專利名稱：一種甘藍細胞質雄性不育系轉育及制種方法
技術領域：
本發明涉及植物雜種優勢利用領域，具體來說涉及一種甘藍細胞質雄性不育系轉育及制種方法。
背景技術：
甘藍(Brassica oleracea var.capitata(L.))是世界各國的主要蔬菜，由于其雜種優勢明顯，雜種優勢育種成為甘藍育種的主要途徑。早在上個世紀50～60年代，日本、美國等發達國家就利用自交不親和系途徑配制甘藍雜交種，我國從70年代開始也利用自交不親和系方法生產甘藍雜交種。但這種方法存在雜交種的雜交率很難達到100％、雜交種的親本長期自交繁殖易出現生活力退化、親本靠人工蕾期自交授粉繁殖成本高等問題，而利用雄性不育系制種可克服上述缺陷。因此，長期以來甘藍育種工作者都在積極進行甘藍雄性不育系選育的研究。
甘藍雄性不育源有核基因雄性不育和細胞質雄性不育兩大類。核基因雄性不育又有隱性核基因和顯性核基因兩種，隱性核基因雄性不育系因無法找到保持系而很難利用。對于顯性核基因雄性不育系，已培育成功并利用于制種，但轉育過程較復雜，用于繁殖雄性不育系的純合顯性雄性不育株要用組織培養的方法擴繁。胞質雄性不育材料有蘿卜胞質和黑芥胞質兩類，黑芥細胞質雄性不育已被證實不能應用。國內一些單位已搜集到的蘿卜胞質甘藍雄性不育系大部分因植株生長和開花結實性狀不正常而很難利用。上世紀90年代中期以來搜集到的改良蘿卜細胞質甘藍雄性不育系，雖然植株生長與開花結實正常，但農藝性狀不良、整齊度差，也不能直接利用。因此，選育不育性穩定、轉育容易、可實際應用的甘藍胞質不育系是甘藍育種工作者多年來的愿望。
發明內容
本發明的發明目的是轉育出雄性不育性穩定、植株與開花結實性狀正常、配合力優良的甘藍胞質雄性不育系，再利用胞質雄性不育系與配合力好的自交系雜交，配制出優良的甘藍雜交種，并建立利用甘藍胞質雄性不育系配制甘藍雜交種的制種新方法。
本發明提供了一種甘藍細胞質雄性不育系的轉育方法，其特征在于，用甘藍自交系為輪回親本與甘藍胞質不育源進行5-7代回交。
其中所述的甘藍胞質不育源為CMS9825或CMS9829；所述的甘藍自交親和系為98403、98408、98432、98G73、98G79、9866、9880、98101等。
本發明還提供了一種甘藍細胞質雄性不育系的制種方法，其特征在于，將使用上述的轉育方法所得的甘藍細胞質雄性不育系和相應的甘藍自交系的種子于秋季播種，秋末冬初選擇種株在保護地越冬春化，第二年春季將雄性不育系與甘藍自交系同栽于一個隔離溫室或網棚中，不育系與甘藍自交系植株比例為2∶1或3∶1，在種株開花前放進蜜蜂用于授粉，種子成熟后，從不育系上收獲的種子即為配制雜交種用的甘藍細胞質雄性不育系種子。
另外，本發明還提供了一種甘藍雜交種的生產方法，其特征在于，使用上述的轉育方法所得的甘藍細胞質雄性不育系為母本，甘藍自交親和系為父本進行雜交獲得雜交種。
本發明的實體是以優良的胞質不育源作母本、優良自交系作父本，轉育成生長發育及開花結實性狀正常、配合力好的胞質雄性不育系，并利用細胞質雄性不育系配制出優良的甘藍雜交種，本發明具有以下優點雄性不育性受細胞質控制，轉育容易，任何甘藍自交系都可作它的保持系；雄性不育性穩定，不育株率和不育度均能達到100％，且不受環境條件影響，在嚴格隔離區內用其配制的雜交種雜交率可達100％；雄性不育系植株的生長發育、開花結實性狀以及配合力都很正常、蜜腺發達，優于黑芥胞質及未經改良的蘿卜胞質甘藍雄性不育系；雄性不育系的保持系及雜交種的父本均可用自交親和系，能在隔離條件下用蜜蜂授粉繁殖，成本低。
雄性不育源的優劣是決定選育出的胞質雄性不育系能否實際應用的關鍵，一個優良的胞質不育源應具備以下幾個優良特性(1)雄性不育性穩定，不育性表現不受環境條件變化的影響；(2)雄性不育性轉育容易，容易找到保持系；(3)植株生長發育正常，雄蕊退化，但雌蕊、蜜腺等花器官及開花結實正常。
上個世紀70年代后期至90年代后期，先后搜集到黑芥胞質雄性不育材料CMS79091，蘿卜細胞質甘藍雄性不育材料CMS409、CMS9511、CMS9825、CMS9829等甘藍胞質雄性不育材料，采用以下幾項方法對其生長發育及開花結實性狀進行鑒定(1)在正常的田間管理條件下鑒定它們的植株生長速度和主要經濟性狀；(2)在15℃左右的低溫條件下鑒定各雄性不育源植株葉色變化和生長速度；(3)以不育系為母本、不同類型自交系為父本進行測交與回交，研究其后代的不育性表現；(4)在開花期及結莢期，調查它們的開花情況及花器官和種莢的生長情況。
試驗結果表明，黑芥胞質甘藍雄性不育材料CMS79091不育植株生長正常，低溫條件下植株葉色和生長速度正常，但不育株的測交后代中，不育株率僅達到33.7～60％之間，且多數不育花呈半開放狀態，不能正常開放，蜜腺小或無，影響昆蟲授粉及自由授粉條件下的結實，因此該雄性不育源很難利用。
CMS409、CMS9511、CMS9825、CMS9829等幾份蘿卜胞質甘藍雄性不育材料的雄性不育性都很穩定，不育株率及不育度均為100％，且所有甘藍自交系都是它們的保持系。但CMS409不僅在15℃左右低溫條件下植株葉片黃化、植株生長速度慢，而且開花結實性狀不正常，多數花朵不能正常開放，部分雌蕊畸形，蜜腺小或無，約50％的種莢畸形，在甘藍雜交制種中無法利用。CMS9511雖然其植株在低溫下葉片不黃化，但植株生長和開花結實性狀尚存在不少問題多代回交后雄性不育系植株生長速度慢于相應的保持系，多數花朵是半開放狀態，不少花朵雌蕊不正常，蜜腺不發達，約有40％種莢畸形。因此該胞質雄性不育源也很難在甘藍雜交制種中利用。
經多年試驗發現，CMS9825、CMS9829兩份胞質雄性不育材料除在低溫下植株葉片不黃化，植株生長速度正常外，開花結實性狀也正常，絕大多數不育花能正常開放，雌蕊幾乎全部正常，蜜腺發達，在甘藍雜交制種上有很好的應用前景，是兩份優良的甘藍胞質雄性不育源(見表1)。
新的優良雄性不育系都需要用自交系作父本經多代連續回交轉育才能獲得。用作連續回交的自交系就是雄性不育系的保持系，保持系(回交父本自交系)的好壞決定了轉育成功后雄性不育系各性狀的好壞。作為一個優良的保持系，應具備以下4個特性(1)主要特征特性優良、穩定一致；(2)有優良的配合力；(3)回交轉育后代雄性不育株率及不育度均達100％；(4)花期自交授粉表現親和，或雖花期自交不親和，但蕾期自交親和指數可達10以上。
保持系的選育主要通過連續回交、定向選擇的方法。以優良的種質資源作原始材料，逐代選優良單株連續自交鑒定直至各目標性狀穩定為止，選擇時間一般為6個世代或更長。表2為近年篩選出的部分優良保持系。
CMS9825、CMS9829兩份甘藍胞質不育材料植株雖然在低溫下不黃化、生長速度及開花結實正常，但植株生長狀態、葉球大小不整齊，秋季種植抗病性不強，春季種植球內中心柱長(表1)，說明這兩份材料的經濟性狀欠佳。更為重要的是，這兩份材料均為一代雜種，不能直接利用。
為獲得雄性不育性穩定、植株生長發育及開花結實正常、經濟性狀優良穩定、配合力優良的胞質雄性不育，本發明采取了連續回交轉育的方法，以篩選出的CMS9825、CMS9829作母本(不育源)，選擇性狀穩定、配合力優良的不同類型高代自交系98403、98408、98432、98G73、9880、9866、98G79、98101等為父本進行連續回交轉育。在轉育過程中觀察其后代雄性不育性及開花結實性狀與經濟性狀表現，并作定向選擇，選擇繼續作回交母本株的標準是(1)雄性不育性穩定，花藥退化無花粉，不育性不受環境條件變化的影響；(2)花蕾發育正常，不死蕾或死蕾少，花朵完全開放，雌蕊正常，蜜腺發達，花蜜多，授粉后結實好，種莢發育正常；(3)植株生長發育正常，低溫下葉色不黃化，主要經濟性狀傾向或類似于回交父本。
用上述方法進行轉育，其回交后代雄性不育性穩定，且所有甘藍自交系均可作它的保持系，一般用固定的穩定自交系轉育5～7代之后，就可獲得經濟性狀與配合力和回交父本相似的甘藍胞質雄性不育系，而回交父本就是它的保持系。目前已獲得一批可實際應用的甘藍胞質雄性不育系(表3)。
將胞質雄性不育系和相應保持系的種子于秋季播種，秋末冬初選擇種株在保護地越冬春化，第二年春季將雄性不育系與保持系同栽于一個隔離溫室或網棚，不育系與保持系植株比例一般為2∶1或3∶1。由于保持系多選擇自交親和系，故可于種株開花前7天左右在網棚內放進蜜蜂用于授粉，面積為一畝左右的網棚應放2～3箱蜜蜂。種子成熟后，從不育系上收獲的種子即為配制雜交種用的胞質雄性不育系種子。
在有了優良的胞質雄性不育系之后，選配出優良的胞質雄性不育系甘藍雜交種的關鍵是選擇好雜交種的父本，它應具備以下條件(1)主要經濟性狀優良、整齊，自交親和；(2)配合力好，與雄性不育系親緣關系較遠，雜交后雜種優勢強；(3)開花正常、花粉量大，花期與雄性不育系基本一致。
用轉育成功的胞質雄性不育系為母本，用符合上述條件的甘藍自交系為父本，已配制出一批優良雜交組合(表4)。其中02-416是一個早熟優質抗病的秋甘藍雜交種，秋季種植時，抗病毒病和黑腐病，較耐熱，葉球緊實、近圓球形、耐裂球、球內中心柱短，定植到收獲約60天，畝產5047.3公斤，比對照品種中甘8號早熟7～10天，增產13.2～15.2％。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
實施例1用9866為回交親本與CMS9825進行5代回交轉育獲得甘藍細胞質雄性不育系CMS9866。用CMS9866為母本、甘藍自交親和系8180為父本配制雜交種02-416。
實施例2用98432為回交親本與CMS9829進行6代回交轉育獲得甘藍細胞質雄性不育系CMS98432。用CMS98432為母本、甘藍自交親和系91-276為父本配制雜交種03-33。
實施例3用98408為回交親本與CMS9829進行5代回交轉育獲得甘藍細胞質雄性不育系CMS98408。用CMS98408為母本、甘藍自交親和系96-100為父本配制雜交種03-52。
實施例4用9880為回交親本與CMS9825進行7代回交轉育獲得甘藍細胞質雄性不育系CMS9880。用CMS9880為母本、甘藍自交親和系7014為父本配制雜交種03-31。
用胞質雄性不育系生產甘藍雜交種，在制種技術上與用自交不親和系制種有的地方相似，但不少地方是不相同的，其要點如下(1)、冬前培育采種種株∶按親本成熟期早晚適時播種，晚熟品種于8月上旬播種，早熟品種在8月中下旬播種。育苗圃應選擇地勢較高、易排、灌水的地塊，播種后約2～3片真葉時分苗一次，7～8片葉時定植，種株田間生長期要及時防治病蟲害。
(2)、重視種株安全越冬春化華北中部地區種株在冬前假植于陽畦或小弓棚越冬，南部地區可直接定植于露地越冬。為防凍害，當夜溫降至0～-4℃時，在保護地越冬的種株晚上應遮蓋塑料布和草簾，白天要及時揭蓋。露地越冬的種株可在種株基部培土。
(3)、春季適時定植種株種株經過冬季低溫春化可在3月下旬定植，制種地應選擇地勢平坦、土地肥沃、可排灌的地塊。密度約為每畝4000株，母本與父本的比例為2∶1或3∶1。
(4)、保證空間隔離距離和授粉的蜂源甘藍為異花授粉作物，容易與甘藍類作物雜交，制種田應與其它甘藍類作物制種田隔離1500米以上。甘藍為蟲媒花，用雄性不育系作母本配制雜交種，雜交時全靠蜜蜂把父本的花粉傳到母本柱頭上，為保證授粉充分，每畝制種田至少放蜜蜂2箱左右。
(5)、嚴格注意親本的純度在制種的各個環節，包括初苗期、蓮座期及開花期，注意親本去雜去劣。
(6)、調節雙親花期一致，及時拔除父本種株，適時收獲種子如果雙親開花期不一致，應采取錯開播期、打頂、整枝等措施將雙親花期盡量調節一致。當雙親花期結束后，應及時將父本種株全部拔除，同時搭架防種株倒伏。當種莢黃熟時，及時收獲母本上的種子，收獲后的種株及打下的種子要及時晾曬，以免霉變而影響種子的發芽率。
表1、CMS9825、CMS9829主要經濟性狀
表2、部分優良保持系的主要經濟性狀
表3、部分優良甘藍胞質雄性不育系的主要植物學性狀和經濟性狀
表4、幾個用胞質雄性不育系配制的優良雜交組合
權利要求
1.一種甘藍細胞質雄性不育系的轉育方法，其特征在于，用甘藍自交系為輪回親本與甘藍胞質雄性不育源進行5-7代回交。
2.如權利要求1所述的轉育方法，其特征在于，所述的甘藍胞質不育源為CMS9825或CMS9829。
3.如權利要求1所述的轉育方法，其特征在于，所述的甘藍自交親和系為98403、98408、98432、98G73、98G79、9866、9880、98101。
4.一種甘藍細胞質雄性不育系的制種方法，其特征在于，將使用如權利要求1所述的轉育方法所得的甘藍細胞質雄性不育系和相應的甘藍自交系的種子于秋季播種，秋末冬初選擇種株在保護地越冬春化，第二年春季將雄性不育系與甘藍自交系同栽于一個隔離溫室或網棚中，不育系與甘藍自交系植株比例為2∶1或3∶1，在種株開花前放進蜜蜂用于授粉，種子成熟后，從不育系上收獲的種子即為配制雜交種用的甘藍細胞質雄性不育系種子。
5.一種甘藍雜交種的生產方法，其特征在于，使用如權利要求1所述的轉育方法所得的甘藍細胞質雄性不育系為母本，甘藍自交親和系為父本進行雜交。
全文摘要
本發明公開了一種甘藍細胞質雄性不育系的轉育方法，其特征在于，用甘藍自交系為輪回親本與甘藍胞質不育源進行5－7代回交即可。本發明具有以下優點雄性不育性受細胞質控制，轉育容易，任何甘藍自交系都可作它的保持系；雄性不育性穩定，不育株率和不育度均能達到100％，且不受環境條件影響，在嚴格隔離區內用其配制的雜交種雜交率可達100％；雄性不育系植株的生長發育、開花結實性狀以及配合力都正常、蜜腺發達，優于黑芥胞質及未經改良的蘿卜胞質甘藍雄性不育系；雄性不育系的保持系及雜交種的父本均可用自交親和系，能在隔離條件下用蜜蜂授粉繁殖，成本低。
文檔編號A01H1/02GK1663356SQ20051001140
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月10日 優先權日2005年3月10日
發明者方智遠, 劉玉梅, 楊麗梅, 莊木, 王曉武, 張揚勇, 孫培田 申請人:中國農業科學院蔬菜花卉研究所