甘藍型顯性核不育雙低油菜新品種‘核雜17號’的選育

張俊英,蔣美艷,李延莉,江建霞,王偉榮,孫超才,楊立勇,周熙榮

(上海市農業科學院作物育種栽培研究所,上海201403)

油菜是中國第一大油料作物,也是產油效率最高的油料作物之一[1]。甘藍型油菜(Brassica napusL.)具有顯著的雜種優勢。雜種優勢在生物界中普遍存在,它主要是指雜種F1代在生長勢、生活力、適應性、抗耐性、生理、生物產量等方面優于雙親的現象。優良的雜交組合,一般可增產30%—60%。雜種優勢利用在甘藍型油菜育種中具有重要地位。油菜雜交種的種植面積在中國超過50%[2]。

經過多年研究,上海市農業科學院李樹林等[3]認為甘藍型油菜顯性核不育性受2對顯性基因控制,Ms為顯性不育基因,Rf為顯性恢復基因,能抑制Ms不育基因的表達,使育性恢復可育。在此基礎上,建立了以顯性核不育純合兩型系、臨保系和恢復系三系配套制種模式,這是一種安全、高效的制種模式,相關雜交種已通過國家品種審定。近年的研究普遍認為該不育性受復等位基因控制,Ms5b為不育基因,Ms5a為恢復基因,Ms5c為正常可育基因,三者的顯隱性關系為Ms5a＞Ms5b＞Ms5c[4-6]。根據復等位基因遺傳理論可以推斷,基因型為Ms5aMs5b的單株自交后代出現3∶1育性分離,該分離群體中的不育株為純合型不育株。

根據這些理論,本課題組開展了顯性核不育三系改良,選育了恢復系HF08、臨保系LB4155和純合型不育系4166AB,并三系配套育成雜交新品種‘核雜17號’。本文報道‘核雜17號’的選育研究。

1 材料與方法

1.1 材料

早熟品種‘川油17’于1997年引自四川省農業科學院;4120AB和4078AB為上海市農業科學院選育的雙低純合兩型系;‘滬油15’(原名9715)為上海市農業科學院選育的雙低品種。

1.2 方法

1999年,以雙低純合兩型系4078AB內可育株為母本,‘滬油15’為父本,通過雜交、回交和系譜法選育恢復系。2003年以‘川油17’為母本,雙低純合兩型系4120AB內可育株為父本,通過雜交、回交和系譜法選育臨保系和純合兩型系。

在獲得雙低顯性核不育三系后,以純合兩型系內不育株為母本、臨保系為父本,生產全不育系,然后以其為母本,與恢復系生產雜交種。

2 結果與分析

2.1 恢復系選育

1999年,以雙低新品種‘滬油15’(原9715)為母本,純合兩型系4078AB內可育株為父本雜交。F1代群體99-4357中選可育株與‘滬油15’回交,然后通過連續自交進行雙低品質育種。2003年用純合型不育株對其后代進行測交。測交后代03-4448共35株,全部為可育株,由此推斷該測交組合的父本03-4153為恢復系,并確定為恢復系HF08(圖1)。該恢復系芥酸含量為0.1%,硫苷含量為17.7 μmol∕g,含油量為45.5%。

2.2 臨保系的選育

2003年以早熟品種‘川油17’為母本,與純合兩型系4120AB內的可育株雜交,2004年F1代出現育性分離。以‘川油17’為輪回親本,分別與F1代群體03-4003中的可育株和不育株回交。根據該不育性的遺傳性可以推測,在不育株的BC1群體04-4007中無恢復基因Ms5a,可育株的BC1′群體04-4009中無不育基因Ms5b。根據上述推測,從BC1群體04-4007中選不育株,用BC1′群體04-4009中可育株授粉,并用純合型不育株對這些可育株進行測交。

經測交鑒定,源于04-4009的BC1′F2群體05-4022基因型為Ms5cMs5c,然后通過自交對其進行雙低品質定向選擇,至2009年的自交群體09-4155確定為雙低臨保系LB4155(圖2)。該臨保系芥酸含量為0.0%,硫苷含量為 16.1 μmol∕g,含油量為 46.1% 。

圖1 恢復系HF08的選育Fig.1 Breeding procedure of restoring line HF08

圖2 臨保系LB4155和純合不育系4166AB的選育Fig.2 Breeding procedure of temporary maintainer line LB4155 and homozygous sterile line 4166AB

2.3 純合型不育系的選育

在兄妹交組合05-4018(圖2)中選株自交,06-4025發生育性分離,隨后針對該群體進行連續自交,并對其進行雙低品質定向選擇。至2009年的自交群體09-4166仍表現為育性分離,因而將其確定為純合型不育系4166AB。該純合型不育系的芥酸含量為0.0%,硫苷含量為19.5 μmol∕g,含油量為44.9%。然后從純合型不育系中選擇不育株,通過外植體接種和無性擴繁,建立了無性系4166A。

2.4 雜交制種

以無性系4166A為母本,臨保系LB4155為父本,在人工隔離條件下通過蜜蜂輔助授粉,成熟后從母本行采收獲得全不育系4166CA。然后在自然隔離條件下,以全不育系4166CA為母本,恢復系HF08為父本,通過自然授粉,成熟后從母本行采收獲得‘核雜17號’雜交種子。

2.5 品質表現

‘核雜17號’含油量44.8%,芥酸含量低于1%,硫苷含量為18.08 μmol∕g(餅),雙低品質符合國家標準。

2.6 特征特性

該品種株高適中,苗期生長勢強,成熟一致性較好,分枝性較強。生育期平均227.2 d,比對照‘滬油21’晚熟2.1 d。株高169.65 cm,一次有效分枝9.1個,二次有效分枝9.6個,分枝部位58.56 cm,單株有效角果數450個左右,每角粒數22粒,千粒重3.69 g。

2.7 品種產量表現

2013—2014年度上海市區域試驗中,‘核雜17號’平均產量2 694.60 kg∕hm2,居參試組合(品系)首位,比對照‘滬油21’增產25.54%,增產達極顯著水平。2014—2015年度上海市區域試驗中,‘核雜17號’平均產量3 258.00 kg∕hm2,比對照‘滬油21’增產16.21%,增產達極顯著水平(表1)。

表1 ‘核雜17號’在上海市區域和生產試驗中的產量表現Table 1 Yield performance of‘Heza 17’ in Shanghai regional and production tests

2014—2015年度上海市生產試驗中,‘核雜17號’平均產量3 289.35 kg∕hm2,比對照‘滬油21’增產17.15%,增產達顯著水平(表1)。

國家區域試驗(長江下游)中,2014—2015年度平均產量3 144.68 kg∕hm2,比對照‘秦優10號’增產9.56%,增產達極顯著水平;2015—2016年度平均產量2 637.63 kg∕hm2,比對照‘秦優10號’增產10.53%,增產達極顯著水平(表2)。

表2 ‘核雜17號’在國家區域試驗中的產量表現Table 2 Yield performance of‘Heza 17’ in national regional test of rapeseed

3 討論

3.1 利用不同地域來源親本轉育顯性核不育三系

以本地的優良品種‘滬油15’為親本,開展恢復系選育。以引自長江上游的‘川油17’為親本,開展臨保系和純合型不育系的選育。采用不同地域來源的親本通過雜交和回交,分別轉育成不育系和恢復系,有利于獲得優勢明顯的雜交種。

3.2 純合型不育株的繁殖

從09-4166群體中選可育株自交,通過育性鑒定,保留育性有分離的自交群體,作為純合型不育株供體。通過無性繁殖建立純合型不育株的無性系。以純合型不育株的無性系為母本,可有效提高不育系的純度。

3.3 高純度全不育系生產

在原有的全不育系生產過程中,由于母本為可育株和不育株各占50%的純合兩型系,臨初花前需人工拔除其中的可育株。遲拔或漏拔的可育株對不育株授粉后,會使后代的不育株率有不同程度的下降。在建立純合型不育株的無性系基礎上,結合人工隔離和蜜蜂輔助授粉等技術,在全不育系生產環境中徹底排除了純合兩型系內可育株的花粉干擾,臨保系成為唯一的花粉源,使全不育系的純度接近100%。

[1]王漢中.我國油菜產業發展的歷史回顧與展望[J].中國油料作物學報,2010,32(2):300-302.

[2]劉捷,唐章林,劉列釗,等.甘藍型油菜遺傳距離與雜種表現和雜種優勢相關性分析[J].西南農業學報,2006,19(4):555-559.

[3]李樹林,周志疆,周熙榮.油菜顯性核不育三系法制種[J].上海農業學報,1995,11(1):21-26.

[4]宋來強,傅廷棟,楊光圣,等.1對復等位基因控制的油菜(Brassica napusL.)顯性核不育系609AB的遺傳驗證[J].作物學報,2005,31(7):869-875.

[5]宋來強,傅廷棟,楊光圣,等.甘藍型油菜顯性核不育基因及與恢復基因的等位性分析[J].中國農業科學,2006,39(3):456-462.

[6]SONG L Q,FU T D,TU J X,et al.Molecular validation of multiple allele inheritance for dominant genic male sterility gene inBrassica napusL.[J].Theor Appl Genet,2006,113:55-62.