基础设施建设对嘉友Ogura三系杂交油菜育种的影响

钱武 戴成满 郑成彧 林秀秀 梁全兴 李飞

摘 要：随着分子育种的崛起，传统的油菜育种已经不再适应油菜优质、高产育种业的发展趋势，我国在油菜的基因工程、分子标记辅助选择等现代育种技术方面与国际先进水平还存在较大差距。为了我国高产、优质油菜育种快速、稳定地发展并提高国际竞争力，我国的油菜育种必须倾向于分子育种，而基础设施对分子育种具有非常重要的意义。温州嘉友分子育种研究院作为油菜育种行业一个典型的代表，是国内唯一一家Ogura CMS三系杂交育种单位，自2012年成立以来已建成育种基一套完善的基础设施，基本满足分子育种需要。

关键词：基础设施；传统育种；分子育种；Ogura；日光温室

文章编号： 1005-2690（2018）03-0107-02 中图分类号： S565.4 文献标志码： B

近年来，长江流域甘蓝型冬油菜的种植面积逐渐减少，土地租赁费用提高，劳务费用升高[1]，因此，提高菜籽含油量和产量、选育高抗品质、降低成本以提升我国油菜产业国际竞争力是当务之急[2]。从 1950年至今的60多年间，在科技创新的有力支撑下，物种和品种变革推动了我国油菜生产由低产向高产优质的3次革命性飞跃[3]。这3次油菜生产的变革也推动了油菜育种由传统育种向分子育种的变革，基础设施建设对分子育种研究至关重要。

1 研究内容和技术创新

温州嘉友分子育种研究院拥有Ogura恢复系高密度的分子标记技术，利用常规杂交、高通量分子标记技术，结合小孢子培养技术，快速转育新型的恢复系；建立大规模、工厂化育种平台，开展不育系转育和小孢子培养，加速基因纯合，提高育种效率；在国内油菜主产区，建立多个新组合测试点，筛选强优势杂交种；建立实用性分子标记育种技术体系；利用分子标记育种技术与常规育种技术相结合，快速转育优良的Ogura不育系和恢复系，提高育种的精准性和效率；实现单倍体育种技术在油菜育种中的应用，單倍体育种技术与常规育种技术相结合，创选优良变异材料，使之快速纯合，迅速获得多基因控制的复杂性状，缩短育种周期，加快育种速度；诱变技术结合高密度分子标记技术，创制新型的Ogura恢复系；利用自主研发的新型Ogura不育系和恢复系进行商业化制种，加快Ogura杂交种的产业化发展。

2 基础设施建设对Ogura三系杂交油菜育种的影响

2.1 试验田的建设

由表1可以得出，试验田由2012年的1.79 hm2增加到2017年的3.47 hm2，5年增加了1.68 hm2。2012—2017年随着试验田面积的扩大，育种材料也在不断增多。保持系从2012年的3 620份增加到2017年的13 330份，5年增加了9 710份；不育系由2012年的10份增加到了2017年的69份，5年增加了59份；恢复系由2012年的58份增加到2017年的163份，5年增加了105份。

2.2 小孢子培养室和全自动日光温室的建设

小孢子培养技术作为常规育种技术，广泛应用于加拿大等国的油菜单倍体育种中[4]。温州嘉友分子育种研究院拥有全套的小孢子培养设施和先进的技术，能够高效完成Ogura保持系和恢复系培养。由图1可以得出，自2012—2017年小孢子培养数量呈上升趋势，从2012年的78份增加到2017年的305份，增加了227份。小孢子收种数量也呈上升趋势，由2012年的10份增加到2017年的300份，增加了290份。小孢子培养成功率由原来的12.8%上升到现在的98.3%。2017年小孢子成活率低的原因是全自动日光温室没有建设，小孢子成苗阶段在露天或在普通温室里面进行，由于温度无法控制，造成小孢子培养的成活率很低。全自动日光温室的建成加快了油菜育种的速度，小孢子春化、生殖生长阶段主要在日光温室中进行，由于全控温室的温度、光线可以自动调节，能够缩短油菜的生育期，每年可以培养小孢子3～4代。低代的不育系转育和低代的保持系、恢复系选育也可以在全控温室中进行，并且每年可以选育2～3代。自全控温室建设以来，温州嘉友分子育种研究院共转育中低代不育系150多份，共选育中低代保持系和恢复系1 000多份。

2.3 分子育种实验室的建设

分子育种实验室是分子育种的基础，温州嘉友分子育种研究院自成立以来，不断完善实验室试验设备仪器和技术的改进，拥有定性PCR和定量PCR扩增仪各1台，已利用分子标记技术，标记得到高代纯核的Ogura恢复系20多份，标记高代不育系40多份，基本实现大量配置Ogura三系杂交种的亲本要求。拥有高效气相色谱分析仪1台，作为油菜脂肪酸的检测。购置气相色谱分析仪以来测定材料达5 000多份，其检测数据基本符合中油所的检测结果。拥有近红外品质分析仪1台（FOSS），该仪器可作为每年育种材料品质检测，每年检测的材料达上万份。分子育种实验室的建成和实验设备的不断完善，为温州嘉友分子育种研究院的分子育种打下了坚实的基础。

2.4 排水、灌溉设施的建设

我国南方地区降雨量大，尤其是在4—5月份降雨量颇多，为农作物的生长带来极大的挑战。温州嘉友分子育种研究院为了能够顺利地进行育种工作，自成立以来投入资金，不断地改进和完善灌溉和排水设施。目前，拥有自动化水泵房及田间灌溉系统1套，基本将育种工作受影响度减低到最小。

2.5 制、繁种设施的建设

为了加快Ogura三系杂交种的产业化速度，温州嘉友分子育种研究院逐年增加钢架棚的数量（见图2），小棚由2012年的8个增加到2017年的32个，增加了24个；中棚由2012年的0个增加到2017年的24个，增加了24个；大棚由2012年的0个增加到2017年的21个，增加了21个。

小棚用于重要不育系的转育，自2012年至今，已转育重要不育系20多个；中棚用于杂交组合的配置，自2012年至今，已配置组合1 000多份，优质组合50多份；大棚用于性状优异的常规材料原种繁殖，自2012年至今，已繁种常规种50多个，用于等级的材料有10余份。钢架棚的逐年增加，为Ogura三系育种工作的原种的繁殖和组合的配置提供了条件。

3 讨论

虽然几十年来我国油菜产业发展取得了巨大的成就，实现了3次革命性的飞跃，但是在新的历史时期，我国油菜产业发展面临许多新的挑战[5]。我国除在杂种优势利用和常规育种方面独具特色之外，在油菜的基因工程、分子标记辅助选择等现代育种技术方面与国际先进水平还存在较大差距[6]。分子育种的兴起，特别是Ogura三系系统的开发成功，为我国油菜育种产业提供了育种方向，基础设施建设决定分子育种的发展速度和前景，所以我国从事油菜育种的企事业单位应注重基础设施建设，以推动油菜产业新的跨越为目标，为维护油菜产业的安全和提高国际竞争力作出新的贡献。温州嘉友分子育种研究院作为油菜育种行业一个典型的代表，拥有完善的基础设施建设，为Ogura三系育种研究打下了坚实的基础。

参考文献：

[ 1 ] 沈金雄，傅廷栋，涂金星，等.中国油菜生产及遗传改良潜力与油菜生物柴油发展前景[J].华中农业大学学报，2007，26（06）：894-899.

[ 2 ] 李云昌，胡琼，梅德圣，等.选育高含油量双低油菜品种的理论与实践[J].中国油料作物学报，2006，28（01）：92-96.

[ 3 ] 殷艳，王汉中.我国油菜产业发展成就、问题与科技对策[J].中国农业科技导报，2012，14（04）：1-7.

[ 4 ] Charne D G， Beversdorf W D.Improving microspore culture as arapeseed breeding tool：the use of auxins and cytokinins in aninduction medium[J].Canadian journal of botany，1988，66（08）：1 671-1 675.

[ 5 ] 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（02）：300-302.

[ 6 ] 王汉中. 中国油菜品种改良的中长期发展战略[J]. 中国油料作物学报，2004（02）：98-101.

（收稿日期：2018-02-09）