李德芳，李建軍，陳安國(guó)，唐慧娟，黃思齊

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所，湖南長(zhǎng)沙410205)

作物雜種優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用和推廣，優(yōu)化了作物種植業(yè)結(jié)構(gòu)，使農(nóng)作物產(chǎn)量水平躍上了一個(gè)新臺(tái)階，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。雜種優(yōu)勢(shì)在很多作物中都得到了證實(shí)和利用，其中玉米［1］、水稻［2］、高粱［3］等作物雜種優(yōu)勢(shì)的利用對(duì)世界糧食產(chǎn)量的增加起到了很大的推動(dòng)作用。Pate(1958)最早報(bào)道紅麻雄性不育，Ugle(1976)最早報(bào)道紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育，但未見(jiàn)雜交制種方面利用。2002年，周瑞陽(yáng)報(bào)道發(fā)現(xiàn)了稱之為“營(yíng)養(yǎng)虧缺型雄性不育”等紅麻不育材料。2003年麻類研究所紅麻育種課題組［4］在海南三亞南繁基地的編號(hào)為151的育種材料中發(fā)現(xiàn)了紅麻雄性不育株突變 (KCNms)，并對(duì)其進(jìn)行了遺傳分析和細(xì)胞學(xué)觀察，確定其不育株為質(zhì)核互作型雄性不育［5］，在此基礎(chǔ)上著力開(kāi)展了紅麻不育系的選育和雜種優(yōu)勢(shì)利用的研究。

本研究以中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所的紅麻品種紅莖晚熟型優(yōu)良品種LC0301為輪回親本，以發(fā)現(xiàn)的紅麻不育系作為供體親本，通過(guò)回交轉(zhuǎn)育，現(xiàn)已經(jīng)育成了育性穩(wěn)定、綜合性狀優(yōu)良的紅麻質(zhì)核互作不育系LC0301A。

1 材料和方法

1.1 育種材料

本研究采用供體為中國(guó)農(nóng)科院麻類研究所2003年在海南三亞發(fā)現(xiàn)的不育株155，利用紅麻品種紅莖晚熟型LC0301作為輪回親本。

1.2 試驗(yàn)方法

2004至2007年在海南三亞、湖南望城和沅江試驗(yàn)基地三地進(jìn)行田間試驗(yàn)，包括種植測(cè)交，育性分離調(diào)查，植株性狀調(diào)查，不育花取樣，回交群體育性調(diào)查。田間實(shí)驗(yàn)授粉均為人工，對(duì)選擇的不育系、保持系等進(jìn)行人工套袋自交。

1.3 育性調(diào)查

自始花期調(diào)查育性，每單株連續(xù)調(diào)查7天，記錄育性情況。主要指標(biāo)包括花粉的多少，單株的座果性，其次取樣實(shí)驗(yàn)室鏡檢觀測(cè)花粉狀況。根據(jù)花的育性、單株座果性和理化測(cè)試指標(biāo)綜合判斷單株的育性。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅麻質(zhì)核互作雄性不育系選育過(guò)程

2003年在海南三亞南繁基地發(fā)現(xiàn)了紅麻雄性不育株突變體 (KCNms)，如何把不育基因轉(zhuǎn)育于具有優(yōu)良性狀且配合力高的紅麻品種或品系中，采用測(cè)交、自交、回交法，先后選用了不同性狀優(yōu)異類型的25份紅麻種質(zhì)為父本，用紅麻雄性不育材料為母本，F(xiàn)1育性為全可育，根據(jù)普通遺傳學(xué)原理F1核中遺傳物質(zhì)被父本置換了1/2。F1自交得F2，選用F2分離出的比較傾父本不育株與原父本回交得BC1，BC1自交得F2，選用其分離出的比較傾父本不育株再與原父本回交得BC2，此時(shí)的不育株核中遺傳物質(zhì)被父本置換了75%，每一次回交后再自交一次，回交5－－6次以上，育成了育性穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)性狀優(yōu)異，高產(chǎn)、抗病的配合力高的紅麻質(zhì)核互作雄性不育系紅莖晚熟型LC0301A，其特性和經(jīng)濟(jì)性狀與原父本相似。

2.2 保持系的選育過(guò)程

相應(yīng)的保持系的選育也是很重要的，在先后選用了不同性狀優(yōu)異類型的25份紅麻種質(zhì)為父本，發(fā)現(xiàn)7804具有保持系單株7804BN(rfrf)。而其它種質(zhì)材料中，相應(yīng)的保持系難以找到，采用人工合成保持系N(rfrf)，2005年采用復(fù)合雜交即輪回親本N(RfRf)× (不育系 (rfrf)×LC0301N(RfRf))其F1植株的基因?yàn)镹(RfRf)和N(Rfrf)，從F2的植株中選用100以上單株分別與不育系S(rfrf)成對(duì)測(cè)交，如后代全部出現(xiàn)不育單株的，其相應(yīng)的父本自交系為保持系N(rfrf)，或后代出現(xiàn)部分不育單株的，其相應(yīng)的父本自交系N(Rfrf)的后代很容易找到保持系N(rfrf)，其選育過(guò)程如下:

2.3 育性表現(xiàn)

分析紅麻雄性不育材料育性，鑒定結(jié)果表明，不育系與保持系在紅麻開(kāi)花期，花的形狀、大小、顏色等均與正常花一樣，雌蕊發(fā)育良好，大部分柱頭比較長(zhǎng)，距離雄蕊遠(yuǎn)，有一些柱頭比較短，緊挨著雄蕊，但不育系花藥干癟，瘦小呈褐色、暗紅色或白色等，花藥一般不開(kāi)裂，內(nèi)無(wú)花粉或只有少量極小的顆粒，套袋自交不結(jié)實(shí)，開(kāi)花后2－3天脫落，與正常品種雜交，其F1表現(xiàn)為全育，F(xiàn)2分離可育株與不育株比例為3:1，保持系的花粉飽滿，花藥開(kāi)裂，散發(fā)出大量的花粉，粘性大，屬于蟲媒花粉，靠昆蟲傳播?；ǚ垲伾譃闇\黃、深黃和褐色等3種。采用I2+KI染色花粉粒，兩者染色差別不明顯。對(duì)不育系的多年觀察，自交結(jié)實(shí)率1%以下。通過(guò)與保持系雜交，后代表現(xiàn)為不育，證實(shí)為細(xì)胞質(zhì)雄性不育類型。

表1 不育系穩(wěn)定性調(diào)查Tab.1 Stabilization investigation on kenaf male sterility lines

2.4 LC0301A配合力的測(cè)定

LC0301A與29個(gè)品系進(jìn)行測(cè)交，制種產(chǎn)量達(dá)到50－60kg/667m2。測(cè)產(chǎn)發(fā)現(xiàn) (表2)，纖維產(chǎn)量250－423公斤/667m2，其16個(gè)產(chǎn)量表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢(shì)，與28－12、28－14、29－13和182的配合力好，產(chǎn)量在400kg/667m2以上，表現(xiàn)出良好的配合力和超強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)。

表2 LC0301A不同組合纖維產(chǎn)量 (2010年)Tab.2 Fiber yields of LC0301A＇s different hybrid combinations

3 結(jié)論與討論

3.1 紅麻雄性不育系的選擇標(biāo)準(zhǔn)

在不育系的選育上，本研究采用測(cè)交和成對(duì)回交相結(jié)合的方法，在F1后代進(jìn)行不育性鑒定，對(duì)于完全不育的保持系單株加以保存，然后對(duì)個(gè)別不良性狀的改良，然后可以在F4中查看后代的整齊度和一致性，對(duì)完全符合不育性的不育系進(jìn)入生產(chǎn)試驗(yàn)。本研究中選育的不育系與水稻中的紅蓮型不育性相似，只和品種7804雜交完全不育，而通過(guò)對(duì)大多優(yōu)良品種與保持系雜交，再與不育系一一雜交，得到后代中完全不育的株系，這樣縮短了育種的年限，同時(shí)減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.2 保持系的選擇

用不育系與眾多常規(guī)品種測(cè)交篩選，是選育保持系的一個(gè)重要途徑。紅麻是常異花作物，保持系是細(xì)胞質(zhì)可育、而細(xì)胞核含有隱性不育基因，而得到的含有雄性不育的雄性不育系一般通過(guò)自然突變和人工選擇的結(jié)果，因此常規(guī)品種或推廣品種中細(xì)胞核可能攜帶其雄性不育基因，因此采用的方法是不育系與常規(guī)品種的單株進(jìn)行測(cè)交，在后代的開(kāi)花期進(jìn)行選擇。如果其后代全部為不育株，那么對(duì)應(yīng)的單株即是保持系;如果為半不育，表明攜帶其保持系等特性，然后與保持系雜交進(jìn)行改良，可以達(dá)到預(yù)期的目的。雷捷成［6］(1984)提出在雜種早期世代排除恢復(fù)因子的簡(jiǎn)捷做法，在保持系的選育中加以利用，確實(shí)大大減少了育種年限，加快了育種進(jìn)程。

3.3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)紅麻不育系和保持系選育，在不育系的選育過(guò)程中要注意單株的選擇，特別是傾向于父本的單株選擇，在早期單株的數(shù)量選擇上至少在50—100株，才能確?？梢缘玫椒弦蟮牟挥担?］。

以發(fā)現(xiàn)的紅麻不育材料為供體，充分利用豐富優(yōu)良的種質(zhì)和快速育成的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗的品種、品系，育成了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、適應(yīng)性強(qiáng)、配合力高的不育系紅莖晚熟型LC0301A和相應(yīng)的紅莖晚熟型LC0301B，是繼紅麻化學(xué)殺雄制種雜種優(yōu)勢(shì)利用的重大突破，特別是在大面積利用雜種優(yōu)勢(shì)利用F1雜交制種提供了新的途徑。

［1］楊愛(ài)國(guó)，張世煌，李明順，榮廷昭，潘光堂.CIMMYT和我國(guó)玉米種質(zhì)群體的配合力和雜種優(yōu)勢(shì)分析 ［J］.作物學(xué)報(bào)，2006，32(9):1329－1337.

［2］李建軍，肖層林.水稻陸18S核不育基因連鎖的分子標(biāo)記［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012，28(3):38－40.

［3］梁小紅，儀治本，趙威軍，段運(yùn)平，崔貴梅，孫毅.高粱型細(xì)胞質(zhì)雄性不育系小孢子發(fā)生的細(xì)胞學(xué)觀察和減數(shù)分裂染色體行為分析［J］.作物學(xué)報(bào)，2006，32(8):1107－1110.

［4］李德芳，陳安國(guó)，等.紅麻質(zhì)核互作型雄性不育系的發(fā)現(xiàn)及初步創(chuàng)制［J］.中國(guó)麻業(yè)科學(xué)，2007，29(2):78.

［5］祁建民，陳幼玉，周瑞陽(yáng)，林荔輝，梁康逕，吳建梅，方平平.紅麻產(chǎn)量和纖維品質(zhì)性狀的遺傳效應(yīng)與雜種優(yōu)勢(shì)分析［J］. 作物學(xué)報(bào)，2005，31(4):469－475.

［6］雷捷成，游年順，鄭秀平.野敗型水稻雄性不育系保持系選育的遺傳分析［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，1984，(5):30－34.

［7］Li Defang，Chen Anguo.Studies on Hybrid Kenaf in China［C］.The 5th Annual American Kenaf Society Conference，Memphis USA，2002，Nov.7－9.