CN1044380A - 大白菜细胞核基因互作雄性不育系选育繁殖制种技术 - Google Patents

Abstract

从大白菜“7501”自然群体中发现细胞核显性雄性不育基因Rf及其显性上位雄性可育基因Ms的互作遗传规律。依据雄性不育两用系中可育株自交是否发生育性分离将雄性不育两用系区分为“甲型”和“乙型”，育成了大白菜细胞核基因互作雄性不育系88A及其杂交种“F₁8801”。88A不育性稳定，不育株率达到100％，且经济性状好，结实力高、配合力强。“F₁8801”品质好、抗病、高产，比省统一对照增产30.4％，在此基础上提出了大白菜细胞核基因互作雄性不育系的繁殖制种技术措施。

Description

本发明属于大白菜杂种优势利用领域。

目前国内外大白菜杂优利用的主要途径是自交不亲和雄性不育两用系。

1、自交不亲和系：日本从五十年代初期开始应用自交不亲和系配制杂交种，近年日本育成的大白菜杂交种几乎全部都是自交不亲和系杂交种。国内，青岛市农科所于一九六八年首先采用自交不亲和系法育成了“青杂早丰”，此后自交不亲和系逐渐成为国内大白菜杂优利用的主要途径之一。自交不亲和系法的缺点，一是杂种纯度不理想，真杂种率不可能达到100%，二是自身繁殖困难，成本高。

2、雄性不育两用系：这是我国独创的大白菜杂优利用方法。在一九七四年的全国蔬菜科研协作会议上，沈阳农业大学、沈阳市农科所、中国农科院、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国内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，随之在开花前又必需拔除占50%株数的可育株。

鉴于大白菜自交不亲和系和雄性不育两用系尚不尽理想，所以，一九七八年至一九八二年国家农业部曾组织全国大白菜雄性不育系攻关协作组，攻关协作组利用从法国和美国引进的具有萝卜细胞质和aa染色体组的雄性不育系Rone转育大白菜不育系，但始终未能克服Rone的叶片黄化、密腺退化和杂种优势不强的严重缺陷。此后，一九八七年黑龙江省园艺所鉴定了“王兆红萝卜×白菜”远缘杂交，回交育成的134大白菜胞质不育的育种材料，但该不育材料亦因叶片黄化尚不能用于生产。另据《四川农业科学》报导（1988年第五期），成都市农科所育成大白菜“早皇白”雄性不育系，并育成不育系杂交种“六十天早”推广应用。该不育系采用属间远缘杂交，回交育成不育株率虽达到97.56%。但不育性尚欠稳定。

本发明的目的是：选育稳定不育株率达到100%的大白菜雄性不育系，并且配制出杂种优势显著，品质好，整齐一致的大白菜杂交种用于生产。

本发明是在长期研究大白菜雄性不育两用系的过程中，从大白菜原始群体“7501”中发现了显性不育基因Rf及其与显性上位可育基因互作规律，并将育成的大白菜雄性不育两用系区分为甲型两用系和乙型两用系的基础上，通过甲型两用系的不育株与乙型两用系可育株系杂交，配制育成大白菜细胞核基因互作雄性不育系88A的。再用不育系88A作母本，用8401-1-2作父本，配制出大白菜杂交种F₁8801，具体选育、繁殖、制种方法如下：

1、从万泉青邦大白菜生产田中选择出自然不育株7501，经自然结实、姊妹交育成AB7501，其姊妹交后代育性呈1∶1分离，可育株自交后代育性不分离，将AB7501不育株为母本，自交系75-11-1为父本杂交，其后代育性呈1∶1分离，育成乙型两用系AB8102;

2、先将AB7501做母本，75-11-1做父本杂交得到AB8102，另将AB7501做母本，7802-1-1-1做父本杂交得到7581，再将AB8102做母本，7581做父本杂交，杂交后代再自交，其后代育性呈3∶1分离，再进行姊妹交，其后代育性呈1∶1分离，相应父本自交，其后代育性呈3∶1分离，从而育成甲型两用系AB158;

3、用甲型两用系AB158的不育株做母本，用乙型两用系AB8102可育株做父本杂交，其后代全部为雄性不育株，从而育成大白菜细胞核基因互作雄性不育系88A;

4、用不育系88A做母本，用自交系8410-1-2做父本，配制杂交种F₁8801。

大白菜细胞核基因互作雄性不育系的繁殖与制种程序如下：

其繁殖制种的遗传模式为：

本发明的实体是大白菜细胞核基因互作雄性不育系“88A”和配制的杂交种F₁8801，具有如下优点：

1、不育率高：不育系88A雄蕊严重退化，花药瘦小呈乳白色，无花粉，具有100%的稳定不育株率，用其配制的杂交种其杂种率可达100%。

2、不育性状稳定：在沈阳春季露地、冬季温室及海南省冬季南繁条件下鉴定，不育株率仍达100%，不育性状稳定。

3、制种产量高：不育系88A的雄蕊完全正常，自然结实力强，制种亩产高达166斤。

4、产量高：F₁8801经小区测产，比辽宁省统一对照“辽白一号”增产30.5%，且尝口性好。

5、省工、成本低：88A的繁殖容易，不必象自交不亲和系繁殖那样人工蕾期或化学处理。用88A配制杂交种，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拔除可育株。因此，可以显著降低种子成本。

另外，本发明的大白菜细胞核基因互作雄性不育系88A克服了大白菜自交不亲和系和雄性不育两用系的缺点，将对大白菜以及具有相同染色体组的作物杂种优势利用产生较大的推动作用。

本发明实施例如下：

本发明内容包括大白菜细胞核基因互作雄性不育性遗传规律及不育系选育、繁殖、制种遗传模式，不育系繁殖技术，不育系杂交制种技术。

一、细胞核基因互作雄性不育性遗传规律及选育繁殖制种遗传模式。

（一）大白菜细胞核显性不育基因Rf的发现及“甲型两用系”、“乙型两用系”的简单遗传模式。

1976年春从“7501”群体中发现了9株自然不育株，其中一株编号为AB7501-01，经在“7501”群体中自然结实，进而育成了两用系“AB7501”。从AB7501选育过程中的育性表现认识到“乙型两用系”是客观存在的。详见表一：

注：（）表示姊妹交，数字前加“0”代表不育株，不加“0”者为可育株。

表一中由AB7501-01（自然不育自然结实群体）育成的两用系AB7501-01-（01×1）-（04×4）（简称AB7501）的相应父本AB7501-01-（01×1）-4○未分离出不育株，不育株率为0/96＝0%，说明“AB7501”属于“乙型两用系”。

在育成“AB7501”之后，曾观察过AB7501的三个一代杂种（F₁）的育性分离情况，这三个F₁的父本自交系均未分离过不育株。详见表二：

表一中“AB7501-01”的不育株率46/110＝42%，X²测验符合1∶1，以及表二中三个F₁的育性分离均符合1∶1，而其父本又均属全可育自交系，看来“AB7501”的育性表现可以由显性核不育基因控制来解释。至此，以Ms代表核显性可育基因，ms代表核隐性不育基因;以Rf代表核显性不育基因，rf代表核隐性可育基因，则“甲型两用系”和“乙型两用系”的遗传机制似可由下面遗传模式来简单表达：

甲型两用系遗传模式：

乙型两用系遗传模式：

（二）AB7501中不育株对“7501”群体随机单株测交组合育性分离情况及其遗传机制判断：

为进一步弄清AB7501的育性遗传机制，曾以AB7501中不育株为母本，对原始群体“7501”中的13株随机单株进行了测交，其测交组合育性分离情况详见表三：

表三显示，“7501”群体的13个随机单株自交均未分离不育株，但它们对AB7501不育株的13个测交组合均分离出了不育株，经X²测验，符合1∶1的有5个，复合3∶1的有5个，不育株比例偏小的有3个。上述情况，不仅表明AB7501中存在细胞核显性不育基因Rf，而且育性分离1∶1、3∶1，组合的同时出现还表现AB7501中存细胞核显性可育基因Ms，Ms对Rf具有上位作用，它能抑制Rf的表达。在Rf与Ms互作情况下，“甲型两用系”和“乙型两用系”的遗传机制可由下述遗传模式来表达：

“甲型两用系”Rf、Ms互作遗传模式：

“乙型两用系”Rf、Ms互作遗传模式：

（三）用“乙型两用系”AB8102转育成“甲型两用系”，材料及其与“乙型两用系”中可育株系测交结果。

AB8102是表二中“AB7501×75～11-1”，即“秋杂二号”白菜经姊妹交育成的“乙型两用系”。在利用AB8102再转育新两用系时，于1986年获得了〔AB8102×（AB7501×7802-1-1-1）-〕-1

，1987年观察143株，其中可育株114株，不育株29株，X²测验符号3∶1，根据（“甲乙两用系”Rf、Ms互作遗传模式，判断其不育株基因型应为RfRfmsms。笔者）从探讨细胞核基因互作雄性不育系的目的出发，当即以〔AB8102×（AB7501×7802-1-1-1）-〕-1

中11株不育株为母本与AB8102中可育株自交系统AB8102-1-7的5个单株和AB8102-1-13的5个单株进行了双列测交，由于有的不育株花枝不足，实际上只收到76个测交组合，于1988年春进行了育性观察，其结果详见表四：

由表四看出，1988年春观察的76个测交组合，其中65个不育株率达到100%，其余11个测交组合（有※者）亦接近100%不育株率，总体不育株率为1，957/1，975＝99.08%，可育株只占0.92%。可能原因有二个：（1）机械混杂，（2）生物学混杂。

76个测交组合中不育株的表型相同：花蕾尖瘦，花丝短缩，花药乳白色，瘦小不开裂，镜检无花粉。不育株雌蕊发育正常，自然结实平均每角结籽20.8粒。

以上情况表明，大白菜Rf、Ms基因互作下“甲型两用系”的不育株与“乙型两用系”的可育株系之杂交组合，不育株率可接近或达到100%，而且不育株自然结实正常，由此说明“大白菜细胞核基因工作雄性不育系”是可以做为“雄性不育系”用来配制杂交种用于生产的。

（四）大白菜细胞核基因互作雄性不育系繁殖及制种遗传模式

由上述Rf、Ms基因互作下“甲型两用系”和“乙型两用系”的遗传模式出发，并76个测交组合的育性表现。提出“大白菜核基因互作雄性不育系”的繁殖及制种的遗传模式如下：

由于大白菜产品是营养体，所以式中杂交种的父本不要求具有恢复力。

（五）大白菜细胞核基因互作雄性不育性遗传模式

为便于利用Rf、Ms种质资源转育染色体组2n＝20＝aa的大白菜（Brassica    Pekinensis）、白菜（Brassica    chinensis）、白菜型油菜（Brassica    campestris）等蔬菜作物和油菜作物的细胞核基因互作雄性不育性，初步提出大白菜细胞核基因互作雄性不育性遗传模式如下：

细胞核基因互作雄性不育性遗传模式

1、基因型系列：

RfRfMsMs⁺RfrfMsMs⁺rfrfMsMs⁺

RfRfMsms⁺RfrfMsms⁺rfrfMsms⁺

RfRfmsms^-Rfrfmsms^-rfrfmsms⁺

2、RfRfmsms^-与七种可育株基因型测交遗传模式：

※取5-8株自交

※取5-8株自交

※取5-8株自交

※取13-20株自交 13∶3 18.75%^（-）

1∶1甲型、1∶1类甲型、1∶1乙型、3∶1    Ⅲ-6

1∶1乙型、5∶3近甲型、1∶1拟乙型、100%^（-）A

※由此可区分甲型与拟甲型，乙型与拟乙型。

二、不育系繁殖技术

（一）不育系88A特征特性：88A属于直筒型大白菜，叶邦、叶片深绿色，舒心。生殖生长旺盛，株高可达1.5米。雄蕊严重退化，花药瘦小呈乳白色，无花粉。雌蕊正常，每荚可结籽25粒左右，千粒重4克左右。

（二）保持系AB8102-1特征特性：植株形态与88A相同，但雄蕊完全正常。

（三）不育系88A繁制技术措施：

88A由甲型两用系AB158的不育株与乙型两用系的可育株系AB8102-1配制而成。

1、采种方式：采用春育苗采种法。

2、播种期和条件：当外界最低气温稳定高于-8℃时将种子播于薄膜冷床，人工单粒播种。

3、定植条件：为严格防止非目的的交配，繁制88A应在网室内进行。于外界气温稳定高于-2℃时定植。

4、定植方法：行距1.5尺，AB158定植株距0.8尺，AB8102-1定植株距1.2尺。AB158与AB8102-1行比为3∶1，AB8102-1两测各留一条空垄做为人工辅助授粉时的步道。

5、拔除AB158中可育株;在AB158现蕾后，开花前，逐株检查花蕾，识别出可育株并立即拔除，只留下AB158中不育株，并及时给不育株插杆绑架，防止倒伏。

6、人工授粉：植株开花后，手持泡沫塑料块（2-3厘米见方），从AB8102-1花药上沾取花粉授给AB158的不育株。

7、收获：从不育株上收获种子，即88A种子。

三、不育系杂交制种技术

大白菜不育系是具有100%不育株率的稳定系统。应用大白菜不育系配制杂交种时，只要在隔离区内将不育系做为母本与杂交种的父本按一定行比定植，则从不育系上收获的种子100%都是杂交种。

（一）采种方式

大白菜是低温长日照作物，它在种子萌动后及以后的生长过程中，要求一定的低温通过春化阶段，长日照和适当高温通过光照阶段，而后才能开始花芽分化由营养生长时期转入生殖生长时期。依照大白菜的这一生长发育特性，大白菜不育系杂交制种应采用薄膜冷床春育苗制种法。春育苗制种省籽、省工、技术简单，容易掌握，一般亩产100-120斤。

（二）苗床规格和播种前的准备工作

苗床地要在冬前做好准备，夹好风障，在风障内按宽1.8米，东西延长翻好床土，插好竹拱，一月末扣薄膜，盖苫子，2月15日以前打好营养土块等待播种。

为了培育壮苗，提高制种产量，最好采用营养土块育苗，营养土成份要求不严格，以土坨不散为基本要求，一般是腐熟马粪三份，隔年草炭三份，田土四份，另外每百斤床土加三两复合肥细粉。

苗床面积一般以苗期营养面积2寸见方，每亩制种田育母本2700苗，育父本700苗计算，共需苗床面积15.1平方米，其中母本占12平方米，父本占3.1平方米，每亩制种约需1.8米宽的苗床（南北两边各留出3寸宽不播种）9.5延长米。

（三）播种时间及方法

2月15日至2月25日为沈阳地区播种适期，“88A×8410-1-2”先播父本、接着在三天内播完母本。播种时间不宜过早，尤其不可过晚。过早播种气温尚低，如遇寒潮可能冻床，甚至冻坏种籽，过晚播种则可能会因春化不足而影响花芽分化、抽苔晚，产量低。

塑料薄膜小拱棚育苗采种时，种苗从播种到定植大约55天-65天，苗床温度管理适宜的情况下，种苗可以在苗床内自然通过春化阶段，定植后可以顺利的抽苔开花。

播种时一般先补足苗床底水，然后将少量种子倒入小碗内，人工手摆粒每个格中央放一粒饱满种子，即“单粒播种”。“单粒播种”在播种时稍费人工，但出苗后不必间苗，同时，“单粒播种”具有出苗整齐，不易徒长，节省种子等优点。一般每亩制种育苗用种量，母本3200粒，父本800粒。

（四）苗床管理

1、种苗生长发育特点：大白菜是低温长日照植物，它的种籽萌动后即可接受低温作用开始春化阶段的发育，种苗通过春化的有利温度是0-7℃，0℃以下春化效果反而不好，且有冻害危险。

就温度与光合作用和呼吸作用的关系来说;10℃以下的光合作用，呼吸作用都很弱，幼苗基本不生长;10-15℃光合作用加强，15-22℃光合作用迅速增强。光合作用最有利的温度是20-22℃。在这个温度下光照充足则幼苗生长茁壮，22-32℃光合作用下降，呼吸作用加强，种苗易徒长。

2、苗床管理幼苗出齐以后，力求白天温度向22℃接近，切忌超过26℃，夜间严格控制在0-4℃之间，力求实际上既不受冻，又不超过7℃，当幼苗长出五片叶时，应看幼苗的大小及距定植的天数，以定植时秧苗有7-8片叶为标准，运用白天的温度及肥、水管理措施，来控制幼苗的生长速度。夜间的温度仍要控制在0-4℃，以促幼苗春化，这样种株的花枝多，抽枝快而整齐，有利提高种子产量和质量。

（五）制种田的空间隔离条件

大白菜是以蜜蜂为主的昆虫传粉的异花授粉植物，由于蜜蜂的活动力强，所以制种田与其它各种采种的白菜类作物的采种田要空间隔离1000米以上，在隔离区内生产栽培的小白菜，如发现有抽苔的，一定要在开花前拔除，必要时要在开花前全部收获。

（六）定植

1、定植时间：沈阳郊区定植适期为4月15-20日，先按“行比”定植父本，然后定植母本，定植前注意收听天气预报，当一个寒潮刚过后即抓紧时间定植。

2、定植行比：所谓行比就是指制种田中的母本的行数比例。母本与父本行比以4∶1较合适。

3、定植行株距：大白菜雄性不育系具有100%不育株率，定植时，母本、父本按同一株行距即可。

一般垄栽，行距1.7尺，株距1.2尺，每亩约需母本苗2200株，父本苗600株，肥地宜稀，薄地宜密。

4、定植方法：为确保种苗成活和生长健壮，定植过程中，一定注意保护好土坨，尽量避免散坨，损伤根系。定植方法是，先后按距刨埯，稳坨，浇埯水，封埯，封埯时注意不要露出土坨，也不要埋住心叶。

地膜栽培制种增产效果显著，一般可比露地栽培制种增产20-30%。

（七）田间管理

苗床管理得正确，在定植时对幼苗已分化花芽，缓苗后很快就现蕾、抽苔、开花。一般从定植到开花只有30天左右，因此，开花前的这一段的管理是比较紧张的，也是田间管理的关键时期。

1、灌水：定植后三天内要灌水一次缓苗水这次灌水对缓苗、发棵非常重要，灌水过晚容易引起幼苗老化，发棵差，侧枝少，明显影响制种产量。此后，在现蕾前不旱不浇水（中午叶片萎蔫是缺水表现）。

当种株大部分现蕾并大部分抽苔2寸左右时，要及时灌水，对提早开花有明显的作用。这次灌水以后，直到种籽定浆，一定要使土壤保持湿润状态，切忌干旱，否则会导致严重减产。种籽定浆后到种荚开始变黄以前，要控制灌水，一般不旱不浇水，在遇大雨时要注意排涝，种荚开始变黄后，高温、干旱是促进成熟的理想条件，不要浇水。

2、施肥：大白菜杂交制种的目的之一是获得高额的种籽产量，定植前除施足农家肥以外，还要增施磷肥做底肥，一般每亩施80-100斤。现蕾抽苔时，心叶黄化是缺氮肥迹象，一经发现应尽快追肥，一般追尿素20斤左右，肥力较好地块不必追肥。

在现蕾抽苔期间，根外喷施磷酸二氢钾0.3%和硼肥对种子有明显的增产作用，具体方法是：在现蕾初期和发花前，结合打药一起，间隔五天连续喷施二次0.25%的硼酸溶液和0.25%磷酸二氢钾。有条件的单位应积极采用。

3、放蜂授粉：大白菜是以蜜蜂为主的昆虫传粉的异花授粉作物，制种田母本都是雄性不育株，虽无花粉，但密腺正常，因而可以吸引蜜蜂等昆虫采蜜，经昆虫传授父本花粉才能结实。传粉昆虫的活动量与种子产量关系很大，传粉昆虫不足，结籽则显著减少，因此，开花授粉期一定要保证有足够的传粉昆虫，一般每四亩制种应放养一箱蜜蜂。

4、防治害虫：大白菜开花结荚期的主要害虫有蚜虫、菜青虫、小菜蛾、草地螟等，防治不利，可能造成种籽的严重减产，因此，要特别加强制种田的虫害防治。

大白菜制种田，主要靠蜜蜂等昆虫传花粉进行杂交制种的，开花期打药就会杀死传粉昆虫，因此，要千方百计避免花期喷化学农药。

为了避免花期打药，最好的方法是在定植后开花前针对上述的各种虫害连续打药3-4次。这个时期对各种虫害防治越彻底，花期虫子数量增长得越慢，就可以在直到末花期以前，把各种害虫控制在一个不致明显为害的程度上。

当制种田母本进入末花期（大部份植株90%以上的花已开完）就要及时撤掉蜜蜂，紧接着就连续喷药2-3次，把害虫治住。

（八）收获：种株有1/2的种荚变黄时，即可割下在田间就地3～5株一堆堆放，使其后熟，然后抓住晴朗天气及时脱粒，在运输、脱粒、晾晒、贮藏过程中要防止机械混杂。种子袋内处都要放标签，标明组合名称和采种年度。为防止父母本的混杂，应先拨收母本（杂交种子）父本是自交系，不可做生产用种。

四、杂交种F₁8801栽培技术要点

（1）播种期：沈阳地区7月26-7月31日播种。

（2）行株距：行距1.7-1.8尺，株距1.3-1.4尺。

其他栽培技术与普通大白菜栽培技术相同。

Claims (1)

1. 一种大白菜细胞核基因互作雄性不育系选育、繁殖和制种的方法，其特征在于由以下步骤实现：

   1、从万泉青邦大白菜生产田中选择出自然不育株7501，经自然结实、姊妹交育成AB7501，其姊妹交后代育性呈1∶1分离，可育株自交后代育不分离，将AB7501不育株为母本，自交系75～11-1为父本杂交，其后代育性呈1∶1分离，育成乙型两用系AB8102；

   2、先将AB7501做母本，75～11-1做父本杂交得到AB8102，另将AB7501做母本，7802-1-1-1做父本杂交得到7581，再将AB8102做母本，7581做父本杂交，杂交后代再自交，其后代育性呈3∶1分离，再进行姊妹交，其后代育性呈1∶1分离，相应父本自交，其后代育性呈3∶1分离，从而育成甲型两用系AB158;

   3、用甲型两用系AB158的不育株做母本，用乙型两用系AB8102可育株做父本杂交，其后代全部为雄性不育株，从而育成大白菜细胞核基因互作雄性不育系88A;

   4、用不育系88A做母本，用自交系8410-1-2做父本，配制杂交种F₁8801;其繁殖制种的遗传模式为：