质核互作型红麻雄性不育系LC0301A的选育

李德芳，李建军，陈安国，唐慧娟，黄思齐

(中国农业科学院麻类研究所，湖南长沙410205)

作物杂种优势的应用和推广，优化了作物种植业结构，使农作物产量水平跃上了一个新台阶，取得了巨大的经济效益。杂种优势在很多作物中都得到了证实和利用，其中玉米［1］、水稻［2］、高粱［3］等作物杂种优势的利用对世界粮食产量的增加起到了很大的推动作用。Pate(1958)最早报道红麻雄性不育，Ugle(1976)最早报道红麻细胞质雄性不育，但未见杂交制种方面利用。2002年，周瑞阳报道发现了称之为“营养亏缺型雄性不育”等红麻不育材料。2003年麻类研究所红麻育种课题组［4］在海南三亚南繁基地的编号为151的育种材料中发现了红麻雄性不育株突变 (KCNms)，并对其进行了遗传分析和细胞学观察，确定其不育株为质核互作型雄性不育［5］，在此基础上着力开展了红麻不育系的选育和杂种优势利用的研究。

本研究以中国农业科学院麻类研究所的红麻品种红茎晚熟型优良品种LC0301为轮回亲本，以发现的红麻不育系作为供体亲本，通过回交转育，现已经育成了育性稳定、综合性状优良的红麻质核互作不育系LC0301A。

1 材料和方法

1.1 育种材料

本研究采用供体为中国农科院麻类研究所2003年在海南三亚发现的不育株155，利用红麻品种红茎晚熟型LC0301作为轮回亲本。

1.2 试验方法

2004至2007年在海南三亚、湖南望城和沅江试验基地三地进行田间试验，包括种植测交，育性分离调查，植株性状调查，不育花取样，回交群体育性调查。田间实验授粉均为人工，对选择的不育系、保持系等进行人工套袋自交。

1.3 育性调查

自始花期调查育性，每单株连续调查7天，记录育性情况。主要指标包括花粉的多少，单株的座果性，其次取样实验室镜检观测花粉状况。根据花的育性、单株座果性和理化测试指标综合判断单株的育性。

2 结果与分析

2.1 红麻质核互作雄性不育系选育过程

2003年在海南三亚南繁基地发现了红麻雄性不育株突变体 (KCNms)，如何把不育基因转育于具有优良性状且配合力高的红麻品种或品系中，采用测交、自交、回交法，先后选用了不同性状优异类型的25份红麻种质为父本，用红麻雄性不育材料为母本，F1育性为全可育，根据普通遗传学原理F1核中遗传物质被父本置换了1/2。F1自交得F2，选用F2分离出的比较倾父本不育株与原父本回交得BC1，BC1自交得F2，选用其分离出的比较倾父本不育株再与原父本回交得BC2，此时的不育株核中遗传物质被父本置换了75%，每一次回交后再自交一次，回交5－－6次以上，育成了育性稳定，经济性状优异，高产、抗病的配合力高的红麻质核互作雄性不育系红茎晚熟型LC0301A，其特性和经济性状与原父本相似。

2.2 保持系的选育过程

相应的保持系的选育也是很重要的，在先后选用了不同性状优异类型的25份红麻种质为父本，发现7804具有保持系单株7804BN(rfrf)。而其它种质材料中，相应的保持系难以找到，采用人工合成保持系N(rfrf)，2005年采用复合杂交即轮回亲本N(RfRf)× (不育系 (rfrf)×LC0301N(RfRf))其F1植株的基因为N(RfRf)和N(Rfrf)，从F2的植株中选用100以上单株分别与不育系S(rfrf)成对测交，如后代全部出现不育单株的，其相应的父本自交系为保持系N(rfrf)，或后代出现部分不育单株的，其相应的父本自交系N(Rfrf)的后代很容易找到保持系N(rfrf)，其选育过程如下:

2.3 育性表现

分析红麻雄性不育材料育性，鉴定结果表明，不育系与保持系在红麻开花期，花的形状、大小、颜色等均与正常花一样，雌蕊发育良好，大部分柱头比较长，距离雄蕊远，有一些柱头比较短，紧挨着雄蕊，但不育系花药干瘪，瘦小呈褐色、暗红色或白色等，花药一般不开裂，内无花粉或只有少量极小的颗粒，套袋自交不结实，开花后2－3天脱落，与正常品种杂交，其F1表现为全育，F2分离可育株与不育株比例为3:1，保持系的花粉饱满，花药开裂，散发出大量的花粉，粘性大，属于虫媒花粉，靠昆虫传播。花粉颜色分为浅黄、深黄和褐色等3种。采用I2+KI染色花粉粒，两者染色差别不明显。对不育系的多年观察，自交结实率1%以下。通过与保持系杂交，后代表现为不育，证实为细胞质雄性不育类型。

表1 不育系稳定性调查Tab.1 Stabilization investigation on kenaf male sterility lines

2.4 LC0301A配合力的测定

LC0301A与29个品系进行测交，制种产量达到50－60kg/667m2。测产发现 (表2)，纤维产量250－423公斤/667m2，其16个产量表现出杂种优势，与28－12、28－14、29－13和182的配合力好，产量在400kg/667m2以上，表现出良好的配合力和超强的杂种优势。

表2 LC0301A不同组合纤维产量 (2010年)Tab.2 Fiber yields of LC0301A＇s different hybrid combinations

3 结论与讨论

3.1 红麻雄性不育系的选择标准

在不育系的选育上，本研究采用测交和成对回交相结合的方法，在F1后代进行不育性鉴定，对于完全不育的保持系单株加以保存，然后对个别不良性状的改良，然后可以在F4中查看后代的整齐度和一致性，对完全符合不育性的不育系进入生产试验。本研究中选育的不育系与水稻中的红莲型不育性相似，只和品种7804杂交完全不育，而通过对大多优良品种与保持系杂交，再与不育系一一杂交，得到后代中完全不育的株系，这样缩短了育种的年限，同时减轻了劳动强度。

3.2 保持系的选择

用不育系与众多常规品种测交筛选，是选育保持系的一个重要途径。红麻是常异花作物，保持系是细胞质可育、而细胞核含有隐性不育基因，而得到的含有雄性不育的雄性不育系一般通过自然突变和人工选择的结果，因此常规品种或推广品种中细胞核可能携带其雄性不育基因，因此采用的方法是不育系与常规品种的单株进行测交，在后代的开花期进行选择。如果其后代全部为不育株，那么对应的单株即是保持系;如果为半不育，表明携带其保持系等特性，然后与保持系杂交进行改良，可以达到预期的目的。雷捷成［6］(1984)提出在杂种早期世代排除恢复因子的简捷做法，在保持系的选育中加以利用，确实大大减少了育种年限，加快了育种进程。

3.3 结论

通过对红麻不育系和保持系选育，在不育系的选育过程中要注意单株的选择，特别是倾向于父本的单株选择，在早期单株的数量选择上至少在50—100株，才能确保可以得到符合要求的不育系［7］。

以发现的红麻不育材料为供体，充分利用丰富优良的种质和快速育成的高产、优质、多抗的品种、品系，育成了高产、优质、抗病、适应性强、配合力高的不育系红茎晚熟型LC0301A和相应的红茎晚熟型LC0301B，是继红麻化学杀雄制种杂种优势利用的重大突破，特别是在大面积利用杂种优势利用F1杂交制种提供了新的途径。

［1］杨爱国，张世煌，李明顺，荣廷昭，潘光堂.CIMMYT和我国玉米种质群体的配合力和杂种优势分析 ［J］.作物学报，2006，32(9):1329－1337.

［2］李建军，肖层林.水稻陆18S核不育基因连锁的分子标记［J］.中国农学通报，2012，28(3):38－40.

［3］梁小红，仪治本，赵威军，段运平，崔贵梅，孙毅.高粱型细胞质雄性不育系小孢子发生的细胞学观察和减数分裂染色体行为分析［J］.作物学报，2006，32(8):1107－1110.

［4］李德芳，陈安国，等.红麻质核互作型雄性不育系的发现及初步创制［J］.中国麻业科学，2007，29(2):78.

［5］祁建民，陈幼玉，周瑞阳，林荔辉，梁康迳，吴建梅，方平平.红麻产量和纤维品质性状的遗传效应与杂种优势分析［J］. 作物学报，2005，31(4):469－475.

［6］雷捷成，游年顺，郑秀平.野败型水稻雄性不育系保持系选育的遗传分析［J］.中国农业科学，1984，(5):30－34.

［7］Li Defang，Chen Anguo.Studies on Hybrid Kenaf in China［C］.The 5th Annual American Kenaf Society Conference，Memphis USA，2002，Nov.7－9.