印度南瓜（Cucurbita maxima Duch.）核不育系‘Se_MA1802’的特性

劉澤發 黃丁容 謝波 曾永賢 姜艷芳 陽習鵬

摘 要： 植物核雄性不育現象在自然界中廣泛存在，隱性核不育具有不育系和保持系植株，因而具有重要的雄性不育育種應用和雜交種子生產研究與利用價值。利用自主誘變并選擇的具有核雄性不育特性的‘Se_MA1802印度南瓜材料，對其雄性不育特征及遺傳規律進行研究，結果表明，印度南瓜‘Se_MA1802不育系為單基因控制的可穩定遺傳的隱性核不育，后代遺傳性狀穩定，與系內可育株對比，花器略小、平均單果質量減輕、平均單果種子數目減少，無其他不良性狀相連鎖，同2個恢復系配組F1表現出100%雄性可育，具有較重要的開發利用前景。

關鍵詞： 印度南瓜; 雄性核不育; 特征特性

Characterization of pumpkin（Cucurbita maxima Duch.）GMS line ‘Se_MA1802

LIU Zefa， HUANG Dingrong， XIE Bo， ZENG Yongxian， JIANG Yanfang， YANG Xipeng

（Hunan University of Humanities， Science and Technology， Loudi 417000， Hunan， China）

Abstract： Plant genetic male sterility（GMS） widely exists in nature. Recessive GMS has sterile lines and maintainer lines， so it has important application value in breeding and hybrid seed production research and utilization. In this study， the male sterility characteristics and hereditary law of pumpkin GMS line of ‘Se_MA1802 were studied. The results showed that the GMS line ‘Se_MA1802 was a recessive male sterility controlled by a single gene， and the hereditary characters of its offspring were stable. Compared with the fertile plants in the line， the floral organ was slightly smaller，the number of seeds decreased and the average single fruit weight was reduced， no link to other bad traits， The F1 plants from cross of two restorer lines showed 100% male fertility， so the GMS ‘Se_MA1802 lines showed important development and utilization prospects.

Key words： Cucurbita maxima Duch.; GMS; Characteristics

植物雄性不育性普遍存在，從J. G. Kolreuter于1763年觀察到雄性不育現象以來，已經在43科162屬617個物種及種間雜交種發現雄性不育[1-2]，雄性不育已經作為重要的工具用于各種作物的雜交制種及優勢利用，特別是自花授粉作物和常異花授粉作物的雜種優勢利用，已經把雄性不育作為重要的途徑，如水稻、辣椒、棉花、白菜，玉米、甘藍等。葫蘆科作物大多屬于常異花作物，目前有在西瓜[3-7]、甜瓜[8-11]等葫蘆科作物上有研究報道，但是開展雄性不育應用較少。馬雙武等認為西瓜報道的幾個不育材料均有一定的缺點，存在不育系利用育性差采種量低，種子成本較高，或者與不良性狀連鎖，應用程度受到了限制[12]。甜瓜不育系1991有研究報道[11]，后期研究主要在材料遺傳特性研究上，應用研究報道較少。南瓜的雄性不育研究報較少，2007年有報道發現在西葫蘆中發現雄性不育現象，但不育株率低且不穩[13]，2012年也有報道發現在短蔓的印度南瓜材料中伴有雄花花藥退化，但雌花難以坐果，這些發現均無后續研究報道[14]。

2017年，在經過誘變處理的印度南瓜自交系中發現若干株雄花敗育植株，通過系內雜交保存并開展系列研究。筆者對新發現的‘Se_MA1802雄性不育材料進行植物學性狀及不育性狀遺傳規律研究，為進一步開發與利用南瓜雄性不育材料奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

‘Se_MA1802是在經過0.2 mol·L-1的甲基磺酸乙酯（EMS）20 min誘變處理的印度南瓜高代自交系材料中發現的不育突變株，經過連續4代系內雜交，不育性狀逐漸穩定。遺傳規律試驗采用的雄性不育恢復性測定的材料為正常可育印度南瓜高代自交系（18-37-2與18-04-3）。主要儀器設備：掃描電鏡（SEM-6380IV，日本產）。

1.2 方法

試驗在湖南人文科技學院農業與生物技術學院試驗基地進行。2017年秋季、2018年春季及2018年秋季，開展不育株及可育株的植物學特征觀察試驗。主要觀察記載生長勢、分枝性能、抗病性、坐果性、單果質量、果實形狀、果肉顏色、單瓜結籽數，開花習性及花器結構，花粉育性。

遺傳規律采用系內雜交并對雜交后代的不育特性分離特性進行統計分析，利用正常可育的高代自交系材料18-37-2、18-04-3分別與‘Se_MA1802不育株進行雜交，觀察F1代的育性，對‘Se_MA1802不育系中可育株進行自交，統計分析雄性不育與可育植株分離比例，進行卡方檢驗，對‘Se_MA1802的不育特性遺傳規律進行分析。

2 結果與分析

2.1 ‘Se_MA1802不育系雄花形態特性分析

對‘Se_MA1802雄性不育株及可育株雄花形態學觀察發現，不育株雄花穩定表現為花粉敗育，可育株花粉正?？捎?，雄花花蕾發育到開花前8 d形態差異不明顯。雄花開放到花前7 d，大部分不育株雄花花柱開始逐漸褐化，最終成黑褐色并干癟，少部分不育株雄花花冠可以正常開放，形態上比可育株的雄花花器略小，花柱褐化干癟且無花粉散出?？捎晷刍ň憩F正常，如圖1-A～D、圖2。

2.2 ‘Se_MA1802不育系及測試材料植株特性

對‘Se_MA1802不育系及測試材料植株特性進行觀察記載，結果顯示，‘Se_MA1802雄性不育株的果實外形、種子顏色及外形與雄性可育株無明顯差異，但是平均單果質量、果實縱徑與橫徑顯著減少，平均單果種子數量減少，此外無其他不良性狀連鎖。‘Se_MA1802不育株與‘18-37-2及‘18-04-3配組，其種子數目均有增加，其中‘Se_MA1802×18-04-3F1種子數目增加明顯，說明不同父本花粉對‘Se_MA1802不育株種子數目有一定的影響（表1）。

2.3 ‘Se_MA1802不育系的不育特性和遺傳特性

2017年秋季對獲得的‘Se_MA1802的不育株與系內可育株進行雜交，并利用高代自交系‘18-37-2及‘18-04-3分別與‘Se_MA1802不育株進行雜交。2018年春季對種植調查植株育性分離情況，發現‘Se_MA1802（不育×可育）雜交后代雄性不育與可育植株分離比例為1∶1，2018年秋季對‘Se_MA1802（不育×可育）中的可育株自交后代的雄花育性進行調查，其雄性不育株與可育株分離比為1∶3?！甋e_MA1802不育株隱性純合基因型（msms）、可育株雜合性基因型（Msms）及可育株顯性純合基因型（MsMs）符合核不育兩用系遺傳模型，說明‘Se_MA1802為隱性核不育兩用系?！甋e_MA1802×18-37-2‘Se_MA1802×18-04-3F1代植株全部可育，進一步驗證了上述結論，并可以利用該不育材料進行育種及種子生產應用，如表2、圖3。

3 討論與結論

選育優良的兩用系作母本配制雜種一代，兩用系中有一半是可育株，在授粉前必須拔除，否則會造成極高的假雜種而喪失其利用價值。因此，能否及時徹底地拔除兩用系中的可育株是兩用系利用價值大小的限制因素。從試驗結果來看，‘Se_MA1802雄性不育株與可育株形態學上表現為雄花敗育，雄花變小或者褐化、凋亡，可以在雌花開花前根據雄花育性提前清除雄性可育株。但是否可以在苗期或者種子形態上找到與雄性不育連鎖的形態學標記性狀，從而早期淘汰兩用系的可育株，提高核雄性不育兩用系的利用價值，需要進一步的觀察試驗。另外，該雄性不育性狀與平均單果種子數及平均單果質量連鎖遺傳，表現種子數量減少及單果質量減輕，對品質、抗病性及植株其他特性等明顯影響，不育系同其他2個自交系雜交全部可育，可以進一步擴大雜交配組和配合力測定，為該雄性不育材料育種及雜交種子生產應用提供試驗依據。此外，核不育基因與恢復基因的調控機理，不育基因挖掘與利用也是進一步研究的內容。

從形態學調查及掃描電鏡觀察結果來看，印度南瓜‘Se_MA1802雄性不育株穩定表現為雄花花粉敗育，雄花花蕾發育到開花前8 d形態差異不明顯，花前7 d開始，大部分雄花花柱逐漸褐化，最后成為黑褐色并干癟，少部分不育株雄花花冠可以正常開放，但形態上比可育株的雄花花器偏小，花柱褐化、干癟且無花粉散出。通過遺傳分析，‘Se_MA1802屬于單基因控制的隱性核不育，不育系與兩個高代自交系能正常配組并產生種子，100%雄性可育，因此可以進一步開展雄性不育雜家育種及雜交種子生產研究與應用。

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