烏塌菜復(fù)等位基因雄性不育系的定向轉(zhuǎn)育

《烏塌菜復(fù)等位基因雄性不育系的定向轉(zhuǎn)育》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《烏塌菜復(fù)等位基因雄性不育系的定向轉(zhuǎn)育（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、精品論文 烏塌菜復(fù)等位基因雄性不育系的定向轉(zhuǎn)育 王秋實(shí)，馮輝，劉志勇 （沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，沈陽(yáng)市 110161） 5 摘要：本研究設(shè)計(jì)了一個(gè)“定向轉(zhuǎn)育方案”轉(zhuǎn)育復(fù)等位基因雄性不育系，用以解決烏塌菜雜 種生產(chǎn)難題。以奶白菜復(fù)等位基因雄性不育系為不育源， 以烏塌菜高代自交系為目標(biāo)品 系，利用連續(xù)回交的方法同時(shí)轉(zhuǎn)育不育性和其他植物學(xué)性狀。采用測(cè)交的方法鑒定植株基 因型。成功的將不育基因從 “S01”轉(zhuǎn)入“WT01”中，育成了新的烏塌菜雄性不育系， 其具有 100%不育度和 100%不育株率且植物學(xué)性狀與目標(biāo)親本相似。由不育系 GMS-4 作為 10 母本配制了四個(gè)雜交組合

2、，從中選出一個(gè)最優(yōu)雜交組合 C1。 關(guān)鍵詞：蔬菜學(xué)；烏塌菜；核基因雄性不育；轉(zhuǎn)育 中圖分類號(hào)：S634.4 Directional transfer of a multiple-allele male sterile line in 15 Brassica campestris L. ssp. chinensis (L.) Makino var.rasularis Tsen et Lee Wang Qiushi, Feng Hui, LIU Zhiyong (Depertment of Horticuture, Shenyang Agricultural Unive

3、rsity, Shenyang, 110161) Abstract: To produce hybrid seeds of Wutacai (Brassica campestris L. ssp. chinensis (L.) Makino 20 var. rosularis Tsen et Lee), a “directional transfer program” was designed to breed the multiple-allele male sterile line of Wutacai. A multiple-allele

4、male sterile line of Naibaicai (Brassica campestris L. ssp. chinensis L., S01) was used as the male sterile resource, and an inbred line of Wutacai (WT01) was used as the target line. Recurrent backcrossing was employed to transfer the male sterility and other botanical traits simultane

5、ously, while the genotype was 25 identified through test crossing. The male sterility was successfully transferred from S01 to WT01. A new male sterile line, GMS-4, with similar botanical traits to WT01, a 100% sterility degree and a 100% sterility rate, was bred. Four hybrid combinations wer

6、e generated with GMS-4 as the female parent. One hybrid (C1) that contained the most desirable traits was developed from the new male sterile line. 30 Key words: Vegetable; Brassica campestris L. ssp. chinensis (L.) Makino var. rosularis Tsen et Lee; multiple-allele male sterile line; breeding

7、 0 引言 烏塌菜（Brassica campestris L. ssp. chinensis（L.）Makino var. rosularis Tsen et Lee）原產(chǎn)于 35 中國(guó)，是蕓薹屬白菜亞種的一個(gè)變種，廣泛分布于長(zhǎng)江流域[1]。烏塌菜葉色墨綠，葉面褶皺 有光澤，蓮座葉排列緊密，成輪狀生長(zhǎng)，外形美觀，有“葉牡丹”的美稱[2]。烏塌菜口感鮮嫩 爽脆，富含豐富的 Vc，因此被稱為“維他命”菜，同時(shí)含有豐富的胡蘿卜素、鈣、鐵、磷、 鋅等微量元素[3]。 烏塌菜是一種典型的兩性花異花授粉作物，雜種優(yōu)勢(shì)顯著[4]。于缺乏理想的雜交制種手 基金項(xiàng)目：高等學(xué)校博士學(xué)科

8、點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(20092103110001) 作者簡(jiǎn)介：王秋實(shí)(1983-)，女，博士研究生，主要研究方向：蔬菜遺傳育種 通信聯(lián)系人：馮輝（1961-），男，教授，主要研究方向：蔬菜遺傳育種. E-mail: fenghuiaaa@ - 10 - 40 段，目前生產(chǎn)上使用的品種為常規(guī)品種。雄性不育是開(kāi)發(fā)利用雜種優(yōu)勢(shì)的一種重要手段[5-7]。 這種方法不僅能保證高質(zhì)量的雜交種純度，同時(shí)可以保護(hù)育種者的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。許明和魏毓棠 [8]將 Ogura 細(xì)胞質(zhì)雄性不育性轉(zhuǎn)入烏塌菜中，不育性可達(dá) 100%，但是其存在種種缺陷，例 如葉片黃化，蜜腺退化，生長(zhǎng)緩慢等，不能廣泛的應(yīng)用于雜交

9、種生產(chǎn)。馮輝[9]發(fā)現(xiàn)了大白菜 復(fù)等位雄性不育材料，并提出了“核復(fù)等位基因雄性不育遺傳假說(shuō)” ，根據(jù)這一假說(shuō)，不育 45 性受細(xì)胞核內(nèi)同一位點(diǎn) Msf、Ms 和 ms 三個(gè)復(fù)等位基因控制。其中，Ms 為不育基因，Msf 為恢復(fù)基因，ms 為可育基因。三者之間的顯隱關(guān)系為 Msf>Ms>ms。甲型“兩用系”不育株基 因型為“MsMs”，可育株基因型為“MsfMs”，臨時(shí)保持系基因型為（msms）。用甲型“兩用系” 內(nèi)不育株（MsMs）與臨時(shí)保持系（msms）雜交，即可獲得具有 100%不育株率的雄性不育系 （MsMsmsms→Msms）。甲型兩用系可通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)不育株與可育株兄妹交的方式來(lái)保

10、存 50 （MsMs MsfMs → MsMs, MsfMs）(圖 1)。這種不育材料以不育性穩(wěn)定和完全不育為特 征，并且沒(méi)有細(xì)胞質(zhì)的負(fù)面影響。徐巍[10]以該假說(shuō)為依據(jù)，將青梗白菜復(fù)等位雄性不育轉(zhuǎn)入 烏塌菜中，育成了具有 100%不育率的烏塌菜核不育系，然而這一不育系是由兩個(gè)不同親本轉(zhuǎn) 育而成，遺傳背景存在較大差異，使得由此不育系配成的 F1 代雜交種整齊度差。 本研究旨在找到適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)轉(zhuǎn)育烏塌菜不育系。采用了新的不育材料奶白菜核復(fù)等位 55 基因雄性不育系為不育源，設(shè)計(jì)了“定向轉(zhuǎn)育方案”來(lái)轉(zhuǎn)育烏塌菜不育系。 圖 1

11、 大白菜復(fù)等位基因雄性不育系遺傳模式 Fig.1. Genetic model for multiple-allele male sterile line in Chinese cabbage 1 材料方法 60 1.1 材料 本研究所用材料均由遼寧省十字花科蔬菜重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供。采用奶白菜不育系 S01 為不 育源和測(cè)交材料。烏塌菜高代自交系 TW01 為待轉(zhuǎn)育親本。品比實(shí)驗(yàn)選用四個(gè)性狀優(yōu)良、穩(wěn) 定遺傳的烏塌菜常規(guī)品種的高代自交系 P1、P2、P3、P4 為父本，以日本品種‘Vitamin’為 對(duì)照。 65 1.2 方法 本試驗(yàn)于 2008~2011 年在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝研

12、究基地進(jìn)行。每年完成兩個(gè)有性世代繁 殖。春季在日光溫室播種育苗，待真葉長(zhǎng)到 6~7 片時(shí)，移栽至 22cm 直徑泥盆中，5 月末開(kāi) 花授粉，采用套袋隔離，常規(guī)手工授粉技術(shù)。秋冬季利用日光溫室加代。種子在 2C 冰箱中 春化 25 天。測(cè)交鑒定的材料春花后直接在穴盤(pán)中育苗，不需要移栽定植，待到抽薹開(kāi)花直 70 接進(jìn)行育性鑒定。 采用常規(guī)有性雜交、自交、回交和測(cè)交方法實(shí)施轉(zhuǎn)育。在每一個(gè)回交世代選擇與輪回親 本植物學(xué)性狀相似的植株。 樣本容量和適合性測(cè)驗(yàn)分別采取①、②兩式。 ①樣本容量公式:n ≥ log（0.01）/log(1-p) 75 ② 有育性分離的進(jìn)行卡平方測(cè)定考查其適合

13、性：X2= ∑ (O－E)2/E 其中 p 為出現(xiàn)的概率，O 為實(shí)測(cè)值，E 為理論值。 采用化學(xué)方法對(duì)葉片營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行測(cè)定：包括 VC、可溶性糖、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、粗纖維含 量以及微量元素含量。VC 含量的測(cè)定采用分光光度計(jì)法[11]；可溶性糖含量的測(cè)定采用蒽酮 法[12]；蛋白質(zhì)含量的測(cè)定采用考馬斯亮蘭 G-250 法[13]；有機(jī)酸含量的測(cè)定采用酸堿滴定法； 80 粗纖維含量的測(cè)定采用酸堿洗滌法[14]；微量元素的測(cè)定采用原子吸收分光光度法[15]。 2 結(jié)果與分析 2.1 烏塌菜待轉(zhuǎn)育品系 WT01 基因型的確定 根據(jù)“大白菜核不育復(fù)等位基因遺傳假說(shuō)”，普通可育品系在核

14、不育位點(diǎn)上的基因型有 4 種：MsfMsf、msms、Msfms 和 MsfMs，由于 MsfMs 基因型在育種過(guò)程中發(fā)生性狀分離而被淘 85 汰，剩余 3 種基因型可以通過(guò)與甲型兩用系不育株（MsMs）雜交后代的育性分離比率加以 鑒別。 以奶白菜甲型兩用系不育株（MsMs）為母本，與烏塌菜待轉(zhuǎn)育品系 WT01 雜交， F1 代 45 株全部為可育株，證明待轉(zhuǎn)育品系‘WT01’的基因型為 MsfMsf （圖 2）。 90 圖 2 TW01 基因型鑒定 Fig. 2 Genotype identification of the target line TW01

15、2.2 定向轉(zhuǎn)育遺傳模式 按照可育品系基因型測(cè)定的結(jié)果設(shè)計(jì)定向轉(zhuǎn)育遺傳模式，選擇基因型為 Msms 的奶白菜 95 不育系為不育源，基因型為 MsfMsf 的目標(biāo)品系作為輪回親本。不育源與烏塌菜親本雜交后， 以“甲型兩用系方向”來(lái)表示各回交世代中用于篩選甲型兩用系的群體，同樣，“臨時(shí)保持系 方向” 用來(lái)表示各回交世代中用于篩選臨時(shí)保持系的群體。如圖 3 所示。 100 105 110 圖 3 烏塌菜復(fù)等位基因雄性不育系定向轉(zhuǎn)育模式 Fig. 3. Genetic model for directional

16、transfer of the multiple allele male sterile line in Wu ta cai 2.3 轉(zhuǎn)育結(jié)果分析 如表 3 所示，不育系（Msms）與輪回親本（MsfMsf）雜交后，F(xiàn)1 后代基因型有 MsfMs 和 Msfms 兩種，鑒定的方法是：隨機(jī)選取 7 株 F1 代植株自交獲得的 F2 群體。根據(jù) F2 群體植 株育性分離比率來(lái)確定 F1 代植株基因型。結(jié)果見(jiàn)表 1。 表 1 F2 代植株可育與不育分離比率 代號(hào) 可育株/ 不育株 理論分離比率 0.05, 1 (S01WT01)-1? 50/0 All ferti

17、le Msfms MsfMsf, Msfms, msms (S01WT01)-2? 35/13 3:1(0.111) MsfMs MsfMsf, MsfMs, MsMs (S01WT01)-3? 36/12 3:1(0.000) MsfMs MsfMsf, MsfMs, MsMs (S01WT01)-4? 39/14 3:1(0.057) MsfMs MsfMsf, MsfMs, MsMs (S01WT01)-5? 46/0 All fertile Msfms MsfMsf, Msfms, msms (S01WT01)-6?

18、 49/0 All fertile Msfms MsfMsf, Msfms, msms (S01WT01)-7? 39/16 3:1(0.491) MsfMs MsfMsf, MsfMs, MsMs Tab 1. Segregation ratio for fertility and sterility in the F2 generation (X2 = 3.84) F1 植株基因型 F2 群體基因型 115 同時(shí)這 7 株 F

19、1 植株與輪回親本回交來(lái)建立 BC1 群體。根據(jù) F1 植株基因型鑒定結(jié)果將 BC1 代的植株分為甲型兩用系方向和臨時(shí)保持系方向（表 2）。在下一世代中，從 BC1 代兩 個(gè)方向的群體中各選出 7 株植株分別與輪回親本回交，同時(shí)這些植株與 S01 測(cè)交鑒定基因型， 即得到了 BC2 群體。在 BC2 群體中，選擇基因型為 MsfMs 和 Msfms 的植株繼續(xù)進(jìn)行回交轉(zhuǎn) 育，即 BC2 代兩用系方向 MsfMs 植株和臨時(shí)保持系方向 Msfms 植株被保留，淘汰 MsfMsf 植 株（表 3）。測(cè)交鑒定遺傳模式如圖 4。按照這一程序，選育出 BC3，BC4 代甲型兩用系方 向和臨

20、時(shí)保持系方向。 120 Fig. 4. Genetic model for test cross 表 2 BC1甲型兩用系方向和保持系方向的鑒定 Tab 2. Identification of the AB line direction and temporary maintainer direction in BC1 125 回交一代 轉(zhuǎn)育方向 F1 植株基因型 BC1 植株基因型 (S01WT01)-1WT01 保持系方向 Msfms MsfmsMsfMsf (

21、S01WT01)-2WT01 兩用系方向 MsfMs MsfMsMsfMsf (S01WT01)-3WT01 兩用系方向 MsfMs MsfMsMsfMsf (S01WT01)-4WT01 兩用系方向 MsfMs MsfMsMsfMsf (S01WT01)-5WT01 保持系方向 Msfms MsfmsMsfMsf ( S01WT01)-6WT01 (S01WT01)-7WT01 保持系方向 兩用系方向 Msfms MsfMs MsfmsMsfMsf MsfMsMsfMsf 表 3 BC2 代植株 MsfMs 基因型和 Ms

22、fms 基因型的鑒定 Tab 3. Genotype identification results of MsfMs and Msfms in the BC2 generation 可育株/ 代號(hào) 理論分離比率  植株基因型 (X 不育株 2 0.05, 1 = 3.84) S01 (BC1-4WT01)-1 49/0 All fertile MsfMsf S01( BC1-4WT01)-2 23/27 1:1(0.320) MsfMs S01 (BC1-4WT01)-3 46/0 All fertile MsfMsf S

23、01 (BC1-4WT01)-4 42/0 All fertile MsfMsf S01 (BC1-4WT01)-5 20/27 1:1(1.160) MsfMs S01( BC1-4WT01)-6 22/26 1:1(0.400) MsfMs S01 (BC1-4WT01)-7 49/0 All fertile MsfMsf S01 (BC1-5WT01)-1 48/0 All fertile MsfMsf S01 (BC1-5WT01)-2 45/0 All fertile MsfMsf S01 (BC1-5WT01)-3 43/0 Al

24、l fertile MsfMsf S01 (BC1-5WT01)-4 48/0 All fertile MsfMsf S01 (BC1-5WT01)-5 40/17 3:1(0.708) Msfms S01 (BC1-5WT01)-6 38/14 3:1(0.103) Msfms S01 (BC1-5WT01)-7 46/0 All fertile MsfMsf 130 表 4 所列為烏塌菜各回交世代入選的植株基因型鑒定結(jié)果，測(cè)交結(jié)果接近理論分離比率 同時(shí)植物學(xué)性狀與親本相似的植株入選。經(jīng) 4 次連續(xù)回交后，每個(gè)方向選 7 株植株自交，

25、同 時(shí)測(cè)交。根據(jù)測(cè)交結(jié)果，選擇基因型為 MsfMs 和 Msfms 植株的自交后代作為目標(biāo)群體，來(lái) 篩選甲型兩用系和臨時(shí)保持系（表 5）。 135 表 4 雄性不育系定向轉(zhuǎn)育過(guò)程中各個(gè)世代入選植株基因型的鑒定結(jié)果 Tab 4. Genotype identification of selected plants in each backcross generation during transfer of the male sterile line 回交代號(hào) 植株代號(hào) 可育株/ 理論分離比率 不育株 (X2 = 3.84) 植株基因 0.

26、05, 1 39/14 3:1(0.057) MsfMs BC1 (F1WT01)-4 BC2 ( BC1WT01)-6 22/26 1:1(0.400) MsfMs BC3 (BC2WT01)-7 24/22 1:1(0.087) MsfMs BC4 (BC3WT01)-6 24/23 1:1(0.021) MsfMs BC1 (F1WT01)-5 46/0 All fertile Msfms BC2 ( BC1WT01)-6 38/14 3:1(0.103) Msfms BC3 (BC2WT01)-1 39/14 3:1(

27、0.057) Msfms BC4 (BC3WT01)-7 38/15 3:1(0.308) Msfms 型 140 表 5 BC4 代自交后代基因型的鑒定 Tab 5. Genotype identification of progenies from BC4 selfing 轉(zhuǎn)育方向 自交組合 測(cè)交結(jié)果 理論分離比率 (X 可育/不育 2 0.05, 1 植株基因型 = 3.84) 兩用系方向 BC4-6? 25/23 1:1(0.083) MsfMsf, MsfMs, M

28、sMs 保持系方向 BC4-7? 39/10 3:1(0.551) MsfMsf, Msfms, msms 145 150 在甲型兩用系方向植株 MsfMs 的自交群體中，存在三種基因型，包括 MsfMsf, MsfMs 和 MsMs，表現(xiàn)為 3：1 的育性分離比率。隨機(jī)選擇 5 株可育株（MsfMsf，MsfMs）分別與不育 株（MsMs）兄妹交，若兄妹交后代群體植株育性表現(xiàn)為 1:1 分離，則該兄妹交群體即為回 交 4 代甲型兩用系（表 6），在臨時(shí)保持系方向植株 Msfms 的自交群體中也存在 3 種基因型， 即

29、 MsfMsf, Msfms 和 msms, 表現(xiàn)型為全可育。隨機(jī)選擇 16 株自交，同時(shí)與甲型兩用系方向 的不育株（MsMs）測(cè)交，測(cè)交后代全不育者，證明被測(cè)植株的基因型是 msms，即回交 4 代臨時(shí)保持系（表 7）。 挑選甲型兩用系中的優(yōu)秀植株與保持系雜交，即獲得了烏塌菜復(fù)等位雄性不育系， GMS-4（表 8）。 表 6 甲型兩用系方向兄妹交基因型鑒定 Tab 6. Genotype identification of sib mating in the AB line direction 不育株/ 代號(hào) 理論分離比率  植株基因型 (X 可

30、育株 2 0.05, 1 = 3.84) A-s-1B-f -1 25/24 1:1(0.020) MsfMs A-s-1B-f-2 27/23 1:1(0.320) MsfMs A-s-1B-f-3 49/0 All fertile MsfMsf A-s-1B-f-4 50/0 All fertile MsfMsf A-s-1B-f-5 22/26 1:1(0.333) MsfMs 注： A-s 代表 BC4-6自交后代中的不育株；B-

31、f 代表 BC4-6 自交后代中的可育株。 155 160 表 7 臨時(shí)保持系方向植株基因型的鑒定 Tab 7. Genotype identification of the temporary maintainer line direction 不育株/ 代號(hào) 理論分離比率  可育株基因型 (X 可育株 2 0.05, 1 = 3.84) A-s-2(BC4-7?)-1 26/23 1:1(0.184) Msfms A-s-2(BC4-7?)-2 50/0 All fertile MsfMsf

32、A-s-2(BC4-7?)-3 29/21 1:1(1.280) Msfms A-s-2(BC4-7?)-4 0/45 All sterile msms A-s-2(BC4-7?)-5 25/22 1:1(0.191) Msfms A-s-2(BC4-7?)-6 0/44 All sterile msms A-s-3(BC4-7?)-7 27/26 1:1(0.019) Msfms A-s-3(BC4-7?)-8 48/0 All fertile MsfMsf A-s-3(BC4-7?)-9 20/26 1:1(0.783) Msfms A

33、-s-3(BC4-7?)-10 22/27 1:1(0.510) Msfms A-s-3(BC4-7?)-11 22/26 1:1(0.333) Msfms A-s-4(BC4-7?)-12 0/44 All sterile msms f f A-s-4(BC4-7?)-13 49/0 All fertile Ms Ms f f A-s-4(BC4-7?)-14 42/0 All fertile Ms Ms A-s-4(BC4-7?)-15 24/27 1:1(0.176) Msfms 4 A-s-4(BC -7?)-16 25/23

34、 1:1(0.083) Msfms 165 表 8 烏塌菜雄性不育系基因型鑒定 Tab 8. Genotype identification of the male sterile line of Wutacai 代號(hào) 組合 不育株/ 理論分離比率  植株基因型 (X 可育株 2 0.05, 1 = 3.84) 170 GMS-4 A-s-2(BC4-7?)-4 0/45 All sterile Msms 2.4 雄性不育系不育性的評(píng)估 為了評(píng)價(jià)烏塌菜不育系的

35、“不育度”，從 100 棵植株中隨機(jī)選擇 1000 朵花（每株每花序 10 朵，其余去除）套袋隔離，防止外界授粉。記錄由授粉袋內(nèi)花朵所結(jié)種莢數(shù)。為了評(píng)估“不 育率”，種植 100 株 GMS-4 植株，記錄每棵植株花朵育性（有花粉的植株）。結(jié)果表明，GMS-4 不育性穩(wěn)定且徹底，具有 100%不育度和 100%不育株率。 圖 9 GMS-4 的育性鑒定 Tab 9. Fertility identification of GMS-4 in the Wutacai 不育系 總花數(shù) 結(jié)種子數(shù) 不育度 總株數(shù) 可育植株 不育率 GMS-4 1000 0 100%

36、 100 0 100% 175 2.5 雜交組合產(chǎn)量分析 采用隨機(jī)區(qū)組實(shí)驗(yàn)調(diào)查小區(qū)產(chǎn)量，小區(qū)面積 3m1.5m，株行距 30 cm 50 cm。利用新 育成的 GMS-4 作為母本與四個(gè)優(yōu)良自交系 P1, P2, P3, P4 雜交，獲得四個(gè)雜交組合。進(jìn)行品比 實(shí)驗(yàn)?！甐itamin’ 品種作為對(duì)照。方差分析結(jié)果如表 10 所示，處理間達(dá)到極顯著差異水平。 采用新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較，結(jié)果表明 C4 和 C1 組合產(chǎn)量極顯著高于對(duì)照，小區(qū)產(chǎn)量分 別達(dá)到 15.81 kg，14.82 kg。 180 圖 10 烏塌菜雜交組合小區(qū)產(chǎn)量

37、 Tab 10. Plot yields of hybrid combinations in Wutacai Replication  Plot yield Code Combination  Ⅰ Ⅱ Ⅲ kg/4.5m2 CK vitamin C1 GMS-4P1 C2 GMS-4P2 C3 GMS-4P3 C4 GMS-4P4 10.80 15.54 10.16 11.94 16.86 9.00 14.31 11.61 13.36 15.41 10.80 14.61 9.48 15.36

38、15.15 10.20 14.82 ** 10.42 13.55 * 15.81 ** 185 注：*顯著差異水平 5%，**顯著差異水平 1%。 2.6 雜交組合品質(zhì)分析 每個(gè)小區(qū)隨機(jī)采集樣本（葉片），三次重復(fù)，采用化學(xué)方法進(jìn)行成分分析。方差分析結(jié) 果表明，處理間達(dá)到極顯著差異水平。烏塌菜各雜交組合營(yíng)養(yǎng)成分整體處于較高水平，但是 某些成分含量低于對(duì)照。在四個(gè)雜交組合中，C1 組合表現(xiàn)較為突出，蛋白含量，維生素 C 含量顯著高于對(duì)照水平，可溶性糖含量顯著高于其他組合但低于對(duì)照水平，有機(jī)酸含量和粗 纖維含量顯著低于對(duì)照水平，而

39、且微量元素含量也處于較高水平。 表 11 烏塌菜雜交組合成分分析 Tab 11. Components analysis of hybrid combinations in Wutacai Soluble sugar （g/100 g）  Protei n mg/1 0g  Vc mg/100 g 201.37  Organ ic acids %  mg/10 0g mg/10 0g mg/10 0g mg/10 0g mg/10 0g 21.251 5.316 0.542 10.612 0.165 20.9

40、20 6.231 0.291 10.824 0.144 ** ** 18.828 5.446 0.331 10.498 0.370* ** * 15.913 4.548 0.275 10.670 ** 0.115 13.409 6.510 0.379 11.076 0.320* ** ** * Crude K fiber %  P Fe  Ca Zn CK 1.756 3.493 3.660 C1 1.761* ** C2 1.570

41、 3.464 3.591 C3 1.750 ** C4 1.545 3.424  3 229.342 ** 186.11 7 198.83 0 191.20 3 0.328 4.798 0.194 4.096 5.916* 0.176 * 0.145 3.914 5.440 0.254 ** 190 注：*顯著差異水平 5%，**顯著差異水平 1%。 3 結(jié)論 不育性穩(wěn)定且完全不育的不育系非常適合于十字花科蔬菜的育種，而且潛在的雜種優(yōu)勢(shì) 已有報(bào)道[6]。對(duì)于具有這些特性的復(fù)等位基

42、因雄性不育系的育種研究工作已經(jīng)被實(shí)施，并且 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 幾乎在所有的大白菜生態(tài)型中獲得成功[16-19]。這類不育性也適用于其他的蕓薹屬亞種蔬菜作 物，包括小白菜[20-23]（B. campestris L. ssp. chinensis），中國(guó)菜心[25]（B. campes

43、tris ssp. parachinensis），和紫菜薹等[25]（B. campestris ssp. chinensis var. purpurea Hort.）。然而具有 完全不育性且植物學(xué)性狀與目標(biāo)親本相似的烏塌薹不育系至今未見(jiàn)報(bào)道。在本研究中，按照 “定向轉(zhuǎn)育計(jì)劃”，奶白菜復(fù)等位雄性不育基因被成功的轉(zhuǎn)入烏塌菜中。獲得了具有 100%不 育度和 100%不育株率的烏塌菜核復(fù)等位基因雄性不育系 GMS-4。 定向轉(zhuǎn)育是烏塌菜雄性不育系轉(zhuǎn)育過(guò)程中的關(guān)鍵。因?yàn)闉跛瞬挥当旧硐喈?dāng)于雜交 種，再配制雜交組合相當(dāng)于三交種，為了保證整齊度，在轉(zhuǎn)育不育基因的同時(shí)要兼顧植物學(xué) 性狀和經(jīng)濟(jì)性狀的轉(zhuǎn)育

44、[26]。按照“定向轉(zhuǎn)育計(jì)劃”，在連續(xù)的回交之后， “兩用系”和“保持系” 相當(dāng)于姊妹系，與目標(biāo)品系具有相似的植物學(xué)性狀。因?yàn)榫哂邢嗨频倪z傳背景，由此系統(tǒng)育 成的雄性不育系的遺傳特性非常穩(wěn)定。進(jìn)一步講，由此不育系配成的雜交種具有較高整齊度。 一個(gè)具有高品質(zhì)且具有與目標(biāo)品系植物學(xué)性狀相近的不育源材料是轉(zhuǎn)育優(yōu)良不育系的 前提。本研究也選擇了一個(gè)蕓薹屬亞種蔬菜，奶白菜為雄性不育源。奶白菜具有葉色濃綠， 葉片褶皺有光澤，味道鮮美，營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn)。由于不育源與目標(biāo)品系之間具有許多相似之 處，使得轉(zhuǎn)育進(jìn)程大大加快。 回交世代的選擇對(duì)于定向轉(zhuǎn)育的影響也十分重要?；亟淮鷶?shù)不足，達(dá)不到定向轉(zhuǎn)育效果， 回交

45、代數(shù)過(guò)多，易造成自交衰退現(xiàn)象。因此在定向轉(zhuǎn)育進(jìn)程中，回交代數(shù)應(yīng)當(dāng)由回交群體與 目標(biāo)品系的相似度來(lái)確定。本實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)過(guò) 4 次回交轉(zhuǎn)育成的不育系 GMS-4，在植物學(xué)性 狀上與 WT01 近乎一致，且沒(méi)有任何衰退現(xiàn)象。對(duì)于烏塌菜定向轉(zhuǎn)育不育系而言，回交 4 次是一個(gè)合適的選擇。 以 GMS-4 為母本生產(chǎn)的雜交組合表現(xiàn)出顯著的雜種優(yōu)勢(shì)，而且雜交組合的營(yíng)養(yǎng)成分含 量也達(dá)到商業(yè)生產(chǎn)所需水平。一些雜交組合間產(chǎn)量達(dá)到了極顯著差異水平。C4 產(chǎn)量最高， 隨后依次是 C1,C3,C2。與對(duì)照相比較，由高到低順序依次增產(chǎn) 54.9%，45.3%，32.8%和 2.2%。 類似的產(chǎn)量雜種優(yōu)勢(shì)在其他蕓薹屬作物

46、中也有報(bào)道[27-29]。由不育系配成的雜交組合的營(yíng)養(yǎng)成 分含量高于常規(guī)品種的平均水平[3, 30-31]。成分分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在各處理間均達(dá)到極顯著差 異水平。C1 組合大部分營(yíng)養(yǎng)成分含量極顯著高于對(duì)照，有機(jī)酸含量和粗纖維含量低于對(duì)照 說(shuō)明其口感更好。因此，綜合考慮產(chǎn)量和品質(zhì)因素，選出一個(gè)最優(yōu)組合 C1。 [參考文獻(xiàn)] (References) [1] 李署軒.中國(guó)蔬菜百科全書(shū)(蔬菜卷)[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1990. [2] 李振英. 稀有蔬菜栽培技術(shù)[M]. 北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2000. [3] 舒英杰，周玉麗. 中國(guó)烏塌菜研究[J]. 安徽師范學(xué)院學(xué)報(bào)，

47、2005，19(3)：15-18. [4] 譚興，王玉剛. 菜薹和烏塌菜核不育位點(diǎn)基因頻率[J]. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，39(2)：348-350. [5] HAVEY M J. The use of cytoplasmic male sterility for hybrid seed production[J]. Molecular Biology and Biotechnology of plant Organelles, 2004, 23(4)：623-634. [6] 柯桂蘭，趙稚雅，宋胭脂. 大白菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育系 cms3411-7 的轉(zhuǎn)育和應(yīng)用[J].

48、園藝學(xué)報(bào)，1992，19： 333-340. [7] 張書(shū)芳，宋兆華，趙雪云. 大白菜細(xì)胞核基因互作雄性不育系選育及應(yīng)用模式[J]. 園藝學(xué)報(bào)，1990，17： 117-125 [8] 徐巍，王玉剛. 奶白菜核復(fù)等位基因雄性不育系 AI203 的定向轉(zhuǎn)育研究[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2007，34：659-664. [9] 馮輝，巍玉堂，許明. 大白菜核復(fù)等位基因雄性不育系的遺傳模式及其驗(yàn)證[J].中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)第二 屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)園藝學(xué)論文集，1995，458-466. [10] 徐巍，馮輝，劉慧英. 青梗白菜細(xì)胞核雄性不育基因向?yàn)跛酥械霓D(zhuǎn)育[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，

49、2011，20(4)： 116-119. [11] 李合生. 植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理及技術(shù)[M]. 北京：高等教育出版社，2000. [12] 史樹(shù)德，孫亞卿，巍磊. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2011. [13] CHUN Y L, CHUNG S L. A modified Coomassie brilliant blue G 250 staining method for the detection of 245 250 255 260 26

50、5 270 chitinase activity and molecular weight after polyacrylamide gel electrophoresis[J]. J.Biosci.Bioeng, 2008, 106: 111-113. [14] 謝音，曲小英. 食品分析[M]. 北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2006. [15] 鄧博. 原子吸收和原子熒光光譜分析的應(yīng)用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2003. [16] LI C Y, FENG H, WEI P. Directional transfer of the genetic

51、 multiple-alliele inherited male sterile line in Chinese cabbage[J]. Afr.Agr.Res, 2009, 4: 522-529. [17] 王麗麗，魏鵬，劉志勇. 利用分子標(biāo)記輔助選育大白菜核基因雄性不育系[J]. 分子植物育種，2010，8 （2）：312-318. [18] 岳艷玲，馮輝. 核基因雄性不育在不同生態(tài)型大白菜間的轉(zhuǎn)育[J]. 中國(guó)蔬菜，2005，7：22-23. [19] 張俊，李承彧，王麗麗. 平頭型大白菜核基因雄性不育系的選育與利用[J]. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010， 41（

52、2）：147-151. [20] 辛斌，馮輝，楊曉飛. 青梗菜核基因雄性不育系的轉(zhuǎn)育[J].中國(guó)蔬菜，2009，14：38-42. [21] 許明，魏玉堂. 蘿卜細(xì)胞質(zhì)不結(jié)球白菜雄性不育系向?yàn)跛似贩N轉(zhuǎn)育[J]. 遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，2：1-4. [22] 楊寧，馮輝，王昊. 蕾用菜核基因雄性不育系的創(chuàng)制[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，20（6）：149-152. [23] 王昊，楊寧，馮輝. 矮腳黃白菜核基因雄性不育系的創(chuàng)制與利用[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，42（10）： 70-75. [24] 周鵬，王慧，王玉剛. 園葉型菜心核基因雄性不育系轉(zhuǎn)育

53、研究[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，38 （9）：87-94. [25] 婁廣學(xué)，馮輝. 紫菜薹核基因雄性不育系的創(chuàng)制與利用[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2011，38（6）：1097-1103. [26] 王玉剛，徐巍，覃興. 白菜核基因雄性不育系的轉(zhuǎn)育模式與利用[J]. 種子，2006，25（10）：66-67. [27] AKSHAY K P, SODHI Y S. Heterosis breeding in Indian mustard (Brasscia juncea L.Czem & Coss):analysis of aomponent characters co

54、ntributing to heterosis for yield[J].Euphytica, 1993, 69:219-229. [28] DHIRENDRA K S, KUMAR K. Heterosis and heritability analysis for different crosses in Brassica juncea with inheritance of white rest resistance[J]. J.Oilseed Brassica, 2012, 3:18-28. [29] VALIOLIAH R. Heterosis and heterobeltiosis of yeild associated traits in rapeseed cultivars under limited nitrogen application[J]. Agriculture, 2012, 58:77-84. [30] 周玉麗，舒英杰，常樹(shù)強(qiáng). 烏塌菜主要植物學(xué)性狀的變異及主成分分析[J]. 種子，2010，29（8）：61-64. [31] 周玉麗，舒英杰，黃昌松. 烏塌菜 VC 含量、可溶性糖及可溶性蛋白含量的變異和聚類分析[J]. 長(zhǎng)江蔬 菜，2011，29（8）：61-64.