甘蓝型隐性上位核不育系杂交油菜新品种油研585的选育及特征特性

2021-12-16陈芝能曾章丽张瑞茂曾章容张敏琴陈大伦

贵州农业科学 2021年11期

陈芝能，曾章丽，张瑞茂，曾章容，李敏，张敏琴，陈大伦*

(1. 贵州省农业科学院油菜研究所，贵州贵阳 550018； 2.思南县塘头农业服务中心，贵州思南 565109)

0 引言

【研究意义】油菜隐性上位核不育系具有组配自由、育性彻底、实现三系配套及相比于萝卜胞质不育不受专利限制等优点，因此成为油菜杂种优势利用途径的研究热点。开展此方面的研究对油菜杂种优势利用和新品种选育具有重要意义。【前人研究进展】陈凤祥等[1-2]1993年发现9012A并提出隐性上位互作核不育三基因遗传机制，实现了隐性核不育三系配套应用模式，从此我国油菜育种家对隐性核不育进行了大量的理论研究及不育系选育应用实践[3-10]。【研究切入点】隐性上位核不育系杂交种至今仍未能在生产上成为主导品种，其主要原因一是结实不良与育性控制基因紧密连锁限制了该不育类型的大面积应用，二是选育不育系与临保系较为复杂，且得到的全不育系通常只是生物学意义上的杂交F1代，实际商用杂交种大多是三交种，导致不同程度杂种优势下降和生长整齐度欠佳[11]。【拟解决的关键问题】采用连续多次选用多个优良目标亲本与不育系杂交、回交、自交、测交结合不育系的结实性鉴定选择等选育方法，打断结实缺陷与育性控制基因的不良连锁，解决该不育类型的结实缺陷，同时强化纯合两型系与临保系同型化选育，以期为该类型杂交油菜品种选育提供参考。

1 选育过程

1.1 不育系选育

1.1.1 纯合两型系与临保系的选育 2007年春以隐性上位核不育系118A为母本与2716R[12]为父本杂交，在F2代选不育株与2716R回交，同时用临保系118C测交鉴定其不育株基因型(纯合型为ms3ms3RfRf，杂合型为ms3ms3Rfrf)，选杂合型不育株回交的BC1F2后代不育株，按同样的方法再与2716R回交；BC2F2自交，选取不育株率为18.75%左右的BC2F3不育株系大量自交及兄妹交(不育株与可育株杂交)；于自交BC2F4选不育株率为25%左右的株系兄妹交，其下一代可育与不育之比为1∶1且可育株自交为3∶1的兄妹交组合即为纯合两型系5824AB；同时选BC2F4兄妹交组合不育株率为37.5%左右的株系可育株自交且同时与纯合两型系118AB不育株测交，自交为全可育且测交为100%不育的自交可育株即为临保系5824C。在不育系的选育全过程中特别注重不育株花蕾较大、死蕾少、结荚(实)好的株行(或单株)选择，达到改良不育系结实特性之目的。其选育过程见图1。

注：F，可育株Fertile plants；S，不育株Sterile plant。

1.1.2 不育系58241A的繁殖及三系化应用模式 2011年夏繁时以纯合两型系5824AB的不育株与临保系5824C杂交，获得的杂交种子2011年春为100%不育，即为全不育系，为便于区分，暂定名为5824CA。

全不育系繁殖方法：少量全不育系繁殖，利用纯合两型系不育株与临保系双株套袋杂交法繁殖，获得的全不育系不育株率为100%；大面积制种所需的全不育系繁殖：选择隔离良好(附近没有油菜及白菜类型的十字花科蔬菜)的亲本繁殖点，利用纯合两型系与临保系套行制种法，于初花期前彻底拔除母本行(纯合两型系)中可育株，让不育株与临保系自由授粉，配制的全不育系不育株率可达99%以上(不育株率取决于隔离条件及可育株拔除情况)。再利用全不育系与恢复系(优良常规油菜品系或品种)配制杂交组合(品种)。5824A的繁殖及三系化应用模式详见图2。

图2 隐性上位核不育系5824A的繁殖及三系化应用模式

1.2 恢复系选育

2007年春以贵杂5号自交后代的1个黄籽选系贵5R为母本与沪油15去雄杂交，经过连续自交及单株定向选择，于2010年育成黄籽双低高油份恢复系G5R(常规油菜品系且为隐性核不育恢复系)。相对于恢复性而言，隐性上位核不育恢复系选育比较容易，几乎所有常规油菜品种(系)均可作恢复系进行新组合测配。其选育系谱详见图3。

图3 隐性上位核不育系恢复系G5R选育系谱

1.3 组合选育

2012年春用5824A与G5R配制杂交组合，2012年秋天进入组合预备试验，经过2013年和2014年的连续品种比较试验鉴定筛选，于2015年秋参与贵州省的区试及联合鉴定试验，于2017年完成品种鉴定筛选。2019年获品种登记证书(贵州区)，2020年完成重庆、四川、湖南、湖北、江西及安徽等省市2年品种适应性鉴定试验，并完成扩区登记资料提交。

2 特征特性

2.1 5824A与118A的花蕾特征与结实性

于2014年、2015年分别将118A和5824A的纯合两型系、全不育系(纯合两型系不育株与对应同型临保系杂交后代)按照品比试验方法分小区种植在株行试验地。于现蕾、开花期考查纯合两型系中不育株(纯合型不育株)及全不育系(杂合型不育株)的主花序死蕾株率、死蕾数量及能正常开花的花蕾数量，开花前的花蕾大小。终花后40 d左右籽粒已形成，主序下部角果开始转色时，将主花序取回室内考查每个角果死胚数、正常籽粒数。从图4和图5看出，118A和5824A的花蕾大小及死蕾程度有明显区别，118A不育株花蕾小，且死蕾严重，而5824A的不育株花蕾较大，几乎没有死蕾现象；118A的死胚现象很明显，结实性差，而5824A几乎无死胚现象，结实性完全正常。

注：T1，118AB；T2，B5824AB；左，不育株；右，可育株。

注：上为118A，下为5824A。

从表1看出，不育系118A纯合型不育株和杂合型不育株主花序均有严重死蕾现象，死蕾株率为100%，主花序平均死蕾个数为62.8个和60.9个，死蕾率分别为50.9%和51.0%，开花前花蕾很小，长、宽分别为6.3 mm×2.4 mm和6.1 mm×2.5 mm，手捏不育株花蕾有空瘪感，挤压1/3～2/3大小花蕾无浆或有极少量的无色浆液，主花序平均每角死胚数分别为13.8粒和13.1粒，角粒数分别为7.2粒和7.5粒，结籽率(正常籽粒占可见总胚的比例)分别为36.0%和36.4%。总体表现为花蕾很小，死蕾死胚严重，萝卜角多，结实性差。

表1 2017年和2018年不育系118A和5824A的特征特性与结实性

不育系5824A纯合型不育株和杂合型不育株主花序有死蕾的植株比例分别为4.5%和5.0%，主花序平均死蕾个数(只计算主花序有死蕾的植株)为5.1个和3.9个，死蕾率(只计算主花序有死蕾的植株)分别为4.1%和3.2%，开花前花蕾较大，长、宽分别为7.5 mm×4.5 mm和7.6 mm×4.5 mm，手捏不育株花蕾有空瘪感，挤压1/3～2/3大小花蕾少数植株无浆、多数植株有无色浆液，主花序平均每角死胚数分别为1.5粒和1.2粒，角粒数分别为22.4粒和22.9粒，结籽率分别为93.7%和95.0%。总体表现为花蕾较大，几乎无死蕾现象，结实性好。

2.2 品种特征特性及产量表现

2.2.1 品种特征特性油研585为甘蓝型隐性上位核不育系杂交油菜，半冬性，子叶呈肾形，苗期叶片半真立，顶叶较大，裂叶2～3对，顶叶椭圆、较宽大，叶缘锯齿不明显。苗期长势强，叶色正常绿色。株高170 cm左右，株型较紧凑，抗倒性较强、耐菌核病强，角果粗，商品籽杂黄色，千粒重大。该品种经贵州2年区试和1年生产试验及长江流域冬油菜区适性性鉴定，表现出丰产稳产性及整齐一致性较好，综合性状好，适应性较广，生长势较强，较抗耐病毒病，株高适中，中早熟，长势强，角粗，角粒数较多且籽粒大，含油量和蛋白质总量高等优点。其中，该品种的平均全生育期为206.20～209.38 d，比CK早1.00～3.12 d；平均有效分枝数为5.25～5.70个，单株有效角果数为178.7～192.4个，角粒数为18.87～22.93粒，千粒重为4.24～4.27 g，平均单株产量12.96～13.69 g。2年试验芥酸含量分别为3.22%和0.52%，硫甙分别为25.47～26.20 μmol/g，平均含油量为42.78%～45.47%。

2.2.2 产量表现 1) 区域试验与联合鉴定试验。油研585经过2015—2016年贵州油菜区试，2016—2017年度贵州省油菜联合鉴定，结果表明，2年共17个试验点，有13个试验点较CK(油研50)增产，增产点次为76.5%，平均产量为160.58 kg/667m2，比CK(151.54 kg/667m2)增产5.97%；平均产油量68.70 kg/667m2，比CK(63.42 kg/667m2)增产8.33%。2) 品种适应性鉴定试验(重庆、四川、湖南、湖北、江西、安徽)。油研585参与重庆、四川、湖南、湖北、江西及安徽等省市2018—2020年2个年度的试验共有34个试验点，其中，有32个试验点较CK(油研50)增产，增产点次为94.12%，平均产量为179.17 kg/667m2，比CK(169.6 kg/667m2)增产5.64%。

3 结语

3.1 不育系结实性的改良

该研究利用结实(荚)好、配合力强的优良目标亲本多次与原始不育系118A杂交、回交、自交、测交等育种手段，在不育系选育(转育)过程中，特别注重选择死蕾死胚少、花蕾较大、结实(荚)性较好、角粒数较多的株系选择，经过多年的田间选育，育成纯合两型系5824AB及临保系5824C，并配制全不育系5824CA，很好地克服了原始不育系的结实不良的缺陷，从而克服不育系花蕾小、死蕾死胚重、萝卜角多等不良性状。以不育系5824A为母本，与常规品种(系)杂交组合的后代未出现严重死蕾死胚及萝卜角等缺陷的不育株，可能是在改良不育系结实性的过程中无意间打断了结实缺陷与育性控制基因的不连锁，这只是杂交后代不育株群体表型作出的推测，有待进一步研究验证。

3.2 不育系的转育方法

结合俎峰等[13-14]对陈凤祥1993年提出的隐性上位互作核不育三基因遗传模式的修正，以及倪西源等[10-11]的研究结果，该研究按Ms3/ms3和Rf/rf2对基因互作模式开展不育系选育，大大简化选育的复杂程度，可在任意一次回交(或杂交)的自交第3代(必须是F2有不育株分离的自交三代)，选择不育株率较高(约18.75%)的株系大量自交及兄妹交(不育株与可育株杂交)，在自交后代不育株率为25%左右的株系内兄妹交，其下一代可育与不育之比为1∶1且可育株自交为3∶1的兄妹交组合即为纯合两型系；在兄妹交组合不育株率为37.5%左右的株系内可育株自交且同时与已有的纯合两型系不育株测交，自交为全可育且测交为100%不育的自交可育株即为临保系。