甘藍雄性不育系PM·QM及其保持系的開花結實特性研究

劉嬌嬌，王 超，王 帥

(東北農業大學園藝學院，黑龍江哈爾濱 150030)

甘藍雄性不育系PM·QM及其保持系的開花結實特性研究

劉嬌嬌，王 超*，王 帥

(東北農業大學園藝學院，黑龍江哈爾濱 150030)

[目的]研究甘藍雄性不育系PM、QM及其保持系PF、QF的開花結實特性。[方法]以甘藍雄性不育系PM、QM及其保持系PF、QF作為材料，從其物候期、枝干數量及形態、開花結實方面進行調查比較。[結果]甘藍雄性不育系與保持系的物候期基本一致，能與之配套。不育系與保持系在枝干數量及形態、花器官結構形態方面均表現出差異明顯的特點，不育系表現出來了雄性不育的特點，結實情況良好。[結論]PM、QM可作為甘藍雄性不育育種的新材料。該研究可為人工合成保持系或者合理利用雄性不育系提供理論基礎。

甘藍；雄性不育系；保持系；開花；結實

不結球白菜(Brassicacampestrisssp.chinensis)起源于中國, 在我國各地區尤其是南方被廣泛栽培, 是國內重要的綠葉菜之一[1]。但是鑒于利用自交不親和性育種主要依賴于人工授粉,去雄麻煩,勞動力成本較高,且連續自交易導致優良性狀的退化,種子純度也不能保證[2]。作物育種上采用雄性不育系配制F1代，具有雜交率高、親本繁殖成本低等優點，而細胞質雄性不育系又具有保持、轉育簡便等有利因素[3]。不育系在初花期如遇低溫，會出現花粉微量、植株黃化、雌蕊育性降低及敗蕾等不良現象，這將會影響親本和制種的純度[4]。蔬菜種子是蔬菜生產研究必需的材料，同一種類不同品種的種子在形態結構和生理特性等方面存在著一定差異[5]。

筆者通過對甘藍(BrassicaoleraceaL. var.capitata)雄性不育系PM、QM及其保持系PF、QF的開花結實習性進行鑒定, 進一步了解其材料間的差異，為充分鑒定不育系PM、QM不育分子機制奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料試驗材料為東北農業大學園藝學院甘藍育種課題組提供的甘藍品系PM、QM與其保持系PF、QF。

1.2 試驗方法將試驗材料種植于東北農業大學試驗田中，從水分、光照、溫度等方面進行田間管理。從現蕾期至采收期，調查比較其物候期、生長勢、花器官結構形態、結實情況等方面進行觀察。

2 結果與分析

2.1 甘藍雄性不育系與保持系物候期調查結果從表1可以看出，PM和QM的物候期基本一致,而它們與保持系的物候期有所差異。PM的現蕾期是4月25日，與其保持系一致，QM、QF的現蕾期是4月22日，也保持一致，而PM、QM的始花期較其保持系晚，一般晚3～4 d，相應地，2個不育系盛花期明顯較其保持系晚3～5 d。由于保持系花期長，所以它們采收期可以一致。

表1 甘藍雄性不育系與保持系物候期調查結果

親本現蕾期始花期盛花期結莢期采收期PM04-2505-1805-24～06-0406-0307-15PF04-2505-1405-19～06-0105-3007-15QM04-2205-1305-20～06-0205-2807-15QF04-2205-1005-18～05-3005-2507-15

2.2 甘藍雄性不育系與保持系植株形態特征調查結果從表2可以看出，保持系PF、QF株高明顯高于不育系PM、QM。不育系主莖明顯，莖粗壯，枝干開張度大，側枝較長、較多，QM側枝長短于PM，且QM 2級側枝數較PM少約3～4個；而保持系PF、QF的株型高大，主莖明顯，開張度大，1級側枝較長，數量較多，但基本沒有2級側枝。

表2 甘藍雄性不育系與保持系親本植株形態特征

親本株高cm莖粗cm1級側枝數∥個1級側枝長∥cm2級側枝數∥個2級側枝長∥cmPM128.218.83664.39～1032.3PF150.016.52546.700QM121.616.83254.65～630.7QF147.518.92338.200

注：表中數據為20個植株平均值。

2.3 甘藍雄性不育系與保持系花器官形態結構比較每個材料選取2個花器官進行形態學觀察。如圖1所示，甘藍雄性不育株與可育株有明顯的形態差異，保持系花朵開放正常，由4片花瓣組成，皺縮或半皺縮雄蕊6枚,4長2短,雌蕊單生；保持系花朵顏色與其不育系有明顯差異，保持系呈金黃色，較不育系的花朵顏色稍深；保持系花藥飽滿，呈金黃色，花粉較多。

不育系的花也是由4片花瓣組成，淺黃色，不育系的花瓣較保持系長，花朵盛開時,花瓣平展呈十字狀；雄蕊6枚,4長2短,雌蕊單生。不育系PM的花藥呈三角形，干癟，雄蕊明顯短于雌蕊，有變黑現象；不育系QM的花藥呈短絲狀，干癟，雄蕊短于保持系；均沒有花粉；不育系的花絲短于保持系約3.02～3.19 mm。不育系的花蕾較保持系的花蕾長，但沒有保持系寬，不育系的萼片長度均沒有保持系長，保持系萼片顏色較不育系淺。不育系的雌蕊略長于保持系(表3)。

表3 甘藍雄性不育系與保持系花器官結構比較

親本花蕾(長×寬)∥mm×mm萼片∥mm花瓣(長×寬)∥mm×mm花藥∥mm花絲∥mm雄蕊∥mm雌蕊∥mmPM10.77×4.069.0116.84×7.042.936.328.9610.56PF9.63×4.419.7519.32×9.502.529.3011.8210.26QM10.98×4.069.0116.83×7.032.936.279.0810.55QF9.42×4.449.9819.22×8.282.229.5611.7810.38

注：表中數據為10株平均值。

2.4 甘藍雄性不育系與保持系的結實特性從表4可以看出，保持系結實率均較高,且均高于不育系。不育系PM、QM的結實率分別為83%、88%,表明了它們的雌蕊正常發育，能夠開花結實。在表5中可以觀察到，不育系PM與其保持系PF莢的形狀均呈橢圓形，且莢長、莢粗；不育系PM、QM莢形態特征存在明顯差異；不育系PM、QM的莢粗較其保持系PF、QF略小0.06～0.08 cm；不育系PM單莢結子數為24粒，較其保持系PF少4粒，千粒重為3.26 g，較PF低0.28 g；不育系QM單莢結子數為21粒，較其保持系QF少6粒，千粒重為2.98 g，較PF低0.16 g。整體來說，PM、PF的莢粒比較大，圓潤、飽滿，而QM、QF的莢粒小，顏色淺。

表4 甘藍雄性不育系與保持系結實特性

親本授粉花數∥朵結莢數∥莢結莢率∥%PM1008383PF1009292QM1008888QF1009494

表5 甘藍雄性不育系與保持系結莢形態比較

親本莢的形狀莢長cm莢粗cm單莢結籽數∥粒籽粒大小籽粒重∥gPM橢圓形6.340.4524中3.26PF橢圓形6.420.5328大3.54QM扁圓、長5.480.3521中2.98QF扁圓、長6.080.4127大3.14

3 結論與討論

目前甘藍胞質雄性不育系來源較單一，因此應繼續收集不同類型的甘藍胞質雄性不育類型進行屬間不同胞質雄性不育型之間的轉育，發現或者創造新型胞質雄性不育型，以實現育種的豐富性和多樣性。試驗中甘藍雄性不育系PM、QM與其保持系PF、QF的現蕾期基本一致，PM、QM的始花期較其保持系晚，一般晚3～4 d，相應地，2個不育系盛花期明顯較其保持系晚3～5 d。植株形態方面，不育系主莖明顯，莖粗壯，枝干開張度大，側枝較長、較多，保持系的株型高大，主莖明顯，開張度大，1級側枝較長，數量較多，但基本沒有2級側枝。雄性不育系的花器官均表現出了不育系特有的性狀，雌蕊長度明顯大于雄蕊，且有變黑現象，花藥干癟，無花粉，而保持系雄蕊花藥飽滿，花粉多。不育系PM、QM的結實率分別為83%、88%,莢長度適中，籽粒飽滿適中，表明了它們的雌蕊發育正常，能夠正常開花結實。綜上所述，PM、QM可作為甘藍雄性不育育種的新材料。

結莢特性除與親本的遺傳特性有關外,還與其生長環境有關[5]。但在定植后若溫度不足，可能會導致花的雌蕊發育不良,花粉敗育,授粉失敗,從而造成結莢量較低。所以應在今后育種過程中注意溫度的管理。

[1] 陳龍正,薛峰,單奇偉,等.不結球白菜胞質雄性不育新材料90-2花器特點及分子鑒定[J].江蘇農業學報，2010，26(4):882-884.

[2] 柴丹,李成瓊,宋洪元.十字花科作物CMS及相關開放閱讀框研究進展[C]//中國園藝學會十字花科分會第十一屆學術研討會論文集,2013:31-38.

[3] 宋紅霞，郝晶，孫水生，等.甘藍雄性不育系及保持系的開花結實特性研究[J].湖北農業科學，2010，49(8)：1893-1895.

[4] 簡元才，丁云花.甘藍胞質雄性不育系的選育及利用[J].中國蔬菜，2005(6)：4-6.

[5] 王超，張韜，范金霞.春甘藍抽薹特性的研究(Ⅲ).農藝性狀間遺傳相關與通徑分析[J].東北農業大學學報， 2004，35(1)：31-33.

Study on Flowering and Fruiting Characteristics of PM, QM and Its Maintainer Line of Cabbage Male Sterile

LIU Jiao-jiao, WANG Chao*, WANG Shuai

(College of Horticulture, Northeast Agricultural University, Harbin, Heilongjiang 150030)

[Objective]To study cabbage male sterile PM, QM, and its maintainer line PF, QF blooming and fruiting characteristics. [Method] With cabbage male sterile PM, QM, and its maintainer line PF, QF as material, the phenological period, branches number and morphology, blooming and fruiting were investigated and compared. [Result] Experiments show that the male sterile line and maintainer of phenological phases are consistent. Sterile line and maintainer showed significant differences in branches number form and floral organ morphology characteristic, CMS lines showed the characteristics of male sterility, fruiting situation was good.[Conclusion] PM, QM can be used as cabbage male sterile breeding material. The study will provide theoretical basis for synthetic or rational use of CMS maintainer.

Cabbage; Male sterility; Maintainer; Blooming; Fruiting

劉嬌嬌(1988-)，女，黑龍江哈爾濱人，碩士研究生，研究方向：蔬菜學。*通訊作者，教授，從事甘藍育種方面的研究。

2015-03-20

S 635

A

0517-6611(2015)13-016-02