谷子高異交結(jié)實雄性不育系的創(chuàng)制及應用

1、中國農(nóng)業(yè)科學201043(4):680689ScientiaAgriculturaSinicadoi:10.3864j.issn.05781752.2010.04.003收稿日期：20081218；接受日期：20091130基金項目：“十一五”國家科技支撐計劃項目（2006BAD02B02）、山西省自然科學基金項目（961030）、山西省科技攻關(guān)項目（981007）、山西省農(nóng)社科攻關(guān)項目（0410051）作者簡介：王玉文，副研究員。Te

2、l：03552092856；Email：gzswyw@.cn谷子高異交結(jié)實雄性不育系的創(chuàng)制及應用王玉文，李會霞，田崗，史琴香（山西省農(nóng)業(yè)科學院谷子研究所，山西長治046011）摘要：【目的】選育高異交結(jié)實率的谷子高度雄性不育系、抗除草劑恢復系，配制優(yōu)勢雜交組合，“二系”配套，實現(xiàn)谷子的雜優(yōu)化生產(chǎn)?！痉椒ā繉ΜF(xiàn)有的不育系、恢復系進行雜交改良，系譜法選育符合目標的不育系和恢復系?！窘Y(jié)果】選育出4個農(nóng)藝性狀好、異交結(jié)實率高的谷子高度雄性不育系

3、高117、高146、高229、高236，選育出K103等具有較高配合力的抗除草劑恢復系，研究創(chuàng)建了完整的谷子“二系”雜交種選育技術(shù)體系，育成第一個適宜中國谷子中晚熟生態(tài)區(qū)種植的抗除草劑谷子雜交種長雜谷2號?！窘Y(jié)論】高異交結(jié)實率谷子不育系的育成，解決了谷子雜交制種和不育系繁種難題，實現(xiàn)了谷子的雜優(yōu)化生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：高度雄性不育系；異交結(jié)實率；抗除草劑；配合力StudyonInnovationApplicationofHighlyMaleSt

4、erileLinewithHighOutcrossingRateinMilletWANGYuwenLIHuixiaTIANGangSHIQinxiang(MilletResearchInstituteShanxiAcademyofAgriculturalSciencesChangzhi046011Shanxi)Abstract:【Objective】Elitecrosscombinationswerebredusinghighlymal

5、esterilelinewithhighoutcrossingrateherbicideresistantresterline.Bythistwolinesystemhybridmilletcouldbeusedinmilletproduction.【Method】Improvedexistingmalesterilelinesresterlineswhichsuitedbreedingaimwerebredbypedigreemeth

6、od.【Result】FourhighlymalesterilelineswithhighoutcrossingratefineagronomictraitsnamedGao117Gao146Gao229Gao236wereed.HerbicideresistantresterlineswithhighcombiningabilitylikeK103etc.werebred.Asetoftechnicalsystemofbreeding

7、twolinesystemhybridwasfound.ThefirstmillethybridnamedChangzaguNo.2withherbicideresistancewasbredwhichsuitstolatematuringareainChina.【Conclusion】Thepuzzleabouthighyieldingreproductionofmalesterilelineshighyieldingseedrepr

8、oductionofhybridweresolvedbyhavinghighlymalesterilelineswithhighoutcrossingrate.Keywds:highlymalesterilelineoutcrossingrateherbicideresistantcombiningability0引言【研究意義】谷子起源于中國，是北方的優(yōu)勢農(nóng)作物。小米營養(yǎng)豐富，且各種營養(yǎng)成分平衡，是具有營養(yǎng)保健作用的糧食作物[1]；谷

9、子抗旱耐瘠，是干旱地區(qū)可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展重要的戰(zhàn)略儲備作物；谷草又是禾本科作物中最優(yōu)質(zhì)的飼草。提高谷子產(chǎn)量，對發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、推動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展、保障糧食安全、節(jié)約水資源、保護生態(tài)環(huán)境有重要作用。目前中國中晚熟谷子生態(tài)區(qū)仍使用常規(guī)品種，與其它作物相比，生產(chǎn)落后，產(chǎn)量水平和種植效益低而不穩(wěn)，嚴重困擾著谷子生產(chǎn)的發(fā)展，這是造成谷子種植面積減少的主要原因。要大幅度提高谷子產(chǎn)量，利用雜種優(yōu)勢是重要途徑之一。谷子花小、花多，人工雜交不易，利用雜種優(yōu)勢不育

10、系是關(guān)鍵。因此，選育谷子高異交結(jié)實雄性不育系對于谷子雜種優(yōu)勢利用研究具有很大的現(xiàn)實意義?！厩叭搜芯窟M展】中國在雜交水稻育種、栽培、推廣等方面一直處于世界領(lǐng)先地位。水稻細胞質(zhì)雄性不育材料的發(fā)現(xiàn)和“三系”配套為三系雜交水稻的問世與大面積推廣奠定了基礎(chǔ)；光溫敏核不育基因和廣682中國農(nóng)業(yè)科學43卷K172，按310NCⅡ交配設(shè)計組配成30個組合。2005年種植30個雜交組合的F1代及10個父本，對高度雄性不育系進行配合力測定，小區(qū)面積5.33

11、m2，兩次重復，試驗完全隨機區(qū)組設(shè)計，每隔10個組合設(shè)一生產(chǎn)對照晉谷34號，成熟后每個小區(qū)取10株，調(diào)查每個組合的株高、穗長、穗粗、穗粒重、千粒重，并測定小區(qū)產(chǎn)量。應用固定模型對雜交種F1代各性狀進行配合力分析[1314]，母本（不育系）一般配合力效應gi=yiy，父本一般配合力效應gj=yjy，母本一般配合力估計標準誤σ?g(m)=rfMse，父本一般配合力估計標準誤σ?g(f)=rmMse，母本一般配合力差數(shù)標準誤σ?(gigj)m

12、=rfMs2e，父本一般配合力差數(shù)標準誤σ?(gigj)f=rmMs2e，特殊配合力效應sij=yijyi(m)yj(f)y，特殊配合力效應估計標準誤σ?s=rMse，特殊配合力效應差數(shù)標準誤σ?(sijskl)=rMs2e。雜種優(yōu)勢以親子比值的相對數(shù)表示[15]，谷子產(chǎn)量的雜種優(yōu)勢理論上是對雙親而言，由于母本為不育系，結(jié)實率僅為5%—10%，母本產(chǎn)量無法估計，所以各性狀雜交優(yōu)勢理論值均與父本性狀比較，即超親優(yōu)勢，計算公式為：H=(FP

13、)P。式中H為超親優(yōu)勢，以%表示；F為雜種表型值，P為父本值。實際生產(chǎn)上產(chǎn)量的雜種優(yōu)勢是對標準品種（對照種）而言的超標百分率，即超標優(yōu)勢，計算方法：產(chǎn)量超標優(yōu)勢=（雜種產(chǎn)量對照產(chǎn)量）對照產(chǎn)量。1.2高度雄性不育系的繁種試驗采用花期人工輔助授粉的方法，提高不育系的結(jié)實率。具體做法是：不育系抽穗后，部分穗套袋自交，在花期每天8：00—9：00拍袋1次，并對自由穗用竹稈輕敲，利用其有限的花粉提高授粉結(jié)實率。1.3優(yōu)勢組合的制種試驗為了形成“二

14、系”雜交種配套技術(shù)體系，筆者進行了多年的雜交制種試驗：2004年冬在海南三亞制種高不育組合7個，父母本按2﹕2種植，花期人工輔助授粉，由于海南谷子產(chǎn)量較低，其制種產(chǎn)量不能代表北方的產(chǎn)量結(jié)果，故未計產(chǎn)。2005年春在室內(nèi)對其真雜交率進行了苗期鑒定。2005年在山西省農(nóng)業(yè)科學院谷子所對4個高不育組合進行首次小面積制種試驗，父母本按2﹕2種植，人工隔離，各組合的制種面積均為120m2，花期人工輔助授粉，成熟后各組合均按結(jié)實情況的高、中、低分別

15、收獲，分別計產(chǎn)，并對其真雜交率進行苗期噴施“拿捕凈”鑒定。2008年繼續(xù)制種兩個組合，母本為高117、高146，父本為K103。父母本按2﹕4種植，各組合的制種面積均為133m2，錯期播種調(diào)整花期，人工隔離，花期輔助授粉，成熟后按組合混收混脫，分別計產(chǎn)。2結(jié)果2.1高異交結(jié)實率的谷子高度雄性不育系的選育為了改良長10A的異交結(jié)實性能，2000年筆者用柱頭外露表現(xiàn)良好的材料“8116”可育株與長10A雜交，系譜法選擇后代，花期逐一觀察柱頭

16、性狀。2003年從F6代中選育出4個性狀穩(wěn)定的高異交結(jié)實率的谷子高度雄性不育系，其不育株率均達100%，不育度90%—95%左右，柱頭發(fā)達、外露好、利于制種，異交結(jié)實率40%—50%，均屬中晚熟類型。①高117：長治春播（5月22日）7月30日抽穗。株高105.4cm，穗長25.2cm，穗粗3.36cm，穗碼排列松緊適中，豐產(chǎn)性好，抗白發(fā)病、黑穗病，但有少數(shù)紅葉病株。②高146：株高89.8cm，穗長18.2cm，穗粗3.24cm，抗病

17、性好，配合力高。長治春播（5月22日）8月3日抽穗。③高229：株高118.2cm，穗長20.8cm，穗粗3.62cm，穗碼粒數(shù)多，豐產(chǎn)性好，抗病、抗倒，長治春播（5月22日）8月3日抽穗。④高236：株高103.0cm，穗長24.8cm，穗粗2.36cm。長治春播（5月22日）8月1日抽穗。2.2抗除草劑恢復系選育2.2.1抗除草劑“拿捕凈”新種質(zhì)的引進及表現(xiàn)引進的DSB553為選育抗除草劑恢復系提供了種質(zhì)基礎(chǔ)。1998年在長治與53