不同类型甜菜育种材料配合力的测定及优良授粉系的筛选

李彦丽 ，马亚怀 ，柏章才

（1.黑龙江省普通高等学校甜菜遗传育种重点实验室/黑龙江大学农作物研究院，哈尔滨 150080；2.中国农业科学院甜菜研究所，哈尔滨 150080；3.中国农业科学院北方糖料作物资源与利用重点开放实验室，哈尔滨150080）

近年来，随着我国甜菜优势育种技术的提高和甜菜雄性不育系选育技术的日益完善，甜菜雄性不育杂交技术的利用已成为甜菜优良品种选育的主要育种手段之一。在甜菜雄性不育杂交种选育过程中，授粉系直接关系到杂交种的产质量和抗病性表现，具有举足轻重的作用。甜菜优良授粉系的选育，是甜菜育种工作的重要环节。2004—2012年，结合甜菜育种工作实践，我们对57份不同类型的甜菜育种材料进行了配合力的初步测定，以期筛选出优良授粉系，提高甜菜育种效率。

1 材料与方法

1.1 参试材料

37 个甜菜雄性不育系 （不育率均为 100%）：MS6104、MS6105、MS6183、MS6186、MS6190、MS6575、MS6589、MS9801～MS9812 等；22 个四倍体品系：F01-4、F01-7 FS、F02-1、F02-2、F02-3、F02-4、F03-2、F03-6、F03-6 FS、F04-1、F04-3、F04-8、F05-1、F05-2X、F06、F06 FS、F07、F08 FS、F09 RY、F11、F12、F12 FS；13 个自育常规二倍体品系：T01-6、T01-7、T02-2、T03、T09、T10、T14、T24、T25-2、T25-3L、T35-3、T35-1.3.5、T37；7个二倍体人工杂交后代材料：J01×94211-1、J01×94211-2I、J02×101/5-1、J02×101/5-6、S05×T25-1、S05×T35-1、94211×101/5；6 个二倍体远缘杂交后代材料：S02 I、S03、S03 SI、S04 M、S04 G、97135 I；9 个引进二倍体材料：T29、T32、T33、T34、94211、911026、921028、951017、2001016H。

1.2 研究方法

采用不完全双列杂交法进行配合力的测定。2004—2012年，我们以MS6104、MS6105、MS6183、MS6186、MS6190、MS6575、MS6589、MS9801、MS9805、MS9812 等 37 个雄性不育系为母本， 以 F01-4、T01-6、J01×94211-1、S02 I、94211等22个四倍体和35个二倍体授粉系为父本配制杂交组合。为了保证试验结果的准确性，参试的各亲本材料均经过多年的鉴定与筛选，是产质量性状稳定，可直接用于育种实践的骨干材料。为了减少误差，每个授粉系的组合数均为12个，共配制杂交组合684个。制种时，母父本按3∶1比例分行栽植，花期结束后，拔除父本株，收获杂交种。为避免生物混杂，制种时应严格隔离。下一年，在中国农业科学院甜菜研究所试验区设置试验，对杂交组合的产质量和抗病性进行调查与鉴定。试验设计均为随机区组排列，2行区，10m行长，4次重复。

根产量一般配合力相对效应（RGCA）的估算：例如，以12个雄性不育系MS9801～MS9812为母本，以5个授粉系F12、F02-1、T01-6、T35-3、F06为父本，获得60个杂交组合。采用随机区组法对杂交组合的产质量进行测定，试验结果经方差分析和差异显著性测定后，进行配合力相对效应的估算。

计算各组合根产量4个区组的平均值（kg/小区），所得结果列入表1。

表1 60个组合根产量4个区组的平均值

表2 各组合根产量的相对平均值

以表1中的全试验的总平均值Xp=49.06为基础，计算各组合根产量的相对平均值，例如：组合9801（F12）的相对平均值=46.1/49.06×100-100=-6.03%，其余照此类推，所得结果列入表2。

根据表2的数据，计算根产量一般配合力和特殊配合力的相对效应。一般配合力的相对效应：Gi=Xi-Xp或Gj=Xj-Xp。例如：G（F12）=-4.66+0.01=-4.65； G（F02-1）=3.89+0.01=3.90等。特殊配合力的相对效应：Sij=Xij-Xi–Xj+Xp，例如，S9801（F12）=-6.03-（-3.63）-（-4.66）-0.01=2.25，S9801 （F02-1）=8.03-（-3.63）-3.89-0.01=7.76。其余照此类推，所得结果见表3。其它育种材料一般配合力相对效应的估算均依此法进行。

2 结果与分析

2.1 不同类型育种材料一般配合力及其杂交组合的产质量表现

以四倍体品系为授粉系的杂交组合根产量（表4）为23281.5～41153.6kg/hm2，平均29417.4kg/hm2，RGCA为-29.85%～3.90%，平均-9.58%；杂交组合含糖率为9.36%～14.67%，平均12.67%，RGCA为-12.59%～13.24%，平均-1.34%。22个品系中，F02-1、F02-3、F03-2一般配合力表现较好。

表3 各亲本根产量配合力的相对效应

表4 22个甜菜四倍体品系杂交组合的一般配合力表现

以常规自育二倍体品系为授粉系的杂交组合根产量（表5）为30683.4～44941.6kg/hm2，平均 38130.1kg/hm2，RGCA 为-2.94%～17.89%，平均6.10%；杂交组合含糖率为11.30%～15.73%，平均13.39%，RGCA为-11.23%～9.80%，平均0.32%。13个品系中，T14、T01-6、T25-3L、T24、T35-3 一般配合力表现较好。

表5 13份自育常规甜菜二倍体品系杂交组合的一般配合力表现

以二倍体人工杂交后代材料为授粉系的杂交组合根产量（表 6）为 36441.2～46159.1kg/hm2，平均 40998.7kg/hm2，RGCA为-2.65%～19.72%，平均7.58%；杂交组合含糖率为11.55%～15.01%， 平均13.79%，RGCA为-1.46%～8.80%，平均 4.36%。 在 7 份材料中，J02×101/5-1、J01×94211-1、S05×T35-1、J02×101/5-6一般配合力表现较好。

以二倍体远缘杂交材料为授粉系的杂交组合根产量（表 7） 为 36452.6～45820.5kg/hm2， 平 均 42096.2kg/hm2，RGCA为-2.52%～10.92%，平均1.88%；含糖率为12.15%～14.84%，平均 13.67%，RGCA为 1.33%～14.10%，平均7.34%。 其中，97135 I、S04 G、S02 I一般配合力表现较好。

以引进的二倍体材料为授粉系的杂交组合根产量 （表8）为 33486.5～57449.8kg/hm2，平均 41543.3kg/hm2，RGCA 为5.88%～55.75%，平均23.30%；杂交组合含糖率为10.83%～14.13%，平均 12.36%，RGCA为-5.54%～10.96%，平均0.56%。在9份材料中，T34、T33、T29一般配合力表现较好。

从以上结果（表9）可以看出，不同类型的甜菜育种材料，其杂交组合的产质量和一般配合力表现不尽相同。二倍体引进材料，杂交组合丰产性好，含糖偏低，根产量的一般配合力较为突出，是丰产型品种选育的优良授粉系；二倍体远缘杂交后代材料，杂交组合丰产性好，含糖较高，含糖率的一般配合力较为突出，是丰产偏高糖型品种选育的优良授粉系；二倍体人工杂交后代材料，杂交组合丰产性好，含糖高，根产量和含糖率配合力均较好，是标准型品种选育的优良授粉系；自育常规二倍体材料，杂交组合丰产性较好，含糖较高，根产量的一般配合力较好，也是标准型品种选育的优良授粉系；四倍体材料，杂交组合丰产性差，含糖偏低，根产量和含糖率配合力均较差。二倍体材料的根产量配合力和含糖率配合力都优于四倍体材料。

2.2 优良授粉系的筛选

根据以上配合力的测定结果，我们可以筛选出T34、T33、T29、J02 ×101/5-1、T14、J01 ×94211-1、T01-6、S05 ×T35-1、97135 I、T25-3L、T24、S02 I、J02×101/5-6 十三个优良授粉系，它们根产量配合力突出，含糖率配合力好，在甜菜雄不育杂交育种过程中，根据不同的育种目标，可以将它们作为骨干授粉系加以利用。

表6 甜菜二倍体人工杂交后代组合的一般配合力

表7 甜菜二倍体远缘杂交材料组合的一般配合力

3 结论与讨论

3.1 我国甜菜四倍体研究和利用始于上世纪70年代，80年代中期至上世纪末，多胚型普通多倍体品种如甜研301、甜研302、甜研303等大面积种植推广。由于普通多倍体品种是混合多倍体，即在多倍体品种的生产种中，有50%左右的三倍体杂交种，35%左右的四倍体母本和15%左右的二倍体父本，所以，四倍体母本材料直接影响和决定着普通多倍体品种的优劣，在普通多倍体品种选育中具有举足轻重的作用。而甜菜雄不育杂交育种要获得的是100%的杂交种，杂交种的优劣决定于亲本的配合力，而不是亲本的优劣。由于三倍体杂交种丰产性不突出，抗病性较差，欧美等先进的甜菜生产国，早已不再利用四倍体材料作授粉系。我们的研究结果也表明：四倍体材料，杂交组合丰产性差，含糖偏低；根产量和含糖率配合力均较差，远不如二倍体材料。因此，在甜菜雄不育杂交种选育过程中，四倍体材料不适合作授粉系。

3.2 甜菜种质资源是甜菜品种选育的基础。我国不是甜菜起源地，种质资源相对匮乏。现有的种质材料经过多年的反复利用后，种性日趋退化，遗传基础日趋狭窄，已很难满足甜菜新品种选育的需要。种质材料的改良、创新与利用，是现阶段甜菜育种工作的迫切任务。本研究中，我们对7个二倍体人工杂交后代材料、6个二倍体远缘杂交材料、9个引进二倍体材料进行了一般配合力的测定，并从中筛选出T34、T33、T29、J02×101/5-1、J01×94211-1、S05 ×T35-1、97135 I、S02 I、J02×101/5-6 九个根产量配合力突出，含糖率配合力好的优良授粉系。这一研究结果表明：采用人工杂交、回交转育等方法对现有的甜菜种质材料进行改良和创新，创制优良授粉系，是现阶段甜菜种质材料创新的可行之路。同时，我们还应该不断加大国际合作力度，通过国际合作途径，引进优良的甜菜种质材料，以丰富我国的甜菜种质资源库，拓宽我国的甜菜遗传基础。

3.3 在我国的甜菜育种实践中，亲本的选择多采用“优中选优”的方法，即通过试验鉴定对育种材料进行筛选，选择产质量优良、抗病性好的材料作为亲本材料，这种方法在常规育种中是可行的。多年的育种实践证明，在甜菜雄性不育杂交育种中，亲本材料的配合力才是决定杂交种优劣的关键。因此，在甜菜杂交育种中，对育种材料进行配合力的测定与分析，并从中筛选优良授粉系，是甜菜育种工作的必要环节，这不但可以缩短甜菜的育种进程，还可以避免优良授粉系的流失。

3.4 由于配制的组合数量较多，工作量较大，试验研究条件有限，本文的研究结果来自不同年度，这难免存在一定的误差。