印度南瓜（Cucurbita maxima Duch.）核不育系‘Se_MA1802’的特性

刘泽发 黄丁容 谢波 曾永贤 姜艳芳 阳习鹏

摘 要： 植物核雄性不育现象在自然界中广泛存在，隐性核不育具有不育系和保持系植株，因而具有重要的雄性不育育种应用和杂交种子生产研究与利用价值。利用自主诱变并选择的具有核雄性不育特性的‘Se_MA1802印度南瓜材料，对其雄性不育特征及遗传规律进行研究，结果表明，印度南瓜‘Se_MA1802不育系为单基因控制的可稳定遗传的隐性核不育，后代遗传性状稳定，与系内可育株对比，花器略小、平均单果质量减轻、平均单果种子数目减少，无其他不良性状相连锁，同2个恢复系配组F1表现出100%雄性可育，具有较重要的开发利用前景。

关键词： 印度南瓜; 雄性核不育; 特征特性

Characterization of pumpkin（Cucurbita maxima Duch.）GMS line ‘Se_MA1802

LIU Zefa， HUANG Dingrong， XIE Bo， ZENG Yongxian， JIANG Yanfang， YANG Xipeng

（Hunan University of Humanities， Science and Technology， Loudi 417000， Hunan， China）

Abstract： Plant genetic male sterility（GMS） widely exists in nature. Recessive GMS has sterile lines and maintainer lines， so it has important application value in breeding and hybrid seed production research and utilization. In this study， the male sterility characteristics and hereditary law of pumpkin GMS line of ‘Se_MA1802 were studied. The results showed that the GMS line ‘Se_MA1802 was a recessive male sterility controlled by a single gene， and the hereditary characters of its offspring were stable. Compared with the fertile plants in the line， the floral organ was slightly smaller，the number of seeds decreased and the average single fruit weight was reduced， no link to other bad traits， The F1 plants from cross of two restorer lines showed 100% male fertility， so the GMS ‘Se_MA1802 lines showed important development and utilization prospects.

Key words： Cucurbita maxima Duch.; GMS; Characteristics

植物雄性不育性普遍存在，从J. G. Kolreuter于1763年观察到雄性不育现象以来，已经在43科162属617个物种及种间杂交种发现雄性不育[1-2]，雄性不育已经作为重要的工具用于各种作物的杂交制种及优势利用，特别是自花授粉作物和常异花授粉作物的杂种优势利用，已经把雄性不育作为重要的途径，如水稻、辣椒、棉花、白菜，玉米、甘蓝等。葫芦科作物大多属于常异花作物，目前有在西瓜[3-7]、甜瓜[8-11]等葫芦科作物上有研究报道，但是开展雄性不育应用较少。马双武等认为西瓜报道的几个不育材料均有一定的缺点，存在不育系利用育性差采种量低，种子成本较高，或者与不良性状连锁，应用程度受到了限制[12]。甜瓜不育系1991有研究报道[11]，后期研究主要在材料遗传特性研究上，应用研究报道较少。南瓜的雄性不育研究报较少，2007年有报道发现在西葫芦中发现雄性不育现象，但不育株率低且不稳[13]，2012年也有报道发现在短蔓的印度南瓜材料中伴有雄花花药退化，但雌花难以坐果，这些发现均无后续研究报道[14]。

2017年，在经过诱变处理的印度南瓜自交系中发现若干株雄花败育植株，通过系内杂交保存并开展系列研究。笔者对新发现的‘Se_MA1802雄性不育材料进行植物学性状及不育性状遗传规律研究，为进一步開发与利用南瓜雄性不育材料奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

‘Se_MA1802是在经过0.2 mol·L-1的甲基磺酸乙酯（EMS）20 min诱变处理的印度南瓜高代自交系材料中发现的不育突变株，经过连续4代系内杂交，不育性状逐渐稳定。遗传规律试验采用的雄性不育恢复性测定的材料为正常可育印度南瓜高代自交系（18-37-2与18-04-3）。主要仪器设备：扫描电镜（SEM-6380IV，日本产）。

1.2 方法

试验在湖南人文科技学院农业与生物技术学院试验基地进行。2017年秋季、2018年春季及2018年秋季，开展不育株及可育株的植物学特征观察试验。主要观察记载生长势、分枝性能、抗病性、坐果性、单果质量、果实形状、果肉颜色、单瓜结籽数，开花习性及花器结构，花粉育性。

遗传规律采用系内杂交并对杂交后代的不育特性分离特性进行统计分析，利用正常可育的高代自交系材料18-37-2、18-04-3分别与‘Se_MA1802不育株进行杂交，观察F1代的育性，对‘Se_MA1802不育系中可育株进行自交，统计分析雄性不育与可育植株分离比例，进行卡方检验，对‘Se_MA1802的不育特性遗传规律进行分析。

2 结果与分析

2.1 ‘Se_MA1802不育系雄花形态特性分析

对‘Se_MA1802雄性不育株及可育株雄花形态学观察发现，不育株雄花稳定表现为花粉败育，可育株花粉正常可育，雄花花蕾发育到开花前8 d形态差异不明显。雄花开放到花前7 d，大部分不育株雄花花柱开始逐渐褐化，最终成黑褐色并干瘪，少部分不育株雄花花冠可以正常开放，形态上比可育株的雄花花器略小，花柱褐化干瘪且无花粉散出。可育株雄花均表现正常，如图1-A～D、图2。

2.2 ‘Se_MA1802不育系及测试材料植株特性

对‘Se_MA1802不育系及测试材料植株特性进行观察记载，结果显示，‘Se_MA1802雄性不育株的果实外形、种子颜色及外形与雄性可育株无明显差异，但是平均单果质量、果实纵径与横径显著减少，平均单果种子数量减少，此外无其他不良性状连锁。‘Se_MA1802不育株与‘18-37-2及‘18-04-3配组，其种子数目均有增加，其中‘Se_MA1802×18-04-3F1种子数目增加明显，说明不同父本花粉对‘Se_MA1802不育株种子数目有一定的影响（表1）。

2.3 ‘Se_MA1802不育系的不育特性和遗传特性

2017年秋季对获得的‘Se_MA1802的不育株与系内可育株进行杂交，并利用高代自交系‘18-37-2及‘18-04-3分别与‘Se_MA1802不育株进行杂交。2018年春季對种植调查植株育性分离情况，发现‘Se_MA1802（不育×可育）杂交后代雄性不育与可育植株分离比例为1∶1，2018年秋季对‘Se_MA1802（不育×可育）中的可育株自交后代的雄花育性进行调查，其雄性不育株与可育株分离比为1∶3。‘Se_MA1802不育株隐性纯合基因型（msms）、可育株杂合性基因型（Msms）及可育株显性纯合基因型（MsMs）符合核不育两用系遗传模型，说明‘Se_MA1802为隐性核不育两用系。‘Se_MA1802×18-37-2‘Se_MA1802×18-04-3F1代植株全部可育，进一步验证了上述结论，并可以利用该不育材料进行育种及种子生产应用，如表2、图3。

3 讨论与结论

选育优良的两用系作母本配制杂种一代，两用系中有一半是可育株，在授粉前必须拔除，否则会造成极高的假杂种而丧失其利用价值。因此，能否及时彻底地拔除两用系中的可育株是两用系利用价值大小的限制因素。从试验结果来看，‘Se_MA1802雄性不育株与可育株形态学上表现为雄花败育，雄花变小或者褐化、凋亡，可以在雌花开花前根据雄花育性提前清除雄性可育株。但是否可以在苗期或者种子形态上找到与雄性不育连锁的形态学标记性状，从而早期淘汰两用系的可育株，提高核雄性不育两用系的利用价值，需要进一步的观察试验。另外，该雄性不育性状与平均单果种子数及平均单果质量连锁遗传，表现种子数量减少及单果质量减轻，对品质、抗病性及植株其他特性等明显影响，不育系同其他2个自交系杂交全部可育，可以进一步扩大杂交配组和配合力测定，为该雄性不育材料育种及杂交种子生产应用提供试验依据。此外，核不育基因与恢复基因的调控机理，不育基因挖掘与利用也是进一步研究的内容。

从形态学调查及扫描电镜观察结果来看，印度南瓜‘Se_MA1802雄性不育株稳定表现为雄花花粉败育，雄花花蕾发育到开花前8 d形态差异不明显，花前7 d开始，大部分雄花花柱逐渐褐化，最后成为黑褐色并干瘪，少部分不育株雄花花冠可以正常开放，但形态上比可育株的雄花花器偏小，花柱褐化、干瘪且无花粉散出。通过遗传分析，‘Se_MA1802属于单基因控制的隐性核不育，不育系与两个高代自交系能正常配组并产生种子，100%雄性可育，因此可以进一步开展雄性不育杂家育种及杂交种子生产研究与应用。

参考文献

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