全 文 ：武汉植物学研究 2010, 28(6): 756~760
Journal of Wuhan Botanical Research


收稿日期: 2010-02-06, 修回日期: 2010-05-16。
基金项目: 湖北省科技攻关项目(20066109); 948项目(2008-Z26)。
作者简介: 谭远宝(1983), 男, 硕士, 主要从事蔬菜遗传育种研究(E-mail: yuanbaotan1982@163.com); 何丹(1983), 女, 硕士,
主要从事蔬菜遗传育种研究(E-mail: hedan821022@163.com)。
并列第一作者。
 通讯作者 (Author for correspondence): 徐跃进(1958-), 男, 教授, 主要从事蔬菜遗传育种研究。通讯地址: 430070, 华中农业
大学园林大楼 509室(E-mail: xyjho@mail.hzau.edu.cn)。

DOI：10.3724/SP.J.1142.2010.60756
红菜薹新型细胞质雄性不育系的转育研究
谭远宝*, 何 丹*, 徐跃进**, 万正杰
(华中农业大学园艺林学学院蔬菜系, 国家蔬菜改良中心华中分中心, 园艺植物生物学教育部
重点实验室, 武汉, 430070)
摘 要：以新型甘蓝型油菜(Brassica napus L.)细胞质雄性不育系(Eru CMS)为不育源, 通过远缘杂交结合回
交的方法, 并运用组织培养、单株选择、异地加代种植的手段成功地将该不育基因转育到了红菜薹上。经检测
所得的红菜薹(Brassica campestris L. ssp. chinensis L.var. utilis Tsen et Lee.)不育系苗期遇低温叶片不黄
化, 不育性稳定, 蜜腺正常, 不育度和不育株率均为 100%。
关键词：红菜薹; 甘蓝型油菜; 细胞质雄性不育系; 远缘杂交; 回交
中图分类号：S634.6; S603.2 文献标识码：A 文章编号：1000-470X(2010)06-0756-05

Study on Transfer a New Type of Cytoplasmic Male Sterility
Line in Purple-Caitai
TAN Yuan-Bao*, HE Dan*, XU Yue-Jin**, WAN Zheng-Jie
(National Center for Vegetable Improvement (Central China); Key Laboratory of Horticultural Plant Biology, Ministry of Education;
College of Horticulture and Forestry, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)
Abstract: A new type of cytoplasmic male sterility line of Brassica napus (Eru CMS) was taken
as a sterile source. The cytoplasmic male sterility genes were successfully transferred to Purple-
Caitai by distant hybridization and backcross.These methods accelerated the transformation
process, such as: tissue culture, individual selection and allopatric propagation.Results showed
that the cytoplasmic male sterility line of Purple-Caitai had many advantages,including non-
etiolation of leaves during low environmental temperature. In addition, terility was steady, nectary
was normal, and degree of pollen steritity and rate of sterile plants were 100%.
Key words: Purple-Caitai; Brassica napus; Cytoplasmic male sterility line; Distant hybridization;
Backcross
红菜薹(Brassica campestris L. ssp. chinensis
L.var. utilis Tsen et Lee. 2n=2x=20)又名紫菜薹、
红油菜薹、油菜薹、红菜, 属于十字花科芸薹属白
菜亚种的变种。红菜薹是我国特有的蔬菜, 起源于
我国长江流域中部, 在鄂、湘、川等地区栽培历史
悠久, 是该地区重要的秋冬蔬菜[1]。由于其风味独
特, 脆嫩爽口, 且含有 17种氨基酸, 其中 7种为人
体所必需的[2], 因此深受人们的喜爱。
红菜薹属于异花授粉作物, 杂种优势明显, 由
于其花蕾小, 单花结籽少, 用人工去雄的方法制杂

第 6期 谭远宝等: 红菜薹新型细胞质雄性不育系的转育研究 757


交种很难满足生产上的需要。利用雄性不育系和
自交不亲和系杂交制种成为目前应用最广泛的方
法。目前, 生产上多利用游离小孢子培养获得红菜
薹单倍体植株[3], 进而从中选择自交不亲和系。而
在十字花科蔬菜中研究最彻底、利用最广泛的细
胞质雄性不育系是 Ogu CMS(萝卜细胞质雄性不
育)[4]和 Pol CMS(波里马细胞质雄性不育)[5]。本课
题组现已成功转育出红菜薹雄性不育系(pol 细胞
质和 ogu细胞质)。但是, 利用 Ogu CMS转育的
红菜薹不育系存在苗期遇低温叶片会黄化, 且生
长缓慢, 蜜腺退化, 雌蕊发育不正常, 自然状态下
种子产量低等缺点; 同时利用 Pol CMS转育的红
菜薹不育系又存在花期育性受温度的影响较大 ,
在较高或较低的温度下易出现少量花粉、种子纯
度低的缺点。因此, 转育出苗期遇低温叶片不黄化,
育性稳定的新型红菜薹不育系将为红菜薹更好地
利用杂种优势提供有效途径。本研究所用的不育
源是一种新型甘蓝型油菜细胞质雄性不育系(Eru
CMS), 苗期遇低温叶片不黄化, 不育性稳定, 蜜腺
正常, 不育度和不育株率均为 100%。我们探讨将
其不育基因导入红菜薹的技术和方法, 以期为今
后新型红菜薹不育系的转育提供依据。
1 实验材料
母本：甘蓝型油菜(Brassica napus L.)细胞
质雄性不育系(Eru CMS), 由华中农业大学油菜遗
传育种室提供; 父本：红菜薹(Brassica campestris
L. ssp. chinensis L.var. utilis Tsen et Lee.)(9418),
由华中农业大学蔬菜遗传与育种课题组提供的多
代自交系。
2 实验方法
2.1 远缘杂交
将父本与母本于 2007年 7月底播种, 8月下旬
定植于国家蔬菜改良中心华中分中心的大棚内。
11月进行蕾期人工授粉：选取 2 d后即将开放的
花蕾进行人工剥蕾, 用 10%的 NaCl处理柱头后立
即授粉, 套袋一周后摘袋。
2.2 子房离体培养
子房离体培养的最佳培养基以及最佳取材时
间参照何丹等[6]的方法。适合于红菜薹和甘蓝型油
菜杂交子房培养的培养基为 MS+(1.0~2.0)mg/L
6-BA+0.05 mg/L NAA+0.5%活性炭+0.75%琼脂
粉。取授粉后 15 d的子房进行培养能收到结荚率
和杂种萌发率均较高的效果。
2.3 回交转育
2008年 3月将通过子房离体培养得到的杂种
种子播种在基本的MS培养基中, 待植株长出 4~5
片真叶后, 将杂种苗定植于国家蔬菜改良中心华
中分中心的大棚内。F1代植株开花后以红菜薹
(9418)为父本进行人工蕾期授粉, 获得 BC1代。
2008年 7月底将母本、轮回亲本 F1和 BC1代种植
于国家蔬菜改良中心华中分中心的大棚内, 采用
与获得 F1代相同的组织培养方法获得BC2的苗子,
于 2009年 2月中下旬定植于国家蔬菜改良中心华
中分中心的大棚内继续授以红菜薹(9418)的花粉,
4月下旬收获 BC3的种子。5月 19日将 BC3代播
种于甘肃省临夏州和政县华中农业大学西北油菜
基地内进行加代, 以获得 BC4代。8月底将 BC4代
播种于国家蔬菜改良中心华中分中心的大棚内 ,
继续进行回交转育。
2.4 转育后代的检测
2.4.1 流式细胞仪对植株的倍性检测
2009 年 3 月份别采集甘蓝型油菜、红菜薹
(9418)、F1、BC1、BC2代的幼嫩叶片, 提取细胞
核, 通过流式细胞仪进行 DNA含量检测。
2.4.2 对回交 4代的幼小子房进行染色体压片检测
2009年 10月剥取植株幼小花蕾(2.5 mm)的
柱头, 经 0.002 mol/L8-羟基喹啉处理 2~3 h, 卡诺
氏固定液( ︰乙醇 冰醋酸=3︰1)固定 24 h, 4°C保存
于 70%乙醇中。取处理好的材料于 60℃下 1 mol/L
HCL解离 8~10 min, 移置载玻片上, 加一滴 10%
改良的苯酚品红溶液染色, 压片镜检。选取染色体
形态好、分散开的细胞拍照记录。
2.4.3 花粉活力检测
于晴朗的上午, 在田间随机选取 5个回交 4代
的单株, 每株各取 1个花序, 每个花序取 3个接近
开放的花蕾, 每个花蕾取 2个花药, 用醋酸洋红染
色 3~5 min, 显微镜下镜检。无活力花粉被染成浅
黄色或不着色, 有活力的被染成红色。检查花粉粒

758 武汉植物学研究 第 28卷


数不少于 300个。以轮回亲本、母本为对照。
3 结果与分析
3.1 流式细胞仪对植株的倍性检测
根据流式细胞仪的工作原理, 检测材料细胞
核 G1期的相对荧光值即可代表材料的 DNA含量[7]。
实验通过流式细胞仪对父母本、F1、BC1、BC2代
进行了倍性的初步检测。
由表 1数据, 假设红菜薹(AA)=75, 甘蓝型油
菜 (AACC)=203, 可推算出：AAC=139、AAA=
112.5、AC=101.5、CC=128、ACC=165.5。根
据各世代 G1期的相对荧光值, 可初步判断 F1代的
染色体组为 AAC, 说明其为真杂种 ; BC1 中
BC1-5-1-4 的 染 色 体 组 为 AA, BC1-5-1-1、
BC1-5-1-5、BC1-5-1-10和 BC1-5-3-4的染色体
组为 AC; BC1-5-1-3和 BC1-5-2-1的染色体组分
别为 AAC和 AAA, 或非整倍体; 而 BC2代的染色
体组可判断为 AA或异代换系、异位系等种质资源。
3.2 回交 4代(BC4)的染色体压片检测
子房染色体压片结果表明：有的株系植株染
色体数均为 20条(图版 I：J)。说明我们在 BC4代
已经转育得到了遗传稳定的甘蓝型油菜胞质雄性
不育红菜薹植株。
3.3 花粉活力检测
从 2009年的 11月到 2010年的 1月上旬连续
对父本、母本、BC4的花粉进行活力检测。父本
的雄蕊布满花粉(图版 I：L),花粉被醋酸洋红染成
了红色(图版 I：M), 说明花粉具有活力; 母本(图版
I：N)和 BC4(图版 I：O)的花粉都被染成浅黄色, 说
明 BC4代的不育性很彻底、很稳定。
4 讨论
通过单株选择、组织培养、异地加代种植的
方法, 我们仅用两年的时间就完成了 5 代的转育
工作, 极大地缩短了育种进程, 现在已得到 BC4代
的植株。前人的研究结果指出芸薹属农作物种间
杂交亲和性的强弱与双亲的染色体组型有关 ,染
色体组型相同或相似的种间杂交亲和性强; 具有
部分同源染色体组的两个亲本的杂交亲和性也较
强。在甘蓝型油菜(AACC=38)与红菜薹(AA=20)
的远缘杂交过程中, 我们在植株上留存了一些杂
交子房让其在自然条件下生长, 发现在环境温度
适宜的条件下, 不通过子房培养同样能获得一定
量的 F1代种子。这与刘世雄[8]、刘忠松[9]、徐书
法[10]研究芥菜型油菜(AABB)、甘蓝型油菜(AACC)
和白菜(AA)杂交容易得到杂种的结论是一致的。
杂种一代(图版 I：C)植株的植物学性状整体偏向
于母本——甘蓝型油菜(图版 I：A), 但是流式细胞
仪的检测结果证明其为真杂种, 并且有效分枝数
要比母本多且分枝节位要低, 在植株基部和叶腋
处呈紫红色; BC1代植物学性状表现出严重的分离,
这可以从 BC1代倍性检测的染色体组型分析出现
多种染色体组型结果看出, 并已经出现与父本组
型一致的株系, 但绝大多数株系植物学性状介于
双亲之间(图版 I：E), 有的植株(图版 I：F)已偏向
于红菜薹(图版 I：B), 有的则仍保持着甘蓝型油菜
的一些性状(图版 I：D)。本研究结果表明, 此世代
是进行淘汰选择的最佳时期 , 可加速育种进程 ;
BC2代(图版 I：G)植物学性状已经很像红菜薹, 这
与流式细胞仪的检测结果一致 , 只是茎秆、叶
柄及叶脉呈淡紫色且着色不均匀, 其他性状与红

表 1 各材料 G1期的相对荧光值
Table 1 Relative fluorescence of plants at G1 phase
亲本
Parent strain

荧光值
Fluores-
cence
杂交一代
First-filial
generation
荧光值
Fluores-
cence
回交一代
First-backcross
generation
荧光值
Fluores-
cence
回交二代
Second-backcross
generation
荧光值
Fluores-
cence
母本
Female parent
203 F1-5-(1)
F1-5-(2)
139
135
BC1-5-1-1
BC1-5-1-3
102
136
BC2-5-1
BC2-5-2
71
79
父本
Male parent
75 F1-5-(3) 140 BC1-5-1-4
BC1-5-1-5
BC1-5-1-10
BC1-5-2-1
BC1-5-3-4
75
98
107
116
100
BC2-5-3
BC2-5-8
BC25-11
BC2-5-12
77
75
75
79


第 6期 谭远宝等: 红菜薹新型细胞质雄性不育系的转育研究 759


菜薹一样; 到 BC3代(图版 I：H)我们已经得到了综
合性状与红菜薹非常接近的材料, 只是植株整体
的颜色偏淡。BC4代(图 I)田间表现与红菜薹的植
物学性状已无明显差异, 植株叶片低温苗期均不
黄化, 不育性稳定(图版 I：K), 蜜腺正常, 不育度和
不育株率均为 100%。从 2009年的 11月到 2010
年的 1月上旬连续对BC4的花粉进行活力检测, 均
未观察到可育花粉粒。说明 BC4的不育性很稳定、
很彻底。综上所述, 本研究转育得到的 BC4代不育
材料具有作为杂交育种中优良不育亲本的潜力, 下
一步我们将对其进行配合力的测定, 以期将其尽早
地应用到红菜薹的杂交制种生产当中。
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谭远宝等：图版 I TAN Yuan-Bao,et al.： Plate I



A. 母本：细胞质雄性不育甘蓝型油菜(Eru CMS); B. 父本：红菜薹(9418); C. F1代杂种植株; D. BC1代中性状表现偏向母本的植株; E. BC1
代植株，性状表现介于双亲之间; F. BC1代植株中很像红菜薹的单株; G. BC2代植株; H. BC3代植株; I. BC4代植株; J. BC4代植株的染色体数
2n=20条; K. BC4代的花蕾; L. 父本的花蕾; M. 父本的花粉活力压片; N. 母本的花粉活力压片; O. BC4代花粉活力压片
A. Female parent：Eru CMS Brassica napus ; B. Male parent：Purple-Caitai (9418); C. The plant of F1; D. The plant of BC1, the botanical
characteristics are similar to female parent; E. The plant of BC1, the botanical characteristics are between their parents; F. The plant of BC1,
the botanical characteristics are similar to male parent; G. The plant of BC2; H. The plant of BC3; I. The plant of BC4; J. The chromosome
number of BC4 2n=20; K. The flower of BC4; L. The flower of male parent; M. The pollen viability of male parent; N. The pollen viability of
female parent; O. The pollen viability of BC4

(责任编辑: 王豫鄂)