全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2007, 34 (3) : 659 - 664
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2007 - 01 - 04; 修回日期 : 2007 - 04 - 20
基金项目 : 国家自然科学基金项目 (30671414) ; 国家 ‘863’项目 (20060110Z1072)3 E2mail: fenghuiaaa@2631net, Tel: 024288487143
‘奶白菜 A I023’品系核基因雄性不育系的定向转育
冯　辉 3 , 徐　巍 , 王玉刚
(沈阳农业大学园艺学院 , 沈阳 110161)
摘 　要 : 以复等位基因遗传的青帮白菜核基因雄性不育系 00S107为不育源 , 采用杂交、回交和自交方
法 , 向奶白菜可育品系 A I023中转育核不育基因 , 育成了具有 100%不育株率和 100%不育度的奶白菜核基
因雄性不育系 GMS3。
关键词 : 白菜 ; 核基因雄性不育 ; 选育
中图分类号 : S 63413　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2007) 0320659206
D irective Tran sfer of the Genetic M a le Ster ile L ine of M ilk Ch inese Cabbage
A I023
FENG Hui3 , XU W ei, and WANG Yu2gang
(College of Horticu lture, Shenyang A gricultural U niversity, Shenyang 110161, Ch ina)
Abstract: A multip le allele inherited genetic male sterile line of Chinese cabbage with green stipe,
00S107, was used as a source of male sterility, and methods of crossing, backcrossing and selfing were ap2
p lied to transfer the male sterility to male fertile line of m ilk Chinese cabbage, A I023. A new genetic male
sterile line of m ilk Chinese cabbage with 100% of male sterile p lants and 100% of male sterility was obtained.
Key words: Chinese cabbage; Genetic male sterility; B reeding
所谓 “奶白菜 ”, 是白菜亚种 (B rassica cam pestris ssp. ch inensis L. ) 中一类白帮绿叶、株型矮肥、
叶柄宽厚、优质耐热的品种 , 深受广大消费者的欢迎。奶白菜两性花异花传粉 , 杂种优势十分显著。
由于迄今未能找到适宜的杂交制种手段 , 其杂种优势未能得到很好的利用。
冯辉等 (1995, 1996) 首先发现了大白菜核基因雄性不育复等位基因遗传现象 , 提出了 “复等位
基因遗传 ”假说 , 并采用有性杂交方法将在大白菜中发现的核不育复等位基因转入青帮白菜 ‘苏州
青 ’中 , 育成了具有 100%不育株率和 100%不育度的白菜核基因雄性不育系 00S107 (冯辉 等 ,
1998, 2004)。
本试验利用上述不育系为不育源 , 设计新的定向转育方案 , 用稳定遗传的可育 ‘奶白菜 A I023’
品系与该不育系杂交 , 然后用该奶白菜作轮回亲本连续回交 , 再从回交后代中选育新的不育系 , 实现
了核不育基因、植物学性状与经济性状的同时转育 , 首次获得了具有 100%不育株率和 100%不育度
的奶白菜核基因雄性不育系 GMS3。
1　材料与方法
111　材料
核不育源材料 : 青帮白菜不育系 00S107, 两用系 00S108。转育目标品系 : 奶白菜 A I023。
园 　　艺 　　学 　　报 34卷
112　方法
试验于 2003～2006年在沈阳农业大学蔬菜遗传育种试验基地进行。采用萌动种子春化、长日照
诱导方法 , 每年完成 2～3个世代的有性繁殖。根据不育性的遗传特性 , 首先用已知基因型的白菜核
不育材料与转育目标品系测交 , 鉴定其基因型。根据待转育品系的基因型 , 设计定向转育方案 , 采用
常规的杂交、回交和自交方法转育核不育基因和植物学性状。转育后代植物学性状鉴定采用随机区组
设计 , 3次重复 , 每小区种植 30株 , 行株距 20 cm ×15 cm。
样本容量按公式 n≥lg (0101) / lg (1 - p ) 计算 ; 适合性测验按公式 X2C = [ | A - ra | - ( r +
1) /2 ]2 ; 变异系数按公式 CV ( % ) = S x ×100计算。
2　结果与分析
211　白菜核不育复等位基因的遗传特性
试验所用不育源材料的不育性为复等位基因遗传 (冯辉 等 , 1995; Feng et al. , 1996)。不育性
受同一位点 3个基因控制 : M s为显性不育基因 ; m s为 M s的等位隐性可育基因 ; M sf为 M s的等位显
性恢复基因。三者之间的显隐关系为 M sf >M s > m s。甲型 “两用系 ”不育株基因型为 M sM s, 可育株
为 M sfM s, 其不育性通过 “两用系 ”内不育株与可育株兄妹交保持 (M sM s ×M sfM s→1 /2 M sM s, 1 /2
M sfM s) , 群体不育株率为 50%左右 ; “临时保持系 ”基因型为 m sm s; 用甲型 “两用系 ”不育株
(M sM s) 与 “临时保持系 ” (m sm s) 交配 , 便可获得具有 100%不育株率的雄性不育系 (M sM s ×m sm s
→M sm s)。
212　奶白菜可育品系的基因型
按照 “核不育复等位基因遗传假说 ” (冯辉 等 , 1995; Feng et al. , 1996) , 普通可育品系在不
育位点上的基因型有 3种 : M sfM sf , m sm s和 M sfM s。这 3种基因型可以通过它们与不育系 (M sM s) 杂
交后代的育性分离比率加以鉴定 :
以白菜核不育系 00S107 (M sm s) 为母本 , 与奶白菜可育品系 A I023杂交 , F1育性鉴定全部为可
育株 (可育株 ∶不育株 = 100∶0) , 说明 A I023的基因型为 M sfM sf。
213　奶白菜核不育系的转育
21311　转育遗传模式 　基因型为 M sfM sf的奶白菜可育品系 A I023, 宜采用核不育系 00S107 (M sm s)
为不育源进行转育 , 遗传模式如图 1。
21312　转育结果 　按照图 1模式 , F1植株基因型有 M sfM sf和 M sfm s两种 , 表现型均为可育。随机取 7
株 F1与核不育系 00S107 (M sm s) 测交 , 鉴定各 F1植株基因型 , 结果列于表 1。
根据测交后代分离比率 , 可以确定 F1 21基因型为 M sfM s, F1 25基因型为 M sf m s。它们分别与转育
目标品系 A I023 (M sfM sf ) 连续回交。同时 , 再分别与核不育系 00S107 (M sm s) 测交鉴定基因型。选
择基因型为 “M sfM s”和 “M sf m s”的回交后代 , 淘汰基因型为 “M sfM sf ”的回交后代 , 在其自交后
代中分别可选育出甲型 “两用系 ” (M sM s, m sfm s) 和临时保持系 (M sM s)。
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　3期 冯 　辉等 : ‘奶白菜 A I023’品系核基因雄性不育系的定向转育 　
图 1　奶白菜核基因雄性不育系定向转育遗传模式
F ig. 1　D irectiona l tran sfer breed ing m odel for genetic ma le ster ile line of m ilk Ch inese cabbage
表 1　青帮白菜核不育系 00S107与奶白菜 A I023杂交 F1 的测交结果
Table 1　Results of the genotype check of 00S107 ×A I023 F1
组合
Combination
可育株∶不育株
Fertile p lants∶sterile p lants
理论比例
Theoretical ratio (X20105, 1 = 31841) F1 基因型F1 genotype
00S107 ×F1 21 19∶16 1∶1 (01121) M sfM s
00S107 ×F1 22 30∶9 3∶1 (01009) M sfm s
00S107 ×F1 23 25∶3 3∶1 (21333) M sfm s
00S107 ×F1 24 28∶17 1∶1 (21222) M sfM s
00S107 ×F1 25 20∶8 3∶1 (01048) M sfm s
00S107 ×F1 26 17∶22 1∶1 (01410) M sfM s
00S107 ×F1 27 29∶4 3∶1 (21273) M sfm s
各回交后代测交基因型鉴定的遗传模式如下 :
　　回交后代基因型鉴定结果见表 2。表 2中 , 测交育性为 1∶1的 , 被测植株基因型为 M sfM s, 其自
交后代基因型应为 M sfM sf , M sfM s, M sM s, 表现型 3∶1分离 , 其中 M sfM s和 M sM s为甲型 “两用系 ”
基因型。由于 M sfM sf和 M sfM s在表现型上均为可育 , 可通过与不育株 (M sM s) 兄妹交 , 根据后代育
性分离比率加以区分 , 同时可以获得新的甲型 “两用系 ”; 测交育性为 3∶1的 , 被测植株基因型为
M sf m s, 其自交后代基因型为 M sfM sf , M sfm s, m sm s, 表现为全可育。
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园 　　艺 　　学 　　报 34卷
表 2　奶白菜核不育系转育各回交世代基因型鉴定结果
Table 2　Results of the genotype check for tran sfer ma le ster ile lines of m ilk Ch inese cabbage
in back cross genera tion s
代号
Code
组合
Combination
可育株∶不育株
Fertile p lants
∶sterile p lants
理论分离比例
Theoretical ratio
(X20105, 1 = 31841)
BC1 00S107 ×〔(00S107 ×A I023) 21 ×A I023〕24 17∶19 1∶1 (01028)
BC2 00S107 ×[〔(00S107 ×A I023) 21 ×A I023〕24 ×A I023 ] 24 16∶13 1∶1 (01138)
BC3 00S107 ×{ [〔(00S107 ×A I023) 21 ×A I023〕24 ×A I023 ] 24 ×A I023} 25 29∶25 1∶1 (01025)
BC1 00S107 ×〔(00S107 ×A I023) 25 ×A I023〕26 37∶8 3∶1 (01896)
BC2 00S107 ×[〔(00S107 ×A I023) 25 ×A I023〕26 ×A I023 ] 23 38∶11 3∶1 (01061)
BC3 00S107 ×{ [〔(00S107 ×A I023) 25 ×A I023〕26 ×A I023 ] 23 ×A I023} 27 38∶12 3∶1 (01000)
选 16株形似轮回亲本的植株与甲型 “两用系 ”中不育株 (M sM s) 杂交 , 测验基因型 , 后代为
全不育的 , 则其亲本的自交后代即为新的 “临时保持系 ”。各回交世代基因型为 M sfM s和 M sf m s植株
自交后代的育性分离情况见表 3。甲型 “两用系 ”和 “临时保持系 ”测配结果分别见表 4和表 5。
表 3　奶白菜核不育系转育各回交世代基因型为 M sfM s和 M sfm s植株自交后代育性分离比率
Table 3　Fertility expression of progen ies from the plan ts of M sfM s and M sfm s self ing of
BC1 , BC2 , BC3 for tran sfer ma le ster ile lines of m ilk Ch inese cabbage
代号
Code
组合
Combination
可育株∶不育株
Fertile p lants∶
sterile p lants
理论分离比例
Theoretical ratio
(X20105, 1 = 31841)
BC1 〔(00S107 ×A I023) 21 ×A I023〕24á 31∶10 3∶1 (01008)
BC2 { [〔(00S107 ×A I023) 21 ×A I023〕24 ] ×A I023} 24á 35∶12 3∶1 (01007)
BC3 【{ [〔(00S107 ×A I023) 21 ×A I023〕24 ] ×A I023} 24 ×A I023】25á 39∶14 3∶1 (01006)
BC1 〔(00S107 ×A I023) 25 ×A I023〕26á 36∶0 全可育 Fertile
BC2 [〔(00S107 ×A I023) 25 ×A I023〕26 ×A I023 ] 23á 42∶0 全可育 Fertile
BC3 { [〔(00S107 ×A I023) 25 ×A I023〕26 ×A I023 ] 23 ×A I023} 27á 53∶0 全可育 Fertile
表 4　奶白菜核不育系转育各回交世代甲型 “两用系”的测配结果
Table 4　Results of the test crosses for breed ing AB line typeⅠfrom self2cross progen ies of
BC1 , BC2 , BC3 for tran sfer ma le ster ile lines of m ilk Ch inese cabbage
代号
Code
组合
Combination
可育株∶不育株
Fertile p lants∶sterile p lants
理论分离比例
Theoretical ratio (X20105, 1 = 31841)
BC1 A126 ×A122 17∶16 1∶1 (01000)
BC2 A224 ×A227 19∶14 1∶1 (01485)
BC3 A324 ×A329 18∶13 1∶1 (01516)
表 5　奶白菜核不育系转育各回交世代临时保持系的测配结果
Table 5　Results of testing genotype of tem porary ma in ta iner lines in self ing progen ies of
BC1 , BC2 , BC3 for tran sfer ma le ster ile lines of m ilk Ch inese cabbage
代号
Code
组合
Combination
可育株∶不育株
Fertile p lants∶sterile p lants
理论分离比例
Theoretical ratio (X20. 05, 1 = 31841)
BC1 A126 ×B128 0∶41 全不育 Sterile
BC2 A223 ×B2214 0∶47 全不育 Sterile
BC3 A325 ×B3211 0∶38 全不育 Sterile
经过 3年 7个有性世代的转育 , 按定向转育遗传模式分别获得了奶白菜回交 1代不育系 GMS1、
回交 2代不育系 GMS2和回交 3代不育 GMS3。育性调查结果表明 , 所获得的不育系不育度和不育株率
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　3期 冯 　辉等 : ‘奶白菜 A I023’品系核基因雄性不育系的定向转育 　
均为 100%。
214　定向转育效果分析
对用奶白菜 A I023与不育源回交选育出的不育系进行植物学性状鉴定 , 结果列于表 6。随着回交
代数的增加 , 所获得的核不育系的株高、株幅、叶长、叶宽、叶柄长、单株质量逐渐趋近于转育亲本
品系 A I023。回交 3代配成的核不育系已与亲本品系十分相近 (图版 )。各不育系植物学性状变异系
数见图 2和图 3。随着回交代数的增加 , 不育系的植物学性状变异系数逐渐减小 , 说明群体的整齐度
逐代提高。
表 6　奶白菜核不育系及其亲本植物学性状调查结果
Table 6　Botan ica l characters of the ma le ster ile lines and the ir paren ts of m ilk Ch inese cabbage
试材
Materials
株高
Plant height ( cm)
株幅
Angular divergence ( cm)
叶长
Leaf length ( cm)
叶宽
Leaf width ( cm)
叶柄长
Petiole length ( cm)
单株质量
Plant mass ( kg)
GMS1 161181 221748 111880 111196 91489 01088
GMS2 131996 251307 111317 111485 81487 01087
GMS3 121410 231756 101385 101925 71671 01074
A I023 121406 201669 91841 101522 61750 01058
图 2　不同群体株高 ‰株幅 ‰叶长变异度
F ig. 2　Var ia tion degree in plan t he ight, angular
d ivergence and leaf length of d ifferen t groups
图 3　不同群体叶宽 ‰叶柄长 ‰单株质量变异度
F ig. 3　Var ia tion degree in leaf w idth, petiole
length and plan t ma ss of d ifferen t groups
3　讨论
采用本项研究设计的定向转育方法 , 既可进行核不育基因的转育 , 又可以实现植物学性状和经济
性状的转育 , 使育成的核不育系在植物学性状上与转育品系接近 , 群体的整齐度高 , 遗传稳定性增
强 , 从根本上解决了用该类不育系配制的杂交种因整齐性差而难以利用的问题。
本试验通过定向转育 , 成功地将青帮白菜核不育系的不育基因转入到白帮奶白菜中 , 育成了不育
株率和不育度均为 100%的奶白菜核不育系。
该方法可以应用于白菜亚种其它变种或类型间核不育系的转育 , 从而 , 可以进一步扩大该类不育
材料的应用范围。
References
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图版说明 : 1. 核不育系 00S107; 2. 奶白菜 A I023; 3. 新核不育系 GMS3 单株 ; 4. 新核不育系 GMS3 群体。
Explana tion of pla tes: 1. Genetic male sterile line 00S107; 2. M ilk Chinese cabbage A I023; 3. Single p lant of the new genetic male sterile
line GMS3 ; 4. Strain of the new genetic male sterile line GMS3.
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