基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對(duì)嘉友Ogura三系雜交油菜育種的影響

錢武 戴成滿 鄭成彧 林秀秀 梁全興 李飛

摘 要：隨著分子育種的崛起，傳統(tǒng)的油菜育種已經(jīng)不再適應(yīng)油菜優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)育種業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，我國在油菜的基因工程、分子標(biāo)記輔助選擇等現(xiàn)代育種技術(shù)方面與國際先進(jìn)水平還存在較大差距。為了我國高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)油菜育種快速、穩(wěn)定地發(fā)展并提高國際競爭力，我國的油菜育種必須傾向于分子育種，而基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)分子育種具有非常重要的意義。溫州嘉友分子育種研究院作為油菜育種行業(yè)一個(gè)典型的代表，是國內(nèi)唯一一家Ogura CMS三系雜交育種單位，自2012年成立以來已建成育種基一套完善的基礎(chǔ)設(shè)施，基本滿足分子育種需要。

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)設(shè)施；傳統(tǒng)育種；分子育種；Ogura；日光溫室

文章編號(hào)： 1005-2690（2018）03-0107-02 中圖分類號(hào)： S565.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

近年來，長江流域甘藍(lán)型冬油菜的種植面積逐漸減少，土地租賃費(fèi)用提高，勞務(wù)費(fèi)用升高[1]，因此，提高菜籽含油量和產(chǎn)量、選育高抗品質(zhì)、降低成本以提升我國油菜產(chǎn)業(yè)國際競爭力是當(dāng)務(wù)之急[2]。從 1950年至今的60多年間，在科技創(chuàng)新的有力支撐下，物種和品種變革推動(dòng)了我國油菜生產(chǎn)由低產(chǎn)向高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的3次革命性飛躍[3]。這3次油菜生產(chǎn)的變革也推動(dòng)了油菜育種由傳統(tǒng)育種向分子育種的變革，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對(duì)分子育種研究至關(guān)重要。

1 研究內(nèi)容和技術(shù)創(chuàng)新

溫州嘉友分子育種研究院擁有Ogura恢復(fù)系高密度的分子標(biāo)記技術(shù)，利用常規(guī)雜交、高通量分子標(biāo)記技術(shù)，結(jié)合小孢子培養(yǎng)技術(shù)，快速轉(zhuǎn)育新型的恢復(fù)系；建立大規(guī)模、工廠化育種平臺(tái)，開展不育系轉(zhuǎn)育和小孢子培養(yǎng)，加速基因純合，提高育種效率；在國內(nèi)油菜主產(chǎn)區(qū)，建立多個(gè)新組合測(cè)試點(diǎn)，篩選強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交種；建立實(shí)用性分子標(biāo)記育種技術(shù)體系；利用分子標(biāo)記育種技術(shù)與常規(guī)育種技術(shù)相結(jié)合，快速轉(zhuǎn)育優(yōu)良的Ogura不育系和恢復(fù)系，提高育種的精準(zhǔn)性和效率；實(shí)現(xiàn)單倍體育種技術(shù)在油菜育種中的應(yīng)用，單倍體育種技術(shù)與常規(guī)育種技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)選優(yōu)良變異材料，使之快速純合，迅速獲得多基因控制的復(fù)雜性狀，縮短育種周期，加快育種速度；誘變技術(shù)結(jié)合高密度分子標(biāo)記技術(shù)，創(chuàng)制新型的Ogura恢復(fù)系；利用自主研發(fā)的新型Ogura不育系和恢復(fù)系進(jìn)行商業(yè)化制種，加快Ogura雜交種的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

2 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對(duì)Ogura三系雜交油菜育種的影響

2.1 試驗(yàn)田的建設(shè)

由表1可以得出，試驗(yàn)田由2012年的1.79 hm2增加到2017年的3.47 hm2，5年增加了1.68 hm2。2012—2017年隨著試驗(yàn)田面積的擴(kuò)大，育種材料也在不斷增多。保持系從2012年的3 620份增加到2017年的13 330份，5年增加了9 710份；不育系由2012年的10份增加到了2017年的69份，5年增加了59份；恢復(fù)系由2012年的58份增加到2017年的163份，5年增加了105份。

2.2 小孢子培養(yǎng)室和全自動(dòng)日光溫室的建設(shè)

小孢子培養(yǎng)技術(shù)作為常規(guī)育種技術(shù)，廣泛應(yīng)用于加拿大等國的油菜單倍體育種中[4]。溫州嘉友分子育種研究院擁有全套的小孢子培養(yǎng)設(shè)施和先進(jìn)的技術(shù)，能夠高效完成Ogura保持系和恢復(fù)系培養(yǎng)。由圖1可以得出，自2012—2017年小孢子培養(yǎng)數(shù)量呈上升趨勢(shì)，從2012年的78份增加到2017年的305份，增加了227份。小孢子收種數(shù)量也呈上升趨勢(shì)，由2012年的10份增加到2017年的300份，增加了290份。小孢子培養(yǎng)成功率由原來的12.8%上升到現(xiàn)在的98.3%。2017年小孢子成活率低的原因是全自動(dòng)日光溫室沒有建設(shè)，小孢子成苗階段在露天或在普通溫室里面進(jìn)行，由于溫度無法控制，造成小孢子培養(yǎng)的成活率很低。全自動(dòng)日光溫室的建成加快了油菜育種的速度，小孢子春化、生殖生長階段主要在日光溫室中進(jìn)行，由于全控溫室的溫度、光線可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，能夠縮短油菜的生育期，每年可以培養(yǎng)小孢子3～4代。低代的不育系轉(zhuǎn)育和低代的保持系、恢復(fù)系選育也可以在全控溫室中進(jìn)行，并且每年可以選育2～3代。自全控溫室建設(shè)以來，溫州嘉友分子育種研究院共轉(zhuǎn)育中低代不育系150多份，共選育中低代保持系和恢復(fù)系1 000多份。

2.3 分子育種實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)

分子育種實(shí)驗(yàn)室是分子育種的基礎(chǔ)，溫州嘉友分子育種研究院自成立以來，不斷完善實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)設(shè)備儀器和技術(shù)的改進(jìn)，擁有定性PCR和定量PCR擴(kuò)增儀各1臺(tái)，已利用分子標(biāo)記技術(shù)，標(biāo)記得到高代純核的Ogura恢復(fù)系20多份，標(biāo)記高代不育系40多份，基本實(shí)現(xiàn)大量配置Ogura三系雜交種的親本要求。擁有高效氣相色譜分析儀1臺(tái)，作為油菜脂肪酸的檢測(cè)。購置氣相色譜分析儀以來測(cè)定材料達(dá)5 000多份，其檢測(cè)數(shù)據(jù)基本符合中油所的檢測(cè)結(jié)果。擁有近紅外品質(zhì)分析儀1臺(tái)（FOSS），該儀器可作為每年育種材料品質(zhì)檢測(cè)，每年檢測(cè)的材料達(dá)上萬份。分子育種實(shí)驗(yàn)室的建成和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不斷完善，為溫州嘉友分子育種研究院的分子育種打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.4 排水、灌溉設(shè)施的建設(shè)

我國南方地區(qū)降雨量大，尤其是在4—5月份降雨量頗多，為農(nóng)作物的生長帶來極大的挑戰(zhàn)。溫州嘉友分子育種研究院為了能夠順利地進(jìn)行育種工作，自成立以來投入資金，不斷地改進(jìn)和完善灌溉和排水設(shè)施。目前，擁有自動(dòng)化水泵房及田間灌溉系統(tǒng)1套，基本將育種工作受影響度減低到最小。

2.5 制、繁種設(shè)施的建設(shè)

為了加快Ogura三系雜交種的產(chǎn)業(yè)化速度，溫州嘉友分子育種研究院逐年增加鋼架棚的數(shù)量（見圖2），小棚由2012年的8個(gè)增加到2017年的32個(gè)，增加了24個(gè)；中棚由2012年的0個(gè)增加到2017年的24個(gè)，增加了24個(gè)；大棚由2012年的0個(gè)增加到2017年的21個(gè)，增加了21個(gè)。

小棚用于重要不育系的轉(zhuǎn)育，自2012年至今，已轉(zhuǎn)育重要不育系20多個(gè)；中棚用于雜交組合的配置，自2012年至今，已配置組合1 000多份，優(yōu)質(zhì)組合50多份；大棚用于性狀優(yōu)異的常規(guī)材料原種繁殖，自2012年至今，已繁種常規(guī)種50多個(gè)，用于等級(jí)的材料有10余份。鋼架棚的逐年增加，為Ogura三系育種工作的原種的繁殖和組合的配置提供了條件。

3 討論

雖然幾十年來我國油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了巨大的成就，實(shí)現(xiàn)了3次革命性的飛躍，但是在新的歷史時(shí)期，我國油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨許多新的挑戰(zhàn)[5]。我國除在雜種優(yōu)勢(shì)利用和常規(guī)育種方面獨(dú)具特色之外，在油菜的基因工程、分子標(biāo)記輔助選擇等現(xiàn)代育種技術(shù)方面與國際先進(jìn)水平還存在較大差距[6]。分子育種的興起，特別是Ogura三系系統(tǒng)的開發(fā)成功，為我國油菜育種產(chǎn)業(yè)提供了育種方向，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)決定分子育種的發(fā)展速度和前景，所以我國從事油菜育種的企事業(yè)單位應(yīng)注重基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以推動(dòng)油菜產(chǎn)業(yè)新的跨越為目標(biāo)，為維護(hù)油菜產(chǎn)業(yè)的安全和提高國際競爭力作出新的貢獻(xiàn)。溫州嘉友分子育種研究院作為油菜育種行業(yè)一個(gè)典型的代表，擁有完善的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為Ogura三系育種研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[ 1 ] 沈金雄，傅廷棟，涂金星，等.中國油菜生產(chǎn)及遺傳改良潛力與油菜生物柴油發(fā)展前景[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（06）：894-899.

[ 2 ] 李云昌，胡瓊，梅德圣，等.選育高含油量雙低油菜品種的理論與實(shí)踐[J].中國油料作物學(xué)報(bào)，2006，28（01）：92-96.

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[ 5 ] 王漢中.我國油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史回顧與展望[J].中國油料作物學(xué)報(bào)， 2010，32（02）：300-302.

[ 6 ] 王漢中. 中國油菜品種改良的中長期發(fā)展戰(zhàn)略[J]. 中國油料作物學(xué)報(bào)，2004（02）：98-101.

（收稿日期：2018-02-09）