谷子高異交結(jié)實(shí)雄性不育系的創(chuàng)制及應(yīng)用

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

2、l：03552092856；Email：gzswyw@.cn谷子高異交結(jié)實(shí)雄性不育系的創(chuàng)制及應(yīng)用王玉文，李會(huì)霞，田崗，史琴香（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所，山西長(zhǎng)治046011）摘要：【目的】選育高異交結(jié)實(shí)率的谷子高度雄性不育系、抗除草劑恢復(fù)系，配制優(yōu)勢(shì)雜交組合，“二系”配套，實(shí)現(xiàn)谷子的雜優(yōu)化生產(chǎn)。【方法】對(duì)現(xiàn)有的不育系、恢復(fù)系進(jìn)行雜交改良，系譜法選育符合目標(biāo)的不育系和恢復(fù)系。【結(jié)果】選育出4個(gè)農(nóng)藝性狀好、異交結(jié)實(shí)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(fù)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(gè)適宜中國(guó)谷子中晚熟生態(tài)區(qū)種植的抗除草劑谷子雜交種長(zhǎng)雜谷2號(hào)?！窘Y(jié)論】高異交結(jié)實(shí)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(shí)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(shí)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(guó)，是北方的優(yōu)勢(shì)農(nóng)作物。小米營(yíng)養(yǎng)豐富，且各種營(yíng)養(yǎng)成分平衡，是具有營(yíng)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(chǔ)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(duì)發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保障糧食安全、節(jié)約水資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境有重要作用。目前中國(guó)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(yán)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(shì)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(shì)不育

10、系是關(guān)鍵。因此，選育谷子高異交結(jié)實(shí)雄性不育系對(duì)于谷子雜種優(yōu)勢(shì)利用研究具有很大的現(xiàn)實(shí)意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】中國(guó)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(xì)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(wèn)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(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)43卷K172，按310NCⅡ交配設(shè)計(jì)組配成30個(gè)組合。2005年種植30個(gè)雜交組合的F1代及10個(gè)父本，對(duì)高度雄性不育系進(jìn)行配合力測(cè)定，小區(qū)面積5.33

11、m2，兩次重復(fù)，試驗(yàn)完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每隔10個(gè)組合設(shè)一生產(chǎn)對(duì)照晉谷34號(hào)，成熟后每個(gè)小區(qū)取10株，調(diào)查每個(gè)組合的株高、穗長(zhǎng)、穗粗、穗粒重、千粒重，并測(cè)定小區(qū)產(chǎn)量。應(yīng)用固定模型對(duì)雜交種F1代各性狀進(jìn)行配合力分析[1314]，母本（不育系）一般配合力效應(yīng)gi=yiy，父本一般配合力效應(yīng)gj=yjy，母本一般配合力估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤σ?g(m)=rfMse，父本一般配合力估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤σ?g(f)=rmMse，母本一般配合力差數(shù)標(biāo)準(zhǔn)誤σ?(gigj)m

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

13、)P。式中H為超親優(yōu)勢(shì)，以%表示；F為雜種表型值，P為父本值。實(shí)際生產(chǎn)上產(chǎn)量的雜種優(yōu)勢(shì)是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)品種（對(duì)照種）而言的超標(biāo)百分率，即超標(biāo)優(yōu)勢(shì)，計(jì)算方法：產(chǎn)量超標(biāo)優(yōu)勢(shì)=（雜種產(chǎn)量對(duì)照產(chǎn)量）對(duì)照產(chǎn)量。1.2高度雄性不育系的繁種試驗(yàn)采用花期人工輔助授粉的方法，提高不育系的結(jié)實(shí)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(duì)自由穗用竹稈輕敲，利用其有限的花粉提高授粉結(jié)實(shí)率。1.3優(yōu)勢(shì)組合的制種試驗(yàn)為了形成“二

14、系”雜交種配套技術(shù)體系，筆者進(jìn)行了多年的雜交制種試驗(yàn)：2004年冬在海南三亞制種高不育組合7個(gè)，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(jì)產(chǎn)。2005年春在室內(nèi)對(duì)其真雜交率進(jìn)行了苗期鑒定。2005年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子所對(duì)4個(gè)高不育組合進(jìn)行首次小面積制種試驗(yàn)，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(shí)情況的高、中、低分別

15、收獲，分別計(jì)產(chǎn)，并對(duì)其真雜交率進(jìn)行苗期噴施“拿捕凈”鑒定。2008年繼續(xù)制種兩個(gè)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(cuò)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(jì)產(chǎn)。2結(jié)果2.1高異交結(jié)實(shí)率的谷子高度雄性不育系的選育為了改良長(zhǎng)10A的異交結(jié)實(shí)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(zhǎng)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(gè)性狀穩(wěn)定的高異交結(jié)實(shí)率的谷子高度雄性不育系，其不育株率均達(dá)100%，不育度90%—95%左右，柱頭發(fā)達(dá)、外露好、利于制種，異交結(jié)實(shí)率40%—50%，均屬中晚熟類型。①高117：長(zhǎng)治春播（5月22日）7月30日抽穗。株高105.4cm，穗長(zhǎng)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(zhǎng)18.2cm，穗粗3.24cm，抗病

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