甘蓝型油菜半矮秆材料3862Sd的选育及遗传鉴定

陈大伦，曾章丽

(贵州省农业科学院 油菜研究所，贵州 贵阳 550018)

油菜是我国重要的食用油料作物，在我国居民食用油消费中菜籽油占19%[1]。因此，菜籽油的产量和品质对我国食用植物油的供给安全有重要影响，随着对油菜产量要求的不断提高，倒伏已成为影响油菜产量和品质的一个重要因素。倒伏使得油菜的茎叶互相重叠隐蔽，形成一个高温、高湿的空间，抗逆抗病虫害能力下降；发生倒伏的油菜会将养分供应中心从油菜上部的角果转移至中下部，导致再生出分枝，这些小分枝虽开花但不结实，同时引发贪青晚熟现象，倒伏会使油菜植株正常的光合作用受到影响，阴角秕粒量增加，有效角果减少，产量及品质下降，倒伏油菜产量比正常油菜减少10%～30%，严重的可达50%以上，含油量比正常油菜低10%～30%[2]。倒伏会增加机械操作难度，甚至无法机收，加大损失量，严重影响油菜的经济效益，降低农户种植油菜的积极性。

半矮秆小麦、水稻品种的育成开创了20世纪60年代绿色革命，这些品种较传统品种在产量和抗性上显著提高。半矮秆品种植株高度降低，促进收获指数由0.3提高至0.5左右，降低株高，在大量使用氮肥的情况下植株也能抗倒伏，且总生物量增加[3-5]。因此，株高为135 cm半矮秆材料3862Sd的发现与选育过程及遗传特性极其重要，也为研究植物雄性不育机理积累宝贵经验。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 半矮秆材料 3862Sd于2008年春在隐性上位核不育系品种比较试验5824CA×5771杂交组合中发现的1株矮杆突变株，经过6年的系统选育，于2014年育成的遗传稳定半矮秆材料。该材料株型较为紧凑，多年自交后代株高约为135 cm。

1.1.2 正常高秆材料 3097R为笔者所在课题组利用“天禾油”品种经多代系统选育的遗传稳定常规油菜品系，平均株高208 cm；7341WB为笔者所在课题组选育的无花瓣常规油菜品系，平均株高257 cm。

1.2 田间试验设计

试验在贵州省农业科学院油菜研究所塘头试验基地进行。试验地全部采用直播，密度6 500株/667m2，试验地肥力中等，采用正常施肥及田间管理。

2015年3月将半矮秆材料3862Sd与2个高秆材料3097R、7341WB进行正反交得4个杂交组合，2015年秋播种4个杂交组合种子，2016年5月考查4个正反交组合F1株高。2016年3月分别以正交F1与其对应的高秆亲本(3097R、7341WB)回交、对应F1套袋自交，于当年5月分别收获2个回交组合及2个F1自交种子。2016秋播种2个回交组合及2个F1自交种子，形成2个BC1F1群体及2个F2群体，于2017年5月考查2个BC1F1群体及2个F2群体的株高。

1.3 株高调查

在收获期前，将需要调查株高的株行全部拔起，测量根颈至植株顶端的数值为株高。

2 结果与分析

2.1 半矮秆材料3862Sd的选育过程

笔者于2008年3月下旬，在贵州省农业科学院油菜研究所思南县塘头科研基地的新品种比较试验地观察新组合的生长情况时，在笔者所在课题组选育的隐性上位核不育系杂交组合5824CA×5771R中发现1株矮缩株(5824CA为隐性上位核不育全不育系，5771R为埃塞俄比亚芥细胞质的甘蓝型油菜双低优质常规品系)，株高约为90 cm。2008年秋将该矮缩株的种子全部播种，共有约800个植株，于2009年2月下旬初花时期株高出现明显分离(图1)，高秆株占25%，其株高均一致的表现约为200 cm；有75%的植株明显表现为矮秆性状，株高在85～140 cm。于是大量选择矮秆植株连续套袋自交，并于2009年、2010年和2011年分别育成稳定遗传的株高分别为90 cm、110 cm和120 cm的多个矮秆品系，而株高在130 cm以上的植株套袋自交总是出现株高分离，难以稳定，但通过6年 7代连续选择株高约为130 cm的植株套袋自交，于2014年育成能稳定遗传的半矮秆材料3862Sd(Semi-dwarf)，该材料在抽薹前与正常高秆油菜的长势相比无任何差别。3862Sd主要表现为苗期生长速度快、叶片数较多、叶片上挺、株高约为135 cm、抗倒伏、伸长茎段及薹茎段的节间明显缩短而分枝及花序正常伸长、分枝与主干角度较小等特点。

图1 半矮秆材料3862Sd与传统高秆油菜茎形态Fig.1 Morphology of 3862Sd and traditional high-stalk rapeseed variety at bolting stage

2.2 F1株高表现

从表1可见，半矮秆材料3862Sd与株高为208 cm、257 cm的2个高秆亲本的4个正反交F1平均株高分别为148.6 cm、157.8 cm、147.1 cm和156.9 cm，且多集中在140～160 cm，以高秆和矮秆亲本为母本，F1代植株均表现为矮秆，正反交F1的株高无明显差异，实际平均株高小于理论中亲值171.5 cm和196 cm，偏向于矮秆亲本值。由此表明，3862Sd的矮秆性状对正常高秆性状为不完全显性，不存在母体细胞质效应。

表1 亲本、F1、F2、BC1F1株高的表现Table 1 Height of parents, F1, F2 and BC1F1

2.3 F2株高表现

从表2及图2可见，F2的株高明显分离为2个群，3862Sd与3079R杂交F2群体中矮秆株高在为110～159 cm，多集中在120～149 cm，高秆株高为180～219 cm，多集中在200～209 cm；3862Sd与7341WB杂交F2群体中矮秆株高为110～169 cm，多集中在120～159 cm，高秆株高为220～269 cm，多集中在240～259 cm。对F2群体中的矮秆与高秆类型的统计见表1，3862Sd与3079R杂交F2矮秆为581株，高秆为196株；3862Sd与7341WB杂交F2矮秆为563株，高秆为194株。经卡方测验均符合3∶1的分离比例，由此可以推断，3862Sd的矮秆性状主要由1对显性基因控制。

表2 矮秆×高秆F2及回交F1株高分布情况Table 2 Height distribution of F2 (dwarf × high stalk) and F1 (backcross)

图2 杂交组合F2株高分布频率Fig.2 Height distribution frequency of F2 from hybridized combinations

图3 回交BC1F1的株高分布频率Fig.3 Height distribution frequency of BC1F1

2.4 回交BC1F1株高表现

从表2及图3可见，回交BC1F1的株高明显分为高、矮2个群体，3862Sd与3097R回交BC1F1群体中矮秆类型的株高110～169 cm，多集中在130～159 cm，高秆类型的株高在180～219 cm，多集中在190～209 cm；3862Sd与7341WB回交BC1F1群体中矮秆类型的株高在110～169 cm，多集中在140～169 cm，高秆类型的株高在200～269 cm，多集中在230～259 cm。对回交后代矮秆类型和高秆类型的统计(表1)，3862Sd 与3079R回交BC1F1群体矮秆株为371株，高秆株为365株；3862Sd与7341WB回交BC1F1群体矮秆株为315株，高秆株为309株。经卡方测验均符合1∶1的分离比例，由此进一步证明3862Sd的矮秆性状主要受1对显性基因控制。

3 结论与讨论

综合F1、F2、BC1F1的株高分离情况及卡方测验分析，3862Sd的矮秆性状主要受1对不完全显性基因控制。利用矮缩突变株作原始亲本经过多年多代套袋自交系统选择，分别育成了稳定遗传的株高分别约为90 cm、110 cm、120 cm、135 cm的多个矮秆或半矮秆品系，由此说明该矮秆突变体的矮秆性状除了受1对主效基因控制外，可能还受微效多基因控制。

在植物株高遗传规律研究中，株高单株类型划分、分离群体的种植密度及施肥管理水平等，对株高遗传规律的分析起着至关重要的作用。本研究中3862Sd与正常高秆3097R、7341WB杂交后代F2群体及回交BC1F1群体株高明显区分为2个相对集中区域，减少了统计误差，统计结果符合单基因控制下的双峰分布。

半矮秆品系3862Sd(Semi-dwarf)，在抽薹前与正常高秆油菜的长势相比没有任何差别。主要表现为苗期生长速度快、叶片数较多、叶片上挺、株高约为135 cm、抗倒伏、伸长茎段及苔茎段的节间明显缩短而分枝及花序正常伸长、分枝与主干角度较小等特点，在生产上具有较好的应用前景。