Polima CMS生產(chǎn)小白菜F1的制種技術(shù)

楊陽(yáng)，李艷艷，張蜀寧，曹壽根，周鴻章

(南京理想農(nóng)業(yè)科技有限公司，江蘇 南京 210014)

十字花科蔬菜主要采用自交不親和系(SI)和雄性不育系2種方式生產(chǎn)F1雜交種。目前SI制種仍占重要地位[1]，因其親本選育容易、雙向F1產(chǎn)量較高、F1制種成本低，故被廣泛利用，但親本連續(xù)自交容易衰退、繁殖成本高，且當(dāng)雙親性狀差異大時(shí)F1純度難以保證。雄性不育系制種可以配制性狀差異大的父母本，其中Ogura CMS已在蘿卜和甘藍(lán)制種中大規(guī)模推廣使用[2-5]，其不育株率和不育度均為100%，但利用該雄性不育配制小白菜雜交種不多見(jiàn)，主要原因是其蜜腺小，昆蟲授粉工作效率低，導(dǎo)致種子產(chǎn)量很低；Polima CMS蜜腺正常，不育株率100%，種子產(chǎn)量較高，其在甘藍(lán)型油菜、大白菜及紫菜薹制種中成功應(yīng)用[6-9]，但在普通型小白菜F1實(shí)際生產(chǎn)中未見(jiàn)報(bào)道。

本文首次報(bào)道將Polima胞質(zhì)雄性不育系成功應(yīng)用于小白菜雜交種的實(shí)際生產(chǎn)制種中，為Polima CMS雜交制種技術(shù)在小白菜生產(chǎn)上提供可行性依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

參試材料有胞質(zhì)雄性不育系矮腳黃Polima CMS P44(下簡(jiǎn)稱P44)、矮腳黃Ogura CMS G133(下簡(jiǎn)稱G133)，自交系矮腳白S6(下簡(jiǎn)稱S6)，常規(guī)種矮腳白G44(由S6擴(kuò)繁的原種，下簡(jiǎn)稱G44)，自交不親和系矮腳黃SI H141(下簡(jiǎn)稱H141)、矮腳黃SI H142(下簡(jiǎn)稱H142)。

1.2 方法

大株制種產(chǎn)量構(gòu)成因素試驗(yàn)。P44×S6、G133×S6大株制種試驗(yàn)，在南京淳化基地進(jìn)行，根據(jù)花期不同2013年9月20—30日分期播種，2014年春以株行距50 cm×50 cm定植于長(zhǎng)9.0 m、寬2.4 m、高1.9 m的3個(gè)網(wǎng)室中，每網(wǎng)室父母本行比1∶3，計(jì)60株，以常規(guī)種G44為對(duì)照，花期用蜜蜂授粉?；ㄆ诮Y(jié)束拔除父本。統(tǒng)計(jì)不育株率、不育度；成熟期隨機(jī)取5株測(cè)量盛花期株高、主枝加一級(jí)分枝數(shù)、二級(jí)分枝數(shù)、三級(jí)及以上分枝數(shù)、各分枝角果數(shù)及其種子產(chǎn)量、角果種子粒數(shù)和種子千粒重，重復(fù)3次。計(jì)算667 m2F1種子產(chǎn)量。

不同行比制種試驗(yàn)。2015—2016年春季在南京淳化基地，P44×S6、G133×S6母父本分別按2∶1、3 ∶1、4∶1、5∶1以株行距45 cm×45 cm定植于網(wǎng)室中，每組合父母本合計(jì)60株，蜜蜂授粉，花期結(jié)束后拔除父本，統(tǒng)計(jì)各組合的種子產(chǎn)量。

中株制種種子產(chǎn)量比較試驗(yàn)。2016—2017年河南濟(jì)源基地，父母本11月底至12月初分期播種，穴盤育苗，翌年3月初分別定植P44∶S6=4∶1、G133∶S6=3∶1于網(wǎng)室中，父母本株距、母本行距35 cm，父本行距25～30 cm，蜜蜂授粉，成熟期統(tǒng)計(jì)相關(guān)性狀。

中株、中小株天然隔離制種試驗(yàn)。中株制種(及試驗(yàn))在濟(jì)源基地，11月底至12月初播種，定植行比P44∶S6=4∶1、G133∶S6=3∶1、H142∶H142=2∶2，定植密度同網(wǎng)室制種。中小株制種(及試驗(yàn))在甘肅張掖基地，父母本3月20—31日分期直播，行比同中株制種，父母本株距和母本行距30 cm，父本行密植。不同品種(組合)隔離2 000 m以上，天然昆蟲授粉。

2 結(jié)果與分析

2.1 大株制種種子產(chǎn)量及其構(gòu)成

各親本材料花期相遇，G44較P44和G133始花期分別早5和2 d，末花期晚2 和4 d；2個(gè)CMS均可達(dá)100.0%不育株率，P44不育度為95.8%，G133為100.0%；G44盛花期株高較P44和G133稍高。由表1可見(jiàn)，P44和G133在各級(jí)分枝數(shù)、各級(jí)分枝的角果數(shù)、種子千粒重方面均差異不顯著；P44各級(jí)分枝的種子量均高于G133，差異顯著，其中P44三級(jí)及以上分枝種子量較G133高281.1%，其占單株總產(chǎn)比例也顯著高于G133；P44角果種子粒數(shù)較G133多40.5%，差異顯著；種子產(chǎn)量P44較G133增產(chǎn)39.2%，平均單株產(chǎn)量較常規(guī)種G44高13.2%。

表1 2個(gè)不育系大株制種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的表現(xiàn)

2.2 行比對(duì)大株制種產(chǎn)量的影響

表2表明，2 a試驗(yàn)不同行比制種對(duì)種子產(chǎn)量的影響趨勢(shì)一致：P44×S6以行比4∶1栽培時(shí)種子產(chǎn)量最高，分別比行比2∶1、3∶1、5∶1增加47.2%、25.2%、12.5%；G133×S6的最佳行比則為3∶1，產(chǎn)量較行比2∶1、4∶1、5∶1增加38.4%、18.3%、34.7%；P44×S6最佳定植行比的產(chǎn)量較G133×S6的高38.0%。

表2 不同行比2個(gè)CMS品種大株制種667 m2產(chǎn)量表現(xiàn)

2.3 中株制種產(chǎn)量

試驗(yàn)各組合父母本花期相遇。表3表明，盛花期株高父本稍高于母本，G133不育度100.0%，而P44 在2017年達(dá)100.0%，2016年則為99.5%，這與始花期遇氣溫驟降有關(guān)。P44×S6 667 m22 a平均產(chǎn)量99.6 kg，比G133×S6的71.4 kg增產(chǎn)39.5%。

表3 2個(gè)CMS品種中株制種667 m2產(chǎn)量表現(xiàn)

2.4 中株、中小株天然隔離制種產(chǎn)量

由表4可見(jiàn)：中株制種組合P44×S6 667 m22 a產(chǎn)量平均106.2 kg，比G133×S6的68.2 kg增產(chǎn)55.7%，與SI組合H141×H142的112.4 kg相近；中小株制種P44×S6平均產(chǎn)量116.6 kg，比其中株產(chǎn)量稍高，較G133×S6的58.8 kg增98.3%。

表4 2個(gè)CMS品種中株、中小株制種667 m2產(chǎn)量表現(xiàn)

3 制種技術(shù)要點(diǎn)

3.1 母本不育系P44的繁殖

采用大株制種，不育系和保持系按行比3∶1定植，父母本株行距60 cm×60 cm，網(wǎng)室隔離，蜜蜂輔助授粉。始花期及時(shí)拔除帶微量花粉的母本單株，群體遇低溫發(fā)生微粉情況則需打掉主薹，不育系花期結(jié)束后及時(shí)拔除保持系。種子成熟后選擇結(jié)實(shí)率高、抗病性強(qiáng)的單株收獲。相應(yīng)保持系需另設(shè)網(wǎng)室或隔離區(qū)單獨(dú)常規(guī)采種。

3.2 父本自交系S6的繁殖

大株采種法，嚴(yán)格篩選經(jīng)濟(jì)性狀，定植株行距50 cm×50 cm，網(wǎng)室隔離，蜜蜂輔助授粉。種子成熟后淘汰結(jié)實(shí)率低、抗性差的單株。

3.3 P44×S6制種

中株制種(如河南地區(qū))11月底至12月初穴盤育苗，西北地區(qū)中小株制種3月下旬直播，父本較母本播期晚7～10 d，667 m2用種量父母本合計(jì)25～30 g。定植行比P44∶S6=4∶1，株行距(30～40)cm×(30～35)cm，為增大花粉量可合理密植父本行?；ㄆ谔烊焕ハx授粉或蜂群輔助授粉，嚴(yán)格去除周圍2 000 m內(nèi)蕓薹屬開(kāi)花作物，主莖抽薹10～15 cm時(shí)摘心以促進(jìn)側(cè)枝發(fā)育。母本花期結(jié)束后盡早拔除父本。待植株一級(jí)、二級(jí)分枝的角果由綠變黃時(shí)于晴日清晨(或陰天)收獲，放置后熟3～7 d脫粒。

制種田塊要與非十字花科作物輪作，減輕病蟲害發(fā)生和自生苗花粉污染?；?、果期主要病蟲害有霜霉病、菌核病、蚜蟲、菜青蟲和甜菜夜蛾等?；ㄆ谟盟帉?duì)傳粉昆蟲不利，需采取預(yù)防為主、綜合防治的措施，授粉結(jié)束后集中噴藥避免果期病蟲害對(duì)產(chǎn)量的影響。盛花期和果實(shí)膨大期需保證肥水供應(yīng)，減少氮肥、增加磷鉀肥用量。

4 小結(jié)與討論

胞質(zhì)雄性不育系Polima CMS P44河南地區(qū)中株制種始花期遇低溫易產(chǎn)生少量微粉株(2016年和2019年春始花期遇溫度驟降，P44少量單株出現(xiàn)微粉)，存在一定花粉混雜風(fēng)險(xiǎn)，需人工打頭或拔除，但因制種要點(diǎn)中提出需對(duì)主薹摘心，經(jīng)觀察摘心后新發(fā)分枝完全無(wú)粉，故未對(duì)種子純度產(chǎn)生影響；西北中小株制種2019年春季始花期也遭遇了低溫，P44全部表現(xiàn)無(wú)粉，這與此前Polima CMS中小株制種以保證純度的研究結(jié)果一致[10]。

網(wǎng)室放蜂制種產(chǎn)量P44較G133高39.5%，在河南天然授粉中株制種高55.7%、西北中小株高98.3%。天然授粉P44產(chǎn)量與網(wǎng)室放蜂結(jié)果無(wú)較大差異，因其蜜腺正常，天然授粉條件下昆蟲工作效率不受影響；而G133天然授粉的產(chǎn)量較放蜂試驗(yàn)明顯降低，因開(kāi)放條件下昆蟲偏向取食蜜源更充足的植物，本試驗(yàn)是小白菜Ogura CMS在實(shí)際生產(chǎn)制種中受到限制的又一佐證。經(jīng)不完全統(tǒng)計(jì)，絕大多數(shù)Polima CMS的制種產(chǎn)量較同保持系或相近類型的Ogura CMS高，但不同組合間種子產(chǎn)量有較大差異，因此，制種前需選擇配合力高的親本、分析各種子的構(gòu)成因素，再安排實(shí)際生產(chǎn)制種。

在選育Polima CMS時(shí)應(yīng)注意：1)選擇不育度較高的品種轉(zhuǎn)育，逐代嚴(yán)格篩選出輕微敏感的單株；2)親本轉(zhuǎn)育到中、高世代測(cè)定配合力，以提高種子產(chǎn)量；3)實(shí)際生產(chǎn)制種中需采用中小株制種法，避免微粉現(xiàn)象。

P44×S6組合配制的F1推廣試種反應(yīng)良好，Polima CMS小白菜雜交種 已推廣500 hm2。