全 文 ：园 艺 学 报 2003，30(6)：663～667
Aeta Hortieulturne Sireca
温度敏感大 白菜胞质雄性不育系微量花粉活力研究
张鲁刚 惠麦侠 张明科
(西北农林科技大学 园艺学院 ，杨凌 712100)
摘 要：以大 白菜 [Brasica campestris L．ssp．peldnensis(I．our．)Olsson]的 欧洲油菜 (Brasica nnp
L．)胞质雄性不育系 CMS3411-7和 CMS7311为试材，通过人工低温诱导产生微量花粉 ，研究了不同育性级
别花药 中的相对正常花粉率 以及 1～2级花药中花粉 的相对生活力 和杂交竞争力。结果表明 ：诱导产生 的
1、2、3级花药中的花粉量分别相 当于正常花药 的 73．5％ ～84．4％、47．6％ ～51．5％ (半不育)和 28．4％ ～
32．5％，4级花药 中均无花粉 ；1、2级花药中的花粉具有授粉能力 ，自交单荚结籽 3．9粒 ，相当于低 自交不
亲和；在提前 4 h授粉的情况下，1、2级花药中花粉 的杂交竞争力仅是紫菜薹 (Brasica campestris L．ssp．
chinensis L．var．purpurea Bailey)正常花粉 的9．1％ ～16．6％，即正常花粉的 1／6～1／10。最后提 出了利用温
度敏感胞质雄性不育制杂交种时应注意的问题 ，讨论了利用人工诱导微量花粉进行不育系自身保持的可行
性
关键词 ：大 白菜 ；温度敏感雄性不育 ；花粉 ；生活力；杂交竞争力
中图分类号：S 634．1 文献标识码 ：A 文章编号：0513—353X (2003)06-0663—05
大白菜胞质雄性不育主要有两类 ，一类是萝 b (Raphanus sativus L．)胞质雄性不育 ，一类是欧洲
油菜 (Brasica naplh~L．)胞质雄性不育。前者一般表现为不育性彻底，不育度 lOO％，但采用连续回
交的核置换方法育成的大白菜胞质雄性不育系普遍存在蜜腺退化，幼叶黄化，生长势弱等缺陷 1 。
近年来 ，采用原生质体融合技术已获得了无黄化的萝 b胞质甘蓝型油菜雄性不育系[3 3，而且在芸薹属
蔬菜 ，花椰菜 、甘蓝、大白菜中进行转育H．5]，黄化现象、蜜腺退化等问题基本解决 ，但配合力不高
仍限制着这一不育源的应用 ．6 J。与此相反，后者虽没有黄化现象 ，蜜腺正常，而且生长势强，杂种
优势明显【 ，但却由于存在不同程度的环境敏感 ，时常出现微量花粉 ，这对杂交种 的纯度有潜
在影响。本文针对这一现象对微量花粉的活力进行生物学鉴定，以期为杂交制种 、新不育系选育及有
效利用温度敏感雄性不育材料提供依据。
1 材料与方法
1．1 材 料
两份大白菜胞质雄性不育系 CMS3411—7(A1)，CMS7311(A2)、对应的保持系 (Bl、B2)和白菜
(S1)、紫菜薹 (S2)(Brasica campestris L．ssp．chinensis L．var．purpurea Bailey)等由西北农林科技大
学园艺学院白菜研究室选育【 ，m]。
1．2 方法
1．2．1 微量花粉诱导 取 Al、A2显蕾期 的幼苗 ，在 5~C下处理 9 d【1o 3，然后置于温室 ，在隔离区生
长 ，开花后逐株观察单花雄蕊育性 ，并分级。0级 ：花药大小为正常花药的 4／5以上，或与测交父本
相近；1级 ：花药膨大部分为正常花药的 2／3～4／5；2级：花药膨大部分为正常花药的 2／3～1／3；3
级 ：花药膨大部分为正常花药的 1／3以下 ；4级 ：花药均瘦小，呈 白色透明状 ，无花粉。同时标记有
1、2、3级花药的单株备用。
收稿日期 ：2003一O1—27；修回日期 ：2003—04—08
基金项 目：国家 自然科学基金项 目 (30270913)；国家 “863”项 目 (2001AA241124)
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6期 张鲁刚等 ：温度敏感大 白菜胞质雄性不育系微量花粉活力研究 665
注：Al，不育系 CMS3411-7；A2，不育系 CMS7311；Sl，白菜的花粉。
Note：Al，CIdS3411-7；A2，CMS7311，Sl，the polen of a non-heading0linese c出bage
2．3 微量花粉杂交竞争力
分别以正常不育系 A1、A2为母本 ，以紫菜薹为指示花粉 ，取 A1、A2诱导产生的 1～2级的花药 ，
于上午 10时交叉饱和授粉，其后间隔不同时间重复授予紫菜薹花粉 ，杂交后代中均 出现两种类型植
株 (表 2)，与紫菜薹的杂交植株很容易识别。
可以看出以 A2为母本 ，A1微粉与紫菜薹为重复授粉竞争花粉时 ，混合结荚率均在 77．6％ ～
93．5％，而且单荚结籽数均在 8．5粒以上 ，基本上达正常水平 ，处理 间差异不显著。从后代杂交苗
看，紫菜薹的花粉较 A1微粉有明显的杂交竞争优势。在 A1微粉授粉后 4、8、24、28、32 h时，重复
授予紫菜薹花粉，后代 中由紫菜薹花粉产生的杂交苗率分别为 83．4％、81．4％、50．0％、43．1％和
16．7％，说明在 A 微粉提前 4 h授粉的情况下 ，其杂交竞争力仅是紫菜薹正常花粉的 16．6％，即1／6，
而只有提前 24 h授粉时 ，A1微粉才与紫菜薹花粉的竞争力相当。
以 A1为母本 ，A2微粉与 S2花粉的杂交竞争力表现与上述趋势相同 (表 2)，A2微粉授粉后 4、8、
24、28、32 h，再重复授 S2花粉时，A1花粉相对 S2花粉的杂交竞争力分别为 8．9％ (91．9％)、30％
(70％)、42．4％ (57．6％)、40．7％ (59．3％)和 53．9％ (46．1％)，说明重复授 S2花粉的间隔时间越
长，A2微粉的杂交竞争优势越强，间隔时间越短杂交竞争优势越弱。与 A】不同的是 A2微粉授粉 8 h
后 ，延长重复授粉时间对 A2微粉的杂交竞争力提高较慢。
表 2 雄性不育微量花粉杂交竞争力比较
2 Q粕p日ris嘶 of erom-ferlilize~bility oftraee-pol~ in1-2 ad anthe~ ofAI and A2
注：S2，紫菜薹的花粉； *，重复授粉间隔时间。
Note：S，polen of Brass／ca aunpestru L．sp ch／nens／s L Val" purpurea Bailey； ，interval time polinated~peatedly
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园 艺 学 报 30卷
3 讨论
3．1 利用温度敏感胞质雄性不育系制杂交种时应注意的问题
杂交种的制种以获得高杂交率的杂交种为主要标准之一 ，利用雄性不育系也是一样。温度敏感雄
性不育系在遇到低温或在其它条件下 ，常出现微量花粉，有可能造成假杂种。本研究表明，不同育性
级别的花药 ，其花粉量明显少于正常花药 ，在人工饱和授粉情况下的杂交竞争力仅为异源正常花粉的
1／6，并且随异源父本花粉授粉时间延迟，微量花粉的相对杂交竞争力会有所提高。因此 ，在利用这
类不育系生产杂交种时应注意做好以下几点：(1)适当早播父本，保证父本花期早于不育系花期 ，防
止不育系内自交；(2)适当晚播 ，推迟不育系显蕾期 ，防止不育系显蕾后遭遇持续低温 ，诱导产生微
量花粉 ；(3)要求不育系不育株率 100％，不育度达 95％以上。根据不育系分级及分类标准，不育度
达 95％的群体中，出现 1～2级花药的可能仅为 5％，这样杂交竞争力在饱合授粉 (自然情况下是不
可能的)时仅为0．23％ (5％ ×84．4％ ×16．6％)，而且 1～2级花药一般低于柱头 2／3以下，很难 自交
授粉。另外，不育系的 1～2级花药散粉较父本系正常花药晚 1～2 d，这样杂交竞争力将更低 ，不会
影响杂种质量。我们利用不育株率 100％，不育度达 95％以上的不育系，在多年的自然隔离制种实践
中，杂交制种的杂交率一直保持 100％也证实了这一点。
3．2 利用人工诱导微量花粉进行不育系自身保持的可行性
植物雄性不育性在杂种优势中发挥了重要作用 ，雄性不育理论及不育性利用途径也不断丰富和完
善 ，特别是水稻光温敏雄性不育的发现与利用 ，开辟 了雄性不育研究新的领域。如何简化程序，
变两系为一系的研究已在许多作物中开展 ，H]，大白菜温度敏感雄性不育是否可以加以利用也是我
们一直思考的问题。本文采用人工诱导方法证实了较高程度的恢复花药 (1～2级)中具有正常花药
50％～80％的花粉 ，而且自交结荚率正常 ，单荚结籽数可达 3～5粒 ，为正常单荚结籽数的一半左右 ，
这同 自交不亲和系相比，程序还相对简单。因此，利用人工诱导微量花粉作为不育系原原种保存是可
行 的 。
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6期 张鲁刚等 ：温度敏感大白菜胞质雄性不育系微量花粉活力研究 667
Vigor and Hybridizing Ability of Trace Pollen of Tempera ture-sensitive CM S in
Chinese Cabbage
Zhang Lugang， Hui Maixia，and Zhang Mingke
(Colege D厂Horticulture，Northwest Sci-tech E ofAgriculture＆Forestry，Yangling 712100，Ch／na)
Abstract：The male sterile line of Chinese cabbage CM$341 1-7 and CMS731 1．with cfloplasm O Br~swa
L． were induced under 5~(2／9 days condition to obtain trace polens， which relative vigor an d cross-fertile a-
bihty was tested by biological way． Its results show that the quan tity of trace po len in anther of sterile grade 1，
ade 2 and ade 3 were 73．5％ 一84．4％ ，47．6％ 一51．5％ (half sterile)and 28．4％ 一32．5％ of normal an-
ther respectively； the trace pollen in an ther of sterile ade 1 and grade 2 both Can fertile by self-polinated and got
about 3．9 grain seeds per siliqu e， which is similar to the situation of low incompatible line； the cross-fertile ab ility
of it is only 9．1％ 一16．6％ compared with polen of flowering Chinese cabbage (Brass&a campestris L．ssp． -
nens／s L．Var．purpurea Bailey) even polinated 4 h before．This is about one sixth to one tenth of normal pollen．
Additonal， we present the qu estion that should be paid attention to in hybrid production， an d the reliab ility of US-
ing the trace po len induced to reproduce CMS lines Was discussed．
Key words：Chinese cab bage； Tempe rature-sensitive CMS；Vigor of po len；Cross·fertile ab ility
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