趙云哲 任金濤 王新亮

摘要? ? 隨著玉米單粒播種技術(shù)的推廣，對(duì)玉米雜交種的純度要求越來(lái)越高;隨著農(nóng)村用工成本的增加，減少玉米制種人工去雄用工的需求越來(lái)越迫切。利用玉米雄性不育特性進(jìn)行玉米雜交制種，既可提高雜交種純度，又能減少人工去雄用工，是玉米育種者一直追求的目標(biāo)。以往研究表明，玉米C型胞質(zhì)雄性不育性穩(wěn)定，是利用雄性不育配制玉米雜交種的主要類型，但恢復(fù)系難選，導(dǎo)致三系配套的品種不多，生產(chǎn)中應(yīng)用的面積有限。近年來(lái)，隨著我國(guó)種質(zhì)的不斷改良擴(kuò)增，現(xiàn)代自交系的遺傳基礎(chǔ)發(fā)生了變化，試驗(yàn)用一批現(xiàn)代自交系對(duì)一C型胞質(zhì)雄性不育系測(cè)交，研究當(dāng)代自交系對(duì)C型雄性不育系的恢復(fù)性及選育優(yōu)勢(shì)雜交組合的效率。結(jié)果表明，測(cè)交組合完全恢復(fù)的占16.95%，部分恢復(fù)的占66.95%，產(chǎn)量超過(guò)對(duì)照鄭單958的占1.77%，未出現(xiàn)完全恢復(fù)而產(chǎn)量又超過(guò)鄭單958的組合。由此表明，現(xiàn)代自交系對(duì)C型雄性不育完全恢復(fù)的概率與前人研究報(bào)道的稍有提高，選育育性完全恢復(fù)、產(chǎn)量超標(biāo)（對(duì)照品種）、無(wú)嚴(yán)重缺陷的優(yōu)勢(shì)組合效率仍較低;進(jìn)行不育性育種，育種者不僅要講究方式方法，還要有足夠的耐心。

關(guān)鍵詞? ? 玉米C型胞質(zhì)雄性不育;當(dāng)代自交系;恢復(fù)利用

中圖分類號(hào)? ? S513? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A

文章編號(hào)? ?1007-5739（2019）14-0040-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

玉米是我國(guó)的主要糧食和飼料作物，玉米生產(chǎn)上主要采用雜交種子。目前，玉米雜交種子生產(chǎn)依靠人工去雄，不僅耗費(fèi)大量的人工，還難以做到及時(shí)、徹底，雜交種純度難以保障。自1930年Rhoades發(fā)現(xiàn)玉米雄性不育材料以來(lái)[1]，人們開(kāi)啟了利用玉米雄性不育進(jìn)行雜交制種的研究，以提高雜交種純度和減少人工去雄用工?，F(xiàn)已明確了玉米遺傳性的雄性不育有細(xì)胞核控制的雄性不育和質(zhì)核互作雄性不育兩類[2]。細(xì)胞核控制的雄性不育因未能找到簡(jiǎn)單有效保持不育系完全不育的保持系，在生產(chǎn)中的應(yīng)用受到制約;質(zhì)核互作控制的雄性不育可通過(guò)不育系、保持系、恢復(fù)系三系配套實(shí)現(xiàn)雜交種生產(chǎn)，并培育出一些雜交種在生產(chǎn)中應(yīng)用。質(zhì)核互作雄性不育按育性恢復(fù)理論，分為T型、C型、S型等。T型不育性穩(wěn)定，但易感染T型小斑病，生產(chǎn)上被迫停止應(yīng)用;S型不育類型較多，抗T型小斑病，容易獲得恢復(fù)系，但育性穩(wěn)定性差，生產(chǎn)中應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)較大;C型不育性穩(wěn)定，且對(duì)小斑病T小種病毒不敏感，是人們研究利用的主要類型，但在實(shí)際生產(chǎn)中很難選到相應(yīng)的恢復(fù)系[3]，導(dǎo)致三系配套及農(nóng)藝性狀優(yōu)良組合的品種少，推廣的面積有限。面對(duì)玉米單粒播種技術(shù)的推廣及農(nóng)村勞動(dòng)力缺乏，張世煌、堵純信等呼吁加強(qiáng)玉米雄性不育的利用研究[4]，以適應(yīng)單粒播種技術(shù)對(duì)高純度雜交種的要求及減少人工去雄用工的制種趨勢(shì)。近年來(lái)，我國(guó)玉米種質(zhì)改良擴(kuò)增取得了很大進(jìn)步，培育出了一系列適應(yīng)現(xiàn)代育種目標(biāo)的種質(zhì)和自交系，但這些現(xiàn)代自交系對(duì)C型不育系的恢復(fù)性研究報(bào)道較少。該研究利用聊城華豐玉米研究所和聊城大學(xué)玉米研究所收集及創(chuàng)新的現(xiàn)代自交系對(duì)一C型不育系進(jìn)行測(cè)交篩選，以明確現(xiàn)代自交系對(duì)C型胞質(zhì)雄性不育系的恢復(fù)性及培育優(yōu)勢(shì)組合的的效率，為C型胞質(zhì)雄性不育系的恢復(fù)利用提供技術(shù)支撐。

1? ? 材料與方法

2016年6月，在聊城大學(xué)育種試驗(yàn)田，種植一玉米C型胞質(zhì)雄性不育系[5]、聊城華豐玉米研究所提供的玉米自交系及聊城大學(xué)玉米研究所收集、創(chuàng)新的自交系126份。開(kāi)花授粉期間分別用收集和創(chuàng)新自交系的花粉給不育系授粉，成熟期收獲測(cè)交種122份。2017年6月種植測(cè)交種，田間順序排列，每隔9個(gè)組合，種一鄭單958雜交種作對(duì)照，每個(gè)測(cè)交種及對(duì)照種種植3行，行長(zhǎng)6 m，行距60 cm，株距24.69 cm，每穴2～3粒，三葉期間苗，五葉期定苗，3次重復(fù)。開(kāi)花散粉期，觀察記載各測(cè)交組合的雄花育性，參照六級(jí)育性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)[6]（表1）。成熟時(shí)目測(cè)選取產(chǎn)量較高、無(wú)嚴(yán)重倒伏、病蟲(chóng)害等農(nóng)藝性狀優(yōu)良的組合測(cè)產(chǎn)。測(cè)產(chǎn)方法：在選中組合中，取中間行連續(xù)取10個(gè)果穗，待風(fēng)干后脫粒稱重計(jì)算理論產(chǎn)量（理論產(chǎn)量=穗數(shù)×穗重×出籽率×0.85）。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 測(cè)交組合的育性與分析

開(kāi)花期觀察122個(gè)組合的育性，其中有19個(gè)組合保持完全不育，20個(gè)組合育性完全恢復(fù)，79個(gè)組合表現(xiàn)部分育性，按雄花育性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)，完全不育、高度不育、半不育、半可育、高度可育、完全可育分別占16.10%、14.41%、8.47%、14.41%、29.66%、16.95%（表2）;另外4個(gè)組合表現(xiàn)可育與不育株的育性分離。追查4個(gè)不育株與可育性株分離組合的父本系譜，均為新選育的自交系，是恢復(fù)基因處于雜合狀態(tài)，未完全純合造成的。

2.2? ? 測(cè)交組合的產(chǎn)量表現(xiàn)

成熟時(shí)觀察比較122個(gè)測(cè)交組合田間表現(xiàn)，多數(shù)組合產(chǎn)量比對(duì)照鄭單958低，少數(shù)組合產(chǎn)量與對(duì)照鄭單958相當(dāng)或超過(guò)對(duì)照鄭單958。目測(cè)篩選出產(chǎn)量較高，又無(wú)嚴(yán)重倒伏、病蟲(chóng)害等缺陷的組合7個(gè)（表3），占測(cè)交組合的5.74%。這7個(gè)組合經(jīng)理論測(cè)產(chǎn)，產(chǎn)量超過(guò)鄭單958對(duì)照的有2個(gè)組合（2-17和4-5），占測(cè)交組合的1.64%。

2.3? ? 產(chǎn)量較高組合的育性

較高產(chǎn)量組合的育性多表現(xiàn)完全不育或高度不育，完全恢復(fù)的僅一個(gè)組合3-20（表4），但產(chǎn)量未能超過(guò)對(duì)照鄭單958;產(chǎn)量超過(guò)鄭單958的2-17組合為完全不育，不能實(shí)現(xiàn)三系配套;4-5組合為半不育;未出現(xiàn)產(chǎn)量高、農(nóng)藝性狀優(yōu)良，且育性也完全恢復(fù)的組合。

3? ? 結(jié)論與討論

（1）現(xiàn)代自交系含有較多對(duì)C型胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)基因，選育恢復(fù)系的概率較高。在新的種質(zhì)引進(jìn)、新舊種質(zhì)融合的玉米種質(zhì)遺傳背景下，選育的現(xiàn)代自交系對(duì)C 型胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)表現(xiàn)從完全恢復(fù)到完全保持連續(xù)分布，完全恢復(fù)的概率為16.95%。比邵思全在107份測(cè)交種中選出14個(gè)強(qiáng)恢復(fù)系的概率（13.08%）[7]稍有提高。大量研究表明，C型胞質(zhì)雄性不育的育性恢復(fù)機(jī)理比較復(fù)雜。Khey- pour 等報(bào)道，C型胞質(zhì)雄性不育的恢復(fù)受l對(duì)顯性基因Rf4控制[8];陳偉程等研究認(rèn)為，C型胞質(zhì)不育的恢復(fù)性受2對(duì)顯性重疊基因Rf4、Rf5控制[9];趙素貞等發(fā)現(xiàn)，一個(gè)顯性抑制基因Rf-I，對(duì)恢復(fù)基因Rf5有抑制作用[10];陳紹江等研究認(rèn)為，C型胞質(zhì)不育的恢復(fù)性由3對(duì)或3對(duì)以上的顯性互補(bǔ)基因控制[11];Vidakovic等研究認(rèn)為，C型胞質(zhì)不育的恢復(fù)基因Rf4、Rf5和Rf6為2個(gè)不同的遺傳系統(tǒng)[12]。不同自交系所含恢復(fù)基因不同，可能是導(dǎo)致不同測(cè)交組合的育性恢復(fù)不同的原因。明確C性不育系恢復(fù)機(jī)理及不同自交系的育性恢復(fù)基因，有助于C型胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系的選育。

（2）育性完全恢復(fù)，產(chǎn)量又超標(biāo)組合的效率低。胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系的選育目的是選育出生產(chǎn)上利用的三系配套雜交種，雖然三系配套的雜交種容易選育，但三系雜交種育性完全恢復(fù)、產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀又超過(guò)對(duì)照雜交種（目前對(duì)照中鄭單958）出現(xiàn)的效率低。因此，C型胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系的選育要擴(kuò)大測(cè)交范圍，以獲得恢復(fù)能力強(qiáng)、產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀優(yōu)良的優(yōu)質(zhì)雄性不育組合。在測(cè)交過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)具有強(qiáng)恢復(fù)能力的自交系和保持不育的自交系轉(zhuǎn)育，以培育出不同基因型的不育系和恢復(fù)系，為三系配套提供更多組配親本，增加組配篩選三系配套的機(jī)會(huì)。不育系、恢復(fù)系的轉(zhuǎn)育及雜交組合的測(cè)配育成三系配套品種的時(shí)間都比常規(guī)育種育成品種的時(shí)間滯后。因此，利用不育系進(jìn)行雜交組合的選育除講究方式方法外，育種者還需有足夠的耐心。

（3）雄性不育性的育種要緊扣當(dāng)前的育種目標(biāo)?；謴?fù)系的選育目的是實(shí)現(xiàn)三系配套，生產(chǎn)雜交種用于玉米生產(chǎn)。因此，恢復(fù)系的選育除對(duì)育性選擇外，必須緊扣育種目標(biāo)，如高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、耐密、抗倒、抗病蟲(chóng)、抗逆、適應(yīng)機(jī)械收獲等，包括優(yōu)勢(shì)組合的篩選，還是不育系、恢復(fù)系的轉(zhuǎn)育。

（4）發(fā)展SPT技術(shù)。SPT（seed production technology）技術(shù)是美國(guó)杜邦先鋒公司首創(chuàng)的利用隱性細(xì)胞核雄性不育進(jìn)行雜交種生產(chǎn)的技術(shù)[13]。其原理是將育性恢復(fù)基因、花粉致死基因及紅色蛋白標(biāo)記基因連鎖在一起，構(gòu)建遺傳轉(zhuǎn)化體，并導(dǎo)入純合的隱性核雄性不育系中，從而使不育系恢復(fù)育性并能有效繁殖。該轉(zhuǎn)基因株系自交產(chǎn)生50%的不育系種子（不含熒光的種子）和50%的保持系種子（含熒光的種子），然后通過(guò)熒光篩選技術(shù)將不育系種子和保持系種子分開(kāi)，獲得純合不育系種子，常規(guī)自交系都是核不育系的恢復(fù)系，拓寬了雜種優(yōu)勢(shì)利用配組親本的選擇范圍，解決了三系中恢復(fù)系缺乏的問(wèn)題和玉米核雄性不育自然保持難的問(wèn)題，且不育系不含轉(zhuǎn)基因成分，所配雜交種規(guī)避了轉(zhuǎn)基因生物安全問(wèn)題，有望為雜種優(yōu)勢(shì)的廣泛利用開(kāi)創(chuàng)更廣闊的前景。

4? ? 參考文獻(xiàn)

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