CN1027566C - 大白菜异源胞质雄性不育系选育繁殖和配制杂交种的方法 - Google Patents

Abstract

一种大白菜异源胞质雄性不育系选育、繁殖和配制杂交种的方法，属于大白菜杂种优势利用领域。其特征是以甘兰型油菜波里马为不育胞质供体，用大白菜为受体，通过种间杂交，连续回交的方法育成了具有甘兰型油菜不育细胞质的大白菜细胞质雄性不育系CMS_3411-7，该不育系不育性稳定，不育株率为100%，不育度在95%以上，且制种产量高，省工、成本低。其配制的杂交种杂13、杂14纯度好，杂交率高，抗病，高产，增产幅度在10-50%之间。

Description

本发明属于大白菜杂种优势利用领域。

目前国内外十字花科蔬菜作物（包括大白菜）杂种优势利用的主要途径是：（1）自交不亲和系：日本30年代开始芸苔属作物杂优利用的研究，50年代初开始应用自交不亲和系配制甘兰菜花等作物一代杂种，近年来育成的芸苔属蔬菜作物（包括大白菜）杂交种全部是自交不亲和系配制而成。国内60年代末至70年代初，青岛市农科所首先利用自交不亲和系配制大白菜杂种一代并应用于生产，成为大白菜甘兰等蔬菜作物杂种优势利用的主要途径。但是，该途径的不足之处是：①自身繁殖困难，需要人工蕾期授粉，或采用其它化学方法处理才能结实，且繁殖系数低，成本高;②随着自交代数的增高，亲本经济性状，抗逆性锐减;③其配制的杂种一代杂交率不易达到100%，种子纯度得不到保证。（2）雄性不育两用系：这是我国独创的大白菜杂优利用方法，在1974年的全国蔬菜科研协作会议上，中国农科院、沈阳农业大学、沈阳市农科所、郑州市蔬菜所同时发表了“大白菜雄性不育两用系研究和利用的研究报告”，此后雄性不育两用系亦逐渐成为我国大白菜杂优利用的主要途径之一，雄性不育两用系的缺点是只有50%不育株率，制种时需加密定植母本行，开花前要及时拔除母本行50%可育株，从而影响杂种种子的产量和质量，不好大面积推广应用。（3）核基因互作雄性不育系：1990年沈阳市农科所选育成功了大白菜细胞核基因互作雄性不育系，但是该方法亲本繁殖需要设两级圃地，在一级圃地仍要拔除50%可育株，手续繁杂，成本较高。

芸苔属蔬菜的细胞质雄性不育是国内外学者最为重视的方面，从60年代末以来做了大量工作，开发了许多不育源。Peason（1972）从B.nigra和B.oleracea varitalica的杂交后代中鉴定出了雄性不育株，由此育成的不育系蜜腺退化，雌蕊不育。Thompson（1972）及Shiga和Baba（1976）在B.napus的F₂中得到不育胶质，分别命名为TCMS和Scms，二者均存在着严重的温度和发育阶段的敏感性。Engle（1974）在结球甘兰（B.oleracea）中发现了不育胞质，但在高温和长日照下雄蕊孕性恢复正常;Dgura（1968）在R.Sativus中得到的不良胞质，曾被国内外学者所重视，在芸苔属中被广泛转育，但始终未能解决黄化、雌蕊畸变等问题。黑龙江园艺所曾鉴定了“王兆红罗卜×白菜”的远缘杂交，经回交育成的134大白菜胞质不育的材料，同样存在蜜腺退化，叶片黄化，优势不强等问题，不能应用。《四川农业科学》（1988年第五期）报导成都市农科所育成的“早皇白”雄性不育系，杂交种“六十天早”，育性尚欠稳定，杂种纯度不高。

本发明的目的是选育不育株率为100%，不育度在95%以上的大白菜胞质雄性不育系，并配制出优势明显、品质好、整齐一致、抗逆能力强的杂交种用于生产。

一种大白菜异源胞质雄性不育系选育、繁殖和配制杂交种的方法，其特征在于采取如下步骤：

（1）以不育源甘兰型油菜波里马为母本，用大白菜自交系3411-7为父本杂交，得到种间杂种F₁;

（2）以F₁为母本，用甘兰做父本杂交，得到三交种F₁;

（3）用三交种F₁为母本，用大白菜自交系3411-7为父本连续回交3-5次，获得稳定不育系CMS_3411-7;

（4）用不育系CMS_3411-7为母本，大白菜自交系 3411-7为父本进行杂交，繁殖不育系;

（5）用不育系CMS_3411-7为母本，用89S9或89S128亲本系为父本进行杂交，配制杂交种杂13或者杂14。

大白菜异源胞质雄性不育系选育、繁殖、制种模式见图1。

本发明的主要内容：

（1）CMS_3411-7特征特性：

A、不育株率稳定地达到100%，不育度95-100%，败蕾轻，生长健壮，见表1。

B、雌蕊功能正常，蜜腺发育健全，每荚籽15-20粒，最高达35粒，自然杂交率100%。

C、经济性状完全与保持系B相同，生育期90-95天，株幅75cm，株高47cm，外叶9片，球叶35-40片，植株较开张，叶色绿，帮白绿，叶片微皱。球叠包，倒卵圆型，高桩，球形指数1.4，单球重3.5-4Kg，生殖生长期的大、小株均较健旺，分枝力强，一般一级分枝6-11个，花色淡黄，花冠较小（与B系比较），种荚较B系稍长，花器无畸形表现，苗期生长正常，无黄化。

D.抗病性：经人工接种鉴定，抗霜霉病、耐病毒病和黑斑病，见表2。历年田间抗病性调查结果与人工接种鉴定趋势一致，一般兼抗性好，比生产用种80-7与鲁白8号均强（表3）。

E、配合力好，CMS_3411-7历年配合力表现见表4。

F、CMS_3411-7的遗传特性：恢保关系一经22份不育系配制的一代杂种（F₁）的育性观察，发现恢复能力强的组合8个，保持能力强的组合12个，4个组合保持与恢复能力相当（表5）。

（2）杂交种杂13、杂14的特征特性及栽培技术要点

杂13：中熟种，生育期75-80天，叶色绿，白帮，株高41.5cm，株幅62cm，球形指数1.0，矮柱，叠包，倒卵圆形，包球紧实，单球净重3.5Kg，净菜率75%，适口性好，品质优良，对病毒病和霜霉病具复合抗性，产量水平6000-8000Kg/亩，重灾年亦在3000Kg/亩以上，比生产主栽品种鲁白8号增产13.5%。陕西关中地区8月15日左右播种，定植行株距50×45cm，亩栽3000株左右，其它栽培技术同普通大白菜。

杂14：晚熟种，生育期90-95天，叶色浅绿，白帮，株高46cm，株幅77.5cm，叶球长圆形，高桩，叠抱，球形指数1.6，单球净重6.3Kg，净菜率75%以上，品质好，抗病毒病、霜霉病，兼抗黑斑病和软腐病。产量水平7000-8300Kg/亩，重灾年亦在4000Kg以上，比生产统一对照80-7增产29.7%，陕西关中地区8月12-15日播种，定植行株距55-60×50cm，亩栽2800株左右，其它栽培技术同普通大白菜。

下面结合图1详细叙述本发明：

1、CMS_3411-7的选育

（1）以自华中农大引进的甘兰型油菜波里马（B.napus）为母本，用大白菜自交系3411-7做父本杂交，得到种间杂种F′₁。秋季经济性状观察选择，选具有父本性状的植状留种。

（2）以上述F₁为母本，分别授于大白菜、甘兰的花粉，得到F₁BC₁代及三交种F₁。

（3）以选取的优良单株F₁三交种为母本，用大白菜自交系3411-7回交，得到F₁BC₁

（4）连续三年继续用3411-7进行回交转育，同时对3411-7开始自交纯化，选择优良单株作为轮回父本，最后得到F₁BC₄代，CMS_{3411-7-5-3-1-1}等系统不育性开始稳定且结球良好，完成了经济性状的转育。

（5）对不育系及保持系进行TuMV及霜霉病（p.p）的人工接种抗性鉴定，筛选，以及早期杂种组合力测配。

（6）在选定的同一不育系单株上，用同一保持系的不同优良单株授粉，分别留种，至此不育系CMS_{3411-7-5-3-1-1-4-2-5}（简称CMS_3411-7）及相应保持系CMS_{3411-7-5-3-1-1-4-2-5}选育成功。

2、不育系CMS_3411-7原种繁殖技术

本发明是用不育系CMS_3411-7为母本，大白菜自交系3411-7为父本，进行杂交繁殖不育系，具体如下：

（1）采种方式：成株或半成株采种。

（2）播种期和播种条件：对成株采种，当外界旬平均气温稳定于23-25℃（陕西关中地区8月10-15日）直播;对半成株采种，则比成株采种法晚播15-20天。

（3）种株培育：包心初期，成球期在田间严格选择具有自交系3411-7典型特征特性，生长健 壮，无病虫害，结球良好，外叶少的植株于早霜来临前（陕西关中地区11月25日）连根挖起，假植于阳畦贮藏，贮藏期加强管理，防止受热受冻。定植前削头，开春2月底至3月初定植落地。

（4）定植条件：土地解冻后即可在30目的纱网棚内或自然隔离区内定植。

（5）定植方法：采用坐水浆载或先栽后浇水，行株距80×60cm，CMS_3411-7与自交系3411-7行比为3∶1-4∶1，母株定植忌浇大水。

（6）人工授粉和人工放蜂：植株开花后，人工采用泡沫塑料或蜂棒从保持系上沾取花粉授给CMS_3411-7，也可人工组织放蜂。

（7）收获：从不育株上收获的种子即是不育系CMS_3411-7，繁育模式见图2。

3、CMS_3411-7杂交制种技术

本发明是采用不育系CMS_3411-7为母本，用89S9或89S128亲本系为父本进行杂交，配制杂交种杂13或者杂14。杂种一代制种模式见图3和图4。

本发明的优点和积极效果如下：

（1）不育系C_3411-7的不育性稳定，不育株率达100%，不育度在95%以上，雌蕊蜜腺正常，苗期无黄化。

（2）制种产量高：CMS_3411-7雌蕊完全正常，自然结实力强，杂种一代制种平均75Kg左右，高产田块可达90Kg。

（3）省工、成本低：CMS_3411-7繁殖容易，不必象自交不亲和系那样人工蕾期或化学处理;不必象核基因互作雄性不育系那样需另增加一个繁殖圃，拔除50%可育株。用CMS_3411-7配制杂交种也不必象大白菜雄性不育两用系那样加密定植母本行和在开花前拨除50%可育株，因而手续简便，可大大降低种子成本。

（4）杂交种纯度好，杂交率高，增产幅度大。

表1 CMS_3411-7历年不高性表现

年份    调查日期    调查株数    不育株率    不育度    败蓄指数    备注

（日/月）    （株）    （%）    （%）

1988    11/4    10    100    100    24    母株

20/4    10    100    80    -    母株

24/4    10    100    100    24    母株

1989    29/3    10    100    100    -    母株

14/4    10    100    98    10    母株

1990    20/4    15    100    99    10    小株

24/4    1302    100    100    -    小株  网棚

2/5    1302    100    100    -

1991    20/4    65    100    96.9    6.15    小株网棚本所

29/4    62    100    100    -    小株网棚本所

下/3-    310    100    100    -    小株网棚郑州市蔬菜所

中/5    310    100    100    -

表2 CMS_3411-7人接种抗病表现

试材    病毒病    霜霉病    黑斑病

病指    反应型    病指    反应型    病指    反应型

CMS_3411-729.6 T 30.0 R 55.1 T

CK-R：S₂₃₄29.6 I 43.3 I 10.4 HR

CK-S：连毛英    85.9    S    55.8    S    25.1    R

CK-生产栽培种：80-7    78.5    S    35.2    T    67.3    S

表3 CMS_3411-7历年田间抗病性调查（1987-1991）

年份    试材    病毒病    霜霉病    黑斑病

病指    反应型    病指    反应型    病指    反应型

1988 CMS_3411-717.4 T 7.4 HR 32.0 R

鲁白8号    38.1    S    36.3    T    52.6    T

80-7    18.3    T    6.1    HR    40.4    T

1989 CMS_3411-74.8 R 3.8 HR 34.0 R

鲁白8号    10.7    R    15.2    R    5.1    HR

80-7    7.0    R    4.4    HR    5.1    HR

1990 CMS_3411-71.1 HR 6.3 HR 5.9 HR

鲁白8号    8.3    R    16.7    R    1.7    HR

80-7    5.4    HR    17.8    R    3.3    HR

1991 CMS_3411-79.9 R 8.3 HR 0 HR

鲁白8号    26.3    T    39.4    T    4.4    HR

80-7    21.1    T    22.8    R    6.1    HR

表4.CMS_3411-7历年配合力表现

年份及地点    组    增产    减产

合  组合数  增产范围(%)  组比(%)  组合数  减产范围(%)  组比(％)

数

1987    三原    6    6    13.1-59.7    100    1    35.3    16.7

华县    6    5    4.1-43.4    83.3

华县套作区    6    6    2.6-35.7    100

杨陵    6    6    12.1-31.4    100

1989    西安    7    7    2.0-23.5    100    2    6.3-22.8    28.6

杨陵    7    5    1.4-7.9    71.4

1991    西安    21    17    0.5-128    80.9    4    0.6-13.1    19.1

郑州    9    9    4.35-43.9    100

表5.大白菜雄性不育杂一代的雄蕊育性表

组合号  不育株率(%)  半不育株率(%)  可育株率（%）  归类  父本材料

90杂1    55.9    21.7    22.4    s-ps-f＊    90-A10

90杂2    6.4    19.8    78.6    f-ps    90-S14

90杂3    54.7    23.3    22.0    s-ps-f    89-S9

90杂4    38.4    47.2    14.4    ps-s-f    89-S9-m

90杂5    76.4    22.9    0.7    s-Ps    89-S21

90杂7    53.0    36.6    10.55    s-ps    89-S12

90杂8    0    0    100    f    89-S44-3

90杂9    72.1    20.2    7.7    s-ps    90-S42

90杂10    18.1    21.1    60.8    s-ps    89-S38-1

90杂11    70.6    28.4    1.1    s-ps    809-S23

90杂12    34.0    27.8    38.2    f-sps    89-S29-4

90杂13    47.8    35.7    14.7    s-ps    89-S113

90杂15    96.4    2.8    0.7    s    90-S53

90杂17    1.4    27.8    70.8    f-ps    89-S83

90杂18    54.3    43.9    1.7    s-ps    89-S79-2

90杂20    1.4    27.9    70.7    f-ps    89-S291

90杂22    90.3    8.9    0.9    s    89-S128

90杂25    0    0    100    f    89-S11-8

90杂26    13.3    59.0    26.9    ps-f-s    89-S112

90杂27    0.6    0.6    98.8    f    89-S148

90杂28    17.2    63.5    19.3    ps-f-s    89-S129

90杂30    0    0    100    f    89-S210

＊s不育;ps：半不育;f：可育。

Claims (1)

1、一种大白菜异源胞质雄性不育系选育、繁殖和配制杂交种的方法，其特征在于采取如下步骤：

(1)以不育源甘兰型油菜波里马为母本，用大白菜自交系3411-7为父本杂交，得到种间杂种F₁；

(2)以F₁为母本，用甘兰做父本杂交，得到三交种F₁；

(3)用三交种F₁为母本，用大白菜自交系3411-7为父本连续回交3-5次，获得稳定不育系CMS_3411-7；

(4)用不育系CMS_3411-7为母本，大白菜自交系3411-7为父本进行杂交，繁殖不育系；

(5)用不育系CMS_3411-7为母本，用89S9或89S128亲本系为父本进行杂交，配制杂交种杂13或者杂14。

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