紫菜雄性不育系gms500的選育

紫菜雄性不育系gms500的選育

紫珍又名紅果子。它是湖南省、湖北省和四川省等長(zhǎng)江流域廣泛種植的蔬菜品種。紫菜薹兩性花,異花授粉,雜種優(yōu)勢(shì)十分顯著,雄性不育系的利用是其雜交制種有效途徑(汪李平,2005)。馮輝(1995)在大白菜中發(fā)現(xiàn)了復(fù)等位基因遺傳的雄性不育材料,并育成了具有100%不育株率的大白菜核基因雄性不育系。研究表明,該不育材料的不育性受同一位點(diǎn)3個(gè)基因控制:Ms為顯性不育基因;ms為Ms的等位隱性可育基因;Msf為Ms的等位顯性恢復(fù)基因,三者之間的顯隱關(guān)系為Msf>Ms>ms(Fengetal.,1996)。不育基因Ms已被定位于大白菜基因組的第7號(hào)染色體上,并獲得了多個(gè)與其連鎖的SCAR標(biāo)記,其中一些標(biāo)記已經(jīng)用于分子標(biāo)記輔助選擇(Fengetal.,2009;Weietal.,2009;王麗麗等,2010)。為擴(kuò)大該類不育材料的應(yīng)用范圍,一些學(xué)者采用有性雜交方法,已將不育基因轉(zhuǎn)入多種生態(tài)型的大白菜以及奶白菜中,育成了新的雄性不育系(馮輝等,2004;岳艷玲和馮輝,2005;李騁宇和馮輝,2006;馮輝等,2007)。王玉剛等(2005)將還大白菜核不育復(fù)等位基因轉(zhuǎn)入白菜品種‘蘇州青’,育成了白菜核基因雄性不育系00S107。本項(xiàng)研究中以00S107為不育源,采用連續(xù)回交轉(zhuǎn)育性狀的同時(shí)測(cè)交篩選基因型的方法,向紫菜薹自交系XA500中轉(zhuǎn)育核不育基因,創(chuàng)制出園藝學(xué)性狀與XA500相近,不育株率和不育度均達(dá)到100%的紫菜薹雄性不育系GMS500。1基因型的確定、轉(zhuǎn)育及育種供試材料為沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)選育成的白菜核基因雄性不育系00S107(圖版,1),紫菜薹自交系XA500(圖版,2)、XA100、XA200、XA300、XA400。試驗(yàn)于2008—2010年在遼寧省十字花科蔬菜遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。首先用轉(zhuǎn)育目標(biāo)品系XA500與白菜核不育系00S107雜交,根據(jù)后代植株育性分離比率鑒定XA500的基因型。一般可育品系在不育位點(diǎn)上的基因型有3種:MsfMsf、msms和Msfms,這3種基因型可通過與不育系(Msms)雜交后代的育性分離比率加以鑒別,遺傳模型如下:根據(jù)轉(zhuǎn)育目標(biāo)品系的基因型,選擇不育源材料,設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)育方案。采用連續(xù)回交方法轉(zhuǎn)育園藝學(xué)性狀,并在測(cè)交鑒定基因型的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)育核不育基因,最終獲得與轉(zhuǎn)育目標(biāo)品系園藝學(xué)性狀相近的新的雄性不育系。每年完成兩個(gè)有性世代繁殖。3月初穴盤播種育苗,4月初定植于花盆,5月初進(jìn)行育性鑒定、授粉。下一代加代繁殖試材于8月初進(jìn)行春化處理,萌動(dòng)種子在2℃冰箱中處理7d后播于穴盤,幼苗長(zhǎng)至5~6片真葉時(shí)移栽到直徑22cm的花盆中,放在溫室中待開花后授粉。用回交3代后配制成的不育系與紫菜薹自交系配制雜交組合。以‘紫婷11號(hào)’為對(duì)照進(jìn)行品種比較試驗(yàn)。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),3次重復(fù),每小區(qū)種植20株,株距30cm,行距40cm。樣本容量按公式n≥lg0.01/lg(1–p)計(jì)算,適合性測(cè)驗(yàn)取公式X2=∑(O–E)2/E,其中p為樣品出現(xiàn)的概率,O為實(shí)測(cè)數(shù)值,E為理論數(shù)值。2結(jié)果與分析2.1紫菜可育品及育種菌株的基因型鑒定用白菜核不育系00S107(Msms)與紫菜薹可育品系XA500雜交,F1全部為可育株(可育株︰不育株=49︰0),說明XA500的基因型為MsfMsf。2.2基因型鑒定結(jié)果00S107(Msms)與XA500(MsfMsf)雜交的F1植株基因型有MsfMs和Msfms兩種,表現(xiàn)型均為可育。取8株F1自交,根據(jù)其后代育性分離比率鑒定各F1植株基因型,遺傳模型如下:實(shí)際鑒定結(jié)果列于表1。根據(jù)自交后代分離比率,可以確定(00S107×XA500)-1的基因型為MsfMs,(00S107×XA500)-7的基因型為Msfms。回交世代材料基因型鑒定遺傳模型如下:實(shí)際鑒定結(jié)果見表2。表2中測(cè)交育性為1︰1的,被測(cè)植株基因型為MsfMs;測(cè)交育性為3︰1的,被測(cè)植株基因型為Msfms。鑒于回交3代材料的園藝學(xué)性狀已經(jīng)與轉(zhuǎn)育目標(biāo)品系XA500十分接近,故選擇兩個(gè)轉(zhuǎn)育方向的BC3植株自交,分別選育“兩用系”和“臨時(shí)保持系”。植株自交后代育性調(diào)查結(jié)果見表3。選取表3中兩用系轉(zhuǎn)育方向回交3代材料自交后代的不育株(MsMs)與同一系統(tǒng)中的5株可育株(1/3MsfMsf,2/3MsfMs)兄妹交,選育“兩用系”,結(jié)果見表4。表4中,組合“A-3×B-3”和“A-5×B-5”即為紫菜薹“兩用系”。隨機(jī)選取表3中保持系轉(zhuǎn)育方向BC3-4?后代的16株(1/4MsfMsf,2/4Msfms,1/4msms),與表4中的不育株(MsMs)雜交,篩選“臨時(shí)保持系”,結(jié)果見表5。表5中,‘A-1×C-2’、‘A-1×C-4’、‘A-3×C-9’、‘A-4×C-11’和‘A-5×C-14’即為轉(zhuǎn)育成的雄性不育系;對(duì)應(yīng)的C-2、C-4、C-9、C-11和C-14的自交后代即為“臨時(shí)保持系”。選取不育系“A-5×C-14”命名為GMS500(圖版,3),其不育株率為100%,雄蕊徹底退化,雄蕊以外的其他花器官發(fā)育正常(圖版,4;表6)。2.3育目標(biāo)品系的生物學(xué)性狀轉(zhuǎn)育成的紫菜薹不育系GMS500與轉(zhuǎn)育目標(biāo)品系XA500的植物學(xué)性狀調(diào)查結(jié)果列于表7,GMS500的植株形態(tài)與XA500已十分相近(圖版,2、3)。2.4配合品種的比較試驗(yàn)以轉(zhuǎn)育成的紫菜薹不育系GMS500為母本,與紫菜薹自交系XA100、XA200、XA300和XA400配制雜交組合,以‘紫婷11號(hào)’為對(duì)照,進(jìn)行品種比較試驗(yàn),結(jié)果列于表8?！瓽MS500×XA200’的小區(qū)產(chǎn)量顯著高于對(duì)照品種‘紫婷11號(hào)’,并且側(cè)薹數(shù)較多,是一個(gè)優(yōu)異的紫菜薹雜交組合(表8;圖版,5、6),在沈陽地區(qū)秋季大棚栽培,從播種到始收約60d。3利用pol社會(huì)歷史和基因型材料的紫菜轉(zhuǎn)育鑒于紫菜薹雄性不育系在雜種優(yōu)勢(shì)利用上的重要意義,已有一些學(xué)者開展了紫菜薹不育系選育與利用研究。黃邦全和李薇(1999)、黃邦全等(2001a,2001b,2002a,2002b)在1995年用甘藍(lán)型油菜OguraCMS雄性不育材料與紫菜薹雜交,獲得了種間雜種,并連續(xù)3年用紫菜薹與其回交,獲得了蜜腺發(fā)育正常的紫菜薹細(xì)胞質(zhì)雄性不育系。但是,用OguraCMS轉(zhuǎn)育成的紫菜薹雄性不育材料,常存在低溫葉片黃化、雌蕊畸形、結(jié)實(shí)不良等缺陷。向長(zhǎng)萍等(2000)和晏儒來等(2000)用紫菜薹品種‘大股子’為轉(zhuǎn)育親本,轉(zhuǎn)育成了PolCMS雄性不育系。然而,利用PolCMS轉(zhuǎn)育成的紫菜薹不育系存在一定程度的溫度敏感性,經(jīng)常出現(xiàn)嵌合植株,影響到雜交制種的純度。許明和魏毓棠(2003)利用復(fù)等位基因遺傳的大白菜核基因雄性不育材料98107-1與紫菜薹ZB3品系雜交,獲得了具有100%不育株率的雄性不育材料,但因其園藝學(xué)性狀處于大白菜與紫菜薹之間,經(jīng)濟(jì)性狀不良,遺傳性不穩(wěn)定而未能應(yīng)用。本試驗(yàn)利用復(fù)等位基因遺傳的白菜核基因雄性不育系為不育源,設(shè)計(jì)了定向轉(zhuǎn)育方案,采用連續(xù)回交轉(zhuǎn)育性狀的同時(shí)測(cè)交篩選基因型的方法,育成了不育株率和不育度均達(dá)到100%,園藝學(xué)性狀與