全 文 ：园 艺 学 报 2011，38（6）：1097–1103 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期：2011–02–28；修回日期：2011–04–26
基金项目：国家自然科学基金项目（31071792）
* E-mail：fenghuiaaa@263.net
紫菜薹核基因雄性不育系的创制与利用
冯 辉*，娄广学
（沈阳农业大学园艺学院，辽宁省十字花科蔬菜遗传育种重点实验室，沈阳 110866）
摘 要：以复等位基因遗传的白菜核基因雄性不育系 00S107 为不育源，采用连续回交转育同时测交
筛选基因型的方法，向紫菜薹自交系 XA500中转育核不育基因，育成了园艺学性状与 XA500 相近，不育株
率和不育度均达到 100%的紫菜薹雄性不育系 GMS500。用该不育系配成的杂交组合整齐一致，园艺学性
状优异，单位面积产量显著高于对照品种‘紫婷 11 号’。
关键词：紫菜薹；核基因雄性不育系；选育
中图分类号：S 634.6 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2011）06-1097-07

Breeding and Utilization of the Genetic Male Sterile Line in Purple Stalk
Chinese Cabbage
FENG Hui* and LOU Guang-xue
（College of Horticulture，Shenyang Agricultural University，Liaoning Key Laboratory of Genetics and Breeding in
Cruciferous Vegetable Crops，Shenyang 110866，China）
Abstract：In order to solve the problems in the transfer and utilization of genic male sterile line in
purple stalk Chinese cabbage，‘00S107’which is a multiple allele inherited genetic male sterile line was
used as a source of male sterility in Brassica campestris L. ssp. chinensis var. purpurca Hort. Methods of
crossing and backcrossing were applied to transfer the male sterility to a male fertile line‘XA500’. A new genetic
male sterile line‘GMS500’with 100% of male sterile plants was obtained，which was similar to ‘XA500’
in horticultural characteristics. An excellent hybridized combination was developed，which is uniform and
superior to‘Ziting 11’in yield.
Key words：purple stalk Chinese cabbage；genetic male sterile line；breeding

紫菜薹（Brassica campestris L. ssp. chinensis var. purpurca Hort.）又名红菜薹，是我国湖南、湖
北、四川等长江流域地区普遍栽培的蔬菜作物。紫菜薹两性花，异花授粉，杂种优势十分显著，雄
性不育系的利用是其杂交制种有效途径（汪李平，2005）。冯辉（1995）在大白菜中发现了复等位基
因遗传的雄性不育材料，并育成了具有 100%不育株率的大白菜核基因雄性不育系。研究表明，该
不育材料的不育性受同一位点 3 个基因控制：Ms 为显性不育基因；ms 为 Ms 的等位隐性可育基因；
Msf 为 Ms 的等位显性恢复基因，三者之间的显隐关系为 Msf > Ms > ms（Feng et al.，1996）。不育基
因 Ms 已被定位于大白菜基因组的第 7 号染色体上，并获得了多个与其连锁的 SCAR 标记，其中一
些标记已经用于分子标记辅助选择（Feng et al.，2009；Wei et al.，2009；王丽丽 等，2010）。


1098 园 艺 学 报 38 卷
为扩大该类不育材料的应用范围，一些学者采用有性杂交方法，已将不育基因转入多种生态型
的大白菜以及奶白菜中，育成了新的雄性不育系（冯辉 等，2004；岳艳玲和冯辉，2005；李骋宇和
冯辉，2006；冯辉 等，2007）。王玉刚等（2005）将还大白菜核不育复等位基因转入白菜品种‘苏
州青’，育成了白菜核基因雄性不育系 00S107。本项研究中以 00S107 为不育源，采用连续回交转育
性状的同时测交筛选基因型的方法，向紫菜薹自交系 XA500 中转育核不育基因，创制出园艺学性状
与 XA500 相近，不育株率和不育度均达到 100%的紫菜薹雄性不育系 GMS500。
1 材料与方法
供试材料为沈阳农业大学选育成的白菜核基因雄性不育系 00S107（图版，1），紫菜薹自交系
XA500（图版，2）、XA100、XA200、XA300、XA400。
试验于 2008—2010 年在辽宁省十字花科蔬菜遗传育种重点实验室进行。首先用转育目标品系
XA500 与白菜核不育系 00S107 杂交，根据后代植株育性分离比率鉴定 XA500 的基因型。一般可育品
系在不育位点上的基因型有 3 种：MsfMsf、msms 和 Msfms，这 3 种基因型可通过与不育系（Msms）
杂交后代的育性分离比率加以鉴别，遗传模型如下：
MsfMsf → Msfms，MsfMs（全可育）
Msms × Msfms → msms，MsfMs，Msfms，Msms（可育株︰不育株为 3︰1）
msms → msms，Msms（可育株︰不育株为 1︰1）
根据转育目标品系的基因型，选择不育源材料，设计转育方案。采用连续回交方法转育园艺学
性状，并在测交鉴定基因型的基础上转育核不育基因，最终获得与转育目标品系园艺学性状相近的
新的雄性不育系。
每年完成两个有性世代繁殖。3 月初穴盘播种育苗，4 月初定植于花盆，5 月初进行育性鉴定、
授粉。下一代加代繁殖试材于 8 月初进行春化处理，萌动种子在 2 ℃冰箱中处理 7 d 后播于穴盘，
幼苗长至 5 ~ 6 片真叶时移栽到直径 22 cm 的花盆中，放在温室中待开花后授粉。用回交 3 代后配
制成的不育系与紫菜薹自交系配制杂交组合。以‘紫婷 11 号’为对照进行品种比较试验。随机区组
设计，3 次重复，每小区种植 20 株，株距 30 cm，行距 40 cm。
样本容量按公式 n ≥ lg 0.01/lg（1–p）计算，适合性测验取公式 X2 =∑（O–E）2/E，其中 p
为样品出现的概率，O 为实测数值，E 为理论数值。
2 结果与分析
2.1 紫菜薹品系 XA500 基因型的鉴定
用白菜核不育系 00S107（Msms）与紫菜薹可育品系 XA500 杂交，F1 全部为可育株（可育株︰不
育株 = 49︰0），说明 XA500 的基因型为 MsfMsf。
2.2 紫菜薹不育系的转育
00S107（Msms）与 XA500（MsfMsf）杂交的 F1 植株基因型有 MsfMs 和 Msfms 两种，表现型均为
可育。取 8 株 F1 自交，根据其后代育性分离比率鉴定各 F1 植株基因型，遗传模型如下：
MsfMs  → 1/4 MsfMsf，2/4 MsfMs，1/4 MsMs（3︰1 分离）
Msms × MsfMsf →
Msfms  → 1/4 MsfMsf，2/4 Msfms，1/4 msms（全可育）
6 期 冯 辉等：紫菜薹核基因雄性不育系的创制与利用 1099

实际鉴定结果列于表 1。根据自交后代分离比率，可以确定（00S107 × XA500）-1 的基因型为
MsfMs，（00S107 × XA500）-7 的基因型为 Msfms。
表 1 白菜核不育系 00S107 与紫菜薹自交系 XA500 杂交 F1 的自交后代植株育性分离比率
Table 1 Fertility expression of progenies from F1 of‘00S107 × XA500’
杂交组合
Combinations
可育株︰不育株
Fertile plants︰Sterile plants
理论比例（χ20.05, 1 = 3.841）
Theoretical ratio
基因型
Genotype
（00S107 × XA500）-1 38︰11 3︰1 （0.061） MsfMsf，MsfMs，MsMs
（00S107 × XA500）-2 50︰0 全可育 Fertile MsfMsf，Msfms，msms
（00S107 × XA500）-3 47︰13 3︰1 （0.200） MsfMsf，MsfMs，MsMs
（00S107 × XA500）-4 38︰9 3︰1 （0.574） MsfMsf，MsfMs，MsMs
（00S107 × XA500）-5 29︰0 全可育 Fertile MsfMsf，Msfms，msms
（00S107 × XA500）-6 35︰0 全可育 Fertile MsfMsf，Msfms，msms
（00S107 × XA500）-7 85︰0 全可育 Fertile MsfMsf，Msfms，msms
（00S107 × XA500）-8 47︰0 全可育 Fertile MsfMsf，Msfms，msms
回交世代材料基因型鉴定遗传模型如下：
MsfMsf → MsfMs，Msfms（全可育）
Msms ×
MsfMs → MsfMs，Msfms，MsMs，Msms（可育株︰不育株为 1︰1）

MsfMsf → MsfMs，Msfms（全可育）
Msms ×
Msfms → MsfMs，Msfms，msms，Msms（可育株︰不育株为 3︰1）
实际鉴定结果见表 2。表 2 中测交育性为 1︰1 的，被测植株基因型为 MsfMs；测交育性为 3︰1
的, 被测植株基因型为 Msfms。
表 2 紫菜薹核不育系转育各回交世代基因型鉴定
Table 2 Genotype identification of BC1，BC2 and BC3 in the purple stalk Chinese cabbage
转育方向
Transfer direction
代号
Code
组合
Combinations
可育株︰不育株
Fertile plants︰Sterile plants
理论比例
（χ20.05，1 = 3.841）
Theoretical ratio
BC1 00S107 × [（00S107 × XA500）-1 × XA500]-6 26︰23 1︰1（0.082）
BC2 00S107 ×（BC1 × XA500）-1 32︰26 1︰1（0.431）
两用系转育方向
AB line direction
BC3 00S107 ×（BC2 × XA500）-4 16︰13 1︰1（0.138）
BC1 00S107 × [（00S107 × XA500）-7 × XA500]-5 65︰18 3︰1（0.325） 保持系转育方向
Maintainer line direction BC2 00S107 ×（BC1 × XA500）-2 48︰15 3︰1（0.005）
BC3 00S107 ×（BC2 × XA500）-4 28︰8 3︰1（0.032）
鉴于回交 3 代材料的园艺学性状已经与转育目标品系 XA500 十分接近，故选择两个转育方向的
BC3 植株自交，分别选育“两用系”和“临时保持系”。植株自交后代育性调查结果见表 3。
选取表 3 中两用系转育方向回交 3 代材料自交后代的不育株（MsMs）与同一系统中的 5 株可育
株（1/3 MsfMsf，2/3 MsfMs）兄妹交，选育“两用系”，结果见表 4。表 4 中，组合“A-3 × B-3”和
“A-5 × B-5”即为紫菜薹“两用系”。
表 3 紫菜薹回交 3 代植株 MsfMs 和 Msfms 自交后代育性分离比率
Table 3 Fertility expression of progenies from BC3 selfing in the purple stalk Chinese cabbage
组合
Combinations
可育株︰不育株
Fertile plants︰Sterile plants
理论比例（χ20.05, 1 = 3.841）
Theoretical ratio
基因型
Genotype
两用系转育方向 BC3-4
AB line direction BC3-4
29︰7 3︰1（0.333） MsfMsf，MsfMs，MsMs
保持系转育方向 BC3-4
Maintainer line direction BC3-4
46︰0 全可育 Fertile MsfMsf，Msfms，msms
1100 园 艺 学 报 38 卷
表 4 紫菜薹回交 3 代材料“两用系”测配结果
Table 4 Test cross result of the“AB line”in BC3 in the purple stalk Chinese cabbage
组合
Combinations
可育株︰不育株
Fertile plants︰Sterile plants
理论比例（χ20.05, 1 = 3.841）
Theoretical ratio
基因型
Genotype
A-1 × B-1 42︰0 全可育 Fertile MsfMsf，MsfMs
A-2 × B-2 46︰0 全可育 Fertile MsfMsf，MsfMs
A-3 × B-3 27︰23 1︰1（0.180） MsfMs，MsMs
A-4 × B-4 49︰0 全可育 Fertile MsfMsf，MsfMs
A-5 × B-5 21︰26 1︰1（0.340） MsfMs，MsMs
注：A-1 ~ A-5 为两用系方向 BC3-4的不育株；B-1 ~ B-5 为保持系方向 BC3-4的可育株。
Note：A-1–A-5 represents the male sterile plants separated from AB line direction BC3-4；B-1–B-5 represents the male fertile plants from
the maintainer line direction BC3-4.
随机选取表 3 中保持系转育方向 BC3-4后代的 16 株（1/4MsfMsf，2/4Msfms，1/4msms），与表
4 中的不育株（MsMs）杂交，筛选“临时保持系”，结果见表 5。
表 5 紫菜薹回交 3 代“临时保持系”测配结果
Table 5 Test cross result of the maintainer line in BC3 in the purple stalk Chinese cabbage
组合
Combinations
可育株︰不育株
Fertile plants︰Sterile plants
理论比例（χ20.05, 1 = 3.841）
Theoretical ratio
基因型
Genotype
A-1 × C-1 21︰24 1︰1（0.089） MsfMs，Msms
A-1 × C-2 0︰35 全不育 Sterile Msms
A-1 × C-3 23︰19 1︰1（0.214） MsfMs，Msms
A-1 × C-4 0︰38 全不育 Sterile Msms
A-2 × C-5 30︰0 全可育 Fertile MsfMs
A-2 × C-6 36︰0 全可育 Fertile MsfMs
A-2 × C-7 20︰15 1︰1（0.457） MsfMs，Msms
A-2 × C-8 19︰13 1︰1（0.781） MsfMs，Msms
A-3 × C-9 0︰40 全不育 Sterile Msms
A-3 × C-10 16︰18 1︰1（0.029） MsfMs，Msms
A-4 × C-11 0︰36 全不育 Sterile Msms
A-4 × C-12 33︰0 全可育 Fertile MsfMs
A-4 × C-13 17︰20 1︰1（0.108） MsfMs，Msms
A-5 × C-14 0︰39 全不育 Sterile Msms
A-5 × C-15 21︰0 全可育 Fertile MsfMs
A-5 × C-16 38︰0 全可育 Fertile MsfMs
注：C-1 ~ C-16 为保持系转育方向 BC3-4 自交后代植株。
Note：C-1–C-16 represents the plants separated from BC3-4.
表 5 中，‘A-1 × C-2’、‘A-1 × C-4’、‘A-3 × C-9’、‘A-4 × C-11’和‘A-5 × C-14’即为转育成
的雄性不育系；对应的 C-2、C-4、C-9、C-11 和 C-14 的自交后代即为“临时保持系”。选取不育系
“A-5 × C-14”命名为 GMS500（图版，3），其不育株率为 100%，雄蕊彻底退化，雄蕊以外的其他
花器官发育正常（图版，4；表 6）。
表 6 回交 3 代育成的紫菜薹核基因雄性不育系的不育株率和不育度调查结果
Table 6 Fertility identification of the genetic male sterile line of BC3 of the purple stalk Chinese cabbage
不育系
Male sterile line
调查总株数
Total plant
number
不育株数
Sterile plant
number
不育株率/%
Rate of male
sterile plants
调查总花数
Total flower
number
完全败育花数
Sterile flower
number
不育度/%
Rate of male
sterile flowers
GMS500 150 150 100 900 900 100
注：不育株率为雄性不育植株占全部调查植株的百分率；不育度为雄蕊完全败育花数占调查总花数的百分率。
Note：Rate of male sterile plants is the percentage of male sterile plants in all plants checked；Rate of male sterile flowers is the percentage of
male sterile flowers in all flower checked.
6 期 冯 辉等：紫菜薹核基因雄性不育系的创制与利用 1101

2.3 紫菜薹不育系 GMS500 植物学性状调查结果
转育成的紫菜薹不育系 GMS500 与转育目标品系 XA500 的植物学性状调查结果列于表 7，GMS500
的植株形态与 XA500 已十分相近（图版，2、3）。
表 7 紫菜薹不育系及其转育品系植物学性状调查结果
Table 7 Major botanical characters of the male sterile line and its transfer line in purple stalk Chinese cabbage
试材
Materials
株高/cm
Plant height
主薹长/cm
Main stalk length
主薹粗/cm
Main stalk diameter
侧薹数
Lateral stalk number
侧薹粗/cm
Lateral stalk diameter
GMS500 32.27 25.87 1.496 3 ~ 4 1.160
XA500 33.59 24.69 1.718 3 ~ 4 1.204


图版说明：1. 白菜不育系‘00S107’；2. 紫菜薹目标品系‘XA500’；3. 紫菜薹雄性不育系‘GMS500’；4. 紫菜薹雄性不育系‘GMS500’花
序；5. 紫菜薹杂交组合‘GMS500 × XA200’；6. 紫菜薹杂交组合品比试验。
Explanation of plates：1. Genetic male sterile line of Chinese cabbage‘00S107’；2. Target line of purple stalk Chinese cabbage‘XA500’；3. Male
sterile line of purple stalk Chinese cabbage GMS500；4. Inflorescence of the genetic male sterile line of GMS500；5. A combination of purple stalk
Chinese cabbage‘GMS500 × XA200’；6. Compare test of the combinations in the purple stalk Chinese cabbage.

2.4 紫菜薹杂交组合产量比较


组合
Combinations
小区产量/kg
Plot yield
GMS500 × XA200 10.10 A
紫婷 11 号 Ziting 11 9.58 B
GMS500 × XA400 9.29 B
GMS500 × XA300 8.58 C
GMS500 × XA100 8.45 C




以转育成的紫菜薹不育系 GMS500 为母本，
与紫菜薹自交系 XA100、XA200、XA300 和 XA400
配制杂交组合，以‘紫婷 11 号’为对照，进行
品种比较试验，结果列于表 8。
‘GMS500 × XA200’的小区产量显著高于
对照品种‘紫婷 11 号’，并且侧薹数较多，是
一个优异的紫菜薹杂交组合（表 8；图版，5、
6），在沈阳地区秋季大棚栽培，从播种到始收
约 60 d。
表 8 紫菜薹杂交组合品种比较试验结果
Table 8 Plot yield of combinations in the purple stalk Chinese cabbage
注：邓肯氏新复极差测验，α = 0.01。
Note：Duncan’s test. α = 0.01.
1102 园 艺 学 报 38 卷
3 讨论
鉴于紫菜薹雄性不育系在杂种优势利用上的重要意义，已有一些学者开展了紫菜薹不育系选育
与利用研究。黄邦全和李薇（1999）、黄邦全等（2001a，2001b，2002a，2002b）在 1995 年用甘蓝
型油菜 Ogura CMS 雄性不育材料与紫菜薹杂交，获得了种间杂种，并连续 3 年用紫菜薹与其回交，
获得了蜜腺发育正常的紫菜薹细胞质雄性不育系。但是，用 Ogura CMS 转育成的紫菜薹雄性不育材
料，常存在低温叶片黄化、雌蕊畸形、结实不良等缺陷。向长萍等（2000）和晏儒来等（2000）用
紫菜薹品种‘大股子’为转育亲本，转育成了 Pol CMS 雄性不育系。然而，利用 Pol CMS 转育成的
紫菜薹不育系存在一定程度的温度敏感性，经常出现嵌合植株，影响到杂交制种的纯度。许明和魏
毓棠（2003）利用复等位基因遗传的大白菜核基因雄性不育材料 98107-1 与紫菜薹 ZB3 品系杂交，
获得了具有 100%不育株率的雄性不育材料，但因其园艺学性状处于大白菜与紫菜薹之间，经济性
状不良，遗传性不稳定而未能应用。
本试验利用复等位基因遗传的白菜核基因雄性不育系为不育源，设计了定向转育方案，采用连
续回交转育性状的同时测交筛选基因型的方法，育成了不育株率和不育度均达到 100%，园艺学性
状与转育目标品系相近的紫菜薹核基因雄性不育系，实现了不育性与园艺学性状的同时转育，解决
了以往一次杂交转育获得的不育系综合性状不良的问题。用新转育成的紫菜薹核基因雄性不育系
GMS500 配制杂交组合，经过品种比较试验，筛选到一个优异组合‘GMS500 × XA200’。本研究中结
果为紫菜薹杂种优势的利用开辟了一条新途径。

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