甘蓝型显性核不育双低油菜新品种‘核杂17号’的选育

张俊英,蒋美艳,李延莉,江建霞,王伟荣,孙超才,杨立勇,周熙荣

(上海市农业科学院作物育种栽培研究所,上海201403)

油菜是中国第一大油料作物,也是产油效率最高的油料作物之一[1]。甘蓝型油菜(Brassica napusL.)具有显著的杂种优势。杂种优势在生物界中普遍存在,它主要是指杂种F1代在生长势、生活力、适应性、抗耐性、生理、生物产量等方面优于双亲的现象。优良的杂交组合,一般可增产30%—60%。杂种优势利用在甘蓝型油菜育种中具有重要地位。油菜杂交种的种植面积在中国超过50%[2]。

经过多年研究,上海市农业科学院李树林等[3]认为甘蓝型油菜显性核不育性受2对显性基因控制,Ms为显性不育基因,Rf为显性恢复基因,能抑制Ms不育基因的表达,使育性恢复可育。在此基础上,建立了以显性核不育纯合两型系、临保系和恢复系三系配套制种模式,这是一种安全、高效的制种模式,相关杂交种已通过国家品种审定。近年的研究普遍认为该不育性受复等位基因控制,Ms5b为不育基因,Ms5a为恢复基因,Ms5c为正常可育基因,三者的显隐性关系为Ms5a＞Ms5b＞Ms5c[4-6]。根据复等位基因遗传理论可以推断,基因型为Ms5aMs5b的单株自交后代出现3∶1育性分离,该分离群体中的不育株为纯合型不育株。

根据这些理论,本课题组开展了显性核不育三系改良,选育了恢复系HF08、临保系LB4155和纯合型不育系4166AB,并三系配套育成杂交新品种‘核杂17号’。本文报道‘核杂17号’的选育研究。

1 材料与方法

1.1 材料

早熟品种‘川油17’于1997年引自四川省农业科学院;4120AB和4078AB为上海市农业科学院选育的双低纯合两型系;‘沪油15’(原名9715)为上海市农业科学院选育的双低品种。

1.2 方法

1999年,以双低纯合两型系4078AB内可育株为母本,‘沪油15’为父本,通过杂交、回交和系谱法选育恢复系。2003年以‘川油17’为母本,双低纯合两型系4120AB内可育株为父本,通过杂交、回交和系谱法选育临保系和纯合两型系。

在获得双低显性核不育三系后,以纯合两型系内不育株为母本、临保系为父本,生产全不育系,然后以其为母本,与恢复系生产杂交种。

2 结果与分析

2.1 恢复系选育

1999年,以双低新品种‘沪油15’(原9715)为母本,纯合两型系4078AB内可育株为父本杂交。F1代群体99-4357中选可育株与‘沪油15’回交,然后通过连续自交进行双低品质育种。2003年用纯合型不育株对其后代进行测交。测交后代03-4448共35株,全部为可育株,由此推断该测交组合的父本03-4153为恢复系,并确定为恢复系HF08(图1)。该恢复系芥酸含量为0.1%,硫苷含量为17.7 μmol∕g,含油量为45.5%。

2.2 临保系的选育

2003年以早熟品种‘川油17’为母本,与纯合两型系4120AB内的可育株杂交,2004年F1代出现育性分离。以‘川油17’为轮回亲本,分别与F1代群体03-4003中的可育株和不育株回交。根据该不育性的遗传性可以推测,在不育株的BC1群体04-4007中无恢复基因Ms5a,可育株的BC1′群体04-4009中无不育基因Ms5b。根据上述推测,从BC1群体04-4007中选不育株,用BC1′群体04-4009中可育株授粉,并用纯合型不育株对这些可育株进行测交。

经测交鉴定,源于04-4009的BC1′F2群体05-4022基因型为Ms5cMs5c,然后通过自交对其进行双低品质定向选择,至2009年的自交群体09-4155确定为双低临保系LB4155(图2)。该临保系芥酸含量为0.0%,硫苷含量为 16.1 μmol∕g,含油量为 46.1% 。

图1 恢复系HF08的选育Fig.1 Breeding procedure of restoring line HF08

图2 临保系LB4155和纯合不育系4166AB的选育Fig.2 Breeding procedure of temporary maintainer line LB4155 and homozygous sterile line 4166AB

2.3 纯合型不育系的选育

在兄妹交组合05-4018(图2)中选株自交,06-4025发生育性分离,随后针对该群体进行连续自交,并对其进行双低品质定向选择。至2009年的自交群体09-4166仍表现为育性分离,因而将其确定为纯合型不育系4166AB。该纯合型不育系的芥酸含量为0.0%,硫苷含量为19.5 μmol∕g,含油量为44.9%。然后从纯合型不育系中选择不育株,通过外植体接种和无性扩繁,建立了无性系4166A。

2.4 杂交制种

以无性系4166A为母本,临保系LB4155为父本,在人工隔离条件下通过蜜蜂辅助授粉,成熟后从母本行采收获得全不育系4166CA。然后在自然隔离条件下,以全不育系4166CA为母本,恢复系HF08为父本,通过自然授粉,成熟后从母本行采收获得‘核杂17号’杂交种子。

2.5 品质表现

‘核杂17号’含油量44.8%,芥酸含量低于1%,硫苷含量为18.08 μmol∕g(饼),双低品质符合国家标准。

2.6 特征特性

该品种株高适中,苗期生长势强,成熟一致性较好,分枝性较强。生育期平均227.2 d,比对照‘沪油21’晚熟2.1 d。株高169.65 cm,一次有效分枝9.1个,二次有效分枝9.6个,分枝部位58.56 cm,单株有效角果数450个左右,每角粒数22粒,千粒重3.69 g。

2.7 品种产量表现

2013—2014年度上海市区域试验中,‘核杂17号’平均产量2 694.60 kg∕hm2,居参试组合(品系)首位,比对照‘沪油21’增产25.54%,增产达极显著水平。2014—2015年度上海市区域试验中,‘核杂17号’平均产量3 258.00 kg∕hm2,比对照‘沪油21’增产16.21%,增产达极显著水平(表1)。

表1 ‘核杂17号’在上海市区域和生产试验中的产量表现Table 1 Yield performance of‘Heza 17’ in Shanghai regional and production tests

2014—2015年度上海市生产试验中,‘核杂17号’平均产量3 289.35 kg∕hm2,比对照‘沪油21’增产17.15%,增产达显著水平(表1)。

国家区域试验(长江下游)中,2014—2015年度平均产量3 144.68 kg∕hm2,比对照‘秦优10号’增产9.56%,增产达极显著水平;2015—2016年度平均产量2 637.63 kg∕hm2,比对照‘秦优10号’增产10.53%,增产达极显著水平(表2)。

表2 ‘核杂17号’在国家区域试验中的产量表现Table 2 Yield performance of‘Heza 17’ in national regional test of rapeseed

3 讨论

3.1 利用不同地域来源亲本转育显性核不育三系

以本地的优良品种‘沪油15’为亲本,开展恢复系选育。以引自长江上游的‘川油17’为亲本,开展临保系和纯合型不育系的选育。采用不同地域来源的亲本通过杂交和回交,分别转育成不育系和恢复系,有利于获得优势明显的杂交种。

3.2 纯合型不育株的繁殖

从09-4166群体中选可育株自交,通过育性鉴定,保留育性有分离的自交群体,作为纯合型不育株供体。通过无性繁殖建立纯合型不育株的无性系。以纯合型不育株的无性系为母本,可有效提高不育系的纯度。

3.3 高纯度全不育系生产

在原有的全不育系生产过程中,由于母本为可育株和不育株各占50%的纯合两型系,临初花前需人工拔除其中的可育株。迟拔或漏拔的可育株对不育株授粉后,会使后代的不育株率有不同程度的下降。在建立纯合型不育株的无性系基础上,结合人工隔离和蜜蜂辅助授粉等技术,在全不育系生产环境中彻底排除了纯合两型系内可育株的花粉干扰,临保系成为唯一的花粉源,使全不育系的纯度接近100%。

[1]王汉中.我国油菜产业发展的历史回顾与展望[J].中国油料作物学报,2010,32(2):300-302.

[2]刘捷,唐章林,刘列钊,等.甘蓝型油菜遗传距离与杂种表现和杂种优势相关性分析[J].西南农业学报,2006,19(4):555-559.

[3]李树林,周志疆,周熙荣.油菜显性核不育三系法制种[J].上海农业学报,1995,11(1):21-26.

[4]宋来强,傅廷栋,杨光圣,等.1对复等位基因控制的油菜(Brassica napusL.)显性核不育系609AB的遗传验证[J].作物学报,2005,31(7):869-875.

[5]宋来强,傅廷栋,杨光圣,等.甘蓝型油菜显性核不育基因及与恢复基因的等位性分析[J].中国农业科学,2006,39(3):456-462.

[6]SONG L Q,FU T D,TU J X,et al.Molecular validation of multiple allele inheritance for dominant genic male sterility gene inBrassica napusL.[J].Theor Appl Genet,2006,113:55-62.