全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2005, 32 (4) : 628～631
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2004 - 10 - 08; 修回日期 : 2005 - 04 - 18
基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (30170641) ; 国家 ‘863’计划资助项目 (2004AA241120)3 通讯作者 Author for correspondence
白菜核基因雄性不育系转育研究
王玉刚　冯　辉 3 　林桂荣　徐书法　杨昆艳　张乃嘉
(沈阳农业大学园艺学院 , 沈阳 110161)
摘 　要 : 以大白菜核基因雄性不育系 ‘1NA’转育成的白菜核不育系 00S107为不育源 , 根据大白菜核
基因雄性不育 “复等位基因遗传假说 ”设计转育方案 , 向白菜可育品系 ‘青梗奶油白菜 ’中转育核不育基
因 , 经过 3年 5个世代杂交转育 , 获得了新的白菜核基因雄性不育系及其相应的甲型 “两用系 ”和临时保
持系。
关键词 : 白菜 ; 核基因雄性不育系 ; 转育
中图分类号 : S 63413　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2005) 0420628204
The Tran sfer of Genetic M a le Ster ile L ines in B rassica cam pestris L. ssp.
ch inensis ( L. ) M ak ino
W ang Yugang, Feng Hui3 , L in Guirong, Xu Shufa, Yang Kunyan, and Zhang Naijia
(D epartm ent of Horticu lture, Shenyang A gricu ltura l U niversity, Shenyang 110161, Ch ina)
Abstract: In accordance with the Multip le A llele Hypothesis, the genetic male sterile lines 00S107 in
non2heading Chinese cabbage 〔B rassica cam pestris L. ssp. ch inensis (L. ) Makino〕was used as a source of
male sterility and the fertile lines‘Q inggeng M ilk Cabbage’as goal parent. The gene of male sterility was
transferred to‘Q inggeng M ilk Cabbage’by crossing, selfing, sibling and test crossing. After three years
transferring, a new AB line TypeⅠ, a new male sterile line, and its corresponding temporary maintainer line
of‘Q inggeng M ilk Cabbage’was obtained.
Key words: B rassica cam pestris L. ssp. ch inensis (L. ) Makino; Genetic male sterile line; Transfer
白菜 〔B rassica cam pestris L. ssp. ch inensis (L. ) Makino〕在我国又称不结球白菜、小白菜 , 是全
国各地普遍栽培的蔬菜作物。白菜异花传粉 , 杂种优势十分显著。目前 , 国内外白菜杂种种子生产除
少数采用雄性不育 “两用系 ”制种外 , 大多利用自交不亲和系组配〔1〕。冯辉等在大白菜中发现了核
不育复等位基因遗传现象 , 提出了核基因雄性不育 “复等位基因遗传假说 ”, 育成了具有 100%不育
株率的大白菜核基因雄性不育系〔2〕。以此遗传假说为指导 , 多家单位在大白菜品种间转育雄性不育
系获得成功〔3～5〕, 随后在大白菜近缘亚种作物白菜、紫菜薹中转育此不育基因也获得成功 , 育成了具
有 100%不育株率的白菜核基因雄性不育系〔6〕和紫菜薹核基因雄性不育系〔7〕。由于亚种间在遗传组成
上存在较大差异 , 新转育成的不育系与被转育品系相差较大而难以利用。本文是以转育成的白菜核基
因雄性不育系〔6〕为不育源 , 在白菜品种间转育核不育基因 , 选育新的雄性不育系 , 解决白菜杂种优
势利用上的杂交制种手段问题。
1　材料与方法
111　材料
白菜核基因雄性不育系 : 00S107; 雄性不育 “两用系 ”: 00S108; 白菜可育品系 : 00S205 (青梗
奶油白菜 )。
　4期 王玉刚等 : 白菜核基因雄性不育系转育研究 　
112　方法
以核基因雄性不育 “复等位基因遗传假说 ”〔2〕为依据 , 首先测定待转育品系 ‘青梗奶油白菜 ’在
不育基因位点上的基因型。然后设计转育方案 , 采用有性杂交、回交和自交等方法 , 转育合成新的具
有 ‘青梗奶油白菜 ’遗传组分的核不育系。各世代最小群体按公式 n≥ lg 0101 / lg (1 - P) 计算 , 其
中 n为样本容量 , P为目标基因发生概率 , 适合性测验取公式 X2 =〔|A - ra | - ( r + 1 ) /2〕2 / r1n。X2
为卡平方 , A和 a分别为显性组和隐性组的实际观察次数 ,总次数 n =A + a, r为理论分离比率 )。
2　结果与分析
211　大白菜核基因雄性不育 “复等位基因遗传假说 ”〔2〕
大白菜核基因雄性不育性受 “M s”(显性不育基因 ) ; “m s”(“M s”的等位隐性可育基因 ) ; “M sf ”
(“M s”的等位显性恢复基因 ) 这 3个细胞核同一位点上的复等位基因控制 , 且这三者之间的显隐关
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”, 不育株的不育性通过 “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) ; 乙型 “两用系 ”不育株基因
型为 “M sm s”, 可育株为 “m sm s”。
用甲型 “两用系 ”不育株 (M sM s) 与乙型 “两用系 ”可育株 (或称临时保持系 , m sm s) 交配 ,
可以获得具有 100%不育株率的核基因雄性不育系 (M sM s ×m sm s→M sm s )。
212　‘青梗奶油白菜 ’基因型鉴定
根据 “复等位基因遗传假说 ”〔2〕, 利用已知基因型的核基因雄性不育系 (M sm s) 与可育品系杂
交 , 根据后代雄蕊育性分离比例即可判断可育品系 (M sfM sf、M sfm s 、m sm s) 不育位点的基因型 , 遗
传模式如下 :
M sm s ×
M sfM sf M sfM s, M sfm s　　　　　　　　　全可育
M sfm s M sfM s, M sfm s, m sm s, M sm s　　　 3∶1 (可育 ∶不育 )
m sm s m sm s, M sm s　　　　　　　　　　1∶1 (可育 ∶不育 )
用白菜核基因雄性不育系 00S107、雄性不育 “两用系 ”00S108分别与可育品系 00S205杂交 , F1
雄蕊育性鉴定结果列于表 1 。表 1表明 , 各组合后代均为可育株 , 证明 ‘青梗奶油白菜 ’在核不育
位点上的基因型为 “M sfM sf ”。
213　‘青梗奶油白菜 ’雄性不育系的转育
21311　转育模式 　根据 “复等位基因遗传假
说 ”, 基因型为 “M sfM sf ”的 ‘青梗奶油白菜 ’,
宜选用核不育系为不育源进行转育 , 转育遗传模
式如图 1。
表 1　白菜核不育系 00S107、雄性不育 “两用系”00S108
与可育品系 00S205杂交 F1 育性鉴定结果
Table 1　Fertility expression of progen ies from crosses between
00S107 or 00S108 and 00S205
组合
Combinations
可育株∶不育株
Fertile p lants∶sterile p lants
理论比例 Ratio
X20105 = 31841
00S107 ×00S205 36∶0 全可育 Fertile
00S1082A ×00S205 42∶0 全可育 Fertile
00S1082B ×00S205 50∶0 全可育 Fertile
00S205 ×00S1082B 50∶0 全可育 Fertile
　　注 : “两用系”00S108后的字母 “B”表示可育株 , “A”表
示不育株。Note: B. Fertile p lant; A. Sterile p lant.
图 1　白菜核基因雄性不育系转育模式
F ig. 1　Tran sfer m odel for genetic ma le ster ile lines
in Non2head ing Ch inese cabbage
926
园 　　艺 　　学 　　报 32卷
　　用核不育系与可育品系杂交 , F1 代全可育 , 植株基因型有 2种 (M sfM s, M sfm s)。从中选 7株自
交 , 在 F2 中部分株系 (M sfM s) 可育株与不育株 3∶1分离 , 部分株系 (M sfm s) 全可育。在 3∶1分离
的株系内 , 选 5株可育株 (M sfM sf 或 M sfM s) 与不育株 (M sM s) 杂交 , 选择杂交后代 1∶1分离株系 ,
即为新甲型 “两用系 ”。在 F1 自交后代全可育的株系内选 16株 (m sm s, M sfM sf , M sfm s) 与 F1 自交
3∶1分离内的不育株 (M sM s) 杂交 , 如果杂交后代全为不育株 , 则该可育株自交后代即为临时保持
系 , 与相应甲型 “两用系 ”不育株杂交即为
100%核基因雄性不育系。
21312　雄性不育系转育结果 　按照图 1转育模
式 , 用白菜核基因雄性不育系 00S107与白菜可育
品系 00S205杂交。随机选取 7株 F1 自交 , 育性
鉴定结果列于表 2。
表 2表明 , 白菜核不育系与可育品系杂交 F2
育性分离比例与图 2理论模式相符。组合 (00S107
×00S205) 的 F2 , 第 1、5株基因型为 “M sfM s”,
第 2、3、4、6、7株基因型为 “M sf m s”。
随机选取 ( 00S107 ×00S205 ) - 5株系内 7
株可育株 (基因型为 M sfM s或 M sfM sf ) 与同一株
表 2　白菜核不育系 00S107与白菜可育品系 00S205
杂交后代自交分离结果
Table 2　Fertility expression of progen ies from F2 of
00S107 and 00S205
组合
Combinations
可育株∶不育株
Fertile p lants∶
sterile p lants
理论比例
Ratio
X20105 =
31841
(00S107 ×00S205) - 1á 39∶11 3∶1 01107
(00S107 ×00S205) - 2á 48∶2 全可育 Fertile
(00S107 ×00S205) - 3á 45∶0 全可育 Fertile
(00S107 ×00S205) - 4á 50∶0 全可育 Fertile
(00S107 ×00S205) - 5á 38∶12 3∶1 01000
(00S107 ×00S205) - 6á 50∶0 全可育 Fertile
(00S107 ×00S205) - 7á 50∶0 全可育 Fertile
表 3　白菜核不育系 00S107与可育品系 00S205杂交 F2不育株与可育株兄妹交后代育性分离结果
Table 3　Fertility expression of progen ies from siblings between F2 of 00S107 and 00S205
组合
Combinations
可育株∶不育株
Fertile p lants∶sterile p lants 理论比例 Ratio X
2
0105 = 31841
(00S107 ×00S205) - 5 - 1A ×(00S107 ×00S205) - 5 - 7B 13∶12 1∶1 01000
(00S107 ×00S205) - 5 - 2A ×(00S107 ×00S205) - 5 - 8B 22∶20 1∶1 01024
(00S107 ×00S205) - 5 - 3A ×(00S107 ×00S205) - 5 - 9B 14∶2 1∶1 101580
(00S107 ×00S205) - 5 - 4A ×(00S107 ×00S205) - 5 - 10B 26∶21 1∶1 01340
(00S107 ×00S205) - 5 - 1A ×(00S107 ×00S205) - 5 - 11B 50∶0 全可育 Fertile
(00S107 ×00S205) - 5 - 5A ×(00S107 ×00S205) - 5 - 12B 10∶0 全可育 Fertile
(00S107 ×00S205) - 5 - 6A ×(00S107 ×00S205) - 5 - 13B 18∶12 1∶1 01833
　　注 : B. 可育株 ; A. 不育株。Note: B. Fertile p lants; A. Sterile p lants.
表 4　白菜核不育系 00S107与可育品系 00S205杂交转育雄性不育系测配结果
Table 4　Results of the test cross for breed ing ma le ster ile lines in 00S107 ×00S205
组合
Combinations
可育株∶不育株
Fertile p lants∶sterile p lants
理论比例
Ratio
X20105 = 31841
(00S107 ×00S205) - 5 - 1A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 1B 3∶2 1∶1 01000
(00S107 ×00S205) - 5 - 2A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 2B 8∶5 1∶1 01308
(00S107 ×00S205) - 5 - 3A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 3B 40∶0 全可育 Fertile
(00S107 ×00S205) - 5 - 4A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 4B 48∶0 全可育 Fertile
(00S107 ×00S205) - 5 - 5A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 5B 0∶32 全不育 Sterile
(00S107 ×00S205) - 5 - 6A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 6B 20∶24 1∶1 0. 205
(00S107 ×00S205) - 5 - 6A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 7B 28∶26 1∶1 01018
(00S107 ×00S205) - 5 - 7A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 8B 12∶9 1∶1 01190
(00S107 ×00S205) - 5 - 8A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 9B 25∶26 1∶1 01000
(00S107 ×00S205) - 5 - 9A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 10B 12∶14 1∶1 01038
(00S107 ×00S205) - 5 - 10A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 11B 5∶2 1∶1 01571
(00S107 ×00S205) - 5 - 10A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 12B 29∶9 1∶1 91502
(00S107 ×00S205) - 5 - 11A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 13B — —
(00S107 ×00S205) - 5 - 11A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 14B — —
(00S107 ×00S205) - 3 - 12A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 15B 33∶24 1∶1 11818
(00S107 ×00S205) - 3 - 12A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 16B 0∶50 全不育 Sterile
(00S107 ×00S205) - 3 - 12A ×(00S107 ×00S205) - 3 - 17B 0∶44 全不育 Sterile
　　注 : B. 可育株 ; A. 不育株。Note: B. Fertile p lants; A. Sterile p lants.
036
　4期 王玉刚等 : 白菜核基因雄性不育系转育研究 　
系内的不育株 (基因型为 M sM s) 兄妹交 , 其育性鉴定结果列于表 3, 随机选取 ( 00S107 ×00S205 )
- 3株系内 17株可育株 (基因型为 M sfM sf , M sfm s和 m sm s) 自交 , 并与 (00S107 ×00S205 ) - 5株系
内的不育株 (基因型为 M sM s) 杂交 , 其育性鉴定结果列于表 4。
表 3中 4个杂交组合符合 1∶1分离比例 , 可以判定这 4个组合的父本植株 (00S107 ×00S205 ) -
5 - 7B、 (00S107 ×00S205 ) - 5 - 8B、 (00S107 ×00S205 ) - 5 - 10B和 (00S107 ×00S205 ) - 5 - 13B
的基因型为 “M sfM s”, 它们与不育株 (M sM s) 的杂交后代即为新甲型 “两用系 ”。
表 4中 , 组合 (00S107 ×00S205 ) - 5 - 5A ×(00S107 ×00S205 ) - 3 - 5B、 (00S107 ×00S205 ) -
5 - 12A ×(00S107 ×00S205 ) - 3 - 16B、 (00S107 ×00S205 ) - 5 - 12A ×(00S107 ×00S205 ) - 3 - 17B
全不育 , 为新雄性不育系 ; (00S107 ×00S205 ) - 3 - 5B、 (00S107 ×00S205 ) - 3 - 16B和 (00S107 ×
00S205 ) - 3 - 17B的自交后代即为新的临时保持系。
3　讨论
选育雄性不育系的目的在于解决杂种优势利用中的杂交制种手段问题。在不育系的转育过程中 ,
不仅要根据转育模式注意育性的选择 , 同时也要注意经济性状的选择 , 要把育性鉴定和经济性状选择
结合起来 , 才能获得理想的雄性不育系。此外 , 由于 100%核不育系本身即为一代杂种 , 新配组合相
当于三交种 , 为提高新配组合整齐度 , 应注意选择甲型 “两用系 ”与临时保持系经济性状和植物学
性状差异小的系统配制不育系。
本试验利用已知基因型的白菜核基因雄性不育材料 , 测试待转育品系 ‘青梗奶油白菜 ’的基因
型 (M sfM sf ) , 在此基础上 , 设计转育模式 , 育成了新的具有 100%不育株率的白菜核基因雄性不育
系 , 其较原有的亚种间转育成的白菜核不育系在植物学性状和经济性状上更接近于白菜。但理论上
讲 , 这样转育成的不育系细胞核组分中 , 待转育品系 ‘青梗奶油白菜 ’仍仅占 50%左右 , 新育成的
不育系既不同于原来的不育源 , 也不同于待转育品系。如何实现核不育系的定向转育 , 是下一步研究
的重要课题。
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