茎瘤芥特晚熟胞质雄性不育系的选育及鉴定
发布时间：2021-11-17 08:19
【目的】通过杂交和连续回交方式选育茎瘤芥特晚熟胞质雄性不育系,并对其不育性等性状进行鉴定,为茎瘤芥特晚熟杂交新品种选育提供材料基础。【方法】以涪杂2号为不育源母本,与5个农艺性状良好、晚熟性强的茎瘤芥优良自交系（SJ20、SJ2-1、SJ4-16、SJ190-6和SJ320-3）进行杂交和回交,对回交7代的不育系及其保持系的农艺性状、物候期、花器官特征、开花习性、育性及配制组合杂种优势表现等进行鉴定。【结果】经过1次杂交和连续7次回交,选育出5个不育度完全、不育株率100%的茎瘤芥特晚熟胞质雄性不育系,即SJ20A、SJ2-1A、SJ4-16A、SJ190-6A和SJ320-3A。不育系在叶形、叶色、瘤茎鲜质量等方面与其保持系表现相同或相近,具有良好的农艺性状,但在3级分枝数量上,除SJ20A和SJ320-3A之外,其他3个不育系均显著大于其对应保持系（P<0.05,下同）。每级分枝的长度各不育系显著或极显著（P<0.01）大于其对应保持系,具有更强的分枝能力。所有不育系均在3月下旬现蕾,较对照（涪杂8号）晚3～12 d,表现出强的晚熟性;其花器官与其对应保持系存在明显形态...
【文章来源】：南方农业学报. 2020,51(07)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
茎瘤芥特晚熟胞质雄性不育系及其保持系的植株外在形态
不育系及其保持系在植株花朵开放顺序上均由主花序先开放，但不育系的花朵在花枝上排列稀疏，而保持系的花朵在花枝上排列紧凑。不育系在花朵开放前36～72 h的蕾期常表现出花柱外露的现象，外露长度0.9～1.4 mm，形成特殊的异长期，处于此异长期的花柱在接受有活力的花粉后仍可正常结实结籽。成熟的花蕾绽放后，不育系花瓣脱落所需的时间更长，2～3 d后花瓣才可完全脱落，而保持系的花瓣仅能维持1～2 d即完全脱落。2.5 茎瘤芥特晚熟胞质雄性不育系的育性表现
杂种优势在蔬菜上应用已经非常普遍，茎瘤芥杂种优势明显，但其属于常异花授粉植物，自花授粉仍可结实，因此生产杂一代种子主要依靠和利用雄性不育系（王晓艳等，2011）。利用杂种优势培育茎瘤芥特晚熟新品种，其关键也在于选育优良的茎瘤芥特晚熟雄性不育系，其原因是通过对茎瘤芥耐抽薹遗传特性分析发现，茎瘤芥现蕾期和抽薹期的遗传不存在超显性，早现蕾对晚现蕾、早抽薹对晚抽薹为不完全显性，且其变异主要受遗传因子控制，受环境的影响较小（沈进娟等，2017）。因此，选育茎瘤芥特晚熟杂交新品种要求配制组合时双亲必须均为晚熟性较强的材料。目前，茎瘤芥杂交种主要以史华清等（1991）发现和选育的欧新A为最初不育源培育。欧新A为细胞质雄性不育系，经研究，欧新A不育系与以其为不育源转育的其他不育系，无论用保持系回交多少代，回交世代均无育性分离，不育性状十分稳定，且其保持系来源广泛（史华清等，1991），是优异的雄性不育源。本研究所利用的供体材料涪杂2号不育性状也是通过欧新A而获得（范永红等，2008），经过与课题组创制的茎瘤芥优良特晚熟自交系材料杂交和回交，育成了不育度完全、不育性稳定、晚熟性强等特点的新不育系SJ20A、SJ2-1A、SJ4-16A、SJ190-6A和SJ320-3A。新的茎瘤芥特晚熟胞质雄性不育系材料在株高、植株开展度、单株鲜质量、瘤茎大小、瘤茎鲜质量等性状上与其对应的保持系相当，农艺性状优良，但在3级分枝数和分枝长度上与保持系存在不同程度差异，与李大雄等（2017）对选育的甘蓝型油菜胞质雄性不育系QB10A和保持系QB10B进行比较时的鉴定结果相似，但与范永红等（2001）和冷容等（2016）报道的茎瘤芥和宽柄芥胞质雄性不育系在株高、开展度、单株鲜质量等性状测定值比对应保持系测定值大的研究结果不同，推测可能与转育父本的基因型差异有关。5个不育系与CSB228、CSB282和CSB274配制的杂交组合营养生长期长、现蕾抽薹晚，增产效果明显，因此确定是一批可利用的茎瘤芥胞质雄性不育系，为利用杂种优势培育茎瘤芥特晚熟新品种打下了基础。胞质雄性不育是广泛存在于高等植物中的母性遗传现象，是核基因、线粒体等细胞器基因和生长代谢等因素综合作用的结果（王洁等，2018）。Heng等（2018）研究表明，欧新A不育系不同于其他十字花科胞质雄性不育系（ogu CMS、nap CMS、tour CMS等），无法用已报道的十字花科雄性不育系不育基因保守序列设计的线粒体特异基因分子标记进行标记，是一种新型的胞质雄性不育类型。根据史华清等（1991）的报道，欧新A的胞质雄性不育性是由一对纯合隐性核基因（ss）和不育胞质所共同控制，属核质互作的胞质不育类型。本研究所选育的茎瘤芥特晚熟胞质雄性不育系，其不育源供体材料最初也由欧新A选育而来，因此推测其不育性状也受细胞核不育基因和不育细胞质共同影响，但其核不育基因具体编码何种蛋白，如何与不育胞质相互作用的机制还尚不明确。研究表明，以欧新A转育的冬榨菜不育系，其花粉败育主要发生在单核细胞晚期，而同样以欧新A雄性不育源转育的春榨菜不育系09-05A，其花粉败育则主要发生在单核小孢子中期（即小孢子液泡化早期），且败育持续的时间更短。本研究所转育的茎瘤芥特晚熟胞质雄性不育系花粉败育的发生时期和细胞学特征尚未清楚，有待后续进行深入研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]茎瘤芥特晚熟种质资源的鉴定与筛选[J]. 刘义华,莫言玲,曾静,陈静静. 中国瓜菜. 2019(10)
[2]春榨菜细胞质雄性不育系09-05A的形态学和细胞学特征[J]. 王洁,任锡亮,黄芸萍,安学君,高天一,孟秋峰. 浙江大学学报(农业与生命科学版). 2018(05)
[3]甘蓝型油菜细胞质雄性不育系QB10A与保持系QB10B的选育[J]. 李大雄,张超,曾兵,罗莉斯. 贵州农业科学. 2017(11)
[4]茎瘤芥(榨菜)耐抽薹性的遗传初探[J]. 沈进娟,刘义华,张召荣,杨仕伟,冉广葵,赵守忠,朱学栋,石萍萍,杨平. 南方农业. 2017(22)
[5]冬茎瘤芥（榨菜）新品种涪杂8号的选育[J]. 范永红,刘义华,林合清,王彬,王旭祎,周光凡,沈进娟. 中国蔬菜. 2017(06)
[6]宽柄芥胞质雄性不育系的选育与主要性状鉴定[J]. 冷容,范永红,李娟,杨仕伟,刘雪姣,赵守忠. 长江蔬菜. 2016(22)
[7]丰产型茎瘤芥（榨菜）杂交新品种涪杂5号选育[J]. 范永红,周光凡,刘义华,林合清,王彬,王旭祎,沈进娟. 南方农业. 2015(28)
[8]榨菜瘤状茎膨大性状遗传分析[J]. 张郎郎,刘斌,李俊星,陈利萍. 核农学报. 2014(01)
[9]茎瘤芥新品种涪杂7号的选育[J]. 胡代文,周光凡,高明泉,冷容,张红,李娟,肖丽,吴朝军. 中国蔬菜. 2011(20)
[10]不同榨菜(茎瘤芥)雄性不育资源的育性鉴定[J]. 王晓艳,孙继,唐筱春,汪炳良,王冬琴. 长江蔬菜. 2011(12)
本文编号：3500520
【文章来源】：南方农业学报. 2020,51(07)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
茎瘤芥特晚熟胞质雄性不育系及其保持系的植株外在形态
不育系及其保持系在植株花朵开放顺序上均由主花序先开放，但不育系的花朵在花枝上排列稀疏，而保持系的花朵在花枝上排列紧凑。不育系在花朵开放前36～72 h的蕾期常表现出花柱外露的现象，外露长度0.9～1.4 mm，形成特殊的异长期，处于此异长期的花柱在接受有活力的花粉后仍可正常结实结籽。成熟的花蕾绽放后，不育系花瓣脱落所需的时间更长，2～3 d后花瓣才可完全脱落，而保持系的花瓣仅能维持1～2 d即完全脱落。2.5 茎瘤芥特晚熟胞质雄性不育系的育性表现
杂种优势在蔬菜上应用已经非常普遍，茎瘤芥杂种优势明显，但其属于常异花授粉植物，自花授粉仍可结实，因此生产杂一代种子主要依靠和利用雄性不育系（王晓艳等，2011）。利用杂种优势培育茎瘤芥特晚熟新品种，其关键也在于选育优良的茎瘤芥特晚熟雄性不育系，其原因是通过对茎瘤芥耐抽薹遗传特性分析发现，茎瘤芥现蕾期和抽薹期的遗传不存在超显性，早现蕾对晚现蕾、早抽薹对晚抽薹为不完全显性，且其变异主要受遗传因子控制，受环境的影响较小（沈进娟等，2017）。因此，选育茎瘤芥特晚熟杂交新品种要求配制组合时双亲必须均为晚熟性较强的材料。目前，茎瘤芥杂交种主要以史华清等（1991）发现和选育的欧新A为最初不育源培育。欧新A为细胞质雄性不育系，经研究，欧新A不育系与以其为不育源转育的其他不育系，无论用保持系回交多少代，回交世代均无育性分离，不育性状十分稳定，且其保持系来源广泛（史华清等，1991），是优异的雄性不育源。本研究所利用的供体材料涪杂2号不育性状也是通过欧新A而获得（范永红等，2008），经过与课题组创制的茎瘤芥优良特晚熟自交系材料杂交和回交，育成了不育度完全、不育性稳定、晚熟性强等特点的新不育系SJ20A、SJ2-1A、SJ4-16A、SJ190-6A和SJ320-3A。新的茎瘤芥特晚熟胞质雄性不育系材料在株高、植株开展度、单株鲜质量、瘤茎大小、瘤茎鲜质量等性状上与其对应的保持系相当，农艺性状优良，但在3级分枝数和分枝长度上与保持系存在不同程度差异，与李大雄等（2017）对选育的甘蓝型油菜胞质雄性不育系QB10A和保持系QB10B进行比较时的鉴定结果相似，但与范永红等（2001）和冷容等（2016）报道的茎瘤芥和宽柄芥胞质雄性不育系在株高、开展度、单株鲜质量等性状测定值比对应保持系测定值大的研究结果不同，推测可能与转育父本的基因型差异有关。5个不育系与CSB228、CSB282和CSB274配制的杂交组合营养生长期长、现蕾抽薹晚，增产效果明显，因此确定是一批可利用的茎瘤芥胞质雄性不育系，为利用杂种优势培育茎瘤芥特晚熟新品种打下了基础。胞质雄性不育是广泛存在于高等植物中的母性遗传现象，是核基因、线粒体等细胞器基因和生长代谢等因素综合作用的结果（王洁等，2018）。Heng等（2018）研究表明，欧新A不育系不同于其他十字花科胞质雄性不育系（ogu CMS、nap CMS、tour CMS等），无法用已报道的十字花科雄性不育系不育基因保守序列设计的线粒体特异基因分子标记进行标记，是一种新型的胞质雄性不育类型。根据史华清等（1991）的报道，欧新A的胞质雄性不育性是由一对纯合隐性核基因（ss）和不育胞质所共同控制，属核质互作的胞质不育类型。本研究所选育的茎瘤芥特晚熟胞质雄性不育系，其不育源供体材料最初也由欧新A选育而来，因此推测其不育性状也受细胞核不育基因和不育细胞质共同影响，但其核不育基因具体编码何种蛋白，如何与不育胞质相互作用的机制还尚不明确。研究表明，以欧新A转育的冬榨菜不育系，其花粉败育主要发生在单核细胞晚期，而同样以欧新A雄性不育源转育的春榨菜不育系09-05A，其花粉败育则主要发生在单核小孢子中期（即小孢子液泡化早期），且败育持续的时间更短。本研究所转育的茎瘤芥特晚熟胞质雄性不育系花粉败育的发生时期和细胞学特征尚未清楚，有待后续进行深入研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]茎瘤芥特晚熟种质资源的鉴定与筛选[J]. 刘义华,莫言玲,曾静,陈静静. 中国瓜菜. 2019(10)
[2]春榨菜细胞质雄性不育系09-05A的形态学和细胞学特征[J]. 王洁,任锡亮,黄芸萍,安学君,高天一,孟秋峰. 浙江大学学报(农业与生命科学版). 2018(05)
[3]甘蓝型油菜细胞质雄性不育系QB10A与保持系QB10B的选育[J]. 李大雄,张超,曾兵,罗莉斯. 贵州农业科学. 2017(11)
[4]茎瘤芥(榨菜)耐抽薹性的遗传初探[J]. 沈进娟,刘义华,张召荣,杨仕伟,冉广葵,赵守忠,朱学栋,石萍萍,杨平. 南方农业. 2017(22)
[5]冬茎瘤芥（榨菜）新品种涪杂8号的选育[J]. 范永红,刘义华,林合清,王彬,王旭祎,周光凡,沈进娟. 中国蔬菜. 2017(06)
[6]宽柄芥胞质雄性不育系的选育与主要性状鉴定[J]. 冷容,范永红,李娟,杨仕伟,刘雪姣,赵守忠. 长江蔬菜. 2016(22)
[7]丰产型茎瘤芥（榨菜）杂交新品种涪杂5号选育[J]. 范永红,周光凡,刘义华,林合清,王彬,王旭祎,沈进娟. 南方农业. 2015(28)
[8]榨菜瘤状茎膨大性状遗传分析[J]. 张郎郎,刘斌,李俊星,陈利萍. 核农学报. 2014(01)
[9]茎瘤芥新品种涪杂7号的选育[J]. 胡代文,周光凡,高明泉,冷容,张红,李娟,肖丽,吴朝军. 中国蔬菜. 2011(20)
[10]不同榨菜(茎瘤芥)雄性不育资源的育性鉴定[J]. 王晓艳,孙继,唐筱春,汪炳良,王冬琴. 长江蔬菜. 2011(12)
本文编号：3500520
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