全 文 ：西北农业学报　2011 , 20(4):116-119
Acta A griculturae Boreali-occidentalis Sinica
青梗白菜细胞核雄性不育基因向乌塌菜中的转育＊
徐　巍1 ,冯　辉2 ,刘慧英1
(1.石河子大学 农学院 ,新疆石河子　832003;2.沈阳农业大学园艺学院 ,沈阳　110161)
摘　要:为解决乌塌菜杂交种生产中的杂交制种手段问题。以大白菜核不育“复等位基因遗传”假说为指导 ,
以青梗小白菜核基因雄性不育系 08S02 作不育源 , 采用杂交 、自交 、兄妹交方法 ,向乌塌菜可育品系 08S05 中
转育不育基因。选育出具有 50%乌塌菜遗传性状 、不育株率为 100%的核基因雄性不育系 , 拓宽了青梗白菜
核不育基因的应用范围。
关键词:核基因雄性不育;转育;乌塌菜
中图分类号:S634　　　　文献标志码:A　　　　　文章编号:1004-1389(2011)04-0116-04
Transferring Genetic Male Sterile Gene of Brassica campesttris L.ssp.
chinesis to Brassica campesttris L.ssp.
chinesis L.var.rosularis Tsen et Lee
XU Wei
1 , FENG Hui2 and LIU Huiying1
(1.C ol lege of Agricul tu re , Shihezi Universi ty , Shihezi Xinjiang　832003 , C hina;
2.C ollege of Ho rticu lture , Sh enyang Agricul tu ral Universi ty , Shenyang　110161 , Chin a)
Abstract:The aim w as to re solve the problem in cross breeding of B rassica campest tris L .ssp.chine-
sis L .var.rosularis T sen et Lee.According to the hypo thesis of mul tiple allele inherited genetic male
steri li ty in Chinese cabbage , a genetic male sterile line o f B rassica campesttris L .ssp.chinesis 08S02
w as used as a dono r of male steri li ty , and cro ssing , backcro ssing and self ing w ere applied to t ransfer
the male sterile gene f rom male steri le line 08S02 to the male fe rtile line 08S05 of Brassica campest tris
L.ssp.chinesis L .var.rosularis Tsen et Lee.The results show ed that a new gene tic male sterile line
wi th 50% inherited characters of B rassica campesttris L .ssp.chinesis L.var.rosularis Tsen et Lee
and 100%male sterile plants w as obtained , which enlarged the applied field of gene tic male sterile
gene.
Key words:Genetic male steri li ty;Transfer ring;Brassica campesttris L.ssp.chinesis L.var.rosu-
laris T sen e t Lee
　　乌塌菜(B rassica campesttris L.ssp.chine-
sis L.var.rosularis Tsen et Lee)是十字花科芸
薹属芸薹种白菜亚种中的一个变种 ,别名塌菜 、塌
棵菜 、塌地菘 、黑菜等 ,莲座叶塌地或半塌地生长 ,
叶色墨绿 ,叶面褶皱有光泽 ,外形美观 ,风味独特 ,
口感鲜嫩 ,富含 Vc、胡萝卜素及钙 、磷 、铁等矿物
盐类 ,因而被称为“维他命”菜 ,为小白菜中的上
品[ 1-2] 。乌塌菜为两性异花授粉作物 ,杂种优势十
分显著 ,但目前生产上使用的大都是常规品种 ,由
于缺少适宜的杂交制种手段 ,杂种优势迄今未能
得到很好的利用 。利用具有 100%不育株率和
100%不育度的雄性不育系作母本配制一代杂种 ,
可以降低种子生产成本 ,保证杂交种子的纯度 ,是
较为理想的杂交制种手段 。与细胞质不育源相比
＊收稿日期:2010-07-10　　修回日期:2010-09-20
基金项目:石河子大学动植物育种专项(gxjs2010-YZ04);国家“ 863”项目(20060110Z1072)。
第一作者:徐　巍 ,女 ,硕士 ,讲师 ,主要从事设施园艺遗传育种研究。 E-mail:xu w ei082@163.com
较 ,细胞核雄性不育材料具有雄蕊退化彻底 、不育
性稳定 、没有胞质负效应等特点。冯辉等[ 3-4] 提出
了大白菜核不育“复等位基因遗传”假说 ,并将大
白菜核不育复等位基因转入青梗白菜`苏州青
中 ,育成具有 100%不育株率和 100%不育度的青
梗白菜核基因雄性不育系[ 5] 。利用该不育系作不
育源向白菜亚种中的奶白菜 、菜心中转育不育基
因均获得成功[ 6-8] 。本研究以青梗白菜核不育系
作不育源 ,向乌塌菜可育品系中转育不育基因 ,以
期获得乌塌菜核基因雄性不育系 ,从而进一步拓
宽青梗白菜核不育基因的应用范围 ,对乌塌菜的
杂种优势利用及杂交制种生产也具有重要意义。
1　材料与方法
1.1　材 料
不育源:青梗小白菜核不育系 08S02(沈阳农
业大学园艺学院育成)。
目标品系:乌塌菜可育品系 08S05。
1.2　方 法
试验于 2008-2010 年在石河子大学农学院
试验站进行。首先将乌塌菜自交系 08S05与青梗
小白菜核不育系 08S02杂交 ,鉴定 F1 代雄蕊的育
性分离比率 ,从而判断乌塌菜核不育位点基因型。
根据乌塌菜核不育位点基因型与不育源凑齐 3个
复等位基因设计转育模式。采用常规有性杂交 、
自交和测交方法实施转育 ,套袋隔离 ,常规手工授
粉。春季 3月初 ,于日光温室内采用穴盘育苗 ,4
月下旬定植于露地 , 5月中下旬陆续开花 ,进行授
粉工作。秋季 8 月初 ,对萌动的种子进行春化处
理 ,3 ℃处理 20 d ,穴盘育苗。待幼苗长至 5 ～ 6
片真叶时移栽至直径 22 cm 的花盆中 ,在日光温
室中进行加代 。样本容量由公式(1)确定 ,适合性
测验按公式(2)进行计算 。
n≥lg(0.01)/ lg(1-p) (1)
χ2=[ ︱A-r ·a︱-(r+1)/2] 2/r·n
(2)
(1)中 n 为样本容量 , p 为目标基因发生概
率。(2)中χ2 为卡平方 , A 和 a 分别为显性组和
隐性组的实际观察次数 , n=A+a即总次数 , r为
理论分离比例 。
2　结果与分析
2.1　乌塌菜自交系核不育位点的基因型鉴定
按照大白菜核不育 “复等位基因遗传假
说” [ 3-4] ,不育性受同一位点 3个基因控制:M s为
显性不育基因;ms 为 M s 的等位隐性可育基因;
M s
f 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>ms。则普通可育品系在不
育位点上的基因型有 4 种:M sfM sf 、msms 、
M sfms 、M sfM s。其中 , M sfM s 自交后代有育性
分离 ,故一般可育品系不可能是这种基因型 。其
余 3种基因型与不育系(M sms)杂交后代的育性
分离比例遗传模式见图 1。
图 1　3 种基因型与不育系杂交后代的育性分离比例遗传模式
Fig.1　Model for genetic fertility expression of progenies from hybrids of “MsfMsf×
Msms” ,“Msfms×Msms” and “msms×Msms”
　　以青梗小白菜核不育系(M sms)为母本 ,从
乌塌菜自交系中选 5株分别进行杂交 ,对 F1 代雄
蕊育性进行鉴定 , 鉴定结果全部为可育株
(可育株∶不育株=50∶0),表明待鉴定材料乌塌
菜可育品系在核基因雄性不育位点上的基因型均
为纯合显性恢复基因型“M sfM sf” 。
2.2　转育模式
根据大白菜核不育“复等位基因遗传”假说 ,
基因型为 M sfM sf 的可育品系 ,由于缺少 3个复
等位基因中的 M s和 ms。按照基因互补原则 ,凑
齐 3个复等位基因 ,应该用基因型为 M sms的核
不育系为不育源进行转育 ,设计转育模式见图 2。
2.3　转育结果
根据图 2转育模式 ,本试验中用于基因型鉴
定的 F 1 代可直接作为雄性不育系转育的中间材
料进一步转育 。F1 代全部为可育株 ,植株基因型
有两种 ,分别为 M sfM s和 M s fms ,为鉴定这两种
基因型 ,2009年春季从 F 1 代选 6株自交获得 F2
代。2009年秋季对 F 2 代植株育性进行鉴定 ,分
离结果见表 1。
·117·4 期　　　　　　　　　　　徐　巍等:青梗白菜细胞核雄性不育基因向乌塌菜中的转育
　　从表 1可见 ,F 2代育性出现了全可育和 3∶1
分离两种情况 ,完全符合转育模式中的分离规律。
F2 代育性表现为 3∶1 分离 ,则基因型有 3 种 ,
Ms
f
M s
f 、M sfM s 、M sM s;可推断 F1 植株的基因型
为 Ms fM s。F 2 代育性表现为全可育 ,基因型也有
3种 , M sfM sf 、M sfms 、msms ,可断定该植株的基
因型为 M sfms 。2009 年秋季 ,在 F2 代育性出现
3∶1分离的 08A19-6自交后代中 ,选 6 株可育株
与不育株进行兄妹交测配两用系 ,兄妹交后代育
性鉴定结果见表 2。
　　表 2中 ,杂交组合 X1 、X5为全可育 ,推断父
本可育株基因型为 M sfM s f 。4个杂交组合 X2 、
X3 、X4 、X6后代育性分离比例符合 1∶1 ,可以判
定这 4 个杂交组合中父本可育株的基因型为
M sfM s ,它们与不育株(MsMs)的杂交后代即为
新甲型“两用系” 。
在育性表现全可育的 F2 后代中选 16 株
(M sfM sf 、2Ms fms 、msms)与育性出现 3∶1分离
的 F2 后代不育株测配不育系和筛选临时保持系 。
选择 08A19-2组内 16 株可育株与 08A19-6 组内
不育株测交 ,同时这 16株都要进行自交留种 。测
交结果见表 3。
图 2　乌塌菜核不育复等位基因转育模式
Fig.2　Model for transferring multiple allele of male sterility in rosularis Tsen et Lee
表 1　08S02 与 08S05 杂交 F2 后代植株的育性分离比例
Table 1　Fertility expression of progenies from F2 of“ 08S02×08S05”
杂交组合
Combinat ion
可育株∶不育株
No.of fert ile plan ts∶
No.of steril e plants
理论分离比例
T heoretical rat io(χ20.05 , 1=3.84)
基因型
Genotype
08S02×08S05-1 42∶0 全可育 Fertil e MsfMsf , Msfms , m sms
08S02×08S05-2 45∶0 全可育 Fertil e MsfMsf , Msfms , m sms
08S02×08S05-3 38∶0 全可育 Fertil e MsfMsf , Msfms , m sms
08S02×08S05-4 34∶9 3∶1(0.194) MsfMsf , MsfMs , M sMs
08S02×08S05-5 46∶0 全可育 Fertil e MsfMsf , Msfms , m sms
08S02×08S05-6 30∶7 3∶1(0.441) MsfMsf , MsfMs , M sMs
表 2　08S02 与 08S05 杂交 F2 代兄妹交后代育性分离比例
Table 2　Fertility expression of progenies from siblings in F2 of“ 08S02×08S05”
杂交组合
Combinat ion
代号
Code
可育株∶不育株
No.of ferti le plants∶
No.of s terile plan ts
理论分离比例
Th eoretical ratio(χ20.05 , 1=3.84)
基因型
Genotype
08S02×08S05-6-1a×08S02×08S05-6-1b X1 18∶0 全可育 Fert ile MsfMs
08S02×08S05-6-2a×08S02×08S05-6-2b X2 9∶13 1∶1(0.41) MsfMs , MsM s
08S02×08S05-6-2a×08S02×08S05-6-3b X3 12∶11 1∶1(0.00) MsfMs , MsM s
08S02×08S05-6-3a×08S02×08S05-6-4b X4 11∶7 1∶1(0.50) MsfMs , MsM s
08S02×08S05-6-4a×08S02×08S05-6-5b X5 21∶0 全可育 Fert ile MsfMs
08S02×08S05-6-1a×08S02×08S05-6-6b X6 8∶10 1∶1(0.06) MsfMs , MsM s
注:a.不育株 , b.可育株。下同。
Note:a.S terile plants , b.Fert ile plants.The same hereinafter.
·118· 西　北　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　20 卷
表 3　08S02 与 08S05 杂交后代临时保持系的测配结果
Table 3　Results of the test crosses for breeding temporary maintainer line from F2 of “08S02×08S05”
杂交组合
Combinat ion
代号
Code
可育株∶不育株
No.of ferti le plants∶
No.of s terile plan ts
理论分离比例
Th eoretical ratio
(χ20.05 , 1=3.84)
基因型
Genotype
08S02×08S05-6-2a×08S02×08S05-2-2b Y1 11∶6 1∶1(0.94) MsfMs , Msm s
08S02×08S05-6-2a×08S02×08S05-2-5b Y2 8∶13 1∶1(0.76) MsfMs , Msm s
08S02×08S05-6-1a×08S02×08S05-2-6b Y3 23∶0 全可育 Fert ile MsfMs
08S02×08S05-6-1a×08S02×08S05-2-7b Y4 20∶0 全可育 Fert ile MsfMs
08S02×08S05-6-2a×08S02×08S05-2-8b Y5 12∶15 1∶1(0.15) MsfMs , Msm s
08S02×08S05-6-2a×08S02×08S05-2-9b Y6 9∶13 1∶1(0.41) MsfMs , Msm s
08S02×08S05-6-4a×08S02×08S05-2-10b Y7 0∶25 全不育 S terile Msms
08S02×08S05-6-4a×08S02×08S05-2-11b Y8 13∶11 1∶1(0.04) MsfMs , Msm s
08S02×08S05-6-4a×08S02×08S05-2-13b Y9 10∶14 1∶1(0.38) MsfMs , Msm s
08S02×08S05-6-1a×08S02×08S05-2-14b Y10 22∶0 全可育 Fert ile MsfMs
08S02×08S05-6-3a×08S02×08S05-2-15b Y11 19∶1 全可育 Fert ile MsfMs
08S02×08S05-6-3a×08S02×08S05-2-16b Y12 8∶12 1∶1(0.45) MsfMs , Msm s
08S02×08S05-6-4a×08S02×08S05-2-18b Y13 0∶17 全不育 S terile Msms
08S02×08S05-6-3a×08S02×08S05-2-19b Y14 12∶10 1∶1(0.05) MsfMs , Msm s
08S02×08S05-6-5a×08S02×08S05-2-21b Y15 5∶18 1∶1(6.26) 未知 Unknow n
08S02×08S05-6-5a×08S02×08S05-2-22b Y16 23∶0 全可育 Fert ile MsfMs
　　表 3中 ,杂交组合 Y7 、Y13为全不育 ,即为新
的核基因雄性不育系 ,推断其父本可育株 08A19-
2-10b 、08A19-2-18b 的基因型为 msms ,其自交后
代即为新的临时保持系。用甲型“两用系”不育株
与临时保持系杂交 ,即可合成不育株率为 100%
的新核不育系。
3　结论
本研究中的不育源材料青梗白菜与乌塌菜同
属白菜亚种 ,遗传背景差异较小 ,按照大白菜核不
育“复等位基因遗传”假说 ,设计转育模式 ,实现了
青梗白菜核不育基因向基因型为 M sfM sf乌塌菜
中的转育 ,获得了具有 50%乌塌菜遗传基础的新
核基因雄性不育系。转育过程中各世代的育性分
离比例与理论模式相符 ,从而验证了“复等位基因
遗传”假说在指导育种实践上的可靠性 ,说明该转
育方案对于白菜亚种内不同蔬菜作物间转育核基
因雄性不育系是可行的。
虽然在转育过程中对植株的选择上也兼顾了
植物学性状和经济性状的选择 ,但育成的不育系
在植物学性状上与乌塌菜自交系还有一定差距 ,
为保证应用乌塌菜核不育系配制一代杂种的整齐
度 ,在本研究基础上笔者同时正在进行杂交后代
与乌塌菜自交系的多代定向回交 ,以期获得具有
与乌塌菜自交系植物学性状相似 、配合力高的核
基因雄性不育系。
参考文献:
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·119·4 期　　　　　　　　　　　徐　巍等:青梗白菜细胞核雄性不育基因向乌塌菜中的转育