CN100337533C - 一种甘蓝细胞质雄性不育系转育及制种方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种甘蓝细胞质雄性不育系的转育方法，其特征在于，用甘蓝自交亲和系为轮回亲本与甘蓝细胞质雄性不育源进行5-7代回交即可。本发明具有以下优点：雄性不育性受细胞质控制，转育容易，任何甘蓝自交亲和系都可作它的保持系；雄性不育性稳定，不育株率和不育度均能达到100%，且不受环境条件影响，在严格隔离区内用其配制的杂交种杂交率可达100%；雄性不育系植株的生长发育、开花结实性状以及配合力都正常、蜜腺发达，优于黑芥胞质及未经改良的萝卜细胞质甘蓝雄性不育系；细胞质雄性不育系的保持系及杂交种的父本均可用自交亲和系，能在隔离条件下用蜜蜂授粉繁殖，成本低。

Description

一种甘蓝细胞质雄性不育系转育及制种方法

技术领域

本发明涉及植物杂种优势利用领域，具体来说涉及一种甘蓝细胞质雄性不育系转育及制种方法。

背景技术

甘蓝(Brassica oleracea var.capitata(L.))是世界各国的主要蔬菜，由于其杂种优势明显，杂种优势育种成为甘蓝育种的主要途径。早在上个世纪50～60年代，日本、美国等发达国家就利用自交不亲和系途径配制甘蓝杂交种，我国从70年代开始也利用自交不亲和系方法生产甘蓝杂交种。但这种方法存在杂交种的杂交率很难达到100％、杂交种的亲本长期自交繁殖易出现生活力退化、亲本靠人工蕾期自交授粉繁殖成本高等问题，而利用雄性不育系制种可克服上述缺陷。因此，长期以来甘蓝育种工作者都在积极进行甘蓝雄性不育系选育的研究。

甘蓝雄性不育源有核基因雄性不育和细胞质雄性不育两大类。核基因雄性不育又有隐性核基因和显性核基因两种，隐性核基因雄性不育系因无法找到保持系而很难利用。对于显性核基因雄性不育系，已培育成功并利用于制种，但转育过程较复杂，用于繁殖雄性不育系的纯合显性雄性不育株要用组织培养的方法扩繁。细胞质雄性不育材料有萝卜胞质和黑芥胞质两类，黑芥细胞质雄性不育已被证实不能应用。国内一些单位已搜集到的萝卜细胞质甘蓝雄性不育系大部分因植株生长和开花结实性状不正常而很难利用。上世纪90年代中期以来搜集到的改良萝卜细胞质甘蓝雄性不育系，虽然植株生长与开花结实正常，但农艺性状不良、整齐度差，也不能直接利用。因此，选育不育性稳定、转育容易、可实际应用的甘蓝细胞质不育系是甘蓝育种工作者多年来的愿望。

发明内容

本发明的发明目的是转育出雄性不育性稳定、植株与开花结实性状正常、配合力优良的甘蓝细胞质雄性不育系，再利用甘蓝细胞质雄性不育系与配合力好的自交亲和系杂交，配制出优良的甘蓝杂交种，并建立利用甘蓝细胞质雄性不育系配制甘蓝杂交种的制种新方法。

本发明提供了一种甘蓝细胞质雄性不育系的转育方法，其特征在于，用甘蓝自交亲和系为轮回亲本与甘蓝细胞质雄性不育源进行5～7代回交。

其中所述的甘蓝细胞质雄性不育源为CMS9825或CMS9829；所述的甘蓝自交亲和系为：98403、98408、98432、98G73、98G79、9866、9880或98101。

本发明还提供了一种甘蓝细胞质雄性不育系的制种方法，其特征在于，将使用上述的转育方法所得的甘蓝细胞质雄性不育系和相应的甘蓝自交亲和系的种子于秋季播种，秋末冬初选择种株在保护地越冬春化，第二年春季将甘蓝细胞质雄性不育系与甘蓝自交亲和系同栽于一个隔离温室或隔离网棚中，甘蓝细胞质雄性不育系与甘蓝自交亲和系植株比例为2∶1或3∶1，在种株开花前放进蜜蜂用于授粉，种子成熟后，从甘蓝细胞质雄性不育系上收获的种子即为配制杂交种用的甘蓝细胞质雄性不育系种子。

另外，本发明还提供了一种甘蓝杂交种的生产方法，其特征在于，使用上述的转育方法所得的甘蓝细胞质雄性不育系为母本，甘蓝自交亲和系为父本进行杂交获得杂交种。

本发明的实体是以优良的细胞质雄性不育源作母本、优良自交亲和系作父本，转育成生长发育及开花结实性状正常、配合力好的细胞质雄性不育系，并利用细胞质雄性不育系配制出优良的甘蓝杂交种，本发明具有以下优点：雄性不育性受细胞质控制，转育容易，任何甘蓝自交亲和系都可作它的保持系；雄性不育性稳定，不育株率和不育度均能达到100％，且不受环境条件影响，在严格隔离区内用其配制的杂交种杂交率可达100％；雄性不育系植株的生长发育、开花结实性状以及配合力都很正常、蜜腺发达，优于黑芥细胞质及未经改良的萝卜细胞质甘蓝雄性不育系；细胞质雄性不育系的保持系及杂交种的父本均可用自交亲和系，能在隔离条件下用蜜蜂授粉繁殖，成本低。

细胞质雄性不育源的优劣是决定选育出的细胞质雄性不育系能否实际应用的关键，一个优良的细胞质雄性不育源应具备以下几个优良特性：(1)雄性不育性稳定，不育性表现不受环境条件变化的影响；(2)雄性不育性转育容易，容易找到保持系；(3)植株生长发育正常，雄蕊退化，但雌蕊、蜜腺等花器官及开花结实正常。

上个世纪70年代后期至90年代后期，先后搜集到黑芥细胞质雄性不育材料CMS79091，萝卜细胞质甘蓝雄性不育材料CMS409、CMS9511、CMS9825、CMS9829等甘蓝细胞质雄性不育材料，采用以下几项方法对其生长发育及开花结实性状进行鉴定：(1)在正常的田间管理条件下鉴定它们的植株生长速度和主要经济性状；(2)在15℃左右的低温条件下鉴定各细胞质雄性不育源植株叶色变化和生长速度；(3)以细胞质雄性不育系为母本、不同类型自交亲和系为父本进行测交与回交，研究其后代的不育性表现；(4)在开花期及结荚期，调查它们的开花情况及花器官和种荚的生长情况。

试验结果表明，黑芥细胞质甘蓝雄性不育材料CMS79091不育植株生长正常，低温条件下植株叶色和生长速度正常，但不育株的测交后代中，不育株率仅达到33.7～60％之间，且多数不育花呈半开放状态，不能正常开放，蜜腺小或无，影响昆虫授粉及自由授粉条件下的结实，因此该细胞质雄性不育源很难利用。

CMS409、CMS9511、CMS9825、CMS9829等几份萝卜细胞质甘蓝雄性不育材料的雄性不育性都很稳定，不育株率及不育度均为100％，且所有甘蓝自交亲和系都是它们的保持系。但CMS409不仅在15℃左右低温条件下植株叶片黄化、植株生长速度慢，而且开花结实性状不正常，多数花朵不能正常开放，部分雌蕊畸形，蜜腺小或无，约50％的种荚畸形，在甘蓝杂交制种中无法利用。CMS9511虽然其植株在低温下叶片不黄化，但植株生长和开花结实性状尚存在不少问题：多代回交后雄性不育系植株生长速度慢于相应的保持系，多数花朵是半开放状态，不少花朵雌蕊不正常，蜜腺不发达，约有40％种荚畸形。因此该细胞质雄性不育源也很难在甘蓝杂交制种中利用。

经多年试验发现，CMS9825、CMS9829两份细胞质雄性不育材料除在低温下植株叶片不黄化，植株生长速度正常外，开花结实性状也正常，绝大多数不育花能正常开放，雌蕊几乎全部正常，蜜腺发达，在甘蓝杂交制种上有很好的应用前景，是两份优良的甘蓝细胞质雄性不育源(见表1)。

新的优良细胞质雄性不育系都需要用自交亲和系作父本经多代连续回交转育才能获得。用作连续回交的自交亲和系就是细胞质雄性不育系的保持系，保持系(回交父本自交亲和系)的好坏决定了转育成功后细胞质雄性不育系各性状的好坏。作为一个优良的保持系，应具备以下4个特性：(1)主要特征特性优良、稳定一致；(2)有优良的配合力；(3)回交转育后代雄性不育株率及不育度均达100％；(4)花期自交授粉表现亲和，或虽花期自交不亲和，但蕾期自交亲和指数可达10以上。

保持系的选育主要通过连续回交、定向选择的方法。以优良的种质资源作原始材料，逐代选优良单株连续自交鉴定直至各目标性状稳定为止，选择时间一般为6个世代或更长。表2为近年筛选出的部分优良保持系。

CMS9825、CMS9829两份甘蓝细胞质不育材料植株虽然在低温下不黄化、生长速度及开花结实正常，但植株生长状态、叶球大小不整齐，秋季种植抗病性不强，春季种植球内中心柱长(表1)，说明这两份材料的经济性状欠佳。更为重要的是，这两份材料均为一代杂种，不能直接利用。

为获得雄性不育性稳定、植株生长发育及开花结实正常、经济性状优良稳定、配合力优良的细胞质雄性不育，本发明采取了连续回交转育的方法，以筛选出的CMS9825、CMS9829作母本(不育源)，选择性状稳定、配合力优良的不同类型高代自交亲和系98403、98408、98432、98G73、9880、9866、98G79、98101等为父本进行连续回交转育。在转育过程中观察其后代雄性不育性及开花结实性状与经济性状表现，并作定向选择，选择继续作回交母本株的标准是：(1)雄性不育性稳定，花药退化无花粉，不育性不受环境条件变化的影响；(2)花蕾发育正常，不死蕾或死蕾少，花朵完全开放，雌蕊正常，蜜腺发达，花蜜多，授粉后结实好，种荚发育正常；(3)植株生长发育正常，低温下叶色不黄化，主要经济性状倾向或类似于回交父本。

用上述方法进行转育，其回交后代雄性不育性稳定，且所有甘蓝自交亲和系均可作它的保持系，一般用固定的稳定自交亲和系转育5～7代之后，就可获得经济性状与配合力和回交父本相似的甘蓝细胞质雄性不育系，而回交父本就是它的保持系。目前已获得一批可实际应用的甘蓝细胞质雄性不育系(表3)。

将细胞质雄性不育系和相应保持系的种子于秋季播种，秋末冬初选择种株在保护地越冬春化，第二年春季将细胞质雄性不育系与保持系同栽于一个隔离温室或隔离网棚，细胞质雄性不育系与保持系植株比例一般为2∶1或3∶1。由于保持系多选择自交亲和系，故可于种株开花前7天左右在网棚内放进蜜蜂用于授粉，面积为一亩左右的网棚应放2～3箱蜜蜂。种子成熟后，从细胞质雄性不育系上收获的种子即为配制杂交种用的细胞质雄性不育系种子。

在有了优良的细胞质雄性不育系之后，选配出优良的细胞质雄性不育系甘蓝杂交种的关键是选择好杂交种的父本，它应具备以下条件：(1)主要经济性状优良、整齐，自交亲和；(2)配合力好，与雄性不育系亲缘关系较远，杂交后杂种优势强；(3)开花正常、花粉量大，花期与雄性不育系基本一致。

用转育成功的细胞质雄性不育系为母本，用符合上述条件的甘蓝自交亲和系为父本，已配制出一批优良杂交组合(表4)。其中02-416是一个早熟优质抗病的秋甘蓝杂交种，秋季种植时，抗病毒病和黑腐病，较耐热，叶球紧实、近圆球形、耐裂球、球内中心柱短，定植到收获约60天，亩产5047.3斤，比对照品种中甘8号早熟7～10天，增产13.2～15.2％。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1：

用9866为回交亲本与CMS9825进行5代回交转育获得甘蓝细胞质雄性不育系CMS9866。用CMS9866为母本、甘蓝自交亲和系8180为父本配制杂交种02-416。

实施例2：

用98432为回交亲本与CMS9829进行6代回交转育获得甘蓝细胞质雄性不育系CMS98432。用CMS98432为母本、甘蓝自交亲和系91-276为父本配制杂交种03-33。

实施例3：

用98408为回交亲本与CMS9829进行5代回交转育获得甘蓝细胞质雄性不育系CMS98408。用CMS98408为母本、甘蓝自交亲和系96-100为父本配制杂交种03-52。

实施例4：

用9880为回交亲本与CMS9825进行7代回交转育获得甘蓝细胞质雄性不育系CMS9880。用CMS9880为母本、甘蓝自交亲和系7014为父本配制杂交种03-31。

用细胞质雄性不育系生产甘蓝杂交种，在制种技术上与用自交不亲和系制种有的地方相似，但不少地方是不相同的，其要点如下：

(1)、冬前培育采种种株：按亲本成熟期早晚适时播种，晚熟品种于8月上旬播种，早熟品种在8月中下旬播种。育苗圃应选择地势较高、易排、灌水的地块，播种后约2～3片真叶时分苗一次，7～8片叶时定植，种株田间生长期要及时防治病虫害。

(2)、重视种株安全越冬春化

华北中部地区种株在冬前假植于阳畦或小弓棚越冬，南部地区可直接定植于露地越冬。为防冻害，当夜温降至0～-4℃时，在保护地越冬的种株晚上应遮盖塑料布和草帘，白天要及时揭盖。露地越冬的种株可在种株基部培土。

(3)、春季适时定植种株

种株经过冬季低温春化可在3月下旬定植，制种地应选择地势平坦、土地肥沃、可排灌的地块。密度约为每亩4000株，母本与父本的比例为2∶1或3∶1。

(4)、保证空间隔离距离和授粉的蜂源

甘蓝为异花授粉作物，容易与甘蓝类作物杂交，制种田应与其它甘蓝类作物制种田隔离1500米以上。甘蓝为虫媒花，用雄性不育系作母本配制杂交种，杂交时全靠蜜蜂把父本的花粉传到母本柱头上，为保证授粉充分，每亩制种田至少放蜜蜂2箱左右。

(5)、严格注意亲本的纯度

在制种的各个环节，包括初苗期、莲座期及开花期，注意亲本去杂去劣。

(6)、调节双亲花期一致，及时拔除父本种株，适时收获种子

如果双亲开花期不一致，应采取错开播期、打顶、整枝等措施将双亲花期尽量调节一致。当双亲花期结束后，应及时将父本种株全部拔除，同时搭架防种株倒伏。当种荚黄熟时，及时收获母本上的种子，收获后的种株及打下的种子要及时晾晒，以免霉变而影响种子的发芽率。

表1、CMS9825、CMS9829主要经济性状

细胞质不育材料名称	整齐度	植株开展度(cm)	外叶数(片)	低温下心叶片颜色	定植到收获天数(d)	叶球球形	单球重(kg)	球径(宽×高)(cm)	中心柱长(cm)	雄性不育性％	蜜腺	畸形雌蕊％	畸形种荚％	死花蕾情况
															CMS9825	中等	42-48	12-15	灰绿	60	高圆或近圆	0.5-0.7	13.5×14.5	8.0-9.5	100	中到大	4.5	5.5	中等
CMS9829	中等	52-59	13-16	深绿	65	圆或近圆	0.6-0.9	15.0×14.5	8.5-9.5	100	中到大	4.6	6.5	中等

表2、部分优良保持系的主要经济性状

保持系名称	植株开展度(cm)	外叶数(片)	叶色	定植到收获天数(d)	叶球球形	单球重(kg)	球径(宽×高)(cm)	中心柱长(cm)	抗病性	适于栽培季节
											98408	43.7×42.0	13.3	绿	45	圆球	1.10	14.0×15.2	6.5	中抗	极早熟，春秋兼用
98432	34.8×34.0	10.0	灰绿	45	牛心	0.78	13.3×14.0	6.8	中抗	春极早熟
											98G73	39.7×37.0	12.3	深绿	50	圆球	0.95	13.3×14.2	7.0	中抗	春早熟

9880	45.0×44.2	13.5	灰绿	75	扁圆	1.40	16.8×13.5	7.0	抗	秋中熟
											9866	50.0×51.8	14.2	灰绿	75	扁圆	1.65	19.5×12.8	6.2	抗	中熟，春秋兼用
98G79	42.0×43.3	13.0	绿	50	高圆	0.93	13.8×15.3	7.0	中抗	春早熟
											98403	48.7×49.0	14.3	绿	55	高圆	1.01	14.3×18.3	8.0	中抗	春中早熟
98101	48.0×49.0	12.5	深绿	60	牛心	1.50	15.2×19.5	9.0	中抗	春中早熟

表3、部分优良甘蓝细胞质雄性不育系的主要植物学性状和经济性状

细胞质雄性不育系名称	植株开展度(cm)	外叶数(片)	叶色	定植到收获天数(d)	叶球球形	单球重(kg)	球径(宽×高)(cm)	中心柱长(cm)	蜜腺	畸形雌蕊％	雄性不育株率％	适于配制杂交组合类型
													CMS98403	50.1×51.0	13.5	绿	55	高圆	1.10	14.5×18.5	8.5	中或大	＜5	100	春中早熟
CMS98408	45.2×44.3	14.0	绿	45	圆球	1.21	14.5×15.8	6.8	中或大	＜5	100	春极早熟
													CMS98432	35.2×34.8	11.2	灰绿	45	牛心	0.85	13.8×14.2	6.9	中或大	＜5	100	春极早熟
CMS98G73	40.2×41.0	13.1	深绿	50	圆球	1.05	13.5×14.5	7.2	中或大	＜5	100	春早熟

CMS9880	45.2×45.3	13.8	灰绿	75	扁圆	1.45	16.8×14.2	7.1	中或大	＜5	100	秋中熟
													CMS98101	50.0×49.2	13.0	深绿	60	牛心	1.52	15.0×18.5	9.0	中或大	＜5	100	春中早熟
CMS9866	53.8×54.4	14.2	灰绿	75	扁圆	1.68	23.2×13.8	6.0	中或大	＜5	100	春秋兼用中熟
													CMS98G79	43.2×43.8	13.5	绿	50	高圆	1.05	13.5×15.8	7.2	中或大	＜5	100	春早熟

表4、几个用细胞质雄性不育系配制的优良杂交组合

田间号	杂交组合	植株开展度(cm)	外叶数(片)	叶色	定植到收获天数(d)	球形	球径(宽×高)(cm)	中心柱长(cm)	单球重(kg)	适于栽培季节
											02-416	CMS9866×8180	59.5×60.3	14.1	深绿	60	近圆	17.5×16.5	7.0	1.90	秋季中早熟
03-33	CMS98432×91-276	43.0×44.6	10.2	深绿	50	近圆	15.3×16.5	6.7	1.25	春季早熟
											03-52	CMS98-408×96-100	55.0×53.2	13.2	深绿	50	高圆	14.2×15.5	5.5	1.10	秋季早熟
03-31	CMS9880×7014	65.2×65.5	14.0	灰绿	80	扁圆	26.0×14.8	7.2	2.90	秋季中熟

Claims (3)

1、一种甘蓝细胞质雄性不育系的转育方法，其特征在于，用甘蓝自交亲和系为轮回亲本与甘蓝细胞质雄性不育源进行5-7代回交，其中所述的甘蓝细胞质雄性不育源为CMS9825或CMS9829；其中所述的甘蓝自交亲和系为：98403、98408、98432、98G73、98G79、9866、9880或98101。

2、一种甘蓝细胞质雄性不育系的制种方法，其特征在于，将使用如权利要求1所述的转育方法所得的甘蓝细胞质雄性不育系和相应的甘蓝自交亲和系的种子于秋季播种，秋末冬初选择种株在保护地越冬春化，第二年春季将甘蓝细胞质雄性不育系与甘蓝自交亲和系同栽于一个隔离温室或隔离网棚中，甘蓝细胞质雄性不育系与甘蓝自交亲和系植株比例为2∶1或3∶1，在种株开花前放进蜜蜂用于授粉，种子成熟后，从甘蓝细胞质雄性不育系上收获的种子即为配制杂交种用的甘蓝细胞质雄性不育系种子。

3、一种甘蓝杂交种的生产方法，其特征在于，使用如权利要求1所述的转育方法所得的甘蓝细胞质雄性不育系为母本，甘蓝自交亲和系为父本进行杂交。