張學(xué)芬，王亞秀，和禹廷，劉小愿，張妮南，張魯剛

（西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院 陜西 楊凌 712100）

菜心（syn.L. ssp.var.Tsen et Lee）又稱(chēng)菜薹，是十字花科蕓薹屬中以食用花薹為主的一種蔬菜，也是我國(guó)南方地區(qū)主栽蔬菜之一，周年生產(chǎn)供應(yīng)，既適合市銷(xiāo)，又經(jīng)常銷(xiāo)往中國(guó)港澳、日本、美國(guó)、歐洲及東南亞等國(guó)家和地區(qū)。起源于廣東的菜心，被譽(yù)為“蔬菜之冠”，是廣東省栽培面積最大和市場(chǎng)供應(yīng)最主要的蔬菜。隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)菜心的需求使得育種家們不斷地提高菜心的產(chǎn)量和品質(zhì)。

十字花科植物存在明顯的雜種優(yōu)勢(shì)，利用雜種優(yōu)勢(shì)是提高菜心產(chǎn)量的有效手段。利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育系制種，具有易操作、成本低和雜交種純度高等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于多種作物雜交種生產(chǎn)。但是目前在菜心上尚未發(fā)現(xiàn)可以利用的雄性不育源，其雄性不育材料通常來(lái)源于種間或種內(nèi)雜交、回交后所得。彭謙等運(yùn)用CMS 油菜湘油A 和菜心雜交，然后一直回交，育成我國(guó)首個(gè)菜心細(xì)胞質(zhì)雄性不育系002-8-20A 及其保持系。劉自珠等又利用002-8-20A 培育出多個(gè)菜心雜交組合；張喆以不育系為母本和自交系組配了10 個(gè)雜交組合，并對(duì)其農(nóng)藝性狀進(jìn)行了配合力分析，從中獲得了5 個(gè)優(yōu)質(zhì)組合；Peng 等利用菜心細(xì)胞質(zhì)雄性不育系組配了36 個(gè)菜心雜交組合，并對(duì)其品質(zhì)及農(nóng)藝性狀進(jìn)行了雜種優(yōu)勢(shì)和配合力的分析；李大忠等通過(guò)小白菜亞種和菜心雜交，選育了雄性不育兩用系66A；晏儒來(lái)等利用紅菜薹不育系，通過(guò)轉(zhuǎn)育的方式，培育出了ms101 等18 個(gè)菜心不育系，然后與4 個(gè)自交系雜交，育成菜雜一號(hào)和菜雜三號(hào)2 個(gè)新品種，又利用ms101 和早白菜心品種雜交，育成菜雜四號(hào)。

筆者以2 個(gè)花葉菜心細(xì)胞質(zhì)雄性不育系為母本和6 個(gè)自交系為父本的菜心材料，組配了10個(gè)雜交組合。對(duì)試驗(yàn)親本及其雜交組合的農(nóng)藝性狀進(jìn)行了測(cè)定，通過(guò)計(jì)算分析其一般配合力、雜種優(yōu)勢(shì)和性狀相關(guān)性，篩選綜合性狀優(yōu)良的親本和雜交組合，為以后深入研究，培育配合力高、穩(wěn)定性好的雄性不育系、提高菜心品質(zhì)和產(chǎn)量，以及培育菜心新品種奠定了基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

母本材料：19TC3 和19TC9 等2 個(gè)花葉菜心細(xì)胞質(zhì)雄性不育系；父本材料：19TB7、19TB8、19TB14、98TB7、97TS14 和94T-5S-2 等6 個(gè)菜心自交系；雜交組合：20TF1～20TF10 等10 個(gè)雜交組合；對(duì)照品種：秦薹一號(hào)。以上所有供試材料均由西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院大白菜課題組選育（表1）。

表1 材料編號(hào)及組合來(lái)源

1.2 方法

8 份親本和10 份雜交組合及對(duì)照品種分別于2020 年9 月5 日在西北農(nóng)林科技大學(xué)綜合試驗(yàn)站和2021 年9 月3 日在西北農(nóng)林科技大學(xué)曹新莊試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)的塑料大棚內(nèi)按完全隨機(jī)方法播種，株行距20 cm×25 cm，按5 行×5 列的規(guī)格種植25 株，小區(qū)面積1.25 m左右，每個(gè)材料2 次重復(fù)。試驗(yàn)期間按常規(guī)管理方法進(jìn)行管理。

成熟收獲期，2020 年（52 d）從每個(gè)小區(qū)隨機(jī)挑選5 株材料，對(duì)其株高、地上部單株質(zhì)量、葉片數(shù)、最大葉片長(zhǎng)、最大葉片寬等農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查；2021 年（68 d）從每個(gè)小區(qū)隨機(jī)挑選5 株材料，對(duì)其株高、地上部單株質(zhì)量、主薹長(zhǎng)、主薹粗和分枝數(shù)等農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2007 和SPSS 23.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析。一般配合力（general combining ability，GCA）及雜種優(yōu)勢(shì)的計(jì)算公式如下：

（1）一般配合力（GCA）=-，其中表示親本所配組合的性狀平均值，表示所配組合總體的平均值。

（2）雜種優(yōu)勢(shì)分析時(shí)主要計(jì)算中親優(yōu)勢(shì)（Mid-parent heterosis，MPH）、超親優(yōu)勢(shì)（Best-parent heterosis，BPH）、超標(biāo)優(yōu)勢(shì)（High-check heterosis，HCK）。計(jì)算公式如下：

中親優(yōu)勢(shì)（MPH）/%=100×（F-MP）/MP；

超親優(yōu)勢(shì)（BPH）/%=100×（F-BP）/BP；

超標(biāo)優(yōu)勢(shì)（HCK）/%=100×（F-CK）/CK。

其中F為雜一代性狀表現(xiàn)平均值，MP 為雙親性狀表現(xiàn)平均值，BP 為最優(yōu)親本性狀表現(xiàn)平均值，CK 為對(duì)照品種性狀表現(xiàn)平均值。

對(duì)2020 年和2021 年測(cè)量的各個(gè)性狀表現(xiàn)的平均值進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 親本一般配合力分析

基于雜交組合的8 個(gè)農(nóng)藝性狀的表型值，對(duì)其親本的一般配合力進(jìn)行計(jì)算分析。從表2 中可以看出，同一親本不同性狀的一般配合力表現(xiàn)不同；同一性狀不同親本的一般配合力表現(xiàn)也不同；同一親本同一性狀不同年份的一般配合力表現(xiàn)也存在差異。其中，母本19TC3 的所有表現(xiàn)性狀的一般配合力均為正值，母本19TC9 所有表現(xiàn)性狀的一般配合力均為負(fù)值，表明19TC3 的一般配合力高于19TC9；父本中19TB14 和97TS14 的性狀一般配合力要明顯高于19TB7、19TB8、98TB7 和94T-5S-2的一般配合力，表明用19TB14 和97TS14 為父本組配的雜一代更易遺傳其優(yōu)勢(shì)性狀，改良菜心品質(zhì)，提高產(chǎn)量。

表2 親本材料產(chǎn)量性狀的一般配合力效應(yīng)值

2.2 各組合不同性狀雜種優(yōu)勢(shì)分析

由表3 可以看出，除20TF4、20TF6、20TF10外，其他7 個(gè)雜交組合地上部單株質(zhì)量、株高、最大葉片長(zhǎng)、最大葉片寬性狀的中親優(yōu)勢(shì)均為正值，20TF1、20TF2、20TF3、20TF5、20TF6 等5 個(gè)組合葉片數(shù)的中親優(yōu)勢(shì)均為正值。20TF1、20TF2、20TF3、20TF5、20TF9 等5 個(gè)組合地上部單株質(zhì)量的超親優(yōu)勢(shì)均為正值；除20TF4、20TF10 外，其他8 個(gè)組合株高的超親優(yōu)勢(shì)均為正值，以94T-5S-2 為父本的2個(gè)組合20TF4 和20TF10 均為負(fù)值。除20TF6 外，其他9 個(gè)組合最大葉片長(zhǎng)的超親優(yōu)勢(shì)均為正值；除20TF2、20TF6 外，其他8 個(gè)組合最大葉片寬的超親優(yōu)勢(shì)均為正值；除20TF1、20TF2 外，其他8 個(gè)組合葉片數(shù)的超親優(yōu)勢(shì)均為負(fù)值。由此可以從供試材料中，獲取容易提高葉片大小和株高的優(yōu)勢(shì)組合，還可以獲取地上部單株質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)組合以及葉片數(shù)減少的優(yōu)勢(shì)組合。在雜交組合的所有性狀中，地上部單株質(zhì)量雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)最強(qiáng)，其平均中親優(yōu)勢(shì)和超親優(yōu)勢(shì)分別為43.18%～55.06%和20.91%～45.51%，其次為最大葉片長(zhǎng)、最大葉片寬和株高，葉片數(shù)的雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)相對(duì)較弱。

表3 10 個(gè)組合5 個(gè)性狀的雜種優(yōu)勢(shì)（2020 年）

從表4 中可以看出，這10 個(gè)雜交組合中，由19TC9 配組的5 個(gè)組合地上部單株質(zhì)量的中親優(yōu)勢(shì)均為正值，其中4 個(gè)組合的超親優(yōu)勢(shì)為正值，20TF6 是地上部單株質(zhì)量雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)最強(qiáng)的組合，其中親優(yōu)勢(shì)和超親優(yōu)勢(shì)分別為95.30%和75.90%。株高性狀有8 個(gè)組合的中親優(yōu)勢(shì)、4 個(gè)組合超親優(yōu)勢(shì)均為正值；主薹長(zhǎng)性狀有7 個(gè)組合的中親優(yōu)勢(shì)為正值、4 個(gè)組合的超親優(yōu)勢(shì)為正值；主薹粗性狀有5 個(gè)組合的中親優(yōu)勢(shì)為正值、3 個(gè)組合的超親優(yōu)勢(shì)為正值；分枝數(shù)性狀有8 個(gè)組合的中親優(yōu)勢(shì)為正值、5 個(gè)組合的超親優(yōu)勢(shì)為正值。表明供試材料的株高、地上部單株質(zhì)量、主薹長(zhǎng)、主薹粗和分枝數(shù)都有超親優(yōu)勢(shì)存在。在雜交組合的所有性狀中，雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)最強(qiáng)的性狀是分枝數(shù)，其平均中親優(yōu)勢(shì)和超親優(yōu)勢(shì)分別為19.41%～22.61%和10.67%～19.72%，其次為地上部單株質(zhì)量，其他性狀的雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)相對(duì)較弱。分枝數(shù)表現(xiàn)最強(qiáng)的組合是20TF8，地上部單株質(zhì)量中表現(xiàn)最強(qiáng)的是20TF6。

表4 10 個(gè)組合5 個(gè)性狀的雜種優(yōu)勢(shì)（2021 年）

從表3～4 中的數(shù)據(jù)還可以看出，后代雜交組合所有性狀的平均中親優(yōu)勢(shì)都表現(xiàn)為正向，多數(shù)性狀的平均超親優(yōu)勢(shì)也表現(xiàn)為正向，這說(shuō)明花葉菜心具有顯著的雜種優(yōu)勢(shì)。但10 個(gè)組合的雜種優(yōu)勢(shì)變幅較大、差異明顯。2020 年所測(cè)組合的農(nóng)藝性狀的平均中親優(yōu)勢(shì)在1.03%～43.18%，平均超親優(yōu)勢(shì)在-11.23%～20.91%；2021 年所測(cè)10 個(gè)組合的性狀平均中親優(yōu)勢(shì)在2.68%～22.61%，平均超親優(yōu)勢(shì)在-5.55%～10.67%。這對(duì)利用雄性不育系進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)選育優(yōu)良品種提供了可能。

從表5 可以看出，2 年試驗(yàn)的地上部單株質(zhì)量的超標(biāo)優(yōu)勢(shì)均為正值，表明所有組合的單株質(zhì)量均優(yōu)于對(duì)照品種秦薹一號(hào)，2 年的超標(biāo)優(yōu)勢(shì)分別為13.04%～146.38%和0.75%～103.00%，由此表明花葉菜心具有顯著的雜種優(yōu)勢(shì)，這些組合具有應(yīng)用潛力。

表5 10 個(gè)組合地上部單株質(zhì)量的超標(biāo)優(yōu)勢(shì)

筆者進(jìn)一步分析了10 個(gè)雜交組合2 年地上部單株質(zhì)量的相關(guān)性以及其中親優(yōu)勢(shì)與超標(biāo)優(yōu)勢(shì)的相關(guān)性，地上部單株質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)僅僅為-0.075，表明地上部單株質(zhì)量受年度環(huán)境影響大。2020 年份中親優(yōu)勢(shì)與超標(biāo)優(yōu)勢(shì)呈極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.976，2021 年份中親優(yōu)勢(shì)與超標(biāo)優(yōu)勢(shì)相關(guān)系數(shù)為0.491，表明年際間中親優(yōu)勢(shì)與超標(biāo)優(yōu)勢(shì)變化不一致。綜合2 年超標(biāo)優(yōu)勢(shì)的表現(xiàn)，20TF1、20TF2、20TF3、20TF4、20TF8、20TF9 增產(chǎn)顯著、年際間超標(biāo)優(yōu)勢(shì)較穩(wěn)定，可進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)示范。

2.3 性狀相關(guān)性分析

由表6 和表7 對(duì)菜薹自交系及雜交組合的農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性分析的結(jié)果顯示，從2020 年測(cè)定的5 個(gè)性狀的相關(guān)性來(lái)看，地上部單株質(zhì)量與最大葉片長(zhǎng)、最大葉片寬之間均呈極顯著相關(guān)，與株高、葉片數(shù)之間均呈顯著相關(guān)，其中與最大葉片長(zhǎng)、最大葉片寬的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.866 和0.873，與株高、葉片數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為0.540 和0.499，表明葉片大小是決定單株質(zhì)量的主要因素。同時(shí)發(fā)現(xiàn)最大葉片長(zhǎng)與最大葉片寬之間呈極顯著相關(guān)，最大葉片長(zhǎng)與葉片數(shù)之間呈顯著相關(guān)。2021 年測(cè)定的5 個(gè)性狀顯示，只有株高與主薹長(zhǎng)之間、地上部單株質(zhì)量與主薹粗之間呈極顯著相關(guān)。其中株高與主薹長(zhǎng)的相關(guān)性最顯著，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.941，地上部單株質(zhì)量與主薹粗相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.798，表明在研究的組合中主薹粗是引起產(chǎn)量差異的主要原因，因此選擇主薹粗的父本是雄性不育系配置組合的主要方向。

表6 5 個(gè)性狀相關(guān)性分析（2020 年）

表7 5 個(gè)性狀相關(guān)性分析（2021 年）

3 討論與結(jié)論

目前，雜種優(yōu)勢(shì)育種最多的是利用自交不親和系和雄性不育系制種。早期利用自交不親和系育成了湘薹一號(hào)、湘薹二號(hào)等白菜薹，但利用自交不親和系制備雜種一代有諸多弊端，例如親本多代自交容易發(fā)生退化、人工成本高等。而利用雄性不育系配制雜種一代，可以大大節(jié)省人力且雜交種純度高。郭少龍等利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育系育成了菜心新品種喜蘭，朱紅芳等利用雄性不育系成功選育出優(yōu)質(zhì)紫菜薹新品系申薹紫仙。

配合力是評(píng)價(jià)親本優(yōu)良性比較直觀的數(shù)據(jù)，是選擇親本的重要參考指標(biāo)。它反映了親本向后代群體傳遞性狀的的能力，有正值也有負(fù)值。因此，在育種中為了獲得所需性狀優(yōu)良的雜交材料，通常選擇一般配合力高的親本。筆者分析發(fā)現(xiàn)，同一親本不同性狀的一般配合力表現(xiàn)不同，同一性狀不同親本的一般配合力表現(xiàn)也不同，且差異較明顯。這與劉春梅對(duì)白菜薹一般配合力進(jìn)行分析得到的研究結(jié)果類(lèi)似。其中，母本19TC3、父本19TB14 和97TS14 各性狀的一般配合力更高，配制雜一代更易遺傳其優(yōu)勢(shì)性狀，可改良菜心品質(zhì)、提高產(chǎn)量。

菜心是以花薹和薹葉為產(chǎn)品器官的蔬菜作物，其產(chǎn)量構(gòu)成性狀包括薹高、薹粗和薹葉大小、薹葉數(shù)量等。筆者統(tǒng)計(jì)了8 個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成性狀，并對(duì)其進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)地上部單株質(zhì)量與最大葉片長(zhǎng)、最大葉片寬和主薹粗之間呈極顯著相關(guān)，分析認(rèn)為，葉片大小和主薹粗是構(gòu)成菜心產(chǎn)量的主要因素。株高對(duì)產(chǎn)量的作用在不同年度差異較大，這可能與菜心生長(zhǎng)的環(huán)境和地域有關(guān)。

在植株性狀方面，后代雜交組合所有調(diào)查性狀的平均中親優(yōu)勢(shì)都表現(xiàn)為正向，多數(shù)性狀的平均超親優(yōu)勢(shì)也表現(xiàn)為正向，這與前人測(cè)定菜心雜交組合農(nóng)藝性狀的結(jié)果基本一致。10 個(gè)雜交組合中以地上部單株質(zhì)量和分枝數(shù)雜種優(yōu)勢(shì)最強(qiáng)，與對(duì)照品種秦薹一號(hào)相比，所有組合超標(biāo)優(yōu)勢(shì)均為正值。這說(shuō)明花葉菜心具有顯著的雜種優(yōu)勢(shì)，可以利用雜種優(yōu)勢(shì)達(dá)到增產(chǎn)的目的。

綜合2 年的年超標(biāo)優(yōu)勢(shì)的平均表現(xiàn)及其穩(wěn)定性，初步認(rèn)為20TF1、20TF2、20TF3、20TF4、20TF8、20TF9 增產(chǎn)顯著，年際間超標(biāo)優(yōu)勢(shì)較穩(wěn)定，可進(jìn)一步進(jìn)行區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)。一個(gè)優(yōu)良的菜心品種不僅需要較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)，而且需要優(yōu)良的品質(zhì)表現(xiàn)，筆者僅對(duì)10 個(gè)組合地上部單株質(zhì)量及其構(gòu)成性狀的雜種優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，相關(guān)品質(zhì)性狀表現(xiàn)有待進(jìn)一步研究。