陆地棉芽黄隐性核雄性不育系Yt30的选育

邓惠清， 苏锦其， 姜利农， 何 胥， 唐灿明

(1.太仓市农业农村科技服务中心/太仓市棉花育种中心，江苏太仓 215400； 2.南京农业大学农学院，江苏南京 210095)

杂种优势是生物界普遍存在的现象。棉花杂优利用主要是通过人工去雄杂交、核雄性不育、核质互作雄性不育等途径。与其他2种方法相比，核雄性不育具有杂交制种程序简单和恢复系广泛等优点，因而得到了较多的研究和生产应用。四川省农业科学院经济作物研究所在国内率先开展棉花核雄性不育性及杂种优势的利用研究，相继培育出了系列核不育两用系洞A、473A、抗A1、抗A2、GA18、SA01以及完全核不育系MA、核不育保持系MB等，育成了川杂棉13、川杂棉14、川杂棉16等十几个转基因抗虫核不育杂交棉新品种。目前棉花育种中使用的核不育基因主要有洞A型()和等，其他核不育类型由于综合性状差、配合力低以及花粉败育不彻底等原因，难以在生产上应用。

棉花双隐性核雄性不育系()自引入国内以来，多家科研单位进行相关遗传机理及品种选育研究，选育出中棉所38、南农98-4、蜀杂棉3号等多个新品种。中国农业科学院棉花研究所通过杂交、回交和株对株测交等技术，将不育基因()转育到中棉所12，后经定向选择及转育基因等，育成抗虫双隐性核雄性不育系“中抗A”。双隐性核雄性不育系败育彻底，农艺性状较好，用其作母本配置的杂交种竞争优势显著。但在具体制种过程中，需要识别并拔除50%的可育株，转育与不育基因紧密连锁遗传的标记性状是解决这一问题的方法。目前已报道可以紧密连锁的性状有芽黄性状和抗卡那霉素性状等，但在生产上还未得到应用。另外，如果利用昆虫辅助授粉来提高制种效率，还存在因可育株去除不彻底而出现真假杂交种难以区分的问题。本研究为提高棉花核不育系材料的综合性状，转育有利于开展昆虫传粉制种和鉴别真假杂交种的标记性状，利用双隐性核不育系中抗A，以及棉花空间环境诱变后代优质品系和芽黄突变材料，通过杂交、自交、兄妹交等方法，选育出具有芽黄标记性状的优良核不育系，为棉花杂优利用的高效开展提供新的材料。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 双隐性核雄性不育系中抗A 中抗A由中国农业科学院棉花研究所选育，株高中等，株形略松散，结铃性较好，铃质量5.03 g，衣分38.56%，纤维长度30.9 mm，整齐度84.0%，断裂比强度 29.2 cN/tex，马克隆值4.7，伸长率6.2%，中抗A转基因，抗虫性良好。

1.1.2 芽黄品系Y10 Y10为芽黄隐性标记材料，是从苏棉12号Co诱变后代中选出的突变品种。Y10植株较矮小，新出叶在整个生长期间均呈现黄色。铃质量4.35 g，衣分33.21%，结铃性一般。纤维长度28.8 mm，整齐度84.9%，断裂比强度 27.4 cN/tex，马克隆值5.1，伸长率6.4%。

1.1.3 优质品系太5018 太5018是太仓市棉花育种中心从太8033空间环境诱变材料中通过系统选育方法选育出的优质材料。太5018纤维品质优，产量性状好，配合力强。铃质量5.80 g，衣分42.00%，纤维长度32.5 mm，整齐度86.6%，断裂比强度34.6 cN/tex，马克隆值4.0，伸长率6.2%。

1.2 选育方法

2011年，以中抗A(不育株)为母本、太5018为父本，配置F代。2012年种植F代并进行自交。2013年，在F群体中选择优良不育株与芽黄Y10配对杂交。2014年，种植不育株与芽黄材料的杂交F代，逐个编号并进行自交。2015年，在编号为LX7、LX21的F群体中发现3株芽黄不育株，将其与同株行内的芽黄可育株杂交。2016年种植芽黄不育株的杂交材料，经鉴定，编号为Yt30的株行芽黄率为100%，不育株占比38.7%，且株行内植株性状表现基本一致；同年，继续选择优良芽黄不育株与同株行内的芽黄可育株进行杂交。2017年，扩大种植芽黄核不育系Yt30，经鉴定，Yt30性状整齐一致，综合表现优良，其不育株占比46.9%，芽黄率为100%。

2 结果与分析

2.1 Yt30特征特性表现

2.1.1 农艺性状和纤维品质性状 Yt30植株整体较紧凑，株高99.5 cm。果枝与主茎夹角中等，叶片大小中等。产量性状较好，果枝数16.2个，大铃20.5个，铃质量5.45 g，衣分38.93%。Yt30棉纤维品质较优，纤维长度和比强度能达到双30的水平，较亲本材料中抗A提高较多(表1)，有利于配组纤维品质优异的F代。Yt30的子叶颜色较正常植株偏淡，新出叶在整个生育期都呈现浅黄色，标记特征明显(图1)。Yt30芽黄性状由隐性基因控制，子代出现杂合就会失去这一特征，据此可以开展不育系材料的去杂保纯。

表1 Yt30与中抗A主要性状比较

2.1.2 不育性 Yt30育性表现稳定，其雄性不育植株占总数的比例一般为45%～50%，与可育植株比例接近于1 ∶1。Yt30不育株的雄蕊败育完全，育性受温度、光照等环境条件影响很小。不育株在幼苗期生长势偏弱，茎秆较细，与可育株差异较明显，可根据植株形态予以区分。Yt30开花期较普通常规棉略偏早，其不育株花朵较小，花冠张开角度小，与可育株花朵外观差异明显。不育株花朵雄蕊花丝短细，雌蕊柱头高于雄蕊，与可育株花朵差异明显(图2)。

2.1.3 抗病性和抗虫性 Yt30连续2年在枯黄萎混生病圃中开展抗病性鉴定，2年平均枯萎病情指数(简称“病指”)为8.9，黄萎病指为30.4，属抗枯耐黄类型品种。Yt30为转基因抗虫棉品系，对棉铃虫低龄幼虫具有较强抗性，综合表现与中抗A一致。

2.1.4 性状稳定性 2017—2019年连续3年在太仓市棉花育种中心试验基地对Yt30群体进行一致性调查，未发现非典型植株。Yt30的第一果枝节位、叶色、叶片大小、开花期、铃形、株形、衣分、单铃子棉质量及抗性等在年份之间均具有较好的一致性。

2.2 配置的杂交F1性状表现

2017年，以Yt30芽黄不育系和中抗A作母本，分别和ZR2(中植棉2号选系)、5016(优质棉选系)、4094(优质棉选系)、CF5(优质抗虫棉选系)等4个父本材料配置杂交组合。2018年开展试验鉴定，设置小区面积20 m，密度30 000株/hm，采用一般大田高产栽培措施。计产结果(表2)显示，Yt30的4个杂交组合的皮棉产量为1 012.20～1 353.45 kg/hm，中抗A的4个杂交组合的皮棉产量为977.55～1 304.85 kg/hm。Yt30和中抗A各有2个组合的皮棉产量超过了1 200 kg/hm，其中Yt30与CF5的组合皮棉产量最高，达到了 1 353.45 kg/hm，较中抗A的相应组合增产3.7%。与高产杂交棉品种苏抗杂1号进行比较，结果表明，所有组合都较苏抗杂1号减产，减产幅度为0.8%～28.4%，Yt30与CF5的组合减产幅度最小，基本达到了苏抗杂1号的产量水平。

表2 用芽黄Yt30配置的F1主要性状

Yt30配置的各组合纤维长度为28.9～30.8 mm，比强度为30.5～31.7 cN/tex，马克隆值为4.5～5.1。中抗A各组合的纤维长度为28.2～30.5 mm，比强度为28.4～29.9 cN/tex，马克隆值为4.6～5.6。Yt30各组合的纤维品质表现优于用中抗A配置的各组合，尤其比强度方面的差异较明显，表明经过优质棉品系改良后，利用Yt30配置的杂交F代可以获得更好的纤维品质表现。从总体上看，用同一父本配置的Yt30组合和中抗A组合之间的差异要小于Yt30、中抗A各自用不同父本配置的组合之间的差异。这表明利用Yt30、中抗A等核不育系材料作母本配置杂交组合时，父本对后代的效应要大于母本，选择配合力好、产量较高与品质较好的品系(种)作父本，可能有利于获得优良的杂交种。

3 讨论与结论

制种程序复杂、种子成本高是杂交棉推广的一大制约因素。目前棉花生产上大面积应用的主要还是人工去雄杂交种，制种时要分步骤去雄、授粉，不仅工作量大，而且容易出现因去雄不彻底而发生种子混杂现象(假杂交种)。利用核不育系配置杂交种，可以免去繁琐的人工去雄环节，只需人工辅助授粉就可配置出杂交种，用工大幅度减少，一般情况下可减少40%左右的用工。用核不育系进行杂交种生产虽然简化了制种程序，但还需较大的工作量进行人工辅助授粉，种子成本仍然偏高，同普通常规棉品种相比，竞争优势不强。另外，在目前新疆主产区机械化植棉的大趋势下，杂交棉品种要想获得大面积推广，制种成本能否得到有效控制就成为至关重要的因素。

利用昆虫传粉，可以替代人工辅助授粉，减少制种工作量。邢朝柱等从人工授粉和蜜蜂辅助授粉的制种成本和效益方面来估算，认为利用中蜂辅助授粉是切实可行的。张相琼等认为，意蜂传粉效果优于中蜂，在单位面积上达到一定数量后就可满足传粉需要。吴翠翠等利用棉花三系材料进行蜜蜂授粉试验，结果表明，蜜蜂传粉种子产量为人工授粉的70%左右，但其制种成本远低于人工授粉，可节约费用2/3。邢朝柱等研究发现，利用蜜蜂辅助授粉可使抗虫不育系制种成本降低30%以上。虽然棉花核不育系可以利用蜜蜂进行辅助授粉，但对环境隔离条件的要求较高。黄丽叶等的研究表明，在开放条件下，利用新疆大片沙漠作为隔离区，可以利用蜜蜂辅助授粉生产棉花不育系。

在杂交制种的具体过程中，虽然可以隔离其他品种材料，但如果母本可育株去除不彻底，还会出现真假杂交种混杂且不容易区分的难题。本研究育成的棉花核不育系Yt30具有明显的芽黄标记，在利用昆虫传粉进行杂交制种或保种时，可以放宽对周边环境空间隔离的限制条件。将亲本材料与其他试验材料保持一定距离后，就可实施蜜蜂辅助授粉。用不育系Yt30作母本，可育品种(系)作父本进行杂交，真杂交种叶片为绿色，假杂交种叶片为黄色，可以在幼苗阶段对少量的假杂交F代植株进行鉴别拔除，克服了隐性核不育系难以区分真假杂交种的难题。由于可育株与不育株相比只有育性基因不同，所以即使有个别可育株没有及时去除，也不会影响F代的去杂保纯。另外，在进行不育系繁殖时，由于可育株(保持系)也为芽黄材料，因此在不育株上收获的应该都是芽黄材料，如果在子代种植时出现绿叶植株，表明花粉已混杂，可根据叶色去除杂株。这对于提高棉花核不育系的品种纯度和减轻核不育系保种工作量来说具有重要意义。