基礎設施建設對嘉友Ogura三系雜交油菜育種的影響

錢武 戴成滿 鄭成彧 林秀秀 梁全興 李飛

摘 要：隨著分子育種的崛起，傳統的油菜育種已經不再適應油菜優質、高產育種業的發展趨勢，我國在油菜的基因工程、分子標記輔助選擇等現代育種技術方面與國際先進水平還存在較大差距。為了我國高產、優質油菜育種快速、穩定地發展并提高國際競爭力，我國的油菜育種必須傾向于分子育種，而基礎設施對分子育種具有非常重要的意義。溫州嘉友分子育種研究院作為油菜育種行業一個典型的代表，是國內唯一一家Ogura CMS三系雜交育種單位，自2012年成立以來已建成育種基一套完善的基礎設施，基本滿足分子育種需要。

關鍵詞：基礎設施；傳統育種；分子育種；Ogura；日光溫室

文章編號： 1005-2690（2018）03-0107-02 中圖分類號： S565.4 文獻標志碼： B

近年來，長江流域甘藍型冬油菜的種植面積逐漸減少，土地租賃費用提高，勞務費用升高[1]，因此，提高菜籽含油量和產量、選育高抗品質、降低成本以提升我國油菜產業國際競爭力是當務之急[2]。從 1950年至今的60多年間，在科技創新的有力支撐下，物種和品種變革推動了我國油菜生產由低產向高產優質的3次革命性飛躍[3]。這3次油菜生產的變革也推動了油菜育種由傳統育種向分子育種的變革，基礎設施建設對分子育種研究至關重要。

1 研究內容和技術創新

溫州嘉友分子育種研究院擁有Ogura恢復系高密度的分子標記技術，利用常規雜交、高通量分子標記技術，結合小孢子培養技術，快速轉育新型的恢復系；建立大規模、工廠化育種平臺，開展不育系轉育和小孢子培養，加速基因純合，提高育種效率；在國內油菜主產區，建立多個新組合測試點，篩選強優勢雜交種；建立實用性分子標記育種技術體系；利用分子標記育種技術與常規育種技術相結合，快速轉育優良的Ogura不育系和恢復系，提高育種的精準性和效率；實現單倍體育種技術在油菜育種中的應用，單倍體育種技術與常規育種技術相結合，創選優良變異材料，使之快速純合，迅速獲得多基因控制的復雜性狀，縮短育種周期，加快育種速度；誘變技術結合高密度分子標記技術，創制新型的Ogura恢復系；利用自主研發的新型Ogura不育系和恢復系進行商業化制種，加快Ogura雜交種的產業化發展。

2 基礎設施建設對Ogura三系雜交油菜育種的影響

2.1 試驗田的建設

由表1可以得出，試驗田由2012年的1.79 hm2增加到2017年的3.47 hm2，5年增加了1.68 hm2。2012—2017年隨著試驗田面積的擴大，育種材料也在不斷增多。保持系從2012年的3 620份增加到2017年的13 330份，5年增加了9 710份；不育系由2012年的10份增加到了2017年的69份，5年增加了59份；恢復系由2012年的58份增加到2017年的163份，5年增加了105份。

2.2 小孢子培養室和全自動日光溫室的建設

小孢子培養技術作為常規育種技術，廣泛應用于加拿大等國的油菜單倍體育種中[4]。溫州嘉友分子育種研究院擁有全套的小孢子培養設施和先進的技術，能夠高效完成Ogura保持系和恢復系培養。由圖1可以得出，自2012—2017年小孢子培養數量呈上升趨勢，從2012年的78份增加到2017年的305份，增加了227份。小孢子收種數量也呈上升趨勢，由2012年的10份增加到2017年的300份，增加了290份。小孢子培養成功率由原來的12.8%上升到現在的98.3%。2017年小孢子成活率低的原因是全自動日光溫室沒有建設，小孢子成苗階段在露天或在普通溫室里面進行，由于溫度無法控制，造成小孢子培養的成活率很低。全自動日光溫室的建成加快了油菜育種的速度，小孢子春化、生殖生長階段主要在日光溫室中進行，由于全控溫室的溫度、光線可以自動調節，能夠縮短油菜的生育期，每年可以培養小孢子3～4代。低代的不育系轉育和低代的保持系、恢復系選育也可以在全控溫室中進行，并且每年可以選育2～3代。自全控溫室建設以來，溫州嘉友分子育種研究院共轉育中低代不育系150多份，共選育中低代保持系和恢復系1 000多份。

2.3 分子育種實驗室的建設

分子育種實驗室是分子育種的基礎，溫州嘉友分子育種研究院自成立以來，不斷完善實驗室試驗設備儀器和技術的改進，擁有定性PCR和定量PCR擴增儀各1臺，已利用分子標記技術，標記得到高代純核的Ogura恢復系20多份，標記高代不育系40多份，基本實現大量配置Ogura三系雜交種的親本要求。擁有高效氣相色譜分析儀1臺，作為油菜脂肪酸的檢測。購置氣相色譜分析儀以來測定材料達5 000多份，其檢測數據基本符合中油所的檢測結果。擁有近紅外品質分析儀1臺（FOSS），該儀器可作為每年育種材料品質檢測，每年檢測的材料達上萬份。分子育種實驗室的建成和實驗設備的不斷完善，為溫州嘉友分子育種研究院的分子育種打下了堅實的基礎。

2.4 排水、灌溉設施的建設

我國南方地區降雨量大，尤其是在4—5月份降雨量頗多，為農作物的生長帶來極大的挑戰。溫州嘉友分子育種研究院為了能夠順利地進行育種工作，自成立以來投入資金，不斷地改進和完善灌溉和排水設施。目前，擁有自動化水泵房及田間灌溉系統1套，基本將育種工作受影響度減低到最小。

2.5 制、繁種設施的建設

為了加快Ogura三系雜交種的產業化速度，溫州嘉友分子育種研究院逐年增加鋼架棚的數量（見圖2），小棚由2012年的8個增加到2017年的32個，增加了24個；中棚由2012年的0個增加到2017年的24個，增加了24個；大棚由2012年的0個增加到2017年的21個，增加了21個。

小棚用于重要不育系的轉育，自2012年至今，已轉育重要不育系20多個；中棚用于雜交組合的配置，自2012年至今，已配置組合1 000多份，優質組合50多份；大棚用于性狀優異的常規材料原種繁殖，自2012年至今，已繁種常規種50多個，用于等級的材料有10余份。鋼架棚的逐年增加，為Ogura三系育種工作的原種的繁殖和組合的配置提供了條件。

3 討論

雖然幾十年來我國油菜產業發展取得了巨大的成就，實現了3次革命性的飛躍，但是在新的歷史時期，我國油菜產業發展面臨許多新的挑戰[5]。我國除在雜種優勢利用和常規育種方面獨具特色之外，在油菜的基因工程、分子標記輔助選擇等現代育種技術方面與國際先進水平還存在較大差距[6]。分子育種的興起，特別是Ogura三系系統的開發成功，為我國油菜育種產業提供了育種方向，基礎設施建設決定分子育種的發展速度和前景，所以我國從事油菜育種的企事業單位應注重基礎設施建設，以推動油菜產業新的跨越為目標，為維護油菜產業的安全和提高國際競爭力作出新的貢獻。溫州嘉友分子育種研究院作為油菜育種行業一個典型的代表，擁有完善的基礎設施建設，為Ogura三系育種研究打下了堅實的基礎。

參考文獻：

[ 1 ] 沈金雄，傅廷棟，涂金星，等.中國油菜生產及遺傳改良潛力與油菜生物柴油發展前景[J].華中農業大學學報，2007，26（06）：894-899.

[ 2 ] 李云昌，胡瓊，梅德圣，等.選育高含油量雙低油菜品種的理論與實踐[J].中國油料作物學報，2006，28（01）：92-96.

[ 3 ] 殷艷，王漢中.我國油菜產業發展成就、問題與科技對策[J].中國農業科技導報，2012，14（04）：1-7.

[ 4 ] Charne D G， Beversdorf W D.Improving microspore culture as arapeseed breeding tool：the use of auxins and cytokinins in aninduction medium[J].Canadian journal of botany，1988，66（08）：1 671-1 675.

[ 5 ] 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（02）：300-302.

[ 6 ] 王漢中. 中國油菜品種改良的中長期發展戰略[J]. 中國油料作物學報，2004（02）：98-101.

（收稿日期：2018-02-09）