黄苗小白菜胞质雄性不育杂交制种

马志虎 侯喜林 韦武青 王浩挺 沈新华

黄苗小白菜胞质雄性不育杂交制种

马志虎 侯喜林 韦武青 王浩挺 沈新华

镇江市蔬菜研究所自20世纪80年代初开展黄苗小白菜胞质雄性不育选育，获得了黄苗标记的小白菜胞质雄性不育系（CMS），将其有利用价值的黄苗遗传标记与异源胞质雄性不育性转育相结合，选育成实用性较好的小白菜异源胞质雄性不育系黄苗寒青A，克服了目前国内小白菜利用Pol CMS微粉自交降低杂交种纯度的问题。先后选育出6个优良的胞质雄性不育杂交品种（组合）。目前已大面积应用于生产制种的一代杂种有青星1号、青星2号、翠夏、夏绿青等，年制种产量达到2 500 kg。现将多年来黄苗小白菜异源胞质雄性不育系规模制种技术介绍如下。

1 黄苗小白菜胞质雄性不育系规模繁殖

生物学混杂既影响亲本和杂种纯度，又影响杂种品质，其原因主要为昆虫传粉和风力传粉。因此小白菜空间隔离距离应在1 000 m以上，尤其对母本雄性不育系来说，由于其本身雄性败育，极易接受外来花粉，易造成生物学混杂，对空间隔离距离要求更加严格，应在2 000 m以上。黄苗小白菜胞质雄性不育系由黄苗寒青A胞质雄性不育系和黄苗寒青B保持系组成，为防止黄苗小白菜胞质雄性不育系在繁殖过程中发生生物学混杂，必须建立严格的不育系繁育体系，不育系及父本（杂种一代父本）采用60目（孔径0.246 mm）防虫网隔离，条件容许的情况下繁育圃与其他小白菜留种田块保持2 000 m以上或设置于隔离条件较好的隔离区内。

黄苗寒青A植株生长整齐，6叶龄前子叶、真叶均呈明显的淡黄绿色，生长正常，以后随叶龄增加叶色渐转深绿色，生长势进一步加强。黄苗性状是由一对隐性基因控制的质量性状，其表达不受环境的影响。黄苗寒青B除在花器特征上与不育系黄苗寒青A有区别外，其余生长特性与黄苗寒青A基本相同。黄苗寒青A花器特征：花瓣略小、皱缩，雄蕊败育短缩，花药青白色、剑形、瘦小、无花粉，其不育株率达100%，不育度大于95%，蜜腺发育正常。黄苗寒青B花瓣正常平展，雄蕊可育、花药黄白色、花粉多且饱满。

1.1 不育系与保持系成对繁育

不育系与保持系成对繁育模式如图1，不育系与保持系繁殖的重点在于合理安排播种期和严格的隔离措施。在整地施肥过程中应对农家肥的来源进行必要的调查，防止施用混有异品种种子且未充分腐熟的厩肥或堆肥；田间地埂、晒场等散落易与其杂交的十字花科种子都会造成机械混杂。虽然黄苗小白菜胞质雄性不育系具有明显的苗期黄色遗传标记性状，易于在以后的不育系繁殖中及时发现外来绿苗花粉对纯度的干扰，但从规模去杂用工多的角度来看，应尽量减少外来花粉干扰。黄苗寒青A与黄苗寒青B的田间比例为3∶1，另外黄苗寒青B应分区单独再行定植，用于黄苗寒青B的自交繁殖。在不育系繁殖中每2年应进行1次群体的扩繁和群体一致性的选择，以防止由于区域性小环境在多次繁殖中所发生的遗传漂移，一般不育系的繁殖应保证不育系每次在3 000株以上，规模制种所用不育系在10 000株以上，并在繁殖时注意在成株、开花、结籽的各个时期保持群体的一致性。

图1 不育系与保持系成对繁育模式

在田间定植后，应注意观察成株的株型、叶色、开花期花药育性等性状，如有不同及时拔除。在整个开花期，专人负责观察不育系植株育性情况，尤其在低温条件下要仔细观测，主要观测花药有无花粉，由于不同区域气候特征不同，加之播种期的迟早均会在一定程度上影响其育性的表现，在开花初期如遇低温，应通过花药取样进行镜检，必要时及时摘除早期开花的花枝，以防自交而影响不育系的纯度。在收获前，再对繁殖田块进行检查，应根据不育系和保持系的主要的经济性状，淘汰不符合要求的植株，主要识别特征为高度（过高、过低）、荚长（过短）、植株病害等。在进行播种、采收、运输、脱粒、晾晒、贮藏等作业时，应严格按照防杂保纯技术操作规程，防止异品种或同类其他小白菜种子混入。

1.2 父本原种繁殖

父本原种繁殖一般注意自然隔离和去杂工作，采用60目（孔径0.246 mm）防虫网隔离，繁育圃与其他小白菜留种田块保持1 000～2 000 m或置于隔离条件较好的隔离区内。整个生育期根据父本的典型植物学特征，淘汰不良单株和病株，注意观察是否与不育系株高相配，过高或过低的植株一律拔除，并注意群体开花期的一致性，对开花过早、过迟的植株一律清除。

2 黄苗小白菜胞质雄性不育系规模化制种

2.1 甘肃规模化制种技术

我国西北地区具有得天独厚的自然优势，地势复杂多变，多有沟壑，气候干燥，具有丰富的光热气候资源，有良好的天然隔离和农业灌溉条件。在甘肃沿黄灌区采用春播制种，通过安排适合的播种期，采用地膜覆盖，保水保温，进行繁种。综合考虑制种区的隔离条件，环境系以及安全环境系内的昆虫、风等媒介，选择有河流、山川、沟壑等周围较少种植易与小白菜杂交的十字花科作物的安全隔离区，隔离空间距离为2 000 m，隔离区不得种植父本以外的易与小白菜杂交的其他作物，一旦发现彻底清除。

①播种育苗 春播制种既能保证小白菜在早春低温条件下完成春化阶段的发育，又能将开花期安排在适宜的条件下使其没有微量花粉，又有利于开花结实，确保制种的纯度和产量。播种过早，开花期温度较低，不能完全消除微粉影响；植株个体发育较小，制种产量较低。播种过迟，部分甚至全部植株不能完成春化，不现蕾，不开花，其开花株又因花期气温过高而不利结实，制种产量大幅度下降。因此，春繁要先行试验，确定最适播期，以保证繁殖种子的质量和产量。

在西北地区制种，由于播种及生长早期气温偏低，黄苗寒青A植株生长相对缓慢，应尽量早播母本，以保证父母本花期相遇，经多年试验证明，适宜的播种期一般在惊蛰（3月6日）至春分（3月21日），采用地膜覆盖保温保湿，一般母本播种6～7天后，再播种父本，父母本按行数1∶3直播，每穴2粒，待5～6叶时定苗，每穴1株，母本行距35～40 cm，株距30 cm，父本株距为30～35 cm，父母本行距45～50 cm。由于父母本在不同区域的生长情况有所不同，进行繁种试验后，再确定适宜的株行距比较适合。适时对不育系植株进行调整，尤其在早春或温度过低时打薹摘顶，防止低温诱发微粉。

②去杂 黄苗小白菜胞质雄性不育系黄苗遗传标记，在苗床能明显识别。黄苗寒青A在不育系繁育及制种生产应用中有明显的苗期叶色隐性黄色性状，如有生物学混杂，可在苗期将杂株一次性拔除，能确保不育系的纯度；通过网纱隔离，不育系纯度可达到99%以上，保持系纯度达到100%。不育系繁殖对隔离条件要求不严，可使原种生产成本降低；黄苗寒青A为 Pol CMS，存在对环境敏感（高温、低温）和微粉自交的缺点，由于它具有明显的苗期遗传标记，用其作母本配制的一代杂种，播种后可在苗期将伪杂种株拔除，保证大田栽培植株的杂种纯度达到100%，使杂种优势得到更充分的发挥；在确保父本纯度前提下，可有效提高杂种一代的纯度和质量。通过将苗期隐性黄苗遗传标记转育到现有胞质不育系上，并利用其配制杂种一代种子，可以在苗期鉴定杂种纯度和及早发现、去除伪杂种株。这是克服现有胞质不育系缺点，在生产上安全应用的好途径。

对在不育系黄苗寒青A中混杂的黄苗可育株、绿苗株，一经发现及时拔除，如拔除不及时，则可能造成F1代出现0.1%～1.2%的混杂株。同时必须坚决拔除不育系黄苗寒青A行中发现的病株、弱株以及优势明显较强的植株。

③授粉 西北规模制种，一般采用天然的沟壑为屏障隔离，利用自然风力和昆虫传粉，制种纯度较高。为进一步提高制种产量，选择盛花期晴天、多云无风的上午，待露水散尽，从10：00～14：00利用加长的鸡毛掸子等媒介对其进行人工辅助授粉，以达到高产、稳产的目的。待父母本花期基本结束，及时拔除父本行植株，提高田间光照和通风透光，以利母本继续生长，增加制种产量。不育系在前中期低温条件下开花，微量花粉发生较多，随温度上升，逐渐减少变为全不育，所以在母本盛花期及花期结束前，结合拔除父本行植株，清除提前开花及少量开花较晚的花枝（主要集中在花枝的末端），以降低微粉自交对杂种一代纯度的影响并提高种子千粒质量。

④肥水管理 小白菜制种整个生育期，667 m2施腐熟农家肥3 000 kg、三元复合肥20 kg作基肥，当植株具5～6片叶定苗后，每隔10天进行1次根外追肥和灌水，667 m2施尿素6 kg，促进小白菜营养体的生长。如因特殊情况（低温、干旱等），出现父、母本花期不一致，可对抽薹较早的一方采取偏施氮肥和摘薹等方法调整花期，促使花期相遇。在盛花期后，对母本喷施叶面肥，提高功能叶的光合能力。可结合打药，每隔7天喷施1次0.3%～0.5%的磷酸二氢钾液和1%～2%尿素液，共2次。

⑤采种 收种前，去除病株，过弱、过强、生长明显异常的植株。小白菜为无限花序，开花延续时间较长，角果的成熟度不一致，收获过早，籽粒尚未充实饱满，秕粒多，既影响产量又影响发芽率；收获过迟，造成籽粒脱落，给机收带来困难，产量损失较大。一般在全株4/5的角果呈黄色，主轴基部角果开始转黄，种皮开始呈现应有的色泽时，进行收割。严防与其他同类种子的机械混杂。

2.2 江苏规模化制种技术

江苏地区气候湿润，有较好的农业基础条件。在江苏采用秋播越冬春季制种，通过安排适合的播期，进行繁种。但选择隔离条件较好的环境较难，加之各地均有种植小白菜及农家自留种的习惯，采用露地制种较难保证杂种的纯度，一般在无法满足空间隔离条件下进行网纱隔离制种。

①播种育苗 小白菜在长江流域制种时父、母本可同期或适当早播母本3～6天，一般在9月底至10月初播种，11月上旬移栽（6～7叶），移栽过迟温度偏低易受冻害，不易活棵。父母本行按1∶4定植。母本行距20 cm，父本株距 20 cm，父母本行距 30 cm。

②病虫害管理 小白菜在江苏生产过程中，菌核病和蚜虫发生较为常见，对产量威胁很大，尤其是病害，必须坚持预防为主的方针，在整个生长期间要做好1～ 2次重点防治，每667 m2用25%的多菌灵可湿性粉剂50 g对水40 kg喷匀喷透。对发病率较高的田块，要结合农业措施，进行轮作换茬，避免重茬，减轻病害的发生。蚜虫应及早采用10%吡虫啉可湿性粉剂4 000倍液防治。

3 甘肃规模化制种效果

3.1 提高了杂种一代的纯度

经多年西北制种试验和规模制种，黄苗小白菜胞质雄性不育杂种一代纯度在96%～98%，杂种一代通过苗床或田间利用黄苗标记性状去杂，大田栽培纯度可达到100%。采用地膜覆盖能显著改善黄苗小白菜胞质雄性不育系黄苗寒青A根际的温度、水分状况，盖膜比露地5 cm深处平均土温提高2.36℃，10 cm平均土温提高0.56℃，15 cm平均土温提高2.0℃，20 cm平均土温提高2.5℃；土壤含水量 10～20 cm提高1.52%～4.01%。地膜覆盖条件改善了小白菜细胞质雄性不育系黄苗寒青A的生长发育环境，提高了花芽分化发育时期的温度，减少了微粉的产生。地膜覆盖条件下不育系初花期花粉镜检活力仅为0.5%～0.8%，低温（10～14℃）套袋自交，结角率仅为0.27%；制种纯度达到95%以上，制种产量47～69 kg/667 m2。

3.2 降低了生产成本

目前对小白菜杂交种子纯度一直以田间鉴定为主，由于长江中下游地区，尤其是江苏地区在夏秋季节有食用幼苗“鸡毛菜”的习惯，对纯度鉴定重视程度较低，但随着蔬菜市场化程度的不断加强和杂交小白菜品种的大力推广，尤其是超市净菜对品质、商品性要求程度的提高，小白菜纯度鉴定的工作日益得到有关部门和种植者的重视。而利用小白菜黄苗性状，可完全克服由于外来花粉干扰而造成的亲本纯度降低的问题，确保了母本的纯度及质量，并大大降低了原种生产成本。利用小白菜黄苗性状鉴定杂种纯度可采用室内苗期纯度鉴定，利用其黄色的隐性性状，假杂种苗期子叶、真叶表现叶色嫩黄，极易早期目测发现，可准确、迅速的测定其种子纯度。采用发芽箱，可在4～5天迅速鉴定纯度，大田可在10天内对纯度进行鉴定，大大节约了开支。

3.3 保护了知识产权

黄苗小白菜胞质雄性不育杂种规模化制种时只提供黄苗寒青A与父本，通过雄性不育杂种一代分离、黄苗寒青A杂交分离选育不育系及直接利用黄苗寒青A不育系因无相应的保持系，对其利用有一定的困难，而且黄苗小白菜胞质雄性不育系黄色为隐性性状，稳定其黄苗与不育性状均需一定的时间，这在一定程度上保护了育种者的利益和知识产权。

3.4 杂种优势明显

2007－2009年以当地主栽品种（常规种和杂交种）为对照，对黄苗小白菜胞质雄性不育系繁殖的杂种一代进行品比试验，结果表明杂交种（翠夏、夏绿青）3年中平均产量较对照增产29%～38%，差异均达极显著水平，且田间病害比对照轻，抗逆性比对照强，差异极显著。

江苏省重大科技支撑与自主创新项目（BE2008377），镇江市农业重大科技支撑项目（NY2009012）

马志虎，江苏镇江市福农园艺有限公司，镇江市蔬菜研究所，212021，E-mail：mzh830@yahoo.com.cn

侯喜林，南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室

韦武青，王浩挺，沈新华，镇江市福农园艺有限公司

2010-09-28