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(xué)院 油菜研究所，貴州 貴陽(yáng) 550018； 2.思南縣塘頭農(nóng)業(yè)服務(wù)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(shí)現(xiàn)三系配套及相比于蘿卜胞質(zhì)不育不受專利限制等優(yōu)點(diǎn)，因此成為油菜雜種優(yōu)勢(shì)利用途徑的研究熱點(diǎn)。開(kāi)展此方面的研究對(duì)油菜雜種優(yōu)勢(shì)利用和新品種選育具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)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(jī)制，實(shí)現(xiàn)了隱性核不育三系配套應(yīng)用模式，從此我國(guó)油菜育種家對(duì)隱性核不育進(jìn)行了大量的理論研究及不育系選育應(yīng)用實(shí)踐[3-10]?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】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(dǎo)品種，其主要原因一是結(jié)實(shí)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(yīng)用，二是選育不育系與臨保系較為復(fù)雜，且得到的全不育系通常只是生物學(xué)意義上的雜交F1代，實(shí)際商用雜交種大多是三交種，導(dǎo)致不同程度雜種優(yōu)勢(shì)下降和生長(zhǎng)整齊度欠佳[11]?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】采用連續(xù)多次選用多個(gè)優(yōu)良目標(biāo)親本與不育系雜交、回交、自交、測(cè)交結(jié)合不育系的結(jié)實(shí)性鑒定選擇等選育方法，打斷結(jié)實(shí)缺陷與育性控制基因的不良連鎖，解決該不育類型的結(jié)實(shí)缺陷，同時(shí)強(qiáng)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(guò)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(shí)用臨保系118C測(cè)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(shí)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(shí)與純合兩型系118AB不育株測(cè)交，自交為全可育且測(cè)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(guò)程中特別注重不育株花蕾較大、死蕾少、結(jié)莢(實(shí))好的株行(或單株)選擇，達(dá)到改良不育系結(jié)實(shí)特性之目的。其選育過(guò)程見(jiàn)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(yīng)用模式 2011年夏繁時(shí)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(méi)有油菜及白菜類型的十字花科蔬菜)的親本繁殖點(diǎn)，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(dá)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(fù)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(yīng)用模式詳見(jiàn)圖2。

圖2 隱性上位核不育系5824A的繁殖及三系化應(yīng)用模式

1.2 恢復(fù)系選育

2007年春以貴雜5號(hào)自交后代的1個(gè)黃籽選系貴5R為母本與滬油15去雄雜交，經(jīng)過(guò)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(fù)系G5R(常規(guī)油菜品系且為隱性核不育恢復(fù)系)。相對(duì)于恢復(fù)性而言，隱性上位核不育恢復(fù)系選育比較容易，幾乎所有常規(guī)油菜品種(系)均可作恢復(fù)系進(jìn)行新組合測(cè)配。其選育系譜詳見(jiàn)圖3。

圖3 隱性上位核不育系恢復(fù)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(jìn)入組合預(yù)備試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)2013年和2014年的連續(xù)品種比較試驗(yàn)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(yàn)，于2017年完成品種鑒定篩選。2019年獲品種登記證書(shū)(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(yīng)性鑒定試驗(yàn)，并完成擴(kuò)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(jié)實(shí)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(duì)應(yīng)同型臨保系雜交后代)按照品比試驗(yàn)方法分小區(qū)種植在株行試驗(yàn)地。于現(xiàn)蕾、開(kāi)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(kāi)花的花蕾數(shù)量，開(kāi)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(kāi)始轉(zhuǎn)色時(shí)，將主花序取回室內(nèi)考查每個(gè)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(yán)重，而5824A的不育株花蕾較大，幾乎沒(méi)有死蕾現(xiàn)象；118A的死胚現(xiàn)象很明顯，結(jié)實(shí)性差，而5824A幾乎無(wú)死胚現(xiàn)象，結(jié)實(shí)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(yán)重死蕾現(xiàn)象，死蕾株率為100%，主花序平均死蕾個(gè)數(shù)為62.8個(gè)和60.9個(gè)，死蕾率分別為50.9%和51.0%，開(kāi)花前花蕾很小，長(zhǎng)、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(wú)漿或有極少量的無(wú)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(jié)籽率(正常籽粒占可見(jiàn)總胚的比例)分別為36.0%和36.4%。總體表現(xiàn)為花蕾很小，死蕾死胚嚴(yán)重，蘿卜角多，結(jié)實(shí)性差。

表1 2017年和2018年不育系118A和5824A的特征特性與結(jié)實(shí)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(gè)數(shù)(只計(jì)算主花序有死蕾的植株)為5.1個(gè)和3.9個(gè)，死蕾率(只計(jì)算主花序有死蕾的植株)分別為4.1%和3.2%，開(kāi)花前花蕾較大，長(zhǎng)、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(wú)漿、多數(shù)植株有無(wú)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(jié)籽率分別為93.7%和95.0%。總體表現(xiàn)為花蕾較大，幾乎無(wú)死蕾現(xiàn)象，結(jié)實(shí)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(lán)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(duì)，頂葉橢圓、較寬大，葉緣鋸齒不明顯。苗期長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，葉色正常綠色。株高170 cm左右，株型較緊湊，抗倒性較強(qiáng)、耐菌核病強(qiáng)，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(yàn)及長(zhǎng)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(yīng)性較廣，生長(zhǎng)勢(shì)較強(qiáng)，較抗耐病毒病，株高適中，中早熟，長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，角粗，角粒數(shù)較多且籽粒大，含油量和蛋白質(zhì)總量高等優(yōu)點(diǎn)。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(gè)，單株有效角果數(shù)為178.7～192.4個(gè)，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(yàn)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(yàn)與聯(lián)合鑒定試驗(yàn)。油研585經(jīng)過(guò)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(jié)果表明，2年共17個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，有13個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)較CK(油研50)增產(chǎn)，增產(chǎn)點(diǎn)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(yīng)性鑒定試驗(yàn)(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(gè)年度的試驗(yàn)共有34個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，其中，有32個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)較CK(油研50)增產(chǎn)，增產(chǎn)點(diǎn)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(jié)語(yǔ)

3.1 不育系結(jié)實(shí)性的改良

該研究利用結(jié)實(shí)(莢)好、配合力強(qiáng)的優(yōu)良目標(biāo)親本多次與原始不育系118A雜交、回交、自交、測(cè)交等育種手段，在不育系選育(轉(zhuǎn)育)過(guò)程中，特別注重選擇死蕾死胚少、花蕾較大、結(jié)實(shí)(莢)性較好、角粒數(shù)較多的株系選擇，經(jīng)過(guò)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(jié)實(shí)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(yán)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(jié)實(shí)性的過(guò)程中無(wú)意間打斷了結(jié)實(shí)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(cè)，有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

3.2 不育系的轉(zhuǎn)育方法

結(jié)合俎峰等[13-14]對(duì)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(jié)果，該研究按Ms3/ms3和Rf/rf2對(duì)基因互作模式開(kāi)展不育系選育，大大簡(jiǎn)化選育的復(fù)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(nèi)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(nèi)可育株自交且同時(shí)與已有的純合兩型系不育株測(cè)交，自交為全可育且測(cè)交為100%不育的自交可育株即為臨保系。

3.3 恢復(fù)系的選育

從恢復(fù)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(zhì)不育或蘿卜胞質(zhì)不育)雜種優(yōu)勢(shì)利用模式都簡(jiǎn)單，不需要轉(zhuǎn)恢或測(cè)恢，幾乎所有常規(guī)品種(非ms3ms3rfrf基因型)均為恢復(fù)系，所以選擇范圍廣，選擇配合力強(qiáng)的優(yōu)良品系即可進(jìn)行組合測(cè)配。