青藏高原白菜型油菜與甘藍型油菜遠緣雜交親和性研究

趙彩霞，唐 琳，袁玉婷，王晉雄，李施蒙

（西藏自治區農牧科學院農業研究所，西藏 拉薩 850032）

通過遠緣雜交，可以打破種屬間隔離，從而有效地轉移種屬間遺傳物質，對植物性狀進行有目的地優化和改良。劉忠松［1］用芥菜型油菜黃籽最佳等位基因資源與甘藍型油菜優良品種進行品種間雜交，創制了甘藍型黃籽油菜新種質，育成2個甘藍型黃籽油菜品種并大面積推廣應用；劉漢東［2］研究了甘藍型與白菜型油菜雜交后代出現更多的有利變異；王學芳等［3］利用甘藍型油菜和白菜類蔬菜的大白菜、小白菜和紫菜苔遠緣雜交，采用系譜選擇法，經過連續10年的選擇，選育出10個穩定的早熟甘藍型油菜優良新種質材料。但油菜遠緣雜交也有一系列不成功的報道，揚州大學王幼平課題組［4］在甘藍型油菜與白芥的體細胞電融合雜種后代中選出SaNa-1ACMS，該不育系萼片雄蕊退化、其高度低于雌蕊，且二強雄蕊間呈粘附狀；花藥皺縮，無明顯的花粉粒附著現象。甘芥雜交較難獲得雜種，F1代自交親和性差、結實率低，平均株高介于雙親之間［5］，芥甘雜種后代中來自甘藍型親本的遺傳物質比芥菜型親本的遺傳物質在自交后代中丟失更快［6］。

西藏地區冬暖夏涼、光照時間長、晝夜溫差大、氣溫升降緩慢的特殊自然條件，極有利于喜涼的油菜生長和生產。西藏地區保存豐富的白菜型地方品種以及處于原始生長狀態的野生油菜品種，藏區人民主要的食用油為菜籽油，有利于油菜種植。白菜型油菜（Brassica rapa，AA，2n=20）具有抗性好、早熟等優良特性，但產量低、品質較差，目前大部分應用品種多為雙高（高硫甙、高芥酸）品種［7-8］，國內白菜型油菜雙低資源極少，引種資源抗性差、農藝性狀不良，不利于生產。甘藍型油菜（Brassica napus，AACC，2n=38）具有產量高、品質好、抗倒伏等突出特性，但生育期較長，高海拔地區無法正常成熟。因此，在西藏地區培育品質性狀優良、產量較高且早熟的品種，需通過遠緣雜技術獲得。目前，國內內陸地區關于白菜型油菜與甘藍型油菜遠緣雜交報道較多，但西藏高原特殊氣候條件下白菜型與甘藍型油菜遠緣雜交報道鮮少。本試驗以白菜型油菜藏油3號、青油17號以及甘藍型油菜京華165、2137為親本，研究遠緣雜交的親和性和結實率，并對其正反交F1代組合進行形態學、花粉活力和自交親和性分析，為西藏地區選育優良的種質資源提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料包括白菜型油菜藏油3號（西藏農牧科學院）、青油17號（青海省農科院），甘藍型油菜京華165（西藏農牧科學院）、2137（青海省農科院）。

1.2 試驗方法

試驗于2016、2017年在西藏農牧科學院農業所試驗地進行，4月1日播種，人工開溝條播，行距30 cm，株距10 cm，田間常規管理。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 雜交結實率和親和性指數 盛花期每個品種選擇長勢健壯、枝量和花序量相當的單株5株，每個單株選取4個花序，每個花序選留即將開放的花蕾10～15朵，將花萼花瓣從中間去掉，用鑷子將雄蕊摘除，套袋，1d后授粉，授粉后10 d左右去掉紙袋，成熟時統計結角數、每角的飽籽粒數和癟籽粒數，計算結角率與親和指數［9］。

1.3.2 植物學形態特征 成熟期對親本及F1代的子葉形狀、葉片顏色、葉片包莖程度、葉緣形狀、花蕾與花朵位置、花藥孔開裂方向、角果大小等進行調查記載并拍照記錄［10］。

1.3.3 花粉活力測定 用氯化三苯基四氮唑（TTC）染色法測定花粉活力［11］。

1.3.4 F1代自交親和性 F1代單株套袋自交，成熟后統計結實率、自交親和指數［12］。自交親和指數＞1.00為自交親和，自交親和指數＜1.00為自交不親和。

試驗數據使用Office 2016和SPSS 21.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 雜交結實率及親和性分析

由表1可知，白菜型油菜藏油3號、青油17號與甘藍型油菜京華165正交共490朵花，通過蕾期重復授粉得到216個角果，平均結角率44%，收獲后統計癟籽粒數107個，飽籽粒數439個，親和指數為0.88；反交共475朵花，得到335個角果，平均結角率71%，飽滿籽粒數549個，親和指數為1.16。藏油3號、青油17號與甘藍型油菜2137正交共520朵花，通過蕾期重復授粉得到208個角果，平均結角率40%，收獲后統計癟籽粒數126個，飽籽粒數426個，親和指數為0.82；反交共510朵花，得到303個角果，平均結角率60%，飽滿籽粒數567個，親和指數為1.11。可見，甘藍型與白菜型遠緣雜交親和性遠大于白菜型與甘藍型遠緣雜交親和性（圖1）。

表1 結角率與親和指數統計結果

圖1 田間雜交結實狀況

白菜型油菜藏油3號與青油17號正反交共488朵花，得到488個角果，結角率100%，飽滿粒數8795，親和指數18.0。由此可見，雜交親和性順序表現為藏油3號×青油17號、青油17號×藏油3號＞甘藍型油菜×白菜型油菜＞白菜型油菜×甘藍型油菜。

2.2 植物學形態特征分析

由表2可知，白菜型油菜藏油3號、青油17號植物學形態特征主要表現為以下幾個方面：葉片淺綠色、子葉呈心形、薹莖葉全包莖、葉緣形狀呈鋸形、花朵在花蕾的上方，花藥孔向外開裂，角果平均長度5.85 cm；甘藍型油菜2137、京華165植物學形態特征主要表現為：葉片顏色較深、子葉呈腎形、薹莖葉半包莖、葉緣形狀呈波形、花朵在花蕾的下方，花藥孔向內開裂，角果平均長度6.2 cm。

白菜型油菜與甘藍型油菜雜交F1代表現為：大部分性狀偏向于白菜型親本，少數呈中間狀態，葉片淺綠色、子葉偏心形、薹莖葉全包莖、葉緣形狀偏鋸形、花朵在花蕾的上方或與花蕾相平，花蕾小，花藥孔偏向內開裂，角果平均長3.0 cm；甘藍型油菜與白菜型油菜雜交F1代表現為：植株長勢、形態特征基本偏向甘藍型油菜，少數呈中間狀態，葉片顏色深、子葉偏腎形、薹莖葉半包莖、葉緣形狀偏波形、花朵在花蕾的下方，花藥孔向內開裂，角果平均長5.4 cm（圖2）。

表2 親本及F1代植物學形態特征

田間觀察發現，在營養生長時期，雜交F1代植株營養生長茂盛，葉片寬厚，表現出較明顯的雜種優勢，少數植株出現劣勢，抽薹后雜種植株在整體形態上發生分離，并偏母本性狀，植株長勢的優勢率明顯減小。在生殖生長期，雜交F1代花期均處于兩親本之間。

圖2 親本及F1代葉片包莖狀況和角果生長習性

2.3 花粉活力鏡檢結果

由圖3可知，白菜型油菜藏油3號和青油17號的花粉活力分別為87.2%、88.4%，甘藍型油菜京華165和2137的花粉活力分別為96.7%、95.7%，以白菜型油菜藏油3號作母本的F1代組合花粉活力分別為26.6%、25.6%，以青油17號作母本的F1代組合花粉活力分別為31.5%、30.6%，以甘藍型油菜京華165作母本的F1代組合花粉活力分別為54.6%、55.1%，以2137作母本的F1代組合花粉活力分別為49.8%、50.1%。由此可見，以白菜型作母本的F1代組合花粉顯著低于以甘藍型作母本的組合，花粉活力依次為甘藍型油菜＞白菜型油菜＞F1（甘藍型油菜×白菜型油菜）＞F1（白菜型油菜×甘藍型油菜）。

圖3 親本及F1代花粉活力

2.4 F1代自交親和性分析

從表3可以看出，不同雜交組合的結角率與親和指數存在很大的差異。其中，白菜型油菜藏油3號和青油17號所有單株均表現為自交不親和，平均結角率為8.24%，平均自交親和指數為0.51；甘藍型油菜2137和京華165所有單株均自交親和，平均結交率為95.6%，平均自交親和指數為20.07。雜種F1代無論正反交，結角率、自交親和指數均較白菜型油菜大幅提高，但遠低于甘藍型油菜親本，以白菜型油菜作母本F1代組合的結角率在61.5%～69.5%之間，自交親和指數在1.30～1.72之間；以甘藍型油菜作母本F1代組合的結角率在83.0%～89.4%之間，自交親和指數在5.40～6.89之間。由此可見，同一類型組合的結角率及自交親和指數沒有明顯差異，而不同類型組合間差異明顯；甘、白雜交F1代的自交親和性明顯高于白、甘雜交F1代自交親和性，表明母本對雜交F1代的自交親和性影響較大。

表3 F1代自交親和性分析

3 結論與討論

本研究結果表明，通過蕾期重復授粉方式，獲得足夠量的白甘和甘白組合的種子，雜交親和性和結實率表現為白菜型油菜品種間雜交＞甘藍型油菜×白菜型油菜＞白菜型油菜×甘藍型油菜。白菜型油菜自交不親和，雌蕊柱頭表面有胼胝質層，自交授粉花粉管不能穿過隔離層，基本不能授精結實，但白菜型油菜品種間雜交是親和的。油菜雜交過程中親本的選擇和組配至關重要，一般以染色體多材料作母本［13］，以甘藍型油菜作母本配制的組合親和性明顯高于白菜型油菜作母本的組合。

白菜型與甘藍型油菜雜交，以白菜型作母本的F1代植物學形態特征偏向于白菜型油菜，少數呈中間形態；以甘藍型油菜作母本的F1代性狀偏向于甘藍型油菜，少數呈中間狀態。花粉活力表現為甘藍型油菜＞白菜型油菜＞ F1（甘藍型油菜×白菜型油菜）＞ F1（白菜型油菜×甘藍型油菜）。甘藍型與白菜型油菜正反交F1代組合表現為自交親和，但其自交親和性遠低于甘藍型油菜親本，自交親和性表現為甘藍型油菜＞ F1（甘藍型油菜×白菜型油菜）＞ F1（白菜型油菜×甘藍型油菜） ＞白菜型油菜，自交親和指數分別為20.37、6.30、1.59、0.51。本研究結果與冬油菜［14-15］的研究結果具有一定的吻合性。因此，通過白菜型油菜與甘藍型油菜雜交來改良西藏地區白菜型油菜的性狀是可行的，尤其對本地區白菜型油菜自交親和性的改良具有重要意義。