甘蓝型油菜与红菜远缘杂交授粉研究

甘蓝型油菜与红菜远缘杂交授粉研究

奇螳螂素、香蒲、chinelasivar.unilisn等，2n.20，又名紫色参花科素、红景天、油蔬菜、红景天。这是科云科蔬菜的一个新品种，起源于中国长江流域中部。这是中国特有的蔬菜。由于其良好的口感、酥脆、爽口和丰富的养分，它深受人们喜爱。不同种、属或亲缘关系更远的杂交称为远缘杂交,远缘杂交是实现种属间基因转移的一条重要途径,目前已有不少十字花科蔬菜与甘蓝型油菜(Brassicanapus)远缘杂交成功的报道,并已应用于育种实践。通过红菜薹与含有显性不育基因(1个新的雄性不育基因)的甘蓝型油菜的远缘杂交,可将甘蓝型油菜中的雄性不育基因转移到红菜薹中,从而拓宽红菜薹的遗传基础。通过对不同授粉时间、不同角果长度下杂种子房的荚粒数进行比较,可以确定在武汉地区春季红菜薹与甘蓝型油菜杂交授粉的最佳方案;对不同杂交组合间的子房荚粒数进行比较,则可以确定不同品种红菜薹与甘蓝型油菜的亲和性关系。1材料和方法1.1质量指标研究供试材料为红菜薹和甘蓝型油菜(B.napus)(表1)。红菜薹由华中农业大学园艺林学学院蔬菜系遗传与育种课题组提供;甘蓝型油菜新型细胞质不育材料(Eru-06)由华中农业大学植物科技学院油菜育种室提供。红菜薹和甘蓝型油菜于2007年7月底播种,8月下旬定植于华中农业大学国家蔬菜改良中心华中分中心实验大棚内,于2008年3月进行蕾期人工授粉,每个花序授8～12朵,授粉后套袋直至受精结束。1.2种子萌发率测定以红菜薹3号品种为父本,按4个时间段进行授粉:t1(9:30～10:30)、t2(11:30～12:30)、t3(13:30～14:30)、t4(15:30～16:30),并记录每个时间段的温度。剪取授粉后15d的杂交子房进行培养(统计结荚率)。用于组织培养的子房按其角果长度分为长(L1≥7cm)、中(4cm<L2<7cm)、短(L3≤4cm)3级后先用75%的酒精灭菌1min,然后用0.1%HgCl2消毒10～12min,最后用无菌水冲洗3次,每次约3～5min。接种前去除果柄,将子房连同花托一起接种到培养基内进行培养,每个处理接7～9瓶,每瓶5荚。本试验的培养基为MS+(1.0～2.0)mg/L6-BA+0.05mg/LNAA+0.5%活性炭+3.0%蔗糖+0.75%琼脂粉,pH值为5.8。接种子房在(25±1)℃、光周期16h/d的条件下培养20d后,随机选取6瓶进行剥荚(每2瓶视作1次重复),统计荚粒数,剥荚时直接将种子接种到MS培养基中,30d后统计种子萌发率。用于留种的需培养35d后再剥荚。1.3与每一菌株杂交以A、W、Z和70红菜薹品种为父本,采用父本单株留种法进行授粉:在每个红菜薹品种中选取3～5株综合性状较好的单株作为父本,将甘蓝型油菜与每一单株父本杂交视成1次重复。子房培养方式同“1.2”,35d后统计荚粒数。结荚率=(收获的角果数/授粉花蕾数)×100%荚粒数=饱满种子数/培养子房数萌发率=(萌发种子数/接种种子数)×100%亲和指数=饱满种子数/(培养子房数/结荚率)由于试验设计、操作过程中落下或污染了部分子房,所以饱满种子数并不是将所有授粉所得的种子数都包含在内。2结果与分析2.1授粉时段对荚粒数的影响授粉时间段与角果长度二因素试验的方差分析结果表明:处理间(P<0.01)、授粉时间段间(P<0.05)、角果长度间(P<0.01)的差异显著,而授粉时间段×角果长度间的差异不显著。由此说明,授粉时间段与角果长度间不存在互作效应。由表2可以看出,不同的授粉时间对杂交子房荚粒数的影响十分显著。授粉时间段在t1、t2、t3和t4处理时子房的每荚粒数分别为1.61±0.42、2.52±0.61、1.27±0.27和2.12±0.51。由此可见在t2时间段的荚粒数最高,且显著地高于t1和t3时段的荚粒数;t4时间段的荚粒数位居第2,也显著地高于t3;而t2和t4之间,t4和t1之间,t1和t3之间都不存在显著差异。详细列出各个时间段的温度,对各时间段的温度和荚粒数进行相关分析,从中可以发现:除t3时间段外,各时间段温度与荚粒数之间成正相关,其相关系数为0.9538;而在t3时间段内,授粉的结果并不理想。由此可见,不同授粉温度对杂交子房的荚粒数有影响。2.2荚粒数和长荚、中荚的形成剥荚时发现长、中、短3类角果的荚粒数之间存在一定的差异(表3),其荚粒数分别为2.60、1.96和1.08粒,且长荚、中荚的荚粒数显著地高于短荚;但长荚与中荚之间却不存在显著差异。故笔者认为不同的角果长度对子房培养的荚粒数影响十分显著,一般情况下选取长荚和中荚进行子房培养可获得较多的种子。2.3荚率分析取授粉后不同杂交组合的子房进行培养,结果表明(表3)4组杂交组合中Y×A的结荚率最高,为83.95%,其次是Y×Z的79.54%及Y×70的79.61%、Y×W的76.27%;但各个组合的结荚率之间不存在显著差异。在这4组杂交组合中,Y×70的荚粒数最高,达到了6.22±0.63,与Y×W的4.26±0.28、Y×A的3.32±0.08和Y×Z的3.02±0.32之间呈显著差异;且Y×W、Y×A和Y×Z3个杂交组合之间不具有显著性差异。在各组合间,亲和指数的变化走势与结籽率一致:即Y×70的亲和指数最高,达到了4.86±0.45,与Y×W的3.10±0.18、Y×A的2.84±0.36和Y×Z的2.64±0.48之间呈显著差异;而Y×W、Y×A和Y×Z这3个杂交组合之间不存在显著差异。可见,不同杂交组合对子房的培养效果不同,不同品种的红菜薹与甘蓝型油菜的亲和性不同。3不同角果长度对种间杂交培养的影响本研究结果表明,红菜薹与甘蓝型油菜杂交获得的杂种子房的荚粒数因授粉时间、温度、角果长度和杂交组合的不同产生不同的结果。通过不同授粉时间段对子房荚粒数的影响研究表明:除t3时间段外,荚粒数与授粉温度成正相关(r=0.9538),随着温度的上升,荚粒数也随之上升,但在13:00～15:00时间段内,授粉结果却很不理想,可能是因为除温度外,还有其他因素的影响,如湿度等。故要视实际情况选择合适的授粉时间段来授粉,以免浪费人力、物力。不同角果长度对杂种荚粒数的影响表明,长荚的荚粒数>中荚的荚粒数>短荚的荚粒数,特别是前两者与短荚之间存在显著差异。故笔者认为要尽量选择长荚和中荚进行子房培养,以提高子房培养的效率,减少工作量和降低成本。芸薹属植物的远缘杂交,一般来说都存在受精前雌雄不亲和、受精后杂种胚胎败育和杂种后代自交结实率低等障碍。前人的研究结果证实:芸薹属作物种间杂交组合的不亲和性主要与杂交亲本和杂交组合方式及生态环境有关,不同杂交组合所获得的种子数存在明显差异,亲和性的强弱与染色体组型有关,染色体组型相同或有相同染色体组的种间杂交亲和性强。王国槐等在油菜雄性不育系与十字花科蔬菜远缘杂交亲和性研究中表明油菜不育系与红菜薹类型品种杂交亲和性最好,本试验获得了大量的杂种,也正好证实了这一点,这可能就是因为双亲之间存在一对相同的染色体组(AA),从而提高了两者之间的亲和性。对