楊學樂，陶芬芳，彭 燁，何思敏

(湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，長沙 410128)

?

蕓薹屬作物遠緣雜種優(yōu)勢研究

楊學樂，陶芬芳，彭 燁，何思敏

(湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，長沙 410128)

以蕓薹屬作物甘藍型油菜、紅菜薹和小白菜的細胞質雄性不育系及相應的保持系為試驗材料，研究三者之間的雜交親和性和遠緣雜種優(yōu)勢。雜交親和性的調查結果表明，3種作物之間遠緣雜交均具有一定的雜交親和性，各組合的母本結實率在52.34%～92.46%之間，雜交親和指數(shù)在3.41～7.85之間，且母本結實率與雜交親和指數(shù)之間具有高度一致性。比較不同作物間的雜交親和性，以甘藍型油菜作母本的組合平均親和指數(shù)最高。而在父本相同的情況下，以不育系作母本的組合比以相應的保持系作母本的組合，其雜交親和性要高。在參與品種比較試驗的各材料中，有3個組合的地上營養(yǎng)體產(chǎn)量比對照增產(chǎn)，其中組合：608A×RH03B和608A×JH01B比對照增產(chǎn)極顯著，結合雜交親和性的調查結果，這兩個組合可考慮作菜用或飼用。

蕓薹屬作物；遠緣雜交；雜交親和性；雜種優(yōu)勢

蕓薹屬是十字花科作物的一個大屬，包括多種不同用途的作物，如油用的甘藍型油菜和白菜型油菜，菜用的小白菜、紅菜薹和大白菜等，近年來也有利用其作青飼料的事例。由于蕓薹屬作物的遺傳基礎廣，且屬內大部分作物之間具有一定的同源性，可在不同作物間進行遠緣雜交，所獲得的遠緣雜種大多具有強大的營養(yǎng)雜種優(yōu)勢[1]。考慮到以收獲營養(yǎng)體作菜用或飼用的目的，蕓薹屬作物遠緣雜種F1代的育性和結實性不是必須考慮的因素，因此只要不同種之間有較高的雜交親和性，且其雜交F1代具有較強的營養(yǎng)雜種優(yōu)勢，即可直接利用，或作菜用，或作飼用。當然，通過遠緣雜交，也可以實現(xiàn)蕓薹屬作物屬內種間遺傳物質的相互轉移，從而達到豐富蕓薹屬作物變異類型的目的[2]。

本研究以3類蕓薹屬作物，即甘藍型油菜、紅菜薹和小白菜的細胞質雄性不育系及相應的保持系為試驗材料，研究油菜、紅菜薹和小白菜三者之間的遠緣雜交親和性和營養(yǎng)雜種優(yōu)勢，為蕓薹屬作物之間的遠緣雜種優(yōu)勢利用提供基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

雙低優(yōu)質甘藍型油菜細胞質雄性不育系608A及其保持系608B，小白菜細胞質雄性不育系JH01A及其保持系JH01B，紅菜薹細胞質雄性不育系RH03A及其保持系RH03B，上述材料均來自湖南農(nóng)業(yè)大學油料作物研究所。品種比較試驗用對照油菜品種華協(xié)11號來自華中農(nóng)業(yè)大學。

1.2 試驗方法

1.2.1 遠緣雜交親和性調查

2012年春季在長沙分別以甘藍型油菜、紅菜薹和小白菜的細胞質雄性不育系及其保持系為母本，以各自的保持系為父本分別與其它不育系和保持系進行人工授粉雜交，共獲得12個組合。每個組合的母本選100個花蕾進行人工剝蕾授粉。在初花期對父本和母本進行掛牌套袋，如母本為保持系，則在開花前需進行人工剝蕾和去雄，去雄后次日至第3天完成人工授粉，授粉后套袋并記錄雜交組合、雜交日期及授粉花朵數(shù)，授粉一周后去掉紙袋。收獲時調查結角數(shù)，收獲后統(tǒng)計飽滿種子數(shù)，計算平均結角率和親和指數(shù)。

結角率=獲得的角果數(shù)/授粉花朵數(shù)×100%

親和指數(shù)=飽滿種子數(shù)/授粉花朵數(shù)

角粒數(shù)=(飽滿種子數(shù)+半飽滿種子數(shù))/角果數(shù)

1.2.2 遠緣雜種營養(yǎng)優(yōu)勢研究

(1)組合配制。2013年春季在長沙以甘藍型油菜、紅菜薹和小白菜的細胞質雄性不育系為母本，以各自的保持系為父本，相互配對進行雜交，獲得組合“608A×JH01B”、“608A×RH03B”、“JH01A×608B”、“JH01A×RH03B”、“RH03A×608B”和“RH03A×JH01B”等的雜交F1代種子。每個組合的母本至少選20個單株進行人工制種，以滿足組合比較試驗所需種子。

(2)組合比較試驗。2013年秋季在長沙以6個測交F1代及其親本為參試材料進行比較試驗。隨機區(qū)組設計，3次重復，小區(qū)面積13.3 m2，育苗移栽，種植20行，每行6株。以飼用油菜品種華協(xié)11號為對照。所有材料在終花后的第15～20天(角果未成熟，但大部分籽粒已基本充實)一次性收割地上部分，稱鮮重，分析各組合的超親優(yōu)勢和超對照優(yōu)勢：

2 結果分析

2.1 不同類型材料間異交親和性

分別用甘藍型油菜、紅菜薹和小白菜的細胞質雄性不育系及相應的保持系進行兩兩配對進行人工雜交，獲得12個組合，各組合的母本結實率和雜交親和指數(shù)見表1。

表1 不同雜交組合的母本結實率和雜交親和指數(shù)(長沙，2012)Table 1 The seed setting rate and hybridization affinity index with different crosses of female parent (Changsha，2012)

(續(xù)表1)

從表1可以看出，各組合的母本結實率與雜交親和指數(shù)之間具有高度一致性，即結實率高的其雜交親和指數(shù)也高。各組合的母本結實率在52.34%～92.46%之間，雜交親和指數(shù)在3.41～7.85之間，說明甘藍型油菜、紅菜薹和小白菜三類作物之間均有一定的雜交親和性。比較各組合的母本結實率和雜交親和性，以組合RH03A×JH01B最高，分別達到92.46%和7.85，說明用紅菜薹不育系作母本與小白菜具有很高的雜交親和性；其次為組合608A×RH03B，分別為87.47%和7.77，再次為組合608A×JH01B，分別為85.63%和6.32，說明用甘藍型油菜不育系作母本與小白菜和紅菜薹均有較高的雜交親和性。組合RH03B×JH01B的母本結實率和雜交親和指數(shù)分別達到80.23%和6.24，說明用紅菜薹作母本與小白菜也具有較高的雜交親和性。

比較不同類型作物的不育系與相應的保持系之間的雜交親和性，也可發(fā)現(xiàn)較明顯的規(guī)律性。一是以不同類型作物作母本的組合雜交親和性有較大的差異，在本研究所用的三類作物中，以甘藍型油菜作母本的組合平均親和指數(shù)最高(4組合平均親和指數(shù)6.27)，其次為以紅菜薹作母本的組合(4組合平均親和指數(shù)5.95)，以小白菜作母本的組合最低(4組合平均親和指數(shù)4.01)；二是在相同的父本情況下，以不育系作母本的組合比以相應的保持系作母本的組合，其雜交親和性要高。

2.2 不同遠緣雜交組合的營養(yǎng)雜種優(yōu)勢

根據(jù)2012年春季對甘藍型油菜、紅菜薹和小白菜的細胞質雄性不育系及相應的保持系進行雜交親和性的研究結果，明確了以不育系為母本的組合其雜交親和性均高于以相應的保持系為母本的組合，2013年春季即全部以不育系為母本配制組合。通過2013～2014年品種比較試驗，各參試材料的營養(yǎng)體產(chǎn)量結果見表2。

表2 各測交F1代及親本地上營養(yǎng)體的產(chǎn)量表現(xiàn)(長沙，2014)Table 2 The yield of above ground vegetative of F1 and their parents (Changsha，2014)

方差分析表明，品種間的產(chǎn)量差異達極顯著水平，區(qū)組間差異不顯著，說明試驗誤差較小。

從表2可以看出，與對照相比，各參試材料的地上營養(yǎng)體的產(chǎn)量有3個組合比對照增產(chǎn)，以組合608A×RH03B產(chǎn)量最高，達62 563.91 kg/hm2，比對照增產(chǎn)38.53%，其次為組合608A×JH01B，達56 744.36 kg/hm2，比對照增產(chǎn)25.64%，再次為組合RH03A×608B，比對照增產(chǎn)1.34%。其余組合及所有親本均比對照減產(chǎn)，說明對照的產(chǎn)量水平較高。

根據(jù)各參試組合與相應的親本產(chǎn)量比較，可以得出各組合的超親優(yōu)勢。從表3可以看出，所有的參試組合都具有超中親優(yōu)勢，以組合RH03A×608B的優(yōu)勢最強，其次為組合608A×RH03B，再次為組合608A×JH01B；除組合JH01A×608B外，其余組合都具有超高親優(yōu)勢，以組合608A×RH03B最強，其次為608A×JH01B。

表3 各雜交組合的營養(yǎng)體超親優(yōu)勢Table 3 The vegetative heterobeltiosis of each cross combinations

3 小結與討論

從本研究結果可以得出以下幾點結論：(1)甘藍型油菜、紅菜薹和小白菜等三類蕓薹屬作物之間進行遠緣雜交均具有一定的雜交親和性，雜交的母本結實率均在50%以上，比較而言，以甘藍型油菜作母本的親和性最好，紅菜薹作母本次之，小白菜作母本的親和性最弱；(2)在相同的父本下，以不育系作母本的組合比以保持系作母本的組合，其雜交親和性要強；(3)在以甘藍型油菜、紅菜薹和小白菜的不育系為母本，以相應的保持系為父本配制的互交組合中，其地上營養(yǎng)體的產(chǎn)量均具有超中親優(yōu)勢，大部分組合具有超高親優(yōu)勢，但與對照品種相比，只有以甘藍型油菜不育系配制的組合具有顯著的超對照優(yōu)勢，其余組合及所有親本均減產(chǎn)或增產(chǎn)不顯著。

甘藍型油菜、紅菜薹和小白菜等3種蕓薹屬作物之間具有較高的雜交親和性，同時也有一定的差異，可能與它們的染色體組及其進化有關。甘藍型油菜(B.napus，2n=38，AACC)與小白菜(B.chinensis，2n=20，AA)和紅菜薹(B.compestris，2n=20，AA)在染色體組中均有共同起源的A組染色體，因此它們之間有較高的雜交親和性是容易理解的。至于三者之間雜交親和性的差異則需利用細胞生物學和分子生物學等方法進行更加深入的探討。

在本研究中，利用不育系作母本比用保持系作母本的雜交親和性普遍要高，可能與不育系作母本時雌蕊對外界花粉的刺激更加敏感有關。王國槐等[1]利用甘藍型油菜與不同類型的蕓薹屬作物雜交，表明用不育系作母本可以顯著提高種間雜交的親和性。本試驗的研究結果進一步驗證了該結論。

品種比較試驗結果表明，利用不同不育系配制的組合，在營養(yǎng)體的雜種優(yōu)勢上存在明顯的差異，此結果與親本尤其是母本的表現(xiàn)有密切的關系。在3個不育系中，甘藍型油菜不育系608A的產(chǎn)量最高(30 849.62 kg/hm2)，所配的2個組合：608A×RH03B和608A×JH01B均比對照增產(chǎn)極顯著。紅菜薹不育系的產(chǎn)量居其次(27 210.53 kg/hm2)，所配的2個組合中有1個(RH03A×608B)比對照增產(chǎn)，但增產(chǎn)不顯著。小白菜不育系的產(chǎn)量最低(21 097.74 kg/hm2)，所配的2個組合均比對照極顯著減產(chǎn)。

結合雜交親和性的調查和品種比較試驗結果，組合608A×RH03B和608A×JH01B的母本結實率均在85%以上，地上營養(yǎng)體產(chǎn)量均比對照增產(chǎn)極顯著，可以考慮作為飼用或菜用。其余組合因均具有中親優(yōu)勢，可考慮作菜用，其口味及營養(yǎng)品質有待進一步研究。

遠緣雜交作為作物改良、實現(xiàn)不同物種間優(yōu)良性狀轉移以及創(chuàng)造細胞質不育源的有效方法，一直受到人們的關注。但是，與小麥、玉米等糧食作物與其近緣種的遠緣雜交及其利用相比，蕓薹屬植物遠緣雜交的研究還有更多的工作要做。今后應加強蕓薹屬植物遠緣雜交受精不親和生理機制、不可交配遺傳機理以及雜種胚胎發(fā)育的生理學和細胞胚胎學機理[3]等方面的研究。隨著分子生物學、細胞遺傳學等學科的迅猛發(fā)展，人們將會利用更多有效的技術手段來研究蕓薹屬植物的遠緣雜交，為蕓薹屬蔬菜育種改良創(chuàng)造更多的親本資源，實現(xiàn)蕓薹屬蔬菜育種的新的重大突破。

[1] 王國槐，官養(yǎng)云，陳社員，等.十字花科蕓薹屬種間雜種營養(yǎng)優(yōu)勢的利用研究[J].作物學報，2003，29(1)：54-58.

[2] 林 超，孫 萍，程 斐，等.蕓薹屬植物的遠緣雜交[J].山東農(nóng)業(yè)科學，2007(4)：27-31.

[3] Heslop-Harrison J.Pollen-stigma interaction and cross in compatibility in the grasses[J].Science，1982，215：1358-1364.

Studies on the Heterosis of Distant Hybridization ofBrassicaCrops

YANG Xuele，TAO Fenfang，PENG Ye，HE Simin

(College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China)

The sterility line and maintainer line ofBrassicanapus，purple flowering stalk，Chinese cabbage CMS were used as materials to study their cross compatibility and distant heterosis.The results showed that there are certain hybridization affinities among the distant crosses of the three crops.The seed setting rates of the female parents of each cross combinations are between 52.34%～92.46%，the hybridization affinity index is between 3.41～7.85，and there are high consistency between the seed setting rate of the female parent and hybridization affinity index.Comparing the hybridization affinity between different crops as female parents，the average affinity index of theBrassicanapuswas the highest，and that of the Chinese cabbage was the lowest.With the same parent，the cross compatibility of the sterility line as female parent is higher than the maintainer line as female parent.Among the varieties or lines in comparison tests，the ground vegetative yields of three combinations were higher than that of CK.The combinations of 608A×RH03B and 608A×JH01B are significantly increased than that of CK，they can be used as food or forage when combined the results of hybridization affinity.

Brassicacrop；distant hybridization；cross compatibility；heterosis

2016-02-26

楊學樂(1989-)，女，碩士研究生。

國家科技支撐計劃項目(2011BAD35B04)；國家“863”計劃項目(2011AA10A104)。

S565.403.51

A

1001-5280(2016)05-0520-04

10.16848/j.cnki.issn.1001-5280.2016.05.09