甘蓝雄性不育系PM·QM及其保持系的开花结实特性研究

刘娇娇，王 超，王 帅

(东北农业大学园艺学院，黑龙江哈尔滨 150030)

甘蓝雄性不育系PM·QM及其保持系的开花结实特性研究

刘娇娇，王 超*，王 帅

(东北农业大学园艺学院，黑龙江哈尔滨 150030)

[目的]研究甘蓝雄性不育系PM、QM及其保持系PF、QF的开花结实特性。[方法]以甘蓝雄性不育系PM、QM及其保持系PF、QF作为材料，从其物候期、枝干数量及形态、开花结实方面进行调查比较。[结果]甘蓝雄性不育系与保持系的物候期基本一致，能与之配套。不育系与保持系在枝干数量及形态、花器官结构形态方面均表现出差异明显的特点，不育系表现出来了雄性不育的特点，结实情况良好。[结论]PM、QM可作为甘蓝雄性不育育种的新材料。该研究可为人工合成保持系或者合理利用雄性不育系提供理论基础。

甘蓝；雄性不育系；保持系；开花；结实

不结球白菜(Brassicacampestrisssp.chinensis)起源于中国, 在我国各地区尤其是南方被广泛栽培, 是国内重要的绿叶菜之一[1]。但是鉴于利用自交不亲和性育种主要依赖于人工授粉,去雄麻烦,劳动力成本较高,且连续自交易导致优良性状的退化,种子纯度也不能保证[2]。作物育种上采用雄性不育系配制F1代，具有杂交率高、亲本繁殖成本低等优点，而细胞质雄性不育系又具有保持、转育简便等有利因素[3]。不育系在初花期如遇低温，会出现花粉微量、植株黄化、雌蕊育性降低及败蕾等不良现象，这将会影响亲本和制种的纯度[4]。蔬菜种子是蔬菜生产研究必需的材料，同一种类不同品种的种子在形态结构和生理特性等方面存在着一定差异[5]。

笔者通过对甘蓝(BrassicaoleraceaL. var.capitata)雄性不育系PM、QM及其保持系PF、QF的开花结实习性进行鉴定, 进一步了解其材料间的差异，为充分鉴定不育系PM、QM不育分子机制奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料试验材料为东北农业大学园艺学院甘蓝育种课题组提供的甘蓝品系PM、QM与其保持系PF、QF。

1.2 试验方法将试验材料种植于东北农业大学试验田中，从水分、光照、温度等方面进行田间管理。从现蕾期至采收期，调查比较其物候期、生长势、花器官结构形态、结实情况等方面进行观察。

2 结果与分析

2.1 甘蓝雄性不育系与保持系物候期调查结果从表1可以看出，PM和QM的物候期基本一致,而它们与保持系的物候期有所差异。PM的现蕾期是4月25日，与其保持系一致，QM、QF的现蕾期是4月22日，也保持一致，而PM、QM的始花期较其保持系晚，一般晚3～4 d，相应地，2个不育系盛花期明显较其保持系晚3～5 d。由于保持系花期长，所以它们采收期可以一致。

表1 甘蓝雄性不育系与保持系物候期调查结果

亲本现蕾期始花期盛花期结荚期采收期PM04-2505-1805-24～06-0406-0307-15PF04-2505-1405-19～06-0105-3007-15QM04-2205-1305-20～06-0205-2807-15QF04-2205-1005-18～05-3005-2507-15

2.2 甘蓝雄性不育系与保持系植株形态特征调查结果从表2可以看出，保持系PF、QF株高明显高于不育系PM、QM。不育系主茎明显，茎粗壮，枝干开张度大，侧枝较长、较多，QM侧枝长短于PM，且QM 2级侧枝数较PM少约3～4个；而保持系PF、QF的株型高大，主茎明显，开张度大，1级侧枝较长，数量较多，但基本没有2级侧枝。

表2 甘蓝雄性不育系与保持系亲本植株形态特征

亲本株高cm茎粗cm1级侧枝数∥个1级侧枝长∥cm2级侧枝数∥个2级侧枝长∥cmPM128.218.83664.39～1032.3PF150.016.52546.700QM121.616.83254.65～630.7QF147.518.92338.200

注：表中数据为20个植株平均值。

2.3 甘蓝雄性不育系与保持系花器官形态结构比较每个材料选取2个花器官进行形态学观察。如图1所示，甘蓝雄性不育株与可育株有明显的形态差异，保持系花朵开放正常，由4片花瓣组成，皱缩或半皱缩雄蕊6枚,4长2短,雌蕊单生；保持系花朵颜色与其不育系有明显差异，保持系呈金黄色，较不育系的花朵颜色稍深；保持系花药饱满，呈金黄色，花粉较多。

不育系的花也是由4片花瓣组成，浅黄色，不育系的花瓣较保持系长，花朵盛开时,花瓣平展呈十字状；雄蕊6枚,4长2短,雌蕊单生。不育系PM的花药呈三角形，干瘪，雄蕊明显短于雌蕊，有变黑现象；不育系QM的花药呈短丝状，干瘪，雄蕊短于保持系；均没有花粉；不育系的花丝短于保持系约3.02～3.19 mm。不育系的花蕾较保持系的花蕾长，但没有保持系宽，不育系的萼片长度均没有保持系长，保持系萼片颜色较不育系浅。不育系的雌蕊略长于保持系(表3)。

表3 甘蓝雄性不育系与保持系花器官结构比较

亲本花蕾(长×宽)∥mm×mm萼片∥mm花瓣(长×宽)∥mm×mm花药∥mm花丝∥mm雄蕊∥mm雌蕊∥mmPM10.77×4.069.0116.84×7.042.936.328.9610.56PF9.63×4.419.7519.32×9.502.529.3011.8210.26QM10.98×4.069.0116.83×7.032.936.279.0810.55QF9.42×4.449.9819.22×8.282.229.5611.7810.38

注：表中数据为10株平均值。

2.4 甘蓝雄性不育系与保持系的结实特性从表4可以看出，保持系结实率均较高,且均高于不育系。不育系PM、QM的结实率分别为83%、88%,表明了它们的雌蕊正常发育，能够开花结实。在表5中可以观察到，不育系PM与其保持系PF荚的形状均呈椭圆形，且荚长、荚粗；不育系PM、QM荚形态特征存在明显差异；不育系PM、QM的荚粗较其保持系PF、QF略小0.06～0.08 cm；不育系PM单荚结子数为24粒，较其保持系PF少4粒，千粒重为3.26 g，较PF低0.28 g；不育系QM单荚结子数为21粒，较其保持系QF少6粒，千粒重为2.98 g，较PF低0.16 g。整体来说，PM、PF的荚粒比较大，圆润、饱满，而QM、QF的荚粒小，颜色浅。

表4 甘蓝雄性不育系与保持系结实特性

亲本授粉花数∥朵结荚数∥荚结荚率∥%PM1008383PF1009292QM1008888QF1009494

表5 甘蓝雄性不育系与保持系结荚形态比较

亲本荚的形状荚长cm荚粗cm单荚结籽数∥粒籽粒大小籽粒重∥gPM椭圆形6.340.4524中3.26PF椭圆形6.420.5328大3.54QM扁圆、长5.480.3521中2.98QF扁圆、长6.080.4127大3.14

3 结论与讨论

目前甘蓝胞质雄性不育系来源较单一，因此应继续收集不同类型的甘蓝胞质雄性不育类型进行属间不同胞质雄性不育型之间的转育，发现或者创造新型胞质雄性不育型，以实现育种的丰富性和多样性。试验中甘蓝雄性不育系PM、QM与其保持系PF、QF的现蕾期基本一致，PM、QM的始花期较其保持系晚，一般晚3～4 d，相应地，2个不育系盛花期明显较其保持系晚3～5 d。植株形态方面，不育系主茎明显，茎粗壮，枝干开张度大，侧枝较长、较多，保持系的株型高大，主茎明显，开张度大，1级侧枝较长，数量较多，但基本没有2级侧枝。雄性不育系的花器官均表现出了不育系特有的性状，雌蕊长度明显大于雄蕊，且有变黑现象，花药干瘪，无花粉，而保持系雄蕊花药饱满，花粉多。不育系PM、QM的结实率分别为83%、88%,荚长度适中，籽粒饱满适中，表明了它们的雌蕊发育正常，能够正常开花结实。综上所述，PM、QM可作为甘蓝雄性不育育种的新材料。

结荚特性除与亲本的遗传特性有关外,还与其生长环境有关[5]。但在定植后若温度不足，可能会导致花的雌蕊发育不良,花粉败育,授粉失败,从而造成结荚量较低。所以应在今后育种过程中注意温度的管理。

[1] 陈龙正,薛峰,单奇伟,等.不结球白菜胞质雄性不育新材料90-2花器特点及分子鉴定[J].江苏农业学报，2010，26(4):882-884.

[2] 柴丹,李成琼,宋洪元.十字花科作物CMS及相关开放阅读框研究进展[C]//中国园艺学会十字花科分会第十一届学术研讨会论文集,2013:31-38.

[3] 宋红霞，郝晶，孙水生，等.甘蓝雄性不育系及保持系的开花结实特性研究[J].湖北农业科学，2010，49(8)：1893-1895.

[4] 简元才，丁云花.甘蓝胞质雄性不育系的选育及利用[J].中国蔬菜，2005(6)：4-6.

[5] 王超，张韬，范金霞.春甘蓝抽薹特性的研究(Ⅲ).农艺性状间遗传相关与通径分析[J].东北农业大学学报， 2004，35(1)：31-33.

Study on Flowering and Fruiting Characteristics of PM, QM and Its Maintainer Line of Cabbage Male Sterile

LIU Jiao-jiao, WANG Chao*, WANG Shuai

(College of Horticulture, Northeast Agricultural University, Harbin, Heilongjiang 150030)

[Objective]To study cabbage male sterile PM, QM, and its maintainer line PF, QF blooming and fruiting characteristics. [Method] With cabbage male sterile PM, QM, and its maintainer line PF, QF as material, the phenological period, branches number and morphology, blooming and fruiting were investigated and compared. [Result] Experiments show that the male sterile line and maintainer of phenological phases are consistent. Sterile line and maintainer showed significant differences in branches number form and floral organ morphology characteristic, CMS lines showed the characteristics of male sterility, fruiting situation was good.[Conclusion] PM, QM can be used as cabbage male sterile breeding material. The study will provide theoretical basis for synthetic or rational use of CMS maintainer.

Cabbage; Male sterility; Maintainer; Blooming; Fruiting

刘娇娇(1988-)，女，黑龙江哈尔滨人，硕士研究生，研究方向：蔬菜学。*通讯作者，教授，从事甘蓝育种方面的研究。

2015-03-20

S 635

A

0517-6611(2015)13-016-02