殷 婷,趙 彤,余青蘭,趙志剛
(青海省農(nóng)林科學(xué)院/青海大學(xué)/青海省春油菜遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/國(guó)家油菜改良中心青海分中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部春油菜科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站/青海省春油菜研究開(kāi)發(fā)中心/青海省春油菜工程技術(shù)研究中心,青海 西寧 810016)
【研究意義】油菜作為重要的經(jīng)濟(jì)作物和油料作物,隸屬十字花科蕓薹屬,主要包括了二倍體的白菜型油菜(Brassicarapa,AA,2n=2x=20)、異源四倍體的芥菜型油菜(B.juncea,AABB,2n=4x=36)和甘藍(lán)型油菜(B.napus,AACC,2n=4x=38)。甘藍(lán)型油菜具有抗病、抗倒、抗裂角、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等突出特性[1],在新中國(guó)成立后逐漸取代了之前的主栽種白菜型油菜和芥菜型油菜[2]。甘藍(lán)型油菜遺傳資源相對(duì)匱乏且自然界中遺傳變異有限,在很大程度上限制了甘藍(lán)型油菜的遺傳改良。近年來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,育種家們想通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交來(lái)拓寬甘藍(lán)型油菜遺傳基礎(chǔ),豐富其遺傳多樣性。【前人研究進(jìn)展】遠(yuǎn)緣雜交雖然豐富了遺傳資源,但也存在不親和問(wèn)題,從而導(dǎo)致了遠(yuǎn)緣雜交難以獲得雜交種。遠(yuǎn)緣雜交的親和性受環(huán)境、親本基因型等的影響[3]。隨著甘白種間雜交的廣泛應(yīng)用,其親和性的研究也受到許多關(guān)注。趙彩霞等[4]對(duì)青藏高原白菜型油菜和甘藍(lán)型油菜雜交親和性研究結(jié)果表明:甘白雜交F1植株表型偏母本且自交親和,不同雜交方式雜親和性從大到小依次為白菜型油菜品種間雜交、(甘藍(lán)型油菜×白菜型油菜)、(白菜型油菜×甘藍(lán)型油菜),自交親和性從大到小依次為甘藍(lán)型油菜、F1(甘藍(lán)型油菜×白菜型油菜)、F1(白菜型油菜×甘藍(lán)型油菜)、白菜型油菜,之后何麗[1]和趙艷寧等[5]對(duì)甘藍(lán)型與白菜型冬油菜雜交親和性分析時(shí)也表現(xiàn)相同的規(guī)律。因此,甘白雜交時(shí)以甘藍(lán)型為母本可提高雜交親和性,同時(shí)通過(guò)甘白雜交對(duì)改良甘藍(lán)型油菜和白菜型自交親和性研究具有積極的意義。由于遠(yuǎn)緣雜交種集合了雙親的染色體,一般其表型介于雙親之間,個(gè)別性狀偏向于某一親本且雄性不育。何鳳仙等[6]發(fā)現(xiàn)甘藍(lán)型油菜與薺菜屬間雜交后代外部形態(tài)偏向母本,部分有利性狀偏向父本,少數(shù)有超親性狀。在孫龍濤[7]的研究中發(fā)現(xiàn),黑芥與白菜雜種性狀整體介于雙親之間,但個(gè)別性狀偏向于母本。遠(yuǎn)緣雜交種中出現(xiàn)一些異?,F(xiàn)象如父本染色體的消除、染色體滲入及不減數(shù)配子的結(jié)合等會(huì)產(chǎn)生偏母本或其他類(lèi)型的植株。如牛妍[8]在進(jìn)行芥菜型與白菜種間雜交時(shí)發(fā)現(xiàn),芥菜型油菜×白菜型油菜的F1表型偏芥菜型,植株生長(zhǎng)旺盛,分枝少,花粉完全不育,而白菜型油菜×芥菜型油菜的F1植株形態(tài)介于中間型,分枝基部叢生且較多。甘藍(lán)型油菜由甘藍(lán)和白菜雜交并加倍進(jìn)化而來(lái),其A基因組由二倍體祖先中白菜提供,在長(zhǎng)期的遺傳進(jìn)化過(guò)程中發(fā)生了很大變化,同時(shí)甘藍(lán)型油菜的A亞基因組相比C亞基因組遺傳變異更豐富,二者雜交較易獲得甘藍(lán)型品系[9-11]。因此,白菜型油菜的A基因組遺傳成分的利用對(duì)豐富甘藍(lán)型油菜遺傳變異極為有利。目前,通過(guò)甘藍(lán)型油菜和白菜型油菜雜交獲得不少優(yōu)良的新型甘藍(lán)型油菜,但缺乏對(duì)甘白雜交早期世代的細(xì)胞遺傳學(xué)分析,而且在后代處理上,傳統(tǒng)育種是采用與甘藍(lán)型油菜多次回交,這樣白菜型油菜只有少量的遺傳成分導(dǎo)入甘藍(lán)型油菜?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本研究通過(guò)甘藍(lán)型油菜與特早熟白菜型油菜種間雜交,利用形態(tài)學(xué)、細(xì)胞學(xué)手段對(duì)F1及自交或姊妹交F2、F3進(jìn)行分析,揭示甘白雜種后代染色體數(shù)目變化趨勢(shì)?!緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】此結(jié)果為通過(guò)甘白雜交快速獲得新型特早熟甘藍(lán)型油菜提供細(xì)胞學(xué)支撐。
甘藍(lán)型油菜青油14號(hào)、AG 14和特早熟白菜型油菜浩油11號(hào)、門(mén)源小油菜分別于2017年9月5日和15日分批播種于青海省農(nóng)林科學(xué)院春油菜研究所溫室內(nèi)。開(kāi)花后選擇青油14號(hào)、AG 14中生長(zhǎng)健壯且無(wú)明顯病蟲(chóng)害的單株,分別與特早熟白菜型油菜門(mén)源小油菜、浩油11號(hào)進(jìn)行正反交,嚴(yán)格隔離和去除雄蕊,雜交獲得F1。套紗帳獲得F2,選擇偏甘藍(lán)型油菜的F2植株自交獲得F3。
1.2.1 雜交結(jié)角率及親和指數(shù) 雜交時(shí)剝除母本的雄蕊,柱頭上涂抹父本花粉后嚴(yán)格套袋,防止串粉污染。雜交后分枝掛上記有雜交方式、授粉花朵及雜交日期的紙牌。授粉后在成熟裂角前分別收獲統(tǒng)計(jì)各分枝結(jié)角數(shù)、飽滿(mǎn)種子數(shù),計(jì)算結(jié)角率和親和指數(shù)。
1.2.2 花粉可染率觀察 晴朗天氣,選取每株當(dāng)天新開(kāi)放的2朵花,將花粉涂抹在載玻片上,用醋酸洋紅染色,蓋上蓋玻片,濾紙吸取多余染液,顯微鏡10倍鏡下觀察每朵花的3個(gè)視野,統(tǒng)計(jì)可染花粉粒占視野花粉??倲?shù)的比率即花粉可染率。
1.2.3 有絲分裂觀察 幼嫩花蕾置于離心管內(nèi),用冰盒取回實(shí)驗(yàn)室,解剖針挑取子房,置于8-羥基喹啉溶液中處理3~4 h,更換溶液為卡諾固定液(V無(wú)水乙醇︰V冰乙酸=3︰1)。鏡檢觀察時(shí),固定好的子房取出,置于1 mol/L 的HCl溶液,在60 ℃恒溫水浴鍋中水解6~8 min,蒸餾水沖洗后在載玻片上搗碎,滴上卡寶品紅后蓋上蓋玻片,顯微鏡下觀察并統(tǒng)計(jì)染色體數(shù)目。
1.2.4 減數(shù)分裂觀察 幼嫩花蕾置于裝好卡諾固定液的玻璃瓶中,更換固定液至花蕾褪色。鏡檢時(shí),固定好的花蕾中剝?nèi)』ㄋ?,置? mol/L HCl溶液,在60 ℃恒溫水浴鍋中水解3 min,蒸餾水沖洗后在載玻片上搗碎,滴上卡寶品紅后蓋上蓋玻片,顯微鏡下觀察染色體行為。
以甘藍(lán)型油菜×特早熟白菜型油菜為正交,進(jìn)行正反交結(jié)實(shí)比較(表1)。正交試驗(yàn)中,青油14號(hào)×門(mén)源小油菜結(jié)角率為85.71 %,親和指數(shù)為11.36;AG 14×浩油11號(hào)結(jié)角率為67.44 %,親和指數(shù)為10.23。反交試驗(yàn)中,門(mén)源小油菜×青油14號(hào)結(jié)角率為95.38 %,親和指數(shù)為6.03;浩油11號(hào)×AG 14結(jié)角率為81.51 %,親和指數(shù)為3.66。通過(guò)對(duì)結(jié)實(shí)情況的研究發(fā)現(xiàn)4個(gè)雜交組合方式結(jié)角率在65 %以上,且正交組合親和指數(shù)皆高于反交,正反交親和性表現(xiàn)為(甘藍(lán)型油菜×特早熟白菜型油菜)>(特早熟白菜型油菜×甘藍(lán)型油菜)。
表1 甘白種間雜交親和性Table 1 Crossing-compatibility index between Brassica napus and B.rapa
根據(jù)田間植株的形態(tài),對(duì)甘白雜種進(jìn)行初步鑒定。田間形態(tài)調(diào)查發(fā)現(xiàn)青油14號(hào)×門(mén)源小油菜和AG 14×浩油11號(hào)的F1植株均大部分生長(zhǎng)旺盛,分枝較多,表現(xiàn)出明顯的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì),個(gè)別植株苗弱、死蕾、不育等,表現(xiàn)為劣勢(shì)。雜種植株株高和花期介于雙親之間,但整體形態(tài)上偏向于母本甘藍(lán)型油菜(圖1)且花粉育性不佳。
體細(xì)胞檢測(cè)2個(gè)甘白雜交組合雜種F1植株染色體數(shù)均為2n=29,推測(cè)其基因組成為AAC(圖2-A)。青油14號(hào)×門(mén)源小油菜的F1減數(shù)分裂終變期PMCs共觀察了118個(gè),染色體配對(duì)以二價(jià)體為主,二價(jià)體數(shù)目變化于10~14之間,出現(xiàn)多價(jià)體的PMCs為15.25 %(三價(jià)體15個(gè),四價(jià)體2個(gè),五價(jià)體1個(gè));中期I的PMCs共觀察了119個(gè),96.64 %出現(xiàn)落后染色體,數(shù)目在1~5之間(圖2-B);后期I/II的PMCs共109個(gè),存在落后染色體的PMCs為20.18 %(圖2-C),出現(xiàn)染色體橋的為1.83 %,后期I 有42.20 %的PMCs以15/14方式分離,其他的PMCs以16/13、17/12和18/11等方式分離;四分體時(shí)期的PMCs共觀察了104個(gè),以四分孢子為主,14.40 %的PMCs出現(xiàn)三分的異常分裂,還出現(xiàn)了3個(gè)五分孢子。
AG 14×浩油11號(hào)的F1減數(shù)分裂終變期PMCs共觀察了97個(gè),染色體配對(duì)以二價(jià)體為主,二價(jià)體數(shù)目變化介于10~14之間,也有23.71 %的PMCs出現(xiàn)多價(jià)體,其中三價(jià)體21個(gè),四價(jià)體1個(gè),五價(jià)體1個(gè);中期I的PMCs共103個(gè),97.09 %出現(xiàn)落后染色體,數(shù)目在1~6之間,分別分布在赤道板兩側(cè);后期I/II的PMCs共觀察了121個(gè),14.88 %的PMCs出現(xiàn)落后染色體(圖2-D),5.79 %出現(xiàn)染色體橋(圖2-E),后期I主要呈15/14分離,占觀察細(xì)胞總數(shù)的35.54 %,其余以16/13、17/12和18/11等方式分離;四分體時(shí)期的PMCs共觀察了106個(gè),以四分孢子為主(圖2-F),4.72 %的PMCs出現(xiàn)三分的異常分裂,還出現(xiàn)了1個(gè)五分孢子。甘白雜種三倍體AAC減數(shù)分裂過(guò)程中,終變期染色體以單價(jià)體、二價(jià)體和多價(jià)體等形式存在及中期I出現(xiàn)染色體落后情況,導(dǎo)致染色體在后期I、后期II向兩極移動(dòng)時(shí)速度緩慢且方向不定,從而在后期I、后期II及四分體時(shí)期出現(xiàn)落后染色體、染色體橋等現(xiàn)象,這些染色體行為表明了A、C染色體組間具有一定的同源性,同時(shí)減數(shù)分裂的紊亂導(dǎo)致了F1花粉育性不佳。
青油14號(hào)×門(mén)源小油菜雜交F2群體體細(xì)胞觀察如表2所示:共觀察97株,染色體數(shù)目介于20~58之間。2n=20的植株有2株,形態(tài)上偏白菜型,占總數(shù)的2.06 %,2n=23~27的植株15株,形態(tài)上介于雙親之間,占總數(shù)的15.46 %,2n=29~48的植株80株,形態(tài)上偏甘藍(lán)型,占總數(shù)的82.47 %,其中5株2n=38,花粉可染率均大于80 %。
表2 青油14號(hào)×門(mén)源小油菜雜交F2群體染色體數(shù)目Table 2 No.of chromosomes with F2 between Qingyou 14×Menyuanxiaoyoucai 11
AG 14×浩油11號(hào)雜交F2群體體細(xì)胞觀察如表3所示:共觀察108株,染色體數(shù)目介于20~58之間。2n=20的植株有1株,形態(tài)上偏白菜型,占總數(shù)的0.93 %,2n=24~28的植株19株,形態(tài)上介于雙親之間,占總數(shù)的17.59 %,2n=29~58的植株88株,形態(tài)上偏甘藍(lán)型,占總數(shù)的81.48 %,其中9株2n=38,花粉可染率在64.94 %~90.27 %。
表3 AG 14×浩油11號(hào)雜交F2群體染色體數(shù)目Table 3 No.of chromosomes with F2 between spring AG×Haoyou 11
青油14號(hào)×門(mén)源小油菜和AG 14×浩油11號(hào)雜交F2群體體細(xì)胞觀察發(fā)現(xiàn):染色體數(shù)目介于20~58之間。2n=20的植株形態(tài)上偏白菜型,2n=23~28的植株形態(tài)上介于雙親之間,2n=29~58的植株形態(tài)上偏甘藍(lán)型,其中2n=38的植株較少。F2植株形態(tài)變異廣泛,經(jīng)細(xì)胞學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)偏白菜型和中間型植株2n=20~28,在選育甘藍(lán)型油菜時(shí)可根據(jù)表型對(duì)其淘汰。
在青油14號(hào)×門(mén)源小油菜和AG 14×浩油11號(hào)雜交的F2群體中,分別選取偏甘藍(lán)型油菜,自交種子于2019年5月播種于試驗(yàn)田。根據(jù)葉型、株高等調(diào)查發(fā)現(xiàn)F3群體形態(tài)上均偏甘藍(lán)型。在兩個(gè)正交組合后代F3群體中,選擇到具有38條染色體的植株20和6株,分別占27.40 %和12.77 %。如表4所示,2個(gè)組合中,2n=29~30的植株F3中2n=38的比例較低甚至沒(méi)有,2n=31~34的植株后代中2n=38的比例約為0~26.67 %。總體上可以看出,F(xiàn)2植株染色體數(shù)目越高,其后代獲得2n=38的植株比例越大。2n=38的F2植株F3中2n=38的比例約為46.67 %,仍有一半以上的F3植株沒(méi)有達(dá)到38條染色體,這可能與F2中2n=38條的植株減數(shù)分裂終變期出現(xiàn)單價(jià)體和多價(jià)體、中期I及后期出現(xiàn)落后染色體和染色體橋有關(guān)。
表4 F3中染色體為38條植株Table 4 Somatic cell with 38 chromosomes of F3 plants
高等植物開(kāi)花這一現(xiàn)象是植株由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)為生殖生長(zhǎng)的重大轉(zhuǎn)變過(guò)程。植株開(kāi)花時(shí)間的早晚對(duì)其成熟期、產(chǎn)量、品質(zhì)等有著一定的影響。油菜適宜的開(kāi)花時(shí)間是保證高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的前提條件[14]。對(duì)各雜交后代的開(kāi)花時(shí)間情況統(tǒng)計(jì)分析(表5),發(fā)現(xiàn)兩個(gè)正交組合F1花期均介于雙親之間。青油14號(hào)×門(mén)源小油菜的F2偏白菜型植株中80.00 %的開(kāi)花期比甘藍(lán)型親本早7 d,中間型的為30.00 %,偏甘藍(lán)型的僅28.85 %,F(xiàn)3群體均為偏甘藍(lán)型,開(kāi)花期比親本青油14號(hào)早7 d的占19.77 %;AG 14×浩油11號(hào)的F2偏白菜型植株中66.67 %的開(kāi)花期比甘藍(lán)型親本早7 d,中間型的為31.43 %,偏甘藍(lán)型的僅28.13 %,F(xiàn)3群體均為偏甘藍(lán)型,開(kāi)花期比親本青油14號(hào)早7d的占8.16 %。由此可知:在甘藍(lán)型油菜與特早熟白菜型油菜雜交后代中,F(xiàn)1植株花期介于雙親之間,F(xiàn)2群體中偏白菜型植株大都開(kāi)花較早,而中間型、偏甘藍(lán)型植株中早花植株的概率在依次降低,且F2偏甘藍(lán)型油菜后代F3中早花植株更少,不足20.00 %。
表5 甘白雜交后代開(kāi)花期Table 5 Flowering period of hybridization pogenies between B.napus and B.rapa
遠(yuǎn)緣雜交由于親本間基因型差異較大,普遍存在生殖隔離的障礙,具體分為受精不親和、受精后胚胎發(fā)育障礙、雜種夭亡或不育等情況。蕓薹屬6個(gè)種間均可相互雜交,實(shí)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)移,但不同的物種之間雜交,其交配能力存在一定差異。前人研究表明甘藍(lán)型油菜與白菜型種間雜交容易,通過(guò)常規(guī)種間雜交即可得到雜交種,后代中也易得到優(yōu)良的甘藍(lán)型油菜[9]。本試驗(yàn)通過(guò)3個(gè)甘藍(lán)型油菜與2個(gè)特早熟白菜型油菜正反交,對(duì)雜交親和性進(jìn)行分析。從結(jié)實(shí)情況看,不同的甘藍(lán)型油菜與特早熟白菜型油菜通過(guò)有性雜交,結(jié)角率達(dá)65 %以上,但雙親相同的正反交親和性存在一定的差異,這說(shuō)明甘藍(lán)型油菜與特早熟白菜型油菜種間雜交親和性受細(xì)胞質(zhì)背景的影響。以特早熟白菜型油菜為母本的反交組合角果脫粒發(fā)現(xiàn)存在許多癟籽,飽滿(mǎn)籽粒少,初步推斷特早熟白菜型油菜與甘藍(lán)型油菜雜交存在著受精后胚胎發(fā)育的障礙。以甘藍(lán)型油菜為母本的正交組合角果中多為飽滿(mǎn)籽粒,較反交組合更易獲得雜交種,親和指數(shù)高,這與前人[15-17]的研究結(jié)果中以染色體數(shù)目多的親本為母本獲得真雜種概率高的結(jié)論相一致。
甘白雜種F1形態(tài)均偏向于母本。有研究結(jié)果表明外源基因在后代這一新的遺傳背景不一定能在形態(tài)上得以體現(xiàn),孫萬(wàn)倉(cāng)等[18]]認(rèn)為植株偏母本是異源父本花粉誘導(dǎo)孤雌生殖所致。因此,對(duì)雜種真假的鑒定還需結(jié)合細(xì)胞、分子等方法進(jìn)一步鑒定。甘白雜種F1花粉育性差,自交難以結(jié)實(shí),可能是雜種含有2個(gè)十分相似但又有分化的蕓薹屬A基因組以及甘藍(lán)型油菜的C基因組,在減數(shù)分裂過(guò)程中遺傳物質(zhì)發(fā)生重組,產(chǎn)生多種類(lèi)型的配子所致,與Choudhary[19]研究觀察B.juneca×toria、B.juncea×yellow sarson雜種F1花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂形成不減數(shù)配子,導(dǎo)致花粉活力分別為16.5 %和20.4 %,花粉育性不佳相似。本研究甘藍(lán)型油菜與特早熟白菜型油菜雜種F1體細(xì)胞具有預(yù)期的染色體數(shù)(2n=29),這與陳樹(shù)忠等[20]對(duì)羽衣甘藍(lán)和甘藍(lán)型油菜雜種體細(xì)胞染色體數(shù)為雙親配子染色體數(shù)之和相一致。雜種F1染色體來(lái)源于甘藍(lán)型油菜和特早熟白菜型油菜兩個(gè)不同的物種,由于一些染色體同源性較低,在減數(shù)分裂中期配對(duì)不正常,形成單價(jià)體,而另一些染色體具有部分同源性,在減數(shù)分裂中進(jìn)行同源配對(duì),形成多價(jià)體,減數(shù)分裂后期單價(jià)體隨機(jī)移向細(xì)胞兩極,部分由于移動(dòng)緩慢且方向不定而落后在赤道板上,出現(xiàn)落后染色體,這與Olsson[21]、牛妍[8]細(xì)胞學(xué)觀察雜種染色體配對(duì)時(shí)存在單價(jià)體、二價(jià)體、三價(jià)體等相一致。減數(shù)分裂過(guò)程中單價(jià)體、多價(jià)體、落后染色體、染色體橋等的出現(xiàn),說(shuō)明存在A基因組間的同源配對(duì)、A基因組和C基因組以及C基因組內(nèi)部部分同源配對(duì)情況,也伴隨染色體的交換、缺失、易位、插入等的發(fā)生,表明甘藍(lán)型油菜與特早熟白菜型油菜種間雜交實(shí)現(xiàn)了物種間遺傳物質(zhì)的相互滲透和重新組合,是獲得新變異后代的理論基礎(chǔ)。
由于甘白雜種F1染色體數(shù)目為雙親染色體的一半,說(shuō)明每一個(gè)親本只提供了相當(dāng)于單倍體的基因組,雙親基因組間具有較大的差異,導(dǎo)致基因組內(nèi)部分同源配對(duì)及基因組間部分同源配對(duì),減數(shù)分裂終變期形成多價(jià)體,同源性較低的染色體形成單價(jià)體,從而出現(xiàn)落后染色體、染色體橋等異?,F(xiàn)象,形成多種類(lèi)型的配子。后代F2通過(guò)體細(xì)胞觀察發(fā)現(xiàn)染色體數(shù)目存在明顯差異,將表型與細(xì)胞學(xué)結(jié)合,表型偏白菜型油菜植株2n=20,中間型植株2n=23~28,偏甘藍(lán)型油菜植株2n=29~58。與牛妍[8]的研究中芥白雜交后代2n=20的植株偏白菜型,2n=21~25的植株中間型,2n=26~28的植株偏芥菜型,染色體數(shù)目越多,形態(tài)越偏染色體數(shù)目多的親本這一結(jié)果一致。偏白菜型和中間型植株2n=20~28,在選育新型甘藍(lán)型油菜時(shí),可以此初步給予淘汰。F2中2n=38的植株較少,且自交難以結(jié)實(shí)。F2群體偏甘藍(lán)型植株自交后代F3全為偏甘藍(lán)型,細(xì)胞學(xué)觀察發(fā)現(xiàn),F(xiàn)2中2n=35~38的植株自交后代中2n=38的植株達(dá)25 %以上且減數(shù)分裂單價(jià)體、三價(jià)體明顯減少,但F2中2n=38的植株自交后代2n=38的比例并非100 %,可能是由于雜交后代中異源染色體的存在,使減數(shù)分裂過(guò)程中染色體配對(duì)時(shí)存在單價(jià)體、三價(jià)體以及后期分離出現(xiàn)落后染色體、染色體橋等,形成的配子染色體數(shù)目及組成存在差異,導(dǎo)致后代廣泛分離。為減少甘白雜交選育甘藍(lán)型油菜的中因群體過(guò)大造成的繁重工作量,可根據(jù)表型在田間初步淘汰偏白菜型和中間型的F2植株,對(duì)F2群體偏甘藍(lán)型植株細(xì)胞學(xué)檢測(cè),選出2n≥35的植株自交選育新型甘藍(lán)型油菜。
我國(guó)白菜型油菜品種資源豐富,栽培馴化歷史長(zhǎng),分布廣,具有耐瘠、抗旱、早熟、分枝多且分枝低等優(yōu)良特性,且遺傳資源豐富,是青海高海拔地區(qū)唯一能正常成熟的油菜栽培類(lèi)型[8]。然而,白菜型油菜相比甘藍(lán)型油菜產(chǎn)量低、雜種優(yōu)勢(shì)利用困難。甘藍(lán)型油菜原產(chǎn)于歐洲,僅有400多年的歷史,具有抗病、產(chǎn)量高、品質(zhì)好、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn),在新中國(guó)成立后逐漸取代了之前的主栽種白菜型油菜和芥菜型油菜[1]。然而,甘藍(lán)型油菜沒(méi)有野生種質(zhì)資源,種內(nèi)分化程度低,遺傳基礎(chǔ)在人為選擇過(guò)程中漸趨狹窄,遺傳資源匱乏,且原有春性甘藍(lán)型油菜資源生育期較長(zhǎng),且在青海高海拔地區(qū)無(wú)法正常成熟,嚴(yán)重阻礙了甘藍(lán)型油菜產(chǎn)區(qū)的增產(chǎn)增收和甘藍(lán)型油菜的育種進(jìn)程。開(kāi)花時(shí)間對(duì)油菜成熟期、產(chǎn)量等有著一定的影響。甘藍(lán)型油菜在青海等高海拔地區(qū)難以正常成熟,而作為高海拔地區(qū)主栽類(lèi)型的白菜型油菜具有早熟的特點(diǎn),但產(chǎn)量低。本研究在資源創(chuàng)新的親本選擇上,選擇了春性AG 14以及青海省農(nóng)林科學(xué)院育成的春性雙低的早熟油菜青油14號(hào)。作為供體親本的特早熟白菜型油菜選擇了青海高海拔地區(qū)種植較為廣泛的浩油11號(hào)和門(mén)源小油菜。通過(guò)甘藍(lán)型油菜與特早熟白菜型油菜種間雜交,其后代F1表型偏甘藍(lán)型,但花期介于雙親之間,早于甘藍(lán)型親本,晚于特早熟白菜型親本。F2植株形態(tài)發(fā)生變異,主要分為偏白菜型、中間型和偏甘藍(lán)型,且以偏甘藍(lán)型植株為主。其中早花植株多為偏白菜型,偏甘藍(lán)型且自交結(jié)實(shí)的早花植株少,鑒于甘白雜交主要目的是獲得早熟的新型甘藍(lán)型油菜,結(jié)合上述試驗(yàn)結(jié)果,偏向選擇F2中偏甘藍(lán)型的油菜植株自交獲得F3。F3群體中存在開(kāi)花較早的偏甘藍(lán)型植株,但比F2群體偏甘藍(lán)型植株中早花植株占比少,這可能與特早熟白菜型油菜遺傳物質(zhì)在后代中滲入多少有關(guān)。遠(yuǎn)緣雜交后代性狀受父母本影響的程度不對(duì)等,雖能獲得父本的某些性狀,但其后代整體更偏向于母本,且隨著世代的增加,后代群體中父本的遺傳力更加弱化[18]。本研究甘白雜交后代中,特早熟白菜型油菜早花這一性狀在后代群體中的表現(xiàn)情況再一次證明了該觀點(diǎn)。
本研究通過(guò)對(duì)甘白雜交早期世代細(xì)胞學(xué)觀察,發(fā)現(xiàn)(甘藍(lán)型油菜×特早熟白菜型油菜)較(特早熟白菜型油菜×甘藍(lán)型油菜)更易獲得雜交種,且所得雜種F1染色體為雙親配子染色體數(shù)之和,PMCs減數(shù)分裂時(shí)存在異常行為。后代F2形態(tài)變異廣泛,偏白菜型的植株2n=20,中間型植株2n=23~28,偏甘藍(lán)型植株2n=29~58,其中2n=38的植株較少。偏甘藍(lán)型的F2植株自交后代全為偏甘藍(lán)型,其中2n=35~38的植株后代中2n=38的植株占25.00 %以上?;ㄆ谡{(diào)查發(fā)現(xiàn)F1花期介于雙親之間,F(xiàn)2中早花植株的概率降低,且F3中早花植株更少,不足20.00 %。