马里兰烟系列雄性不育系转育研究

刘圣高，刘刚，钱祖坤，张国平，周绍桢，文光红

湖北省烟草公司宜昌市公司，湖北宜昌 443000

农艺与调制

马里兰烟系列雄性不育系转育研究

刘圣高，刘刚，钱祖坤，张国平，周绍桢，文光红

湖北省烟草公司宜昌市公司，湖北宜昌 443000

为选育马里兰烟雄性不育系，以马里兰烟优良品系Md609-1、Md609-2、Md609-3为轮回亲本，以马里兰烟胞质不育系Msmd609为不育源，进行连续回交转育。经过5个连续世代单株选择和回交转育，选育出了3份稳定性状的不育系，具备各对应品系典型特征特性，已转育成各对应品系的雄性不育同型系。其中，不育材料Msmd609-3经济性状好、品质较优，具有一定的推广应用价值。

马里兰烟；细胞质雄性不育系；转育

马里兰烟原产于美国马里兰州，是一种古老类型的淡色晾烟［1］，具有焦油量低、含糖量低、含钾量高，填充力强，燃烧性好等特点，是配制低焦油混合型卷烟的优质原料［2］。自1981年我国引种马里兰烟( Md609) 成功以来，湖北五峰已发展成为国内唯一的优质马里兰烟生产基地。经过30多年的种植，出现了马里兰烟种植品种单一、抗逆抗病性较差等问题。

与常规种相比，烟草杂交种具有双亲优点互补、解决品质与抗性矛盾，适应性强，育种周期短等优势［3］。杂种优势的利用已作为提高作物产量和品质的一个重要的途径，随着烟草雄性不育系的发现，烟草杂种优势的利用引起了重视。国外开展烟草不育系研究起步较早［4-5］，早在20世纪50年代初，美国首先在白肋烟中转育成了雄性不育系。20世纪70年代，我国逐渐开展烟草雄性不育系的转育与利用研究工作，主要集中在烤烟和白肋烟领域。借助白肋21不育系先后育成若干个雄性不育系，同时利用转育的不育系材料组配出优良的烟草杂交种［6］。2009年，利用白肋烟MSBurley21雄性不育源与马里兰烟609（Md609）进行转育与连续回交，首次成功获得了稳定的马里兰烟609雄性不育系（Msmd609）［7］。

为促进马里兰烟的品种更新，加快马里兰烟新品种选育进程，本研究利用马里兰烟609雄性不育系（Msmd609）分别与系统选育出的3个优良品系Md609-1、Md609-2、Md609-3回交转育，获得了能够稳定遗传的雄性不育系，新型不育系不仅不育效果彻底，而且还具备各自对应品系典型优良特征特性。其中，不育材料Msmd609-3经济性状好、品质较优，具有一定的推广应用价值。这对开展马里兰烟杂种优势利用，提供马里兰烟生产优良后备品种具有积极意义。

1 材料与方法

1.1 不育源

2000年，宜昌市烟草公司利用白肋烟MSBurley21雄性不育源回交转育获得马里兰烟雄性不育系Msmd609。

1.2 转育父本

宜昌市烟草公司通过系统选育的优良品系Md609-1、Md609-2、Md609-3。

1.3 转育过程

2004年开始，以马里兰烟609雄性不育系为母本，用3个优良品系（Md609-1、Md609-2、Md609-3）为父本分别进行单株成对测交，得杂种F1种子。2005年3个组合F1均表现雄性不育，继续分别授予套袋自交繁殖的父本单株的花粉。2006～2009年，各组合回交后代均选择性状倾向父本的不育株，分别授予套袋自交繁殖的父本单株的花粉，经过连续多代回交转育至BC5，转育率、不育株率和不育度达100%，性状稳定且与轮回亲本一致。2010年育成了3个马里兰烟不育系。

1.4 大田管理

马里兰烟采用漂浮直播育苗，于3月上旬播种，5月上中旬移栽。每667m2施纯氮12kg，每小区按相应比例处理施用钾肥、磷肥，其中移栽前施底肥按70%氮肥、60%钾肥及100%磷肥，采用双层施肥法逐条施入，余下肥料在移栽后25～30d打穴追施。其它栽培管理措施按当地措施进行。

1.5 测定项目和取样送检

农艺性状：观察、记载各处理烟株在成熟期的农艺性状，测量各处理烟株的株高、茎围、有效叶数和各部位叶长宽（叶面积=叶长*叶宽*0.6345（校正系数））。

经济性状：按照《马里兰烟地方标准》（十级制）分级，分区统计各小区产量、产值及上、中等烟率。

常规化学成分检测：由湖北省烟草科学研究院进行常规化学成分检测，总糖（YC/T 159-2002 ）、总氮（YC/T 33-1996）、还原糖（YC/T 159-2002）、钾（YC/T173-2003）、总植物碱（YC/T 160-2002）、氯（YC/T162-2011）。

感官评吸评分：由农业部烟草产业产品质量监督检验测试中心进行评吸测定，打分采用百分制。其中评吸指标包括香气质、香气量、浓度、余味、杂气、刺激性、燃烧性、灰色，满分依次为15、25、10、20、10、10、5、5分，各指标按评吸质量档次分别给予不同的分值，并计算评吸质量总分。

2 结果与分析

2.1 生育期

表1 调查结果表明，各不育系与其保持系的大田生育期性状表现基本稳定。各品系大田生育期相近，均表现为中熟，差异表现1～2d，大田生育期均在90d左右，其中移栽至团棵期为29d左右，移栽至打顶期约60d。

表1 各参试品系主要生育期Tab.1 Growth period of different test tobacco varieties 日/月

2.2 主要农艺性状

表2 各参试品系的主要农艺性状Tab.2 Main agronomic traits of different test tobacco varieties

表2表明，各不育系与其保持系在株高、叶数、下部叶和顶部叶等性状上相似。不打顶株高均在190.0 cm左右，节距在4.4-4.5 cm之间以保持植株透气透光性能，总叶数均在27片以上，下部叶长度均在61.8 cm以上、宽度在37.2 cm以上，腰叶长度达80.4 cm、宽度37.2 cm以上，顶叶长度42.8 cm、宽度20.6 cm以上，各株系叶面积适宜。据调查记载，花器形态除无雄蕊外，其它性状如株型、叶形、叶色、叶缘和叶尖等方面，各不育系与其同型保持系表现相同。

2.3 抗病性

表3 各参试品系的大田病害调查Tab.3 Statistical results of natural disease occurrence

2009年育种圃病害调查（表3）表明，不育系均高抗烟草黑胫病，烟草马铃薯Y病毒病、烟草空茎病、烟草赤星病等病情指数较轻。田间调查表明，各不育系表现高于对照品种。

2.4 经济性状分析

表4 各品系主要经济性状Tab.4 Main economic characters of different test tobacco varieties

表4结果表明，Msmd609-3经济性状最好，产量为182.4 kg/667m2，产值为2234元/667 m2，均价为12.2元/kg，上中等烟率为90%。各不育系在产量指标上差异无统计学意义，Msmd609-3产量最高。各不育系在产值指标上差异有统计学意义，以Msmd609-3产值最高，较对照高9.1%。Msmd609-3上中等烟率与对照Md609、Msmd609-1和Msmd609-2之间差异有高度统计学意义，其它没有差异。

2.5 原烟外观质量

表5 各参试品系原烟外观品质Tab.5 Appearance qualities of cured leaves of different test tobacco varieties

不育系烟叶样品外观质量以中部烟叶身份偏薄，上部烟叶适中至稍厚，成熟度好，叶片结构疏松至尚疏松，叶面较舒展，颜色以浅红棕为主，光泽较对照亮。Msmd609-1、Msmd609-2及Msmd609-3不育株系的烟叶外观质量与对照相近。

2.6 内在化学成分

经过内在化学成分分析（表6），不育系Msmd609-1与其常规品种Md609-1相比，总糖含量偏高，钾、氯含量略低，其它含量无明显差异；不育系Msmd609-2与其常规品种Md609-2相比，总糖含量偏高，其它含量无明显差异；不育系Msmd609-3与其常规品种Md609-3相比，总氮、钾含量略低，其它含量无明显差异。不育系烟叶烟碱含量较适宜均低于对照品种Md609，其中中部三级烟碱含量在3%左右，上部二级颜色较深，烟叶烟碱含量略高。除Msmd609-1外，不育株系Msmd609-2、 Msmd609-3烟叶钾含量均高于对照品种，中部三级烟叶及上部二级烟叶钾含量在5%左右，烟叶燃烧性能强。

表6 各参试品系内在化学成分分析Tab.6 Test results of inherence chemical components of different test tobacco varieties %

2.7 原烟感官评吸

青州烟草研究所评吸结果显示（表7），3个雄性不育系与其常规品种香型、劲头、浓度、香气量、香气质、余味等指标差异不明显，综合得分较为相近。不育品系质量档次以Msmd609-3最优，综合得分最高为76.30，马里兰烟香型风格程度较显著。

表7 各参试品系原烟感官评吸Tab.7 Sensory and smoking quality of cured leaves of different test tobacco varieties

3 讨论

（1）选育杂交种利用杂种优势是实现优质、丰产、抗病的有效途径，利用雄性不育系制种是生产烟草杂交种子的最佳方法。积极选育烟草雄性不育系，对于节省劳力和繁育纯度高的杂交种种子，开辟烟草杂种优势利用的新前景，具有重要的实际意义。

烟草与高粱、玉米、小麦这一类谷类作物不同，烟草产品收获的是叶子而不是种子。利用雄性不育系配制烟草杂交种子时，父本不一定是恢复系，可以是保持系，因此生产的杂交种可以是雄性不育的。利用雄性不育系配制杂交种方面，烟草比其他作物方便、简单，只要有不育系和保持系，就可以配套生产杂交种子。中国农业科学院烟草研究所以雄性不育白肋21为基础材料，将雄性不育性转移到烤烟品种中，选育出了MS金星6007，MSG28，MSNC2326等一批烤烟雄性不育系，很快育成一批烤烟杂交种，如中烟9203（MSG28×红花大金元）、辽烟15号（MSG28×8022-1）、广遵4号（MSG28×NC82）［8］。

不育系与保持系除了在雄性的育性上不同外，其它性状表现基本相同。马文广研究表明雄性不育系在栽培、调制和抗逆性等方面与其同型可育品种基本相似，并无不良影响，经过 5 年的生产实践，证实了大面积推广种植烤烟不育系具有良好的应用前景［9］。资料显示，2001-2007年，全国推广种植烤烟雄性不育系面积逐年提高，累计推广种植面积已超过160万hm2［10］。本研究表明，育成的3个马里兰烟雄性不育系Msmd609-1、Msmd609-2、 Msmd609-3及其同型可育品种在生物学特性、农艺性状、经济性状、外观质量、内在品质和感官评吸等方面无明显差异，且稳定遗传。其中，“Md609-3”新品系定名为“五峰1 号”，于 2011年通过全国烟草品种审定委员会审定，在五峰烟区成为主栽品种，种植面积逐年增大［11］。其雄性不育系Msmd609-3，在经济性状、抗病性、内在品质等方面，均优于对照品种Md609，在生产上具有一定的推广应用价值。

（2）烟草细胞质雄性不育系的转育，是把某优良品种为父本与胞质雄性不育系杂交，再以前者为父本进行连续多代的回交，使前者的细胞核逐渐代换胞质雄性不育系原来的细胞核，从而育成具有回交父本优良性状特点的新的雄性不育系，原来的雄性不育系亲本就成为他的保持系［12］。在一般情况下，回交工作进行到BC3或BC4就基本可以，因为BC3或BC4的基因型的绝大部分已经替换为轮回亲本的基因。本试验回交选育到BC5，选育过程中同时结合育性鉴定结果和田间性状观察结果，根据育性鉴定结果筛选株系，进一步根据性状观察结果选择单株，在最短的时间内获得同型雄性不育系。试验结果显示，通过多次回交选育，3 个雄性不育系遗传稳定，且与同型保持系各方面差异不明显。

烟草细胞质雄性不育系基因大多来源于野生N.suaveolens的胞质，各不育系育种材料具有相似的细胞质遗传背景，细胞质源基因比较单一，遗传基础狭窄［13］。我国晒晾烟生产历史悠久，晾晒烟资源的遗传变异比较丰富，遗传差异较大，亲缘关系较远[14-15］。为了进一步加强烟草雄性不育种质创新力度，充分发掘和利用丰富的地方性晒晾烟种质资源，研究其遗传特性，扩大雄性不育胞质基因的遗传多样性，对拓宽烟草育种的遗传基础具有重要意义。

4 小结

本研究育成了3个新质马里兰烟雄性不育系，与其同型可育品种在生物学特性、农艺性状、外观质量、评吸质量等方面保持一致，且稳定遗传，不育系的育成为马里兰烟杂种优势利用创造了条件。同时本研究育成马里兰烟雄性不育系Msmd609-3，在经济性状、抗病性、内在品质等方面表现突出，具有一定的推广应用价值。

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Transfer breeding of cytoplasmic male sterile Maryland tobacco

LIU Shenggao, LIU gang, QIAN Zukun, ZHANG Guoping, ZHOU Shaozhen , WEN Guanghong Hubei Yichang Tobacco Company, Yichang 443000, China

Recurrent breeding was used to select new materials of male sterile lines with Maryland tobacco CMS (cytoplasmic male sterile)line Msmd609 as the sterile source, and Md609-1、Md609-2、Md609-3 as recurrent parents.After 5 generations of crossing with related male line, 3 new CMS lines were obtained.Economic traits of these male sterile lines were similar to those of their recurrent parents.Among them, CMS line Msmd609-3 showed well agricultural trait, and good economical quality.

Maryland tobacco; cytoplasmic male sterile line; transfer

刘圣高，刘刚，钱祖坤,等.马里兰烟系列雄性不育系转育研究[J].中国烟草学报，2015,21（5）

中国烟草总公司面上项目（中烟办〔2009〕124号）；湖北省烟草公司重点项目（合同号：027059）

刘圣高(1967—)，农艺师，主要从事烟叶科技管理工作，Email：liu1207gang@163.com

文光红(1966—)，农艺师，主要从事马里兰烟育种研究工作，Email: wfwgh496@163.com

2014-08-18

:LIU Shenggao, LIU gang, QIAN Zukun, et al.Transfer breeding of cytoplasmic male sterile Maryland tobacco [J].Acta Tabacaria Sinica, 2015,21(5)