李輝，李德芳，陳安國(guó)，唐慧娟，李建軍，黃思齊（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所，長(zhǎng)沙 410205）

10個(gè)紅麻雄性不育株系不育性的鑒定

李輝，李德芳*，陳安國(guó)，唐慧娟，李建軍，黃思齊
（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所，長(zhǎng)沙 410205）

紅麻 （Hibiscus cannabinus L.）具有抗旱、耐鹽堿、耐貧瘠的特性，是錦葵科木槿屬一年生纖維作物。紅麻雜種優(yōu)勢(shì)的利用可以增加生物產(chǎn)量，改善纖維品質(zhì)，節(jié)省大量的人力、物力。本文主要是對(duì)新選育的10個(gè)紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系201A、202A、203A、204A、205A、206A、207A、208A、1A、2A的不育度進(jìn)行鑒定，通過(guò)自交、鑷子輔助自交和人工輔助授粉雜交的方法處理，調(diào)查其座果情況，對(duì)不育株系的不育度進(jìn)行鑒定，結(jié)果表明：10個(gè)紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系的不育度達(dá)到了100%。這些不育株系進(jìn)一步回交改良其它性狀，為紅麻不育系的選育、三系配套育種奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

紅麻；雄性不育；不育性

紅麻 （Hibiscus cannabinus L.）是錦葵科木槿屬一年生纖維作物，具有抗旱、耐鹽堿、耐貧瘠和易栽培等生物特性，對(duì)環(huán)境和氣候的適應(yīng)能力強(qiáng)，在寒、溫、熱帶氣候均可以栽培種植。紅麻的傳統(tǒng)用途主要是用作紡織和包裝的原材料，比如麻袋，地毯，麻繩等。近年來(lái)隨著紅麻用途的不斷開(kāi)發(fā)，紅麻還可以用于紙漿、飼料、麻塑、麻地膜、輕型板材，活性炭等方面。由于紅麻生物產(chǎn)量高，生長(zhǎng)迅速，吸收二氧化碳的能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境友好，因此紅麻被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ亩嘤猛咀魑铮?］。

雜種優(yōu)勢(shì)的利用是提高作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)的有效途徑，而雄性不育系的選育和三系配套育種是雜種優(yōu)勢(shì)利用的有效方法之一。2001年，廣西大學(xué)周瑞陽(yáng)在海南南繁材料中首次發(fā)現(xiàn)了一株紅麻雄性不育突變體，并命名該不育株為 “營(yíng)養(yǎng)虧缺型雄性不育”［2］并通過(guò)飽和回交的方法育成了一系列的不育系如 K03A［3］“722A”、“L23A”［4］等。隨后2003／2004年中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所紅麻育種課題組在海南三亞育種材料中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)核互作型雄性不育株［1］，通過(guò)回交轉(zhuǎn)育得到了一系列性狀優(yōu)異的紅麻早熟、中熟、晚熟雄性不育株，并育成了配合力高、育性穩(wěn)定的紅莖晚熟型不育系LC0301A［5］。利用紅麻雄性不育系進(jìn)行雜交制種不僅可以提高雜交種子的純度，而且免去了人工去雄，節(jié)省大量的人力、物力，同時(shí)增加了紅麻的生物產(chǎn)量，改善了纖維的品質(zhì)。本文主要是對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所紅麻育種課題組新選育的10個(gè)紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系的不育度進(jìn)行鑒定，以期為紅麻不育系的選育、三系配套育種奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所紅麻育種課題組選育的細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系 201A，202A，203A，204A，205A，206A，207A，208A，1A，2A，以可育品種中紅麻16號(hào)為對(duì)照。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2014年5月20日在長(zhǎng)沙望城試驗(yàn)基地播種，每個(gè)株系播種三盆，待紅麻長(zhǎng)到三葉一心時(shí)（2014年6月3日）每盆留四株健壯苗進(jìn)行11h短光照處理，2014年7月5日開(kāi)花，開(kāi)始進(jìn)行育性調(diào)查，一直到開(kāi)花結(jié)束。

1.2.1 紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系花器調(diào)查

調(diào)查紅麻花粉情況，雌蕊柱頭的類型。

1.2.2 紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系花粉育性鑒定

以可育品種中紅麻 16號(hào)為對(duì)照，選取紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系沒(méi)有花粉的花朵、具有部分花粉的花朵，制成簡(jiǎn)易的臨時(shí)水裝片，用顯微鏡觀察花粉的形狀，然后用 I2－KI染色，觀察染色情況。

1.2.3 紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系不育度鑒定

紅麻開(kāi)花前，每天下午棉線扎住次日可開(kāi)花蕾的頂端，第二天開(kāi)花時(shí)使其不能打開(kāi)花瓣，防止外援花粉授粉。第二天對(duì)于完全沒(méi)有花粉的花朵掛牌，并標(biāo)明日期、株系；對(duì)具有部分花粉的花朵用鑷子夾取花粉授粉到柱頭，并掛牌標(biāo)明日期、株系。每個(gè)不育株系留一定數(shù)量的花，取對(duì)照中紅麻16號(hào)的花粉，進(jìn)行人工輔助雜交授粉，掛牌標(biāo)明日期、株系，一直到開(kāi)花結(jié)束，以可育品種中紅麻 16號(hào)自交為對(duì)照。最后對(duì)自交，鑷子輔助自交，人工輔助雜交的座果數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系花器的類型

紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系花粉有三種情況：花藥不開(kāi)裂，完全沒(méi)有花粉 （如圖1）；花藥開(kāi)裂，不產(chǎn)生花粉 （如圖2）；部分花藥開(kāi)裂，產(chǎn)生花粉（如圖3）。其中1A、2A兩個(gè)不育株系花朵全部是無(wú)粉，對(duì)照中紅麻16號(hào)花藥全部開(kāi)裂產(chǎn)生花粉 （如圖4）。

圖1 花藥不開(kāi)裂 無(wú)花粉Fig.1 Anther with indehiscence and non－pollen

圖2 花藥開(kāi)裂 無(wú)花粉Fig.2 Anther with dehiscence and non－pollen

圖3 部分花藥開(kāi)裂 部分花粉Fig.3 Anther with part dehiscence and pollen

圖4 花藥全部開(kāi)裂 全粉 （對(duì)照）Fig.4 Anther with whole dehiscence and pollen（CK）

紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系雌蕊的柱頭有兩種情況：（1）長(zhǎng)柱頭雌蕊，花藥不能包住柱頭（如圖5），不利于自花授粉，其中201A，203A，205A，206A，207A為長(zhǎng)柱頭；（2）短柱頭雌蕊，花藥完全包住柱頭 （如圖6），有利于自花授粉，其中202A，204A，1A，2A為短柱頭。

圖5 長(zhǎng)柱頭 雌蕊Fig.5 Long stigma and pistil

圖6 短柱頭 雌蕊Fig.6 Short stigma and pistil

2.2 紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系花粉的育性

紅麻可育花成熟的花粉粒為球形，金黃色，表面有尖刺 （如圖 7），I2－KI染色后呈現(xiàn)藍(lán)黑色 （如圖8）。部分花藥開(kāi)裂產(chǎn)生的花粉和可育花成熟的花粉粒一樣，球形，金黃色，表面有尖刺，但是 I2－KI不能染色?；ㄋ幉婚_(kāi)裂不能產(chǎn)生花粉的花朵，破開(kāi)花藥，觀察到的花粉粒有兩種情況：花粉粒與可育花成熟的花粉粒一樣，球形，金黃色，表面有尖刺 （如圖9）；花粉粒發(fā)育不完全，不是完整的球形 （如圖10），這兩種花粉粒都不能被 I2－KI染色（如圖11）?？梢?jiàn)不育株系有部分的花朵產(chǎn)生花粉，但是花粉沒(méi)有活性，不能自交座果。

圖7 可育花粉粒Fig.7 Fertile pollen grain

圖8 I2－KI染色可育花粉粒Fig.8 Stained fertile pollen grain I2－KI

圖9 不育花粉粒Fig.9 Sterile pollen grain

圖10 I2－KI染色不育花粉粒Fig.10 Stained sterile pollen grain I2－KI

圖11 不育花粉粒Fig.11 Sterile pollen grain

2.3 紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系的不育度

紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系，自交和鑷子輔助自交不能形成果實(shí)。但是在自然條件下，這些不育株系能夠接受外源有活力的花粉，形成果實(shí)。表明紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系雄蕊發(fā)育不正常，不能形成有功能的花粉，雌蕊發(fā)育正常能夠接受有活力的花粉，形成果實(shí)。紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系的授粉方式、各自的座果數(shù)和不育度如表1所示。

表1 10個(gè)紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系不育性的鑒定Tab.1 Identification of the sterility of 10 kenaf cytoplasmic male sterile lines

如表1所示201A，202A，203A，204A，205A，206A，207A，208A，1A，2A 10個(gè)紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系的不育度全部為 100%，表明這 10個(gè)紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育株系不育度好，是培育細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的良好株系。

3 討論

紅麻雄性不育系的選育是利用紅麻雜種優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)，紅麻雄性不育株系的選擇是選育紅麻雄性不育系的關(guān)鍵。在生產(chǎn)中，不育株系的選擇一般是根據(jù)花粉的有無(wú)來(lái)判斷植株是否可育，但是利用這種方法判斷紅麻是否可育存在一定的缺陷。紅麻不育株系的花有多種情況：有的花朵全部無(wú)花粉、有的花朵部分有花粉、有的花朵有微量花粉，但是這種花粉是沒(méi)有生物活性的不能使其自身授粉。所以有無(wú)花粉和花粉有無(wú)活性這兩者進(jìn)行結(jié)合來(lái)進(jìn)行紅麻不育株系的選擇更加科學(xué)。

紅麻不育株系花朵花粉的多樣性，可能是因?yàn)榧t麻控制花粉形成和控制花粉育性的是兩個(gè)基因連鎖群，并且這兩個(gè)基因連鎖群能夠獨(dú)立遺傳。我們下一步的工作計(jì)劃是對(duì)花粉的形成和花粉的育性進(jìn)行遺傳分析從而確定其遺傳規(guī)律。

［1］李德芳，陳安國(guó)，唐慧娟.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.

［2］周瑞陽(yáng).紅麻雄性不育株的發(fā)現(xiàn) ［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，35（2）：212.

［3］周瑞陽(yáng)，張新，張加強(qiáng)，等.紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的選育及雜種優(yōu)勢(shì)利用取得突破 ［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，41 （1）：314.

［4］熊和平.麻類作物育種學(xué) ［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2008：276.

［5］李德芳，李建軍，陳安國(guó)，等.質(zhì)核互作型紅麻雄性不育系LC030 1A的選育 ［J］.中國(guó)麻業(yè)科學(xué)，2013，35（4）：172－174，181.

Identification of Sterility for 10 Kenaf Male Sterile Lines

LI Hui，LI De－fang*，CHEN An－guo，TANG Hui－juan，LI Jian－jun，HUANG Si－qi （Institute of Bast Fiber Crops，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Changsha 410205）

Kenaf（Hibiscus cannabinus L.）is an annual fiber crop with the advantages of drought，salt and barren resistance.The use of kenaf heterosis can increase biological yield，improve fiber quality，save labor and material resources.This paper is mainly on the identification of the sterility of 10 kenaf cytoplasmic male sterile lines including 201A，202A，203A，204A，205A，206A，207A，208A，1A and 2A，which were bred by Institute of Bast Fiber Crops，Chinese Academy of Agricultural Sciences. In order to identify the degree of sterility，the fruits which were from these lines by self-pollination，self-pollination assisted with forceps and artificial－pollination were surveyed.The results showed the sterility degree of the 10 lines was 100%.These sterile lines need further backcrossing to breed other properties，which would lay a solid foundation for breeding the male sterile lines and matching of three lines breeding.

kenaf；male sterile；sterility

S563.5

A

1671－3532（2015）02－0075－05

2015－01－19

國(guó)家麻類技術(shù)體系紅麻育種崗位 （CARS－19－E07）資助

李輝 （1980－），男，博士后，主要從事紅麻育種。Email：guangjunmuzi＠126.com。

*通訊作者：李德芳 （1962－），男，研究員，博士／博士生導(dǎo)師，主要從事紅麻育種。Email：chinakenaf＠126.com。