利用国外优良甜菜品种选育授粉系的理论与实践

汤晓昀，于泽华，宋瑛，贺碧微，闫甜甜，胡华兵

利用国外优良甜菜品种选育授粉系的理论与实践

汤晓昀，于泽华，宋瑛，贺碧微，闫甜甜，胡华兵*

（新疆石河子农业科学研究院，石河子832011）

育种实践表明，利用国外优良甜菜品种选育授粉系是一种创新种质资源行之有效的方法。由于基因分离重组，甜菜品种C1、C2的F2代块根产量、产糖量较其F1代减产20%、26%以上，达显著或极显著水平；F2代含糖率较其F1代都有所降低，差异不显著。S1代各株系间叶丛、叶片差异明显，但各株系地上部表型性状整齐度较好。其母根生长势弱，采种株多枝型多，植株高度降低，且生育期推迟。S1代中各株系块根产量、产糖量较CK低，含糖率差异较大，含糖率高低最大相差3.26度，品种含糖率高低对后代影响较大。

甜菜；授粉系；选育

甜菜作为食糖的原料之一，我国主要种植于黑龙江、内蒙古、新疆等北方省份，是区域农业种植的重要农作物之一；甜菜种植对于调整区域农作物种植结构，促进地方经济社会发展有重要的作用。但是在国际、国内食糖供需失衡导致价格剧烈波动的冲击下，甜菜种植比较效益偏低，造成我国甜菜种植面积大幅度下滑，这在一定程度上影响了甜菜科技工作者育种的信心。另一方面，由于中国不是甜菜起源地，甜菜种质资源较为缺乏，种质创新手段相对落后，种质资源有限，选育的品种与国外品种相比，产质量差距较大：块根产量有优势而含糖率较低，或者含糖率较高而块根产量较低。

近些年来，甜菜生产中用种皆为国外品种，且不断有国外知名种业公司进入。石河子甜菜研究所与多家国外公司有合作关系，在多年国外甜菜新品种田间鉴定中发现：现在国外甜菜品种中块根产量与含糖率双高品种较多，每667m2产糖量（折算）过1t，甚至超过1.1t；不同公司甜菜品种抗病性不一样，但总体较以往有较大幅度提高；多数品种叶片小、叶丛直立紧凑、块根匀称、根体光滑，适合高密度种植、机械化作业要求。

多年育种实践表明，利用国外优良甜菜品种选育授粉系是一种创新种质资源行之有效的方法，现提出利用国外优良品种选育授粉系的理论与实践，以期共同探讨。

图1　分离选育授粉系

1　选育授粉系理论

目前进入新疆的国外甜菜品种多数为单粒品种，这类品种为三交种，单粒不育系和异型保持系生成二元不育系，再和授粉系杂交生成杂交种，即杂交种F1：A/B′//C。杂交种F1虽为三交种，但田间叶丛、叶片表型性状整齐度较好。一般情况下，杂交种F1粒育性基因为MmS（x_z_）。其母根花期粒性全部为多粒，但育性表现极其多样复杂：有的品种全部完全不育，有的个别植株散粉良好，有的表现为半可育、半不育混杂等。对于有粉、散粉植株可采取图1[1]选育方法。

理论上讲，F2代基因发生巨大的分离和重组，变异幅度较大。叶丛、叶片、块根表型性状类型多样，块根个体之间产量、含糖率均有较大差异。这也为选育出各类优良授粉系提供了良好的机会。同时，F2代粒育性基因分离和纯化，会导致出现一定比例的单粒植株，育性也更加复杂多样。

F2代经过一代强制自交后生成S1代，其各株系叶丛、叶片等地上部表型性状差异明显，但各株系整齐度较好。田间采种中发现：其母根生长势非常弱，无效株、顽固株增多，多枝型表现较多，植株高度大幅度降低，且生育期推迟至花期滞后。甜菜作为异花授粉作物，强制自交可能会造成自交不结实、种子量少等现象。鉴于S1代母根生长势弱，采种时可以考虑母系法[2]。

2　选育授粉系实践

2011年，开始利用国外公司优良甜菜品种C1、C2分离选育授粉系实践。2012年将这两个品种分别混合授粉、混合收获其F2种子，2013年进行了春播比较鉴定试验。试验在甜菜所试验地进行，随机区组排列，3重复，4行区。试验结果如下表1。

表1　杂交种F1与其F2产质量比较

表2　 S1代产质量鉴定结果

从表1中可以看出，F2代块根产量、含糖率、产糖量与其F1代比较均有下降。块根产量、产糖量较其F1代分别减产20%、26%以上，减产幅度较大，呈显著或极显著水平；C1-F2代含糖率较其F1代降低0.07度，降幅不明显，但C2-F2代含糖率较其F1代降低1.53度，降幅较为明显，二代之间含糖率比较不显著。

2013年对两个品种F2代群体单株套帐隔离、强制自交、单株收获S1代，2014年在春播试验地鉴定比较株系间产质量。由于种子量有限，试验为两行区，不设重复，对照为BETA356。试验结果见表2。

从表2中可以看出，S1代中各株系块根产量普遍较CK低；各株系含糖率差异较大，C1-F2-8含糖率17.05%，较CK提高2.37度，C1-F2-2含糖率13.79%，较CK降低0.89度；多数材料含糖率较CK提高。由于块根产量较CK减产幅度大，全部材料产糖量较CK减产。基因分离重组导致S1代各株系间含糖率出现较大差异；品种C1含糖率高，其后代多数材料含糖率较高，品种C2含糖率较低，其后代多数材料含糖率偏低。可以挑选出部分块根产量、产糖量较高和含糖率高的S1代材料继续育种程序。

3　结论与讨论

生产实践表明，多数国外甜菜品种块根产量、含糖率较高，抗逆性、抗病性较强，田间表现年份间、地域间较稳定一致。利用部分较优品种分离选育授粉系是一种较好、较快的方法。但在育种实践中会遇到一些问题。

3.1杂交种粒育性基因决定了其后代粒育性表型复杂多样，在选育授粉系过程中，其粒性、育性基因不断分离、重组，所以要不断淘汰单粒材料、不育材料，同时要关注花粉量大小。

3.2杂交种作为三交种，其后代块根产量、含糖率等性状分离严重，所以在选育过程中要加强田间产质量鉴定工作，不断寻找表现较好的材料。

育种实践中，F2代块根产量、产糖量较其F1代分别减产20%、26%以上，减产显著或极显著；C1-F2代含糖率较其F1代降低0.07度，C2-F2代含糖率较其F1代降低1.53度，含糖率变化因材料而异。

S1代中各株系块根产量、产糖量普遍较CK低，减产幅度大；各株系含糖率差异较大，C1-F2-8含糖率17.05%，C1-F2-2含糖率13.79%，二者相差3.26度；多数材料含糖率较CK提高。品种C1含糖率高，其后代多数材料含糖率也偏高，品种C2含糖率较低，其后代多数材料含糖率偏低。

3.3甜菜作为异花授粉作物，异花结实率高。在选育过程中，强制自交易发生自花不实现象，其后代母根也易发生生长势弱、采种株变矮、生育期推迟等衰退现象。所以在选育过程中要加大选育规模，避免顽固株、无效株以及淘汰株、自花不实等带来的绝收。同时，要加强田间管理工作，通过施肥、除草、喷施激素等措施来提高选育效率。

利用国外优良品种选育授粉系是一个长期过程，其育种理论、育种程序在生产实践中可以不断优化和完善，以期选育出更多更好的授粉系。

[1]胡华兵.甜菜育种案例浅析[J].中国糖料，2013，35（1）：76-77.

[2]曲文章，崔广臣，陈连江，等.中国甜菜学[M].哈尔滨：黑龙江人民出版社，2003：434-435.

Theory and Practice of Breeding Pollination by Foreign Sugar Beet Variety

TANG Xiao-yun,YU Ze-hua,SONG Ying,HE Bi-wei，YAN Tian-tian,HU Hua-bing*
(Shihezi Academy of Agricultural Sciences,Shihezi,Xinjiang 832011)

Breeding practice showed that it is an effective way to innovate germplasm resources by using excellent foreign beet varieties.Due to the separation and recombinant of genes,the root yield,sugar yield of F2generation of cultivars C1,C2significantly reduced by more than 20%and 26%,but the sugar content insignificantly decreased,in comparison with the F1generation.Foliage and leaves of the different strains of S1generation were significantly different,but the upper part of phenotypic traits of a strain was better uniformity. The mother root growth of S1generation was weak and multi branched,plant height reduced and delayed reproductive period.S1progeny strains on root yield and sugar yield were lower than CK,sugar contentwasmore different,sugar content levelmaximum difference reached 3.26 degrees,and Sugar content level of varieties had a great influence on the progeny generations.

beet;pollination;breeding

S566.303

A

1007－2624（2016）03－0050－02

10.13570/j.cnki.scc.2016.03.016

2016-01-14

新疆兵团第八师石河子农业项目“甜菜种质资源创新和单粒新品种选育”（2014NY20）、新疆兵团农业项目“甜菜种质资源的创新与利用”（2014AB005）。

汤晓昀（1980-），女，助理研究员，从事甜菜种质资源创新与新品种选育工作。

胡华兵（1979-），男，副研究员，石河子甜菜所副所长，从事甜菜新品种选育和推广工作。Email：hhbxy@126.com