彻底的质不育时，首先用本株行的可育株授粉将新不育源保持下来，并通过育成两型系的可育株为桥梁，将新不育源的核不育基因转移到可育胞质材料中，育成新的保持系，可避免通过常用的选育保持系的测交筛选法丢失新发现不育源的核不育基因。

通过新不育系育性特征及与波里马恢保关系比较的结果，说明新不育系9171 A与波里马不育具有相同的恢复系，经过进一步的研究，用新不育保持系9171 B与波里马不育连续回交，替换其核基因后仍然表现为育性稳定、彻底、不受温度影响的特征。