利用雄性不育系及異型保持系配制蘿卜三交種研究

摘要：蘿卜（Ｒａｐｈａｎｕｓ ｓａｔｉｖｕｓ Ｌ．）三交種對蘿卜雜交優(yōu)勢及組合力測定的研究目前在國內(nèi)外還很少開展，試驗以４套蘿卜核質(zhì)互作型雄性不育系及１０個父本自交系為試驗材料，配制三交種及單交種組合，比較了三交種與單交種在產(chǎn)量、生物學性狀、抗逆性、抗病性及耐抽薹性方面的差異。3年的試驗結(jié)果表明，大部分三交種較單交種有抗病、高產(chǎn)的表現(xiàn)，配制的９組試驗組合中，６組三交種產(chǎn)量高于單交種，增幅在2.6％～52.5％；抗病性方面三交種普遍強于單交種；而耐抽薹性與親本特性密切相關。

關鍵詞：蘿卜；三交種；雄性不育系；異型保持系

中圖分類號：Ｓ６３１．１，Ｓ６０３．６ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０11）20－4205-04

Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒｉｐｌｅ Ｃｒｏｓｓ Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒａｐｈａｎｕｓ ｓａｔｉｖｕｓ ｗｉｔｈ Ｍａｌｅ Ｓｔｅｒｉｌｅ Ｌｉｎｅ ａｎｄ Ｈｅｔｅｒｏｔｙｐｉｃ Ｍａｉｎｔａｉｎｅｒ Ｌｉｎｅ

ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｋａｎｇ，ＸＩＯＮＧ Ｑｉｕ－ｆａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｘｕｅ－ｑｉｎｇ

（Ｗｕｈａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｖｅｇｅｔａｂｌｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｗｕｈａｎ ４３００６５， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ－ｗａｙ ｃｒｏｓｓ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒａｐｈａｎｕｓ ｓａｔｉｖｕｓ Ｌ． ｉｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｂｒｉｄ ｈｅｔｅｒｏｓｉｓ ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｒａｒｅｌｙ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ． Ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ， ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ， ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ， ｄｉｓｅａｓｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｂｏｌｔｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｒｉｐｌｅ ｃｒｏｓｓ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｏｓｓ ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｓｉｎｇ ｆｏｕｒ ｓｅｔｓ ｏｆ ｇｅｎｏ－ｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃ ｍａｌｅ ｓｔｅｒｉｌｅ ｌｉｎｅｓ ａｎｄ １０ ｍａｌｅ ｐａｒｅｎｔ ｉｎｂｒｅｄ ｌｉｎｅｓ ｏｆ Ｒ． ｓａｔｉｖｕｓ ａｓ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ． Ａｆｔｅｒ 3 ｙｅａｒｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ， ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ： Ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ－ｗａｙ ｃｒｏｓｓ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｂｅｔｔｅｒ ｄｉｓｅａｓｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｈｉｇｈｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗｈｅｎ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｏｓｓ ｈｙｂｒｉｄ． Ｉｎ ｔｈｅ ９ ｇｒｏｕｐｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ， ６ ｇｒｏｕｐｓ ｏｆ ｔｒｉｐｌｅ ｃｒｏｓｓ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｈａｄ ｈｉｇｈｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ 2.6％ ｔｏ 52.5％ ｗｈｅｎ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｏｓｓ ｈｙｂｒｉｄ， ｗｈｉｌｅ ｉｎ ｄｉｓｅａｓｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ， ｔｈｒｅｅ－ｗａｙ ｃｒｏｓｓ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｓｔｒｏｎｇｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｏｓｓ ｈｙｂｒｉｄ， ａｎｄ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ， ｔｈｅ ｂｏｌｔｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｗａｓ ｃｌｏｓｅｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｐａｒｅｎｔ ｓｔｒａｉｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｒａｐｈａｎｕｓ ｓａｔｉｖｕｓ Ｌ．； ｔｒｉｐｌｅ ｃｒｏｓｓ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ； ｍａｌｅ ｓｔｅｒｉｌｅ ｌｉｎｅ； ｈｅｔｅｒｏｔｙｐｉｃ ｍａｉｎｔａｉｎｅｒ ｌｉｎｅ

蘿卜（Ｒａｐｈａｎｕｓ ｓａｔｉｖｕｓ Ｌ．）是中國栽培面積僅次于大白菜［Ｂｒａｓｓｉｃａ ｃａｍｐｅｓｔｒｉｓ Ｌ．ｓｓｐ． ｐｅｋｉｎｅｎｓｉｓ（Ｌｏｕｒ．）Ｏｌｓｓｏｎ］的重要蔬菜作物，但雜種利用率卻大大落后于大白菜、甘藍（Ｂｒａｓｓｉｃａ ｏｌｅｒａｃｅａ Ｌ．ｖａｒ．ｃａｐｉｔａｔａ Ｌ．）、黃瓜（Ｃｕｃｕｍｉｓ ｓａｔｉｖｕｓ Ｌ．）、番茄（Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ Ｌ．）等蔬菜作物，目前蘿卜的常規(guī)品種仍然占據(jù)著市場的較大份額，其主要原因是雜交育種手段單一及一些技術(shù)障礙存在。現(xiàn)在普遍采用的雜交方式，一是利用雄性不育系配制一代雜種；二是采用自交不親和系配制一代雜種。利用自交不親和系制種，不能利用蟲媒及風媒，必須采用蕾期剝蕾授粉或者采取化學藥劑處理柱頭方法，使制種成本提高，過程繁瑣。而利用雄性不育系制種，種子產(chǎn)量高、成本低。然而實際工作中發(fā)現(xiàn)保持系多代自交后會出現(xiàn)自交不親和性，在雄性不育系的留種過程中自交不親和性會轉(zhuǎn)入不育系中，使雄性不育系及其保持系繁殖出現(xiàn)嚴重的障礙。不過三交種的應用可以顯著提高母本（單交種）的制種產(chǎn)量，由于母本生活力強，對雜交一代商品種子的增產(chǎn)效果也十分明顯。目前生產(chǎn)上銷售的蘿卜品種幾乎全部為單交種或常規(guī)種，三交種在蘿卜上的應用十分少見；大田作物如水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）、高粱［Ｓｏｒｇｈｕｍ ｂｉｃｏｌｏｒ（Ｌ．）Ｍｏｅｎｃｈ］、玉米（Ｚｅａ ｍａｙｓ Ｌ．）、油菜（Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ Ｌ．）等早已開展研究并成功推廣了三交種［１］。自武漢蔬菜科學研究所選育出三交種蘿卜品種鄂蘿卜１號［２］以來，至今未見國內(nèi)外有關蘿卜三交種的研發(fā)報道。經(jīng)過多年工作，我們已成功選育多個雄性不育系及相應的保持系，現(xiàn)利用正常繁育不育系與其他不育系的保持系（異型保持系）進行交配，以克服原保持系花期不親和的缺陷，從而獲得高產(chǎn)的不育系種子，并與父本系配制三交種。配制蘿卜三交種當前面臨的主要問題是純度難以得到保證及具備優(yōu)秀配合力親本的缺乏。為進一步摸清三交種在產(chǎn)量、抗病性、耐寒性及生長勢上的優(yōu)勢，本試驗首次利用４套不同類型蘿卜核質(zhì)互作型雄性不育系與１０個父本高代自交系進行組合配制，調(diào)查各組合間的生物學性狀，探討蘿卜三交種的雜交優(yōu)勢，以期為蘿卜三交種育種夯實研究基礎。

１材料與方法

１．１材料

試驗共使用４套優(yōu)質(zhì)核質(zhì)互作型雄性不育系及其保持系，分別是“四月早生Ａ”、“四月早生Ｂ”，“３０６Ａ”、“３０６Ｂ”，“３０２Ａ”、“３０２Ｂ”，“０８－１７Ａ”、“０８－１７Ｂ”；其中“四月早生Ａ”為１９８０年引自日本的地方品種，轉(zhuǎn)育成不育系已有２５年，其高度純合、不育性穩(wěn)定、晚熟、葉片半直立、根長型。“３０６Ａ”和“０８－１７Ａ”不育系于１９９０年引自韓國，已選育成功１０年，其高度純合、不育性穩(wěn)定、中晚熟、葉片直立、根倒卵型。“３０２Ａ”于１９８３年從日本引進，已繁育２０年，其高度純合、不育性穩(wěn)定、葉片半直立、根長型。１０個父本自交系為我國各地的優(yōu)良地方品種，多代自交，側(cè)枝強，花粉正常。試驗共配制３套異型保持不育系做三交種母本，分別為“四月早生Ａ×３０６Ｂ”、“四月早生Ａ×０８－１７Ｂ”、“四月早生Ａ×３０２Ｂ”，詳情見表１。同時采用“四月早生Ａ”、“３０６Ａ”、“３０２Ａ”與各父本高代自交系分別配制單交種。本試驗沒有采用正反交配制三交種的母本組合，因為經(jīng)過長時間組合測配工作證明，蘿卜雜交的正反交配制組合性狀表現(xiàn)差異不明顯。

１．２方法

試驗分別于２００７年秋季和２００８年秋季在武漢蔬菜科學研究所試驗田進行，土壤為黏壤土，肥力中等，播前施足底肥，每公頃施餅肥７５０ ｋｇ、復合肥３７５ ｋｇ，深溝高畦栽培，點播，株距２５ ｃｍ，行距４０ ｃｍ，小區(qū)面積６．６ ｍ２，每小區(qū)２４株，試驗采取隨機區(qū)組排列，共設３次重復。田間記載各雜交組合的生物學性狀，調(diào)查對主要病害的抗性，測量肉質(zhì)根的長度、粗度等品質(zhì)指標，統(tǒng)計產(chǎn)量，計算商品率。

２００７年９月８日播種，１１月５日采收，生育期５9 ｄ，測試組合４組，共９個雜交組合；２００８年９月１７日播種，１２月１日采收，生育期７6 ｄ，測試組合５組，共１４個雜交組合。采用文獻［３］的方法，每小區(qū)隨機定點選取５株，分別測定植株的株高、開展度、露肩長度、葉片數(shù)、葉長、葉寬、根長、根粗、平均單根重；調(diào)查霜霉病和病毒病感染情況；耐抽薹性調(diào)查選擇2008年大棚播種越冬植株，觀察三交種和單交種組合在同期的抽薹性差異。

２結(jié)果與分析

２．１抗病性及抗逆性比較

試驗共有二種栽培蘿卜類型，分別是冬春耐抽薹型和秋冬豐產(chǎn)型。抗逆性主要考察抗病及抗?jié)衬芰Α＃玻埃埃改昵锛驹囼炛校捎谇捌诟珊禃r間長達４５ ｄ，后期又連續(xù)陰雨，對蘿卜生長十分不利，不過這為考察雜交組合間的抗逆性和抗病性提供了充分的試驗條件。試驗雜交組合中共有６個單交種與８個三交種（表２），經(jīng)觀察在生育期６０ ｄ時，所有雜交組合的葉片數(shù)都未達到成熟標準（２４～２８片），葉片較正常值短小，肉質(zhì)根發(fā)育遲緩。在三交種與單交種的對比中可以發(fā)現(xiàn)，三交種組合植株總體長勢強于單交種，平均單根重較單交種增幅１０％以上；前期病毒病、后期霜霉病的調(diào)查結(jié)果顯示，三交種組合普遍都表現(xiàn)出較強的抗性，部分雜交組合發(fā)病率低于單交種５０％以上。

２．２耐抽薹性比較

蘿卜耐抽薹性一直是蘿卜育種的重點之一。市場上對耐抽薹冬春蘿卜的需求量極大，在二高山地區(qū)及南方平原地區(qū)都有大面積種植冬春蘿卜的規(guī)模。試驗雜交組合于２００８年１２月２０日在大棚播種越冬，２００９年３月２６日進行耐抽薹性調(diào)查，結(jié)果見表３。四月早生Ａ的抽薹期比３０６Ａ要早，比３０２Ａ要晚。其中“（四月早生Ａ×３０６Ｂ）×ＦＵ－０１”比“３０６Ａ×ＦＵ－０１”的抽薹提早了３～５ ｄ，“３０２Ａ×ＴＸ－０１”比“（四月早生Ａ×３０２Ｂ）×ＴＸ－０１”的抽薹期要提早５～７ ｄ，說明不同雜交組合抽薹周期與參與親本的抽薹特性密切相關。

２．３單交種與三交種組合試驗結(jié)果

２００７年共配制４組，共９個雜交組合，其中單交種４個，三交種５個。２００８年共配制５組，共１４個雜交組合，其中單交種6個，三交種8個，三交種與單交種測試組合性狀比較不同年份的測定結(jié)果分別見表4、表5，從表４、表５可見，三交種總體上來說較單交種增產(chǎn)，增產(chǎn)幅度在2.6%~52.5%，田間的比較見圖１。并且三交種不同組合之間的差別也較大，以相同父本的２個三交種組合“（四月早生Ａ×３０６Ｂ）×０６－８”、“（四月早生Ａ×０８－１７Ｂ）×０６－８”與單交種組合“３０６Ａ×０６－８”比較來看，三交種表現(xiàn)增產(chǎn)顯著，小區(qū)產(chǎn)量較單交種增幅分別達到４３．３７％和３５．４６％；在根長、根粗等數(shù)據(jù)上，三交種都表現(xiàn)出優(yōu)勢。另一組觀察組合是單交種“３０６Ａ×ＴＸ－０１”與三交種“（四月早生Ａ×３０６Ｂ）×ＴＸ－０１”，單交種“３０６Ａ×ＴＸ－０１”的小區(qū)產(chǎn)量較“（四月早生Ａ×３０６Ｂ）×ＴＸ－０１”增產(chǎn)６．９８％，表現(xiàn)出株高、生長勢強、根長、根粗等優(yōu)勢。綜觀２００７年、２００８年的９個配組中，有３個配組中單交種小區(qū)產(chǎn)量高于三交種組合，其余６個配組三交種表現(xiàn)優(yōu)勢。試驗結(jié)果初步表明，在蘿卜三交種配組試驗中，父母本之間的配合力決定著雜交優(yōu)勢，三交種組合的產(chǎn)量不一定比單交種組合高，但三交種組合多了一優(yōu)良親本的參與，使其在抗病性、抗逆性方面具有優(yōu)勢。蘿卜的肉質(zhì)根性狀為不完全顯性，屬細胞核遺傳，不受細胞質(zhì)的影響，其更依賴于親本之間的配合力［４］。耐抽薹性遺傳緊密依靠參與親本的特性，晚抽薹性親本的參與可以顯著延遲雜交組合的抽薹期。

３討論

３．１三交種純度控制問題

三交種目前在蔬菜育種中之所以應用較少，除了缺少良好配合力的親本外，就是純度難以得到保證。大田作物對種子的產(chǎn)量要求高于對單株純度的要求，而蔬菜作物的種子在純度要求上比大田作物要高，并且蘿卜商品種子純度低于９０％即為不合格產(chǎn)品，因此純度成為制約三交種在蔬菜上應用的最主要因素。選育高純度的親本材料、配制單交種母本、配制三交種雜種時的去雜工作、環(huán)境的控制等是保證三交種純度的重要環(huán)節(jié)。試驗采用的親本全部為隔離繁育，每３年進行一次單株選擇，不育系不育率始終保持在１００％，并且父系都為高代自交系。因此，無論是異型保持不育系的純度，還是配制的三交種純度，都得到了有效的保證。大田制種時，特別需要注意環(huán)境的控制，在方圓１０ ｋｍ２內(nèi)要求沒有蘿卜屬作物的種植。

３．２保持系的選育問題

要選育出優(yōu)良的三交種，配合力好的臨時保持系非常重要，現(xiàn)有的中國蘿卜不育類型，經(jīng)驗證，大部分為核質(zhì)互作型雄性不育［５］，而保持系的選育需要多代的測交及自交才有可能選育成功。創(chuàng)造新的保持系，首先要將不育基因?qū)氲郊毎藘?nèi)，通過自交分離、純化來形成新的保持系。多種不同性狀的保持系選育出來后，就可以更廣泛地配制不同性狀的異型保持不育系，從而為配制優(yōu)良三交種提供更豐富的母本（單交種）材料。

３．３制種優(yōu)勢問題

以往單交種由于母本雄性不育系和父本系都為高代自交系，生活力明顯衰退，其Ｆ１代種子產(chǎn)量僅為普通常規(guī)種產(chǎn)量的一半；而三交種由三個親本共同參與，所以植株健壯，抗逆性強，花粉量充足；我們從２００６年至２００８年共對３個蘿卜三交種雜交組合進行了大范圍制種，其母本、父本是按１∶５的比例安排的，結(jié)果每公頃蘿卜三交種商品種制種產(chǎn)量較單交種商品種平均增產(chǎn)５０％以上，最高增產(chǎn)達到了１００％，所以商品種制種產(chǎn)量高成為蘿卜三交種應用的一個重要優(yōu)勢。

參考文獻：

［１］ 侯樹敏，胡寶成． 甘藍型油菜隱性核不育單交種與三交種的比較［Ｊ］． 江西農(nóng)業(yè)科技，１９９９（４）：３０８－３０９．

［２］ 張雪清，駱海波． 鄂蘿卜１號［Ｊ］． 中國蔬菜，１９９８（３）：５０．

［３］ 何啟偉， 郭素英． 十字花科優(yōu)勢育種［Ｍ］． 北京： 農(nóng)業(yè)出版社，１９９２．１５７－１６４．

［４］ 張麗． 蘿卜幾個主要植物學性狀的遺傳［Ｊ］． 中國蔬菜，２００６（１０）：１０－１２．

［５］ 汪隆植，何啟偉． 中國蘿卜［Ｍ］． 北京：科學技術(shù)文獻出版社，２００５．３１０－３５０．