劉嬌嬌，王 超，王 帥

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030)

甘藍(lán)雄性不育系PM·QM及其保持系的開花結(jié)實(shí)特性研究

劉嬌嬌，王 超*，王 帥

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030)

[目的]研究甘藍(lán)雄性不育系PM、QM及其保持系PF、QF的開花結(jié)實(shí)特性。[方法]以甘藍(lán)雄性不育系PM、QM及其保持系PF、QF作為材料，從其物候期、枝干數(shù)量及形態(tài)、開花結(jié)實(shí)方面進(jìn)行調(diào)查比較。[結(jié)果]甘藍(lán)雄性不育系與保持系的物候期基本一致，能與之配套。不育系與保持系在枝干數(shù)量及形態(tài)、花器官結(jié)構(gòu)形態(tài)方面均表現(xiàn)出差異明顯的特點(diǎn)，不育系表現(xiàn)出來了雄性不育的特點(diǎn)，結(jié)實(shí)情況良好。[結(jié)論]PM、QM可作為甘藍(lán)雄性不育育種的新材料。該研究可為人工合成保持系或者合理利用雄性不育系提供理論基礎(chǔ)。

甘藍(lán)；雄性不育系；保持系；開花；結(jié)實(shí)

不結(jié)球白菜(Brassicacampestrisssp.chinensis)起源于中國(guó), 在我國(guó)各地區(qū)尤其是南方被廣泛栽培, 是國(guó)內(nèi)重要的綠葉菜之一[1]。但是鑒于利用自交不親和性育種主要依賴于人工授粉,去雄麻煩,勞動(dòng)力成本較高,且連續(xù)自交易導(dǎo)致優(yōu)良性狀的退化,種子純度也不能保證[2]。作物育種上采用雄性不育系配制F1代，具有雜交率高、親本繁殖成本低等優(yōu)點(diǎn)，而細(xì)胞質(zhì)雄性不育系又具有保持、轉(zhuǎn)育簡(jiǎn)便等有利因素[3]。不育系在初花期如遇低溫，會(huì)出現(xiàn)花粉微量、植株黃化、雌蕊育性降低及敗蕾等不良現(xiàn)象，這將會(huì)影響親本和制種的純度[4]。蔬菜種子是蔬菜生產(chǎn)研究必需的材料，同一種類不同品種的種子在形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特性等方面存在著一定差異[5]。

筆者通過對(duì)甘藍(lán)(BrassicaoleraceaL. var.capitata)雄性不育系PM、QM及其保持系PF、QF的開花結(jié)實(shí)習(xí)性進(jìn)行鑒定, 進(jìn)一步了解其材料間的差異，為充分鑒定不育系PM、QM不育分子機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料試驗(yàn)材料為東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院甘藍(lán)育種課題組提供的甘藍(lán)品系PM、QM與其保持系PF、QF。

1.2 試驗(yàn)方法將試驗(yàn)材料種植于東北農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田中，從水分、光照、溫度等方面進(jìn)行田間管理。從現(xiàn)蕾期至采收期，調(diào)查比較其物候期、生長(zhǎng)勢(shì)、花器官結(jié)構(gòu)形態(tài)、結(jié)實(shí)情況等方面進(jìn)行觀察。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘藍(lán)雄性不育系與保持系物候期調(diào)查結(jié)果從表1可以看出，PM和QM的物候期基本一致,而它們與保持系的物候期有所差異。PM的現(xiàn)蕾期是4月25日，與其保持系一致，QM、QF的現(xiàn)蕾期是4月22日，也保持一致，而PM、QM的始花期較其保持系晚，一般晚3～4 d，相應(yīng)地，2個(gè)不育系盛花期明顯較其保持系晚3～5 d。由于保持系花期長(zhǎng)，所以它們采收期可以一致。

表1 甘藍(lán)雄性不育系與保持系物候期調(diào)查結(jié)果

親本現(xiàn)蕾期始花期盛花期結(jié)莢期采收期PM04-2505-1805-24～06-0406-0307-15PF04-2505-1405-19～06-0105-3007-15QM04-2205-1305-20～06-0205-2807-15QF04-2205-1005-18～05-3005-2507-15

2.2 甘藍(lán)雄性不育系與保持系植株形態(tài)特征調(diào)查結(jié)果從表2可以看出，保持系PF、QF株高明顯高于不育系PM、QM。不育系主莖明顯，莖粗壯，枝干開張度大，側(cè)枝較長(zhǎng)、較多，QM側(cè)枝長(zhǎng)短于PM，且QM 2級(jí)側(cè)枝數(shù)較PM少約3～4個(gè)；而保持系PF、QF的株型高大，主莖明顯，開張度大，1級(jí)側(cè)枝較長(zhǎng)，數(shù)量較多，但基本沒有2級(jí)側(cè)枝。

表2 甘藍(lán)雄性不育系與保持系親本植株形態(tài)特征

親本株高cm莖粗cm1級(jí)側(cè)枝數(shù)∥個(gè)1級(jí)側(cè)枝長(zhǎng)∥cm2級(jí)側(cè)枝數(shù)∥個(gè)2級(jí)側(cè)枝長(zhǎng)∥cmPM128.218.83664.39～1032.3PF150.016.52546.700QM121.616.83254.65～630.7QF147.518.92338.200

注：表中數(shù)據(jù)為20個(gè)植株平均值。

2.3 甘藍(lán)雄性不育系與保持系花器官形態(tài)結(jié)構(gòu)比較每個(gè)材料選取2個(gè)花器官進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察。如圖1所示，甘藍(lán)雄性不育株與可育株有明顯的形態(tài)差異，保持系花朵開放正常，由4片花瓣組成，皺縮或半皺縮雄蕊6枚,4長(zhǎng)2短,雌蕊單生；保持系花朵顏色與其不育系有明顯差異，保持系呈金黃色，較不育系的花朵顏色稍深；保持系花藥飽滿，呈金黃色，花粉較多。

不育系的花也是由4片花瓣組成，淺黃色，不育系的花瓣較保持系長(zhǎng)，花朵盛開時(shí),花瓣平展呈十字狀；雄蕊6枚,4長(zhǎng)2短,雌蕊單生。不育系PM的花藥呈三角形，干癟，雄蕊明顯短于雌蕊，有變黑現(xiàn)象；不育系QM的花藥呈短絲狀，干癟，雄蕊短于保持系；均沒有花粉；不育系的花絲短于保持系約3.02～3.19 mm。不育系的花蕾較保持系的花蕾長(zhǎng)，但沒有保持系寬，不育系的萼片長(zhǎng)度均沒有保持系長(zhǎng)，保持系萼片顏色較不育系淺。不育系的雌蕊略長(zhǎng)于保持系(表3)。

表3 甘藍(lán)雄性不育系與保持系花器官結(jié)構(gòu)比較

親本花蕾(長(zhǎng)×寬)∥mm×mm萼片∥mm花瓣(長(zhǎng)×寬)∥mm×mm花藥∥mm花絲∥mm雄蕊∥mm雌蕊∥mmPM10.77×4.069.0116.84×7.042.936.328.9610.56PF9.63×4.419.7519.32×9.502.529.3011.8210.26QM10.98×4.069.0116.83×7.032.936.279.0810.55QF9.42×4.449.9819.22×8.282.229.5611.7810.38

注：表中數(shù)據(jù)為10株平均值。

2.4 甘藍(lán)雄性不育系與保持系的結(jié)實(shí)特性從表4可以看出，保持系結(jié)實(shí)率均較高,且均高于不育系。不育系PM、QM的結(jié)實(shí)率分別為83%、88%,表明了它們的雌蕊正常發(fā)育，能夠開花結(jié)實(shí)。在表5中可以觀察到，不育系PM與其保持系PF莢的形狀均呈橢圓形，且莢長(zhǎng)、莢粗；不育系PM、QM莢形態(tài)特征存在明顯差異；不育系PM、QM的莢粗較其保持系PF、QF略小0.06～0.08 cm；不育系PM單莢結(jié)子數(shù)為24粒，較其保持系PF少4粒，千粒重為3.26 g，較PF低0.28 g；不育系QM單莢結(jié)子數(shù)為21粒，較其保持系QF少6粒，千粒重為2.98 g，較PF低0.16 g。整體來說，PM、PF的莢粒比較大，圓潤(rùn)、飽滿，而QM、QF的莢粒小，顏色淺。

表4 甘藍(lán)雄性不育系與保持系結(jié)實(shí)特性

親本授粉花數(shù)∥朵結(jié)莢數(shù)∥莢結(jié)莢率∥%PM1008383PF1009292QM1008888QF1009494

表5 甘藍(lán)雄性不育系與保持系結(jié)莢形態(tài)比較

親本莢的形狀莢長(zhǎng)cm莢粗cm單莢結(jié)籽數(shù)∥粒籽粒大小籽粒重∥gPM橢圓形6.340.4524中3.26PF橢圓形6.420.5328大3.54QM扁圓、長(zhǎng)5.480.3521中2.98QF扁圓、長(zhǎng)6.080.4127大3.14

3 結(jié)論與討論

目前甘藍(lán)胞質(zhì)雄性不育系來源較單一，因此應(yīng)繼續(xù)收集不同類型的甘藍(lán)胞質(zhì)雄性不育類型進(jìn)行屬間不同胞質(zhì)雄性不育型之間的轉(zhuǎn)育，發(fā)現(xiàn)或者創(chuàng)造新型胞質(zhì)雄性不育型，以實(shí)現(xiàn)育種的豐富性和多樣性。試驗(yàn)中甘藍(lán)雄性不育系PM、QM與其保持系PF、QF的現(xiàn)蕾期基本一致，PM、QM的始花期較其保持系晚，一般晚3～4 d，相應(yīng)地，2個(gè)不育系盛花期明顯較其保持系晚3～5 d。植株形態(tài)方面，不育系主莖明顯，莖粗壯，枝干開張度大，側(cè)枝較長(zhǎng)、較多，保持系的株型高大，主莖明顯，開張度大，1級(jí)側(cè)枝較長(zhǎng)，數(shù)量較多，但基本沒有2級(jí)側(cè)枝。雄性不育系的花器官均表現(xiàn)出了不育系特有的性狀，雌蕊長(zhǎng)度明顯大于雄蕊，且有變黑現(xiàn)象，花藥干癟，無花粉，而保持系雄蕊花藥飽滿，花粉多。不育系PM、QM的結(jié)實(shí)率分別為83%、88%,莢長(zhǎng)度適中，籽粒飽滿適中，表明了它們的雌蕊發(fā)育正常，能夠正常開花結(jié)實(shí)。綜上所述，PM、QM可作為甘藍(lán)雄性不育育種的新材料。

結(jié)莢特性除與親本的遺傳特性有關(guān)外,還與其生長(zhǎng)環(huán)境有關(guān)[5]。但在定植后若溫度不足，可能會(huì)導(dǎo)致花的雌蕊發(fā)育不良,花粉敗育,授粉失敗,從而造成結(jié)莢量較低。所以應(yīng)在今后育種過程中注意溫度的管理。

[1] 陳龍正,薛峰,單奇?zhèn)?等.不結(jié)球白菜胞質(zhì)雄性不育新材料90-2花器特點(diǎn)及分子鑒定[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，26(4):882-884.

[2] 柴丹,李成瓊,宋洪元.十字花科作物CMS及相關(guān)開放閱讀框研究進(jìn)展[C]//中國(guó)園藝學(xué)會(huì)十字花科分會(huì)第十一屆學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集,2013:31-38.

[3] 宋紅霞，郝晶，孫水生，等.甘藍(lán)雄性不育系及保持系的開花結(jié)實(shí)特性研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，49(8)：1893-1895.

[4] 簡(jiǎn)元才，丁云花.甘藍(lán)胞質(zhì)雄性不育系的選育及利用[J].中國(guó)蔬菜，2005(6)：4-6.

[5] 王超，張韜，范金霞.春甘藍(lán)抽薹特性的研究(Ⅲ).農(nóng)藝性狀間遺傳相關(guān)與通徑分析[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2004，35(1)：31-33.

Study on Flowering and Fruiting Characteristics of PM, QM and Its Maintainer Line of Cabbage Male Sterile

LIU Jiao-jiao, WANG Chao*, WANG Shuai

(College of Horticulture, Northeast Agricultural University, Harbin, Heilongjiang 150030)

[Objective]To study cabbage male sterile PM, QM, and its maintainer line PF, QF blooming and fruiting characteristics. [Method] With cabbage male sterile PM, QM, and its maintainer line PF, QF as material, the phenological period, branches number and morphology, blooming and fruiting were investigated and compared. [Result] Experiments show that the male sterile line and maintainer of phenological phases are consistent. Sterile line and maintainer showed significant differences in branches number form and floral organ morphology characteristic, CMS lines showed the characteristics of male sterility, fruiting situation was good.[Conclusion] PM, QM can be used as cabbage male sterile breeding material. The study will provide theoretical basis for synthetic or rational use of CMS maintainer.

Cabbage; Male sterility; Maintainer; Blooming; Fruiting

劉嬌嬌(1988-)，女，黑龍江哈爾濱人，碩士研究生，研究方向：蔬菜學(xué)。*通訊作者，教授，從事甘藍(lán)育種方面的研究。

2015-03-20

S 635

A

0517-6611(2015)13-016-02