全 文 ：中国园艺文摘 2 01 4年第 1 0期
以不结球白菜细胞核基因雄性不育系向乌塌菜作物转育
南海龙
(辽宁省大连市金州新区七顶山街道农业技术推广站 , 辽宁 大连 } } 6 } 09 )
摘 要 : 试验根据大 白菜复等位基因遗传假说 , 以不结球白菜细胞核基因雄性不育 系为不育源 , 向乌塌菜作物 中
转育 , 并对细胞核雄性不育基因转育机制进行 系统研究。 获得如下结果 : 设计遗传转育模 式 , 完成乌塌菜 4 个世
代雄性不育的转育工作 , 获得含有乌塌菜基因型的 甲型 “ 两 用系 ” 、 临时保持 系和雄性不育 系 。
关键词 : 乌塌菜 ; 核基因雄性不育 ; 转育
乌塌菜 [b ar s s ie a e a呷 e s t r is 1 . 5印 . e h in e n s is (1 . ) m a k山。
V a r r O lu s a l i S t s e n e t l e e ]
, 又名黑菜 、 塌棵菜 、 太古菜 ,
属十字花科 、 芸蔓属 、 芸蔓种 、 白菜亚种的 1个变种 , 以
墨绿色叶为产品的 2 年生草本植物 。 其外形美观 、 口感鲜
嫩 , 人冬经霜后味更鲜美 , 经济价值高 , 受广大消费者喜
爱 。 据报道 , 每 10 9 鲜叶中含维生素 C 高达 70 m g 、 钙
18 0 m g
, 以及铁 、 磷 、 镁等矿物质 , 可见乌塌菜在绿叶菜
中不失为上品 。 目前乌塌菜在长江中下游栽培较多 , 在上
海 、 江苏 、 安徽食用甚广 , 是栽培面积较大的大陆性蔬菜 。
核不育不育性彻底 、 稳定 , 在育种上只需两系配套 ,
大大缩短育种周期 ; 同时 , 如果是受隐性基因控制的核不
育 , 任何 1 个品种 ( 系 ) 都可能成为其恢复系 , 恢复源极为
广泛 , 通过广泛测交 , 很容易获得强优势组合 ; 另外 , 由
于其不育性只与核基因有关 , 不存在不育细胞质的负效应
影响 。 因此 , 核不育在杂种优势利用方面有其特殊价值 。
试验研究细胞核雄性不育基因向乌塌菜的转育 , 利用核不
育系配制杂种 , 此项应用已成为我国白菜杂种优势利用的
重要途径之一 , 若能成功 , 将提高我国芸蔓属蔬菜的整体
水平 , 保持我国在该领域的领先地位 。
1 材料与方法
1
.
1 供试材料
中八叶乌塌菜 , 不结球白菜雄性不育系 。
1
.
2 试验方法
该试验在 2 0 1 年 2 月开始 , 于 2 004 年 j 月末结 束 ,
整个过程在沈阳农业大学蔬菜基地进行 。 方法是在 2 月下
句进行冷床播种育苗 , 4 月中句露地定植 , , 月进行育性鉴
定 , 鉴定后摘除已开的花和荚 , 进行套袋隔离 , 采用人工
常规杂交授粉 , 杂交 、 自交 、 兄妹交的方式进行 。
样本容量公式 : n 》 19 0 . 01 l/ g (1一p ) , (9 9% 可靠性理
想个体出现概率镇 1 , p : 理想个体出现概率 。 n : 样本容量 ) 。
有育性分离时用卡平方测验 , 考察适应性的公式 :
扩一 ([ A 一 ar )一 (r 十 1 )/ 21 2 / m ( 二 一0 . 仍 ) (r 显性性状理论比率 ,
n 观察数值总数 , A 显性性状观察值 , a 隐险哇状观察值 ) 。
1
.
3 复等位基因遗传模式
根据大白菜复等位基因遗传假说 , 细胞核复等位基因
雄性不育由同一位点上 3 个等位基因 M了、 M s 、 低 控制 。
M
。 为显性不育基因 , 低 为 M 。 的等位隐性可育基因 , M了
为 M 。 的等位显性恢复基因 。 3 者显隐关系是 M s卜M s> 低 ,
由 3 个 基 因可组成 6 种 基 因型 : M s恤 s f 、 M脚 s 、 M s诚 、
低低 、 M泌 s 、 M s低 , 其中有可育基因型 : M s恤 s f 、 叭恤 s 、
M从 、 m 名m 。 和不育基因型 : M s M s 、 M热 。 现有的两用系有 甲型 “ 两用系 ” 和乙型 “ 两用系 ” , 甲型 “ 两用系 ” 基因型
为 M s恤。 和 M s叭 , 特点是兄妹交发生 1 : 1性状分离 , 可育
株 自交发生 3 : 1性状分离 ; 乙型 “ 两用系 ” 基因型为 M s低
和 m 名m s , 特性是兄妹交发生 1 : 1性状分离 , 而可育株 自交
后代全可育 。 由甲乙两用系基因型不难看出 , 若 甲型 “ 两用
系 ” 的不育株 M泌。 与乙型 “ 两用系 ” 的可育株低低 杂交 ,
则可产生 100% 雄性不育系 M s低 。
2 结果与分析
2
.
1 乌塌菜的基因型推测
由 20 0 1 年春季 , 不结球白菜雄性不育系与 ` 中八叶 ’
乌塌菜杂交后代育性调查结果见表 1 。
表 1 2 001 年春季不结球白菜雄性不育系与 `中八叶 ,
乌塌菜杂交 F l 代育性分离比例
组合名称 (20 01 年材料代号 ) 可育株 / 不育株 育性分离比例
0 1 138一 2 20 1 10一 2 一 全可育
0 1 14 2 5 107 一 1 * 20 110一 2 全可育
0 1 14 4 5 10 8一 1 (去雄 ), 2 0 110一 2 全可育
01 14 6 5 14 8一 5 * 2 0 110一 2 全可育
01 14 8 5 14 9一 3 , ( 去雄 ) , 20 1 10一 2 全可育
作者简介 : 南海龙 ( 1 98 1一 ) , 男 , 农艺师 ; 从事农业技术推广工作 。
项目来源 : 大连市社科联重大 、 重点课题《大连都市型现代农业
发展方式研究》 (d l s k z d Z o 13 1 6 ) 。
注 : 不结球白菜不育系与乌塌菜杂交后代育性调查结果为全可育 。
从表 1 可见 , 不结球白菜雄性不育系与 ` 中八叶 ’ 乌
塌菜杂交后 , 所得后代育性表现为全可育 。 已知不结球白
菜基因型是 M热 , 与它杂交后 , 后代为全可育 。 由此进
行乌塌菜基因型的推测 , 乌塌菜基 因型为可育 , 可育基
一 1 9一
C N E I HS E HO RT IC LT R E AB U US T RAC T S
因型 有 M娜了、 M娜s 、 M从 、 m 名m 妞 4 种 , 若是 M sm s “
M
s f
M
。 一 M sm s , M s M s , M s fM s , M s fm 。 其 中 M s m 。 和
M泌。 为 不 育 性 基 因 型 ; 同 样 M s低 “ M从 一 M s恤 s ,
m
名
m
妞 ,
M
s诚 , M s低 ; M热 x m热 一 M热 , 低低 都 出现
M热 不育基因型 , 而 M s低 “ M风f 一 M s恤 s , M s诚 杂交后代全可育 , 因此 , 排除掉这 3 种基因型 , 得出乌塌菜基
因型为叭恤六
2
.
2 细胞核雄性不育基因向乌塌菜的转育
2
.
2
.
1 临时保持系和雄性不育系的获得 在不结球白菜与
乌塌菜杂交的全可育后代中 , 为区分基因型需进行 自交 ,
但为避免发生少选而丢失基因型或多选造成浪费 , 根据样
本容量公式 , 从中选出 7株植株 , 将这 7 株植株进行 自交 ,
自交后代的育性鉴定结果见表 2 。
表 2 2 0 03 年春季不结球白菜雄性不育系与 `中八叶 ’ 乌塌
菜杂交 F l 代自交后代 , F Z 育性分离比例
的雄性不育系 , 与不育株杂交的父本 自交种为临时保持系 。
已知该理论再进行试验 , 得出结果见表 3 。
表 3 2 0 04 年春季 F Z代转育乌塌菜的育性分离比例
组合名称
(20 0 3年材料代号 ) 可育株 / 不育株
理论育性
分离比例
X 0z 一 3
.
84
1/1弓招饵勺任仪沟41另)乳1今凡6肠吸36哪卜(0 4 14 8
0 4 14 9
14 7一 1* 14 3一 1
14 7一 1* 14 3一 2
14 7一 2 * 14 3一 3
0
.
1 67
0
.
2 11
、ō10 4 15 0
0 4 15 1
0 4 15 2
14 7一 2 * 14 3一 4
14 7一 1* 14 3一 5 全可育
0 4 15 3 14 7一 3 * 14 3一 6
0 4 15 4 14 7一 5 * 14 3一 7
全不育
1 / 1 8 18
0 4 15 5 14 7一 5 * 14 3一 8
组合名称
( 20 0 1年材料代号 ) 可育株 / 不育株 理论分离比例
X气。 。 ,一 3 . 84 0 4 15 6 14 7一 6
* 14 3一 9
0 4 15 7 14 7一 6 * 14 3一 10
0 4 15 8 14 7一 3 * 14 3一 1 1
全可育
全不育
全不育
全可育
0
1/ùō0 4 16 0 14 7一 3 * 14 3一 14
沟弓13恨巧19乳刀比20肠
0 314 3 0 114 2一 1 5 6 / 0 全可育 0
0 314 4 0 114 2一 2 6 / 2 3 / 1 0
.
16 7
0 314 5 0 114 2一 3 36 / 0 全可育 0
0 314 6 0 114 2一 6 3 4 / 16 3 / 1 1
.
70 7
0 314 7 0 114 2一 7 4 3 / 10 3 / 1 0
.
76 1
0 314 8 0 114 2一 8 4 1 / 9 3 / 1 0
.
96 0
0 314 9 0 114 6一 1 5 7 / 0 全可育 0
0 315 0 0 114 6一 2 3 8 / 12 3 / 1 0
.
00 0
0 315 1 0 114 6一 3 4 1 / 1 1 3 / 1 0
.
69 2
0 315 2 0 114 6一 4 3 3 / 9 3 / 1 0
.
12 7
0 315 3 0 114 6一 5 3 1 / 8 3 / 1 0
.
64 1
0 315 4 0 114 6一 6 3 6 / 14 3 / 1 0
.
4 2 7
0 315 5 0 114 6一 7 4 1 / 10 3 / 1 0
.
5 2 9
0 315 6 0 114 6一 8 5 3 / 0 全可育 0
试验中 , 理论上应 出现全可育组合和 3 : 1 性状分离
组合 , 由表 2 中数据可见 , F l 自交后 出现全可育和性状分
离植株 。 性状分离植株经卡平方测验得出的数据全都小于
3
.
84
, 即符合 3 : 1 分离规律 。 出现全可育组合为 0 31 43 、
03 14 ,
、
03 14 8
。 性状 分 离 组 合 代 号 有 03 14 4 、 0 3 14 6 、
0 3 1 4 7
、
0 31 4 8
、
0 3 l j l
、
03 l j 2
、
0 3 l j 3
、
03 l j 4
、
0 3 l j j
。 根
据样本容量公式 , 从全可育组合 0 3 143 、 0 31 4 , 、 0 3 14 8 中
随机选出 16 株植株 , 与性状分离组合中的不育株杂交 , 如
果杂交后 , 后代出现雄性不育株 , 则它就是试验想要得到
0 4 15 9 14 7一 3 * 14 3一 13
0 4 16 1
0 4 162
14 7一 13 * 14 3一 15
14 7一 13 * 14 3一 16
0 4 16 3
0 4 164
0
0
.
1 67
2
.
4 5 0
2
.
9 39
0 4 16 5
15 5一 1* 14 9一 1
15 5一 2 * 14 9一 2
15 5一 2 * 14 9一 3
0 4 166 15 5一 5 * 14 9一 4
0 4 167 15 5一 2 * 14 9一 5 19 / 20 1 / 1 0
.
1 03
ō月ō6、1
0
.
5 00
1/1
12八山龙历乃0 4 16 8
0 4 169
15 5一 5 * 14 9一 6
15 5一 3 * 14 9一 7
0 4 170 15 5一 4 * 14 9一 9
0 4 17 1 1 5 5一 4 * 14 9一 10
0 4 172 1 5 5一 5 * 14 9一 1 1
1 5 5一 5 * 14 9一 12
0
.
1 25
0 4 17 3 2
.
2 5 0
1只月,J00 4 174 1 5 5一 6 * 14 9一 1 3 8 / 6
0 4 17 5 1 5 5一 6 * 14 9一 14 13 / 13
ō6/1Q0 4 176 1 5 5一 7 * 14 9一 1 5
0 4 177 1 5 5一 7 * 14 9一 16
1
.
3 33
1 / 1 0
.
2 67
由表 3 得出 , 组合 (0 4 1 , 3 虽为不育 , 但数据太少不记
在内 )041 角 、 041 6 、 0 41 68 为全不育组合 , 则其杂交父本
143 一 9
、
143 一 10
、
14 9一 4
、
149 一6 的 自交种为临时保持系 ,
这些不育系组合为所获得的新的雄性不育系 。
2
.
2
.
2 甲型 “ 两 用 系 ” 的获得 根据 以上结论 , 因乌塌
菜基因型已经推出为叭恤 s f , 它与不结球白菜雄性不育系
( 下转 6 3页 )
2 0
C H I NES E HO RT IC U T LU R E ABS T R ACT S
高微生物活性 , 保持土壤肥力 , 还可消除农药残毒和重金
属污染 , 防止连作障碍 , 促进蔬菜生长 。 比较科学的施肥
方法是测土配方 , 根据蔬菜的需求定向施肥 , 依据作物 目
标需肥量而计算出需要 N 、 P 、 K 甚至微肥的施用量 , 严
格控制化肥的用量 。 尤其要减少氮素化肥的用量 , 杜绝偏
施氮肥现象 , 注意微量元素肥料的使用 , 设计专用复合肥 ,
可有效解决连作障碍问题 。 配方施肥不仅比习惯施肥增加
产量 , 而且节约化肥用量 , 也能防止大量无用肥料的残留
导致土壤盐渍化 。
其次 , 在蔬菜生产中提倡叶面施肥 囚 , 可有效补充锌 、
镁 、 硼 、 铁 、 铜等微量元素 , 可以调节作物生长 , 防止发
生生理病害 。 有条件的地方可以考虑生物肥料 , 生物肥料
中含有大量有益菌 , 土壤接种有益菌后 , 可有效抑制某些
病原菌的生长 , 能有效改善土壤生物环境 , 提高土壤自身
的降解能力 , 防止病害的传播与自毒作用 。
灌溉一方面为蔬菜提供水分 , 另一方面可去除土壤表
面的盐渍 。 盐分溶于水中 , 随水的流动而动 , 可有效降低
土壤中盐分的含量 , 对防止连作障碍有一定效果 。
4
.
6 应用土壤改良剂改良土壤
应用土壤改良剂修复退化土壤 , 提倡使用的改良剂有
石灰石 、 蛙石 、 珍珠岩等天然矿物 , 粉煤灰等无机废弃物 ,
作物秸秆 、 豆科绿肥和畜禽粪便 、 泥炭等有机物料 , 生物
控制剂 、 微生物接种菌 、 菌根 、 好氧堆制茶 、 蛆划等生物
改良剂 。 土壤改良剂的作用有 : 改善土壤物理性质 , 提高
土壤肥力 ; 改 良盐碱地 , 缓冲土壤 p H 值 ; 改善土壤生化
特性 , 刺激土壤微生物的生长和活动 ; 增强宿主植物的抗
病性 ; 降低重金属的生物活性 ls] 。
4 7 生物防治
生物防治是利用一些有益微生物 , 通过竞争营养和空
间等途径减少病原菌的数量 , 从而减少病害发生 。 生物防
治是 目前国内外学者的研究热点 , 并将逐步成为农作物病
虫害防治的重要手段之一 队 2 2] 。 主要措施是 引人拮抗菌 ,
或是通过在土壤中加人有机物等措施提高原有拮抗微生物
的活性 , 从而降低土壤中病原菌的密度 , 抑制病原菌的活
动 , 减轻病害的发生 。 周晓芬等报道了施用生物有机肥结
合 EM 菌剂可以减轻土壤的盐渍化程度 , 减轻黄瓜的土传
病害 [6 ]。
4
.
8 采用有机生态型无土栽培技术
有机生态型无土栽培是不用天然土壤 , 而使用基质 ,
不用传统的营养液灌溉植物根系 , 而使用有机固态肥并直
接用清水灌溉作物的一种无土栽培技术 。 它相对土壤栽培
具有以下优点 : 利用农业废弃物作基质可保护生态环境 ,
可提高作物的产量与品质 , 避免土壤的连作障碍 、 土传病
害 , 减少农药用量 , 节水节肥省工 , 利用非耕地生产蔬菜
等 ; 还具有一次性运转成本低 、 操作管理简单 、 对环境无
污染 、 产品品质好等特点 1 8 ]。
5 展望
现代农业节奏快 , 集约化程度高 , 造成连作障碍 。 连
作障碍主要是掠夺式生产经营造成的 , 主要症状为根系生
长受到抑制 、 吸收养分能力减弱 、 土传病害容易发生 。 坚
持不懈地采取轮作 、 嫁接 、 配方施肥 、 土壤改良 、 生物防
治和土壤消毒等多项措施进行综合防控 , 伴随着农业栽培
管理体系的不断发展 , 蔬菜的连作障碍将会得到解决 , 实
现农业生产的可持续发展 , 做到经济效益 、 生态效益和社
会效益的和谐统一 。
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