黃苗小白菜胞質(zhì)雄性不育雜交制種

馬志虎 侯喜林 韋武青 王浩挺 沈新華

黃苗小白菜胞質(zhì)雄性不育雜交制種

馬志虎 侯喜林 韋武青 王浩挺 沈新華

鎮(zhèn)江市蔬菜研究所自20世紀80年代初開展黃苗小白菜胞質(zhì)雄性不育選育，獲得了黃苗標記的小白菜胞質(zhì)雄性不育系（CMS），將其有利用價值的黃苗遺傳標記與異源胞質(zhì)雄性不育性轉(zhuǎn)育相結(jié)合，選育成實用性較好的小白菜異源胞質(zhì)雄性不育系黃苗寒青A，克服了目前國內(nèi)小白菜利用Pol CMS微粉自交降低雜交種純度的問題。先后選育出6個優(yōu)良的胞質(zhì)雄性不育雜交品種（組合）。目前已大面積應用于生產(chǎn)制種的一代雜種有青星1號、青星2號、翠夏、夏綠青等，年制種產(chǎn)量達到2 500 kg。現(xiàn)將多年來黃苗小白菜異源胞質(zhì)雄性不育系規(guī)模制種技術(shù)介紹如下。

1 黃苗小白菜胞質(zhì)雄性不育系規(guī)模繁殖

生物學混雜既影響親本和雜種純度，又影響雜種品質(zhì)，其原因主要為昆蟲傳粉和風力傳粉。因此小白菜空間隔離距離應在1 000 m以上，尤其對母本雄性不育系來說，由于其本身雄性敗育，極易接受外來花粉，易造成生物學混雜，對空間隔離距離要求更加嚴格，應在2 000 m以上。黃苗小白菜胞質(zhì)雄性不育系由黃苗寒青A胞質(zhì)雄性不育系和黃苗寒青B保持系組成，為防止黃苗小白菜胞質(zhì)雄性不育系在繁殖過程中發(fā)生生物學混雜，必須建立嚴格的不育系繁育體系，不育系及父本（雜種一代父本）采用60目（孔徑0.246 mm）防蟲網(wǎng)隔離，條件容許的情況下繁育圃與其他小白菜留種田塊保持2 000 m以上或設(shè)置于隔離條件較好的隔離區(qū)內(nèi)。

黃苗寒青A植株生長整齊，6葉齡前子葉、真葉均呈明顯的淡黃綠色，生長正常，以后隨葉齡增加葉色漸轉(zhuǎn)深綠色，生長勢進一步加強。黃苗性狀是由一對隱性基因控制的質(zhì)量性狀，其表達不受環(huán)境的影響。黃苗寒青B除在花器特征上與不育系黃苗寒青A有區(qū)別外，其余生長特性與黃苗寒青A基本相同。黃苗寒青A花器特征：花瓣略小、皺縮，雄蕊敗育短縮，花藥青白色、劍形、瘦小、無花粉，其不育株率達100%，不育度大于95%，蜜腺發(fā)育正常。黃苗寒青B花瓣正常平展，雄蕊可育、花藥黃白色、花粉多且飽滿。

1.1 不育系與保持系成對繁育

不育系與保持系成對繁育模式如圖1，不育系與保持系繁殖的重點在于合理安排播種期和嚴格的隔離措施。在整地施肥過程中應對農(nóng)家肥的來源進行必要的調(diào)查，防止施用混有異品種種子且未充分腐熟的廄肥或堆肥；田間地埂、曬場等散落易與其雜交的十字花科種子都會造成機械混雜。雖然黃苗小白菜胞質(zhì)雄性不育系具有明顯的苗期黃色遺傳標記性狀，易于在以后的不育系繁殖中及時發(fā)現(xiàn)外來綠苗花粉對純度的干擾，但從規(guī)模去雜用工多的角度來看，應盡量減少外來花粉干擾。黃苗寒青A與黃苗寒青B的田間比例為3∶1，另外黃苗寒青B應分區(qū)單獨再行定植，用于黃苗寒青B的自交繁殖。在不育系繁殖中每2年應進行1次群體的擴繁和群體一致性的選擇，以防止由于區(qū)域性小環(huán)境在多次繁殖中所發(fā)生的遺傳漂移，一般不育系的繁殖應保證不育系每次在3 000株以上，規(guī)模制種所用不育系在10 000株以上，并在繁殖時注意在成株、開花、結(jié)籽的各個時期保持群體的一致性。

圖1 不育系與保持系成對繁育模式

在田間定植后，應注意觀察成株的株型、葉色、開花期花藥育性等性狀，如有不同及時拔除。在整個開花期，專人負責觀察不育系植株育性情況，尤其在低溫條件下要仔細觀測，主要觀測花藥有無花粉，由于不同區(qū)域氣候特征不同，加之播種期的遲早均會在一定程度上影響其育性的表現(xiàn)，在開花初期如遇低溫，應通過花藥取樣進行鏡檢，必要時及時摘除早期開花的花枝，以防自交而影響不育系的純度。在收獲前，再對繁殖田塊進行檢查，應根據(jù)不育系和保持系的主要的經(jīng)濟性狀，淘汰不符合要求的植株，主要識別特征為高度（過高、過低）、莢長（過短）、植株病害等。在進行播種、采收、運輸、脫粒、晾曬、貯藏等作業(yè)時，應嚴格按照防雜保純技術(shù)操作規(guī)程，防止異品種或同類其他小白菜種子混入。

1.2 父本原種繁殖

父本原種繁殖一般注意自然隔離和去雜工作，采用60目（孔徑0.246 mm）防蟲網(wǎng)隔離，繁育圃與其他小白菜留種田塊保持1 000～2 000 m或置于隔離條件較好的隔離區(qū)內(nèi)。整個生育期根據(jù)父本的典型植物學特征，淘汰不良單株和病株，注意觀察是否與不育系株高相配，過高或過低的植株一律拔除，并注意群體開花期的一致性，對開花過早、過遲的植株一律清除。

2 黃苗小白菜胞質(zhì)雄性不育系規(guī)模化制種

2.1 甘肅規(guī)模化制種技術(shù)

我國西北地區(qū)具有得天獨厚的自然優(yōu)勢，地勢復雜多變，多有溝壑，氣候干燥，具有豐富的光熱氣候資源，有良好的天然隔離和農(nóng)業(yè)灌溉條件。在甘肅沿黃灌區(qū)采用春播制種，通過安排適合的播種期，采用地膜覆蓋，保水保溫，進行繁種。綜合考慮制種區(qū)的隔離條件，環(huán)境系以及安全環(huán)境系內(nèi)的昆蟲、風等媒介，選擇有河流、山川、溝壑等周圍較少種植易與小白菜雜交的十字花科作物的安全隔離區(qū)，隔離空間距離為2 000 m，隔離區(qū)不得種植父本以外的易與小白菜雜交的其他作物，一旦發(fā)現(xiàn)徹底清除。

①播種育苗 春播制種既能保證小白菜在早春低溫條件下完成春化階段的發(fā)育，又能將開花期安排在適宜的條件下使其沒有微量花粉，又有利于開花結(jié)實，確保制種的純度和產(chǎn)量。播種過早，開花期溫度較低，不能完全消除微粉影響；植株個體發(fā)育較小，制種產(chǎn)量較低。播種過遲，部分甚至全部植株不能完成春化，不現(xiàn)蕾，不開花，其開花株又因花期氣溫過高而不利結(jié)實，制種產(chǎn)量大幅度下降。因此，春繁要先行試驗，確定最適播期，以保證繁殖種子的質(zhì)量和產(chǎn)量。

在西北地區(qū)制種，由于播種及生長早期氣溫偏低，黃苗寒青A植株生長相對緩慢，應盡量早播母本，以保證父母本花期相遇，經(jīng)多年試驗證明，適宜的播種期一般在驚蟄（3月6日）至春分（3月21日），采用地膜覆蓋保溫保濕，一般母本播種6～7天后，再播種父本，父母本按行數(shù)1∶3直播，每穴2粒，待5～6葉時定苗，每穴1株，母本行距35～40 cm，株距30 cm，父本株距為30～35 cm，父母本行距45～50 cm。由于父母本在不同區(qū)域的生長情況有所不同，進行繁種試驗后，再確定適宜的株行距比較適合。適時對不育系植株進行調(diào)整，尤其在早春或溫度過低時打薹摘頂，防止低溫誘發(fā)微粉。

②去雜 黃苗小白菜胞質(zhì)雄性不育系黃苗遺傳標記，在苗床能明顯識別。黃苗寒青A在不育系繁育及制種生產(chǎn)應用中有明顯的苗期葉色隱性黃色性狀，如有生物學混雜，可在苗期將雜株一次性拔除，能確保不育系的純度；通過網(wǎng)紗隔離，不育系純度可達到99%以上，保持系純度達到100%。不育系繁殖對隔離條件要求不嚴，可使原種生產(chǎn)成本降低；黃苗寒青A為 Pol CMS，存在對環(huán)境敏感（高溫、低溫）和微粉自交的缺點，由于它具有明顯的苗期遺傳標記，用其作母本配制的一代雜種，播種后可在苗期將偽雜種株拔除，保證大田栽培植株的雜種純度達到100%，使雜種優(yōu)勢得到更充分的發(fā)揮；在確保父本純度前提下，可有效提高雜種一代的純度和質(zhì)量。通過將苗期隱性黃苗遺傳標記轉(zhuǎn)育到現(xiàn)有胞質(zhì)不育系上，并利用其配制雜種一代種子，可以在苗期鑒定雜種純度和及早發(fā)現(xiàn)、去除偽雜種株。這是克服現(xiàn)有胞質(zhì)不育系缺點，在生產(chǎn)上安全應用的好途徑。

對在不育系黃苗寒青A中混雜的黃苗可育株、綠苗株，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)及時拔除，如拔除不及時，則可能造成F1代出現(xiàn)0.1%～1.2%的混雜株。同時必須堅決拔除不育系黃苗寒青A行中發(fā)現(xiàn)的病株、弱株以及優(yōu)勢明顯較強的植株。

③授粉 西北規(guī)模制種，一般采用天然的溝壑為屏障隔離，利用自然風力和昆蟲傳粉，制種純度較高。為進一步提高制種產(chǎn)量，選擇盛花期晴天、多云無風的上午，待露水散盡，從10：00～14：00利用加長的雞毛撣子等媒介對其進行人工輔助授粉，以達到高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的目的。待父母本花期基本結(jié)束，及時拔除父本行植株，提高田間光照和通風透光，以利母本繼續(xù)生長，增加制種產(chǎn)量。不育系在前中期低溫條件下開花，微量花粉發(fā)生較多，隨溫度上升，逐漸減少變?yōu)槿挥栽谀副臼⒒ㄆ诩盎ㄆ诮Y(jié)束前，結(jié)合拔除父本行植株，清除提前開花及少量開花較晚的花枝（主要集中在花枝的末端），以降低微粉自交對雜種一代純度的影響并提高種子千粒質(zhì)量。

④肥水管理 小白菜制種整個生育期，667 m2施腐熟農(nóng)家肥3 000 kg、三元復合肥20 kg作基肥，當植株具5～6片葉定苗后，每隔10天進行1次根外追肥和灌水，667 m2施尿素6 kg，促進小白菜營養(yǎng)體的生長。如因特殊情況（低溫、干旱等），出現(xiàn)父、母本花期不一致，可對抽薹較早的一方采取偏施氮肥和摘薹等方法調(diào)整花期，促使花期相遇。在盛花期后，對母本噴施葉面肥，提高功能葉的光合能力。可結(jié)合打藥，每隔7天噴施1次0.3%～0.5%的磷酸二氫鉀液和1%～2%尿素液，共2次。

⑤采種 收種前，去除病株，過弱、過強、生長明顯異常的植株。小白菜為無限花序，開花延續(xù)時間較長，角果的成熟度不一致，收獲過早，籽粒尚未充實飽滿，秕粒多，既影響產(chǎn)量又影響發(fā)芽率；收獲過遲，造成籽粒脫落，給機收帶來困難，產(chǎn)量損失較大。一般在全株4/5的角果呈黃色，主軸基部角果開始轉(zhuǎn)黃，種皮開始呈現(xiàn)應有的色澤時，進行收割。嚴防與其他同類種子的機械混雜。

2.2 江蘇規(guī)模化制種技術(shù)

江蘇地區(qū)氣候濕潤，有較好的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)條件。在江蘇采用秋播越冬春季制種，通過安排適合的播期，進行繁種。但選擇隔離條件較好的環(huán)境較難，加之各地均有種植小白菜及農(nóng)家自留種的習慣，采用露地制種較難保證雜種的純度，一般在無法滿足空間隔離條件下進行網(wǎng)紗隔離制種。

①播種育苗 小白菜在長江流域制種時父、母本可同期或適當早播母本3～6天，一般在9月底至10月初播種，11月上旬移栽（6～7葉），移栽過遲溫度偏低易受凍害，不易活棵。父母本行按1∶4定植。母本行距20 cm，父本株距 20 cm，父母本行距 30 cm。

②病蟲害管理 小白菜在江蘇生產(chǎn)過程中，菌核病和蚜蟲發(fā)生較為常見，對產(chǎn)量威脅很大，尤其是病害，必須堅持預防為主的方針，在整個生長期間要做好1～ 2次重點防治，每667 m2用25%的多菌靈可濕性粉劑50 g對水40 kg噴勻噴透。對發(fā)病率較高的田塊，要結(jié)合農(nóng)業(yè)措施，進行輪作換茬，避免重茬，減輕病害的發(fā)生。蚜蟲應及早采用10%吡蟲啉可濕性粉劑4 000倍液防治。

3 甘肅規(guī)模化制種效果

3.1 提高了雜種一代的純度

經(jīng)多年西北制種試驗和規(guī)模制種，黃苗小白菜胞質(zhì)雄性不育雜種一代純度在96%～98%，雜種一代通過苗床或田間利用黃苗標記性狀去雜，大田栽培純度可達到100%。采用地膜覆蓋能顯著改善黃苗小白菜胞質(zhì)雄性不育系黃苗寒青A根際的溫度、水分狀況，蓋膜比露地5 cm深處平均土溫提高2.36℃，10 cm平均土溫提高0.56℃，15 cm平均土溫提高2.0℃，20 cm平均土溫提高2.5℃；土壤含水量 10～20 cm提高1.52%～4.01%。地膜覆蓋條件改善了小白菜細胞質(zhì)雄性不育系黃苗寒青A的生長發(fā)育環(huán)境，提高了花芽分化發(fā)育時期的溫度，減少了微粉的產(chǎn)生。地膜覆蓋條件下不育系初花期花粉鏡檢活力僅為0.5%～0.8%，低溫（10～14℃）套袋自交，結(jié)角率僅為0.27%；制種純度達到95%以上，制種產(chǎn)量47～69 kg/667 m2。

3.2 降低了生產(chǎn)成本

目前對小白菜雜交種子純度一直以田間鑒定為主，由于長江中下游地區(qū)，尤其是江蘇地區(qū)在夏秋季節(jié)有食用幼苗“雞毛菜”的習慣，對純度鑒定重視程度較低，但隨著蔬菜市場化程度的不斷加強和雜交小白菜品種的大力推廣，尤其是超市凈菜對品質(zhì)、商品性要求程度的提高，小白菜純度鑒定的工作日益得到有關(guān)部門和種植者的重視。而利用小白菜黃苗性狀，可完全克服由于外來花粉干擾而造成的親本純度降低的問題，確保了母本的純度及質(zhì)量，并大大降低了原種生產(chǎn)成本。利用小白菜黃苗性狀鑒定雜種純度可采用室內(nèi)苗期純度鑒定，利用其黃色的隱性性狀，假雜種苗期子葉、真葉表現(xiàn)葉色嫩黃，極易早期目測發(fā)現(xiàn)，可準確、迅速的測定其種子純度。采用發(fā)芽箱，可在4～5天迅速鑒定純度，大田可在10天內(nèi)對純度進行鑒定，大大節(jié)約了開支。

3.3 保護了知識產(chǎn)權(quán)

黃苗小白菜胞質(zhì)雄性不育雜種規(guī)模化制種時只提供黃苗寒青A與父本，通過雄性不育雜種一代分離、黃苗寒青A雜交分離選育不育系及直接利用黃苗寒青A不育系因無相應的保持系，對其利用有一定的困難，而且黃苗小白菜胞質(zhì)雄性不育系黃色為隱性性狀，穩(wěn)定其黃苗與不育性狀均需一定的時間，這在一定程度上保護了育種者的利益和知識產(chǎn)權(quán)。

3.4 雜種優(yōu)勢明顯

2007－2009年以當?shù)刂髟云贩N（常規(guī)種和雜交種）為對照，對黃苗小白菜胞質(zhì)雄性不育系繁殖的雜種一代進行品比試驗，結(jié)果表明雜交種（翠夏、夏綠青）3年中平均產(chǎn)量較對照增產(chǎn)29%～38%，差異均達極顯著水平，且田間病害比對照輕，抗逆性比對照強，差異極顯著。

江蘇省重大科技支撐與自主創(chuàng)新項目（BE2008377），鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)重大科技支撐項目（NY2009012）

馬志虎，江蘇鎮(zhèn)江市福農(nóng)園藝有限公司，鎮(zhèn)江市蔬菜研究所，212021，E-mail：mzh830@yahoo.com.cn

侯喜林，南京農(nóng)業(yè)大學作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國家重點實驗室

韋武青，王浩挺，沈新華，鎮(zhèn)江市福農(nóng)園藝有限公司

2010-09-28