油菜育种 杂优利用教材

油菜杂种优势利用油菜杂种优势表现甘蓝型油菜和芥菜型油菜的杂种一代在种子产量上一般比亲本高20%～30%，高的增产一倍以上，白菜型油菜增产20%左右，高的增产一倍以上。某些组合含油量也超过亲本。油菜杂种一代生活力强，长势旺盛，叶片数多，叶功能期长，叶面积大，叶肉组织厚，叶色浓绿，叶绿素含量高，光合能力和根系活力强，体内养分积累多，干物质重增多，这些生理功能增强最终在经济性状反映为单株角果数明显增加。杂种优势机理研究

Cy3（亲本）

Cy5（杂种）华杂6号与8068A杂交重叠图谱（杂种上调表达为红色，下调表达为绿色，等量表达为黄色）华杂6号与8086A杂交荧光值散点图华杂6号与7-5R杂交重叠图谱（杂种上调表达为红色，下调表达为绿色，等量表达为黄色）华杂6号与7-5R杂交荧光值散点图

Cy5（杂种）

Cy3（亲本）主要结果在华杂6号与母本8086A间的差异表达转录本中有45个上调表达，73个下调表达华杂6号与父本7-5R间的差异表达转录本中有105个上调表达，126个下调表达这些差异表达转录本包括代谢、复制、转录、翻译、信号转导、转运、疾病防御等相关基因，其中代谢相关基因数量最多在杂种中，来自父本的差异表达转录本几乎是母本的两倍油菜杂种优势利用的特点油菜花期长（约30天），花龄长（3～5天），花器外露，有利于父、母本花期相遇和传粉结实，且油菜是无限花序，分枝性强，可通过分期播种或摘薹等措施，有效地调整父、母本花期，杂种制种技术容易掌握，制种产量高而稳定，一般制种地单产达600～750㎏/hm2。油菜用种量少，繁殖系数高，达200～500，因而投入少，推广快。油菜杂种优势利用的主要途径细胞质雄性不育三系细胞核雄性不育系自交不亲和系化学杀雄甲烯蓝染色鉴定油菜花粉活力原理

具有活力的花粉有主动选择吸收或不吸收“活性染料”的能力，它能够不吸收甲烯蓝等溶液而不着色；而死花粉则失去了这种能力，甲烯蓝可以迅速渗入花粉而染色。根据花粉着色深度可以判断花粉生活力状况。方法

测定花粉活力时，先将花粉撒在载玻片上，滴1滴蒸馏水，用解剖针尖将花粉轻轻搅匀，再滴甲烯蓝溶液（浓度为1:6000）1滴，将花粉搅匀，静止3-5min后，覆以盖玻片。染色后6～30min内在显微镜下观察。有生活力的花粉不着色，死的花粉染成蓝绿色和蓝色。

人工授粉鉴定油菜花粉活力去雄于受体植株花蕾开放前24小时去雄。去雄总蕾数依需要而定，同时摘去已开放花朵、花药已变黄的大花蕾及顶部小蕾。去雄后套袋备用。如母本为雄性不育则不必去雄，但如系微量花粉株，仍以去雄为妥。取粉于授粉当天选取供粉植株上正在开放花朵的花粉（或经储藏的花粉），为了防止花粉污染，供粉花序必须事先套袋。授粉

将由供粉植株取下的已开裂的花药直接涂抹于母本柱头上，也可用蜂棒粘取花粉进行授粉，然后套袋防止污染。授粉最好在室内或在有屏障的条件下进行，防止气流传粉，造成误差。估算统计母本授粉后的结角率与结实率。据此判断花粉生活力。油菜CMS细胞质的来源油菜主要CMS类型的特点

类型/来源败育时期遗传方式育种利用polCMS/自发突变造孢细胞分化期1对显性基因控制已三系配套，不育性受温度影响，好的保持系难找，恢复基因频率低，陕2A在遗传上属同一类型，但胞质有1碱基差异oguCMS/属间转育四分体到单核小孢子晚期1对来自萝卜的显性基因控制不育彻底，在低温下心叶黄化，蜜腺不发达，这些问题经原生质体融合改良已经改良（INRA-oguCMS），油菜中没有恢复基因，萝卜恢复基因可通过属间杂交转育，且该基因已克隆，kosCMS属于同一类tourCMS/种间转育造孢细胞分化期1个或2个显性基因控制不育性稳定，雌蕊育性低，甘蓝型油菜品种

Yudal

和Mangun中存在恢复基因，但恢复力不强MSL(?)/自发突变？？对环境条件敏感，大多数推广品种都可作恢复系，但保持系难以找到，只存在于特定的细胞质遗传背景中。第一个杂种油菜组合：秦油2号中油杂2号中油杂2号选育中双2号双低100kradr射线处理M2代选株自交并与陕2A测交保持陕2A不育的植株继续自交并与陕2A连续测交、回交育成8908A和B陕2C恢复系×227双低、配合力高F1F2选单株自交并与陕2A测交单株种子分析品质恢复陕2A育性的植株自交并与陕2A连续测交到F6育成R2恢复系×油菜双低同质恢复系90-1579转育不育系陕2A（S）rfrf×恢复系垦C1（N/S）RfRf杂种F1秦油2号(S)Rfrf×保持系Tob-12(N)rfrf不育株(S)rfrf淘汰可育株（S）Rfrf×Tob-12(N)rfrf选可育株再回交一代，再自交2代，育成双低同质恢复系90-1579华油杂6号亲本组合：8086A╳7-5R品种特点：产量高品质优抗倒伏性强早熟油菜NMS类型

油菜NMS显性NMS隐性NMS显性单基因NMS，如Janpol显性上位互作NMS，如宜3A隐性单基因NMS双隐性重叠互作NMS，如S45A显性上位互作核不育杂交制种原理纯合两型系杂交制种模式×制种Ms_RfRf或msmsRfRf恢复系Ms_RfrfF1,全可育MsMsrfrf(不育株)×系内兄妹交MsMsRfrf(可育株)MsMsRfrf(可育株50%)MsMsrfrf(不育株50%)繁殖区制种区显性上位NMS纯合型不育系、临保系和恢复系选育

RS1046ABX优良品种（系）

1/2(MsMsrfrf)+1/2（MsMsRfrf)(msmsrfrf)F1X优良品种（系）1/2(Msmsrfrf)+1/2(MsmsRfrf)(msmsrfrf)1/4(msmsRfrf)+1/4(msmsrfrf)BC1X优良品种（系）

+1/4(Msmsrfrf)+1/4(MsmsRfrf)(msmsrfrf)1/4(MsmsRfrf)BC2

自交

BC2F2

恢复系纯合型不育系临保系(MsMsRfRf)或（msmsRfRf)(MsMsrfrf)+(MsMsRfrf)(msmsrfrf)显性上位互作核不育杂交制种原理杂合两型系杂交制种模式×制种Ms_RfRf或msmsRfRf恢复系Ms_Rfrf或msmsRfrfF1,全可育Msmsrfrf(不育株)×系内兄妹交msmsrfrf(可育株)msmsrfrf(可育株50%)Msmsrfrf(不育株50%)繁殖区制种区隐性细胞核雄性不育三系杂种生产模式不育系1/2（msmsmsmsSpSp)x1/2(MsmsmsmsSpSp)

不育系x

临保系1/2(msmsmsmsSpSp)(msmsmsmsspsp)+1/2(MsmsmsmsSPSP)

不育F1x恢复系

（msmsmsmsSpsp)(MsMs__spsp)或

（__MsMsSpSp)

杂种F11/2(Msms__Spsp)+1/2(Msms__spsp)

或1/2（__MsmsSpsp)+1/2(__MsmsSpSp)隐性GMS临保系的选育优良RGCMS不育系x(msmsmsmsspsp)1/2(MsmsmsmsSpSp)BC11/4

msmsmsmsSpsp1/2(MsmsmsmsSpSp)F1(msmsmsmsSpsp)xxBC21/4

MsmsmsmsSpspBC2F21/16msmsmsmsspsp(F)自交1/2(MsmsmsmsSpSp)+1/2(msmsmsmsSpSp)临保系基因工程显性核不育杂交制种转基因雄性不育植株转基因雄性不育三系A系雄性不育系（转不育基因的湘油15号，具有S显性不育基因，且与抗除草剂基因H紧密连锁）A’系保持系（未转不育基因的湘油15号，且无抗除草剂基因，表现可育）B系恢复系（具有显性基因R+H，雄性可育）转基因杂交油菜繁殖、制种原理A(SsHhrr)×A’(sshhrr)A’(sshhrr)雄性可育，50%不抗草胺膦，杀死＋A(SsHhrr)雄性不育，50%抗草胺膦×B(RRHHss)雄性可育，100%抗草胺膦F1(ssHhRr,SsHHRr)100%雄性可育，抗草胺膦不育系繁殖杂交制种白菜型油菜自交不亲和基因克隆材料名称自交亲和反应青海大黄SC黄籽沙逊SC关中油白菜SI

芸薹属自交不亲和S位点结构SCR是一种分泌性亲水蛋白质，仅在花粉中表达SCR位于SRK和SLG之间，转录方向并不一致(Kachroo

etal，2002)

SLGSCRSRK

ClassISRKSCRSLGClassII白菜型油菜SI位点基因的克隆

利用同源序列法和PCR步行法克隆SLG和SRK

1,黄籽沙逊2,青海大黄3,关中油白菜1,青海大黄2,关中油白菜3,黄籽沙逊D,DraI

;P-PvuII

CK1,AP2primerCK2,GSP2

白菜型油菜S-locus基因的克隆SLG

和eSRK基因的序列：

青海大黄，SLG为882bp，gi|38046365|gb|AY448026.1|[38046365]；

eSRK为1495bp，gi|38046363|gb|AY448025.1|[38046363]；

关中油白菜，SLG为882bp，gi|38046373|gb|AY448030.1|[38046373]；

eSRK为1727bp，gi|38046371|gb|AY448029.1|[38046371]；

黄籽沙逊，SLG为882bp，gi|38046369|gb|AY448028.1|[38046369]；

eSRK为1494bp，gi|38046367|gb|AY448027.1|[38046367]；SLG

和eSRK基因BLAST

：

青海大黄和黄籽沙逊的SLG基因与甘蓝的SLG、白菜型油菜的SLG基因的同源性很高；

关中油白菜的SLG基因与甘蓝型油菜的SLG-4、白菜型油菜的SLG8和SLG基因的同源性较高；青海大黄和黄籽沙逊的eSRK基因与白菜型油菜的SRK35、SRK37基因及甘蓝的SLG和SRK60基因具有很高的同源性；关中油白菜的eSRK基因与甘蓝的SRK60、SRK29及白菜型油菜的SRK12、SRK37基因的同源性较高；

S-locus基因的亲缘关系分析

‘青海大黄’和‘黄籽沙逊’的SRK、SLG基因的亲缘关系很近，可能具有共同的起源

‘关中油白菜’的SLG基因与甘蓝型油菜的SLGT2、白菜型油菜的SLGD85216亲缘关系较近，与其它SLG亲缘关系较远‘关中油白菜’的SRK基因与其它的SRK基因亲缘关系较远油菜自交不亲和性及其测定方法自交不亲和性（selfincompatibility,SI）是指具有相同基因型的植株的花粉和雌配子不能结合形成合子的现象。SI判断方法

1.苯胺蓝荧光染色在授粉24小时后进行花粉管计数，每一花柱中花粉管不到5条

2.亲和指数授粉7～10天后或成熟时考察套袋自交亲和指数，自交亲和指数小于1(变幅在0.5～2之间，与植物每一角果的种子数和要求的杂交种子纯度有关)育种上以套袋自交亲和指数较为实用。

自交不亲和的遗传自交不亲和反应的识别过程RecognitionofselfpolleninBrassicaDixitandNasrallah(2001)PlantPhysiol.125:105AllelespecificinteractionbetweentheSCRgeneproductinpollencoatActivationofsignallingpathwayBlockinpollenhydrationandgermination自交不亲和系的选育对自交不亲和系的要求具备良好的经济性状和高的配合力高度的系内花期株间交配和SI性

稳定的花期SI性

容易繁殖

自交不亲和系的选育1.从群体中选大量单株进行两种自交处理

花期套袋自交，以测定其自交亲和性。先在开花前选株套袋，待主花序开花10～20朵时，取下纸袋，进行人工辅助授粉自交，套回纸袋，并标记授粉日期及自交花朵数。

蕾期剥蕾自交，获得自交种子，以供继续选育之用。套袋自交10～15天后，能大致鉴别自交结实情况时，选自交结实差（亲和指数低于1，早期世代可适当放宽到2）的单株，取其下部分枝剥蕾自交。2.连续自交和选择4～6代以上，直至SI系全部性状都趋于稳定为止。3.在后期世代当选的SI单株需相互授粉进行兄妹交，兄妹交的亲和指数也在1以下，即可认为已育成稳定的SI系。自交不亲和系选育过程一切阻碍识别物质合成、破坏识别物质存在和干扰识别过程的方法剥蕾授粉

选开花前3～6天的中等大小花蕾剥蕾授粉。剥蕾授粉费工费时，成本较高，技术要求也较严格，因此一般在SI系选育时才应用。喷施食盐水

在SI系花期每隔3～5天将5%～10%的食盐水喷在花朵上，即可使乳突细胞的细胞壁皱缩，增加花粉在柱头表面的粘附和花粉萌发，同时抑制胼胝质合成，减少不亲和花粉管生长的障碍，从而能有效地繁殖SI系。CO2处理

将SI系花期植株定期地置于含3%～5%CO2的密闭室内或袋内处理一定时间（2～6小时），改变柱头和花粉的生理代谢，促进花粉与柱头粘附、花粉萌发和花粉管生长，抑制胼胝质形成，克服SI性表达，实现SI系繁殖的目的。SI保持系法

SI系与SI系或SC系杂交后，杂种F1仍然自交不亲和，因而可以用这种SI系或SC系作为SI保持系，使SI系得到连续繁殖。自交不亲和系的繁殖方法单交种利用SI系×SC配制杂种一代，如SC对SI为显性，则F1植株全部自交亲和。三交种(三种方式)（显性SI系×SI系的近等SC系）F1×SC系（具有高配合力）生产三交杂种F1（

50%植株SC，50%植株SI）。(隐性SIA系×隐性SIB系)F1(SI)×SC系（具有高配