（作物遗传育种专业论文）甘蓝型油菜自交不亲和性的初步研究.pdf

1 i i i i ii ii ii i 1 1 1 1i l i i i i i iilli il 华中农业大学学位论文独创性声明及使用投爱轷1 2 6 7 3 学位论文 是如需保密，解密时间 2 0 10 年1 月lo 日 是否保密 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意。 研究生签名：券本果时间：如。宴年，月- 7 日 学位论文使用授权书 本人完全了解“华中农业大学关于保存、使用学位论文的规定”，即学生必须按 照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷版和电 子版，并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇 编学位论文。本人同意华中农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论 文的全部或部分内容 注：保密学位论文在解密后适用于本授权书 学位黼槲：瓣果锄始群 签名日期：如。p 年月7 日 签名日期：矿年月7 日 注：请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之间 华中农业人学| 尊十学位论文2 0 0 7 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 缩略语表。v 1 文献综述1 1 1 油菜杂种优势利用的途径1 1 1 1 细胞质雄性不育。2 1 1 2 细胞核雄性不育2 1 1 3 自交不亲和性3 1 1 4 化学杀雄3 1 1 5 其它途径3 1 2 甘蓝型油菜自交不亲和性的利用。3 1 2 1 甘蓝型油菜自交不亲和系的选育4 1 2 1 1 自交分离4 1 2 1 2 种间杂交4 1 2 2 甘蓝型油菜自交不亲和系的繁殖4 1 2 2 1 剥蕾授粉法5 1 2 2 2 喷施赫水5 1 2 2 3 利用保持系5 1 2 2 4c 0 2 处理法6 1 2 3 甘蓝型油菜自交不亲和系杂种6 1 2 3 1 单交杂种6 1 2 3 2 三系杂种6 1 2 3 3 双交杂种7 1 3 油菜自交不亲和性的分子研究8 1 3 1s l g 基因9 1 3 2s r k 基因10 1 3 3 柱头决定因子。1 1 1 3 4s c r s p ll 基因1 2 1 3 5s 单元型之i 日j 的显隐性关系1 3 1 3 6s l g 、s r k 和s p l l 之间的物理距离1 3 1 3 7s r k 与s p i1 的相互作用1 5 1 3 8s s i 的信号因子l5 1 3 8 1a r c l 1 5 1 3 8 2t h l l 2 1 6 1 3 8 3m l p k 1 6 1 3 9s s i 自交不亲和反应l7 1 4 分子标记在油菜育种中的应用1 8 1 4 1d n a 分子标记的种类和特点1 8 1 4 2 油菜遗传图谱的构建2 1 1 4 3 油菜重要性状的分子标汜2 1 华中农业人学博十学位论文2 0 0 7 1 4 4 分子标记辅助选择2 2 1 4 5 分子标记的其他应用2 3 2 本研究的目的、意义和研究内容2 4 3 材料和方法2 5 3 1 材料2 5 3 2 田间试验。2 5 3 3 亲和指数法2 5 3 4d n a 提：取2 6 3 5p c r 扩增2 6 3 6p a g e 分析2 6 3 7c a p s 分析2 7 3 8 引物设计2 7 3 9 片段克隆、测序2 7 3 9 1 片段回收2 7 3 9 2 连接反应2 8 3 9 3 大肠杆菌感受念细胞的制备及转化2 8 3 9 4 重组子筛选、鉴定2 8 3 9 5 克隆片段的测序及序列分析2 9 3 1 0 数据分析2 9 3 1 0 1 适合性测验2 9 3 1 0 2s 位点作图2 9 3 1 0 3 序列分析2 9 4 结果与分析3 0 4 1 甘蓝型油菜自交不亲和性的遗传3 0 4 1 1s 1 3 0 0 的自交不亲和性3 0 4 1 2f l 植株的亲和性3 0 4 1 3 分离群体的亲和性调查3 0 4 1 4 株系的亲和性调查3 1 4 2 甘蓝型油菜自交不亲和性的分子标记3 5 4 2 1 文献引物发展的标记一3 5 4 2 2 标记片段序列分析4 0 4 2 3s c a r 引物设计一4 1 4 2 4s c a r 引物筛选。4 4 4 2 5 显性的s c a r 标记4 5 4 2 6 多重p c r 标记4 8 4 2 7 标记辅助选择5 0 4 2 8s 位点定位5 l 4 3 甘蓝型油菜自交不亲和基因的克隆5 2 4 3 1 引物扩增的区域5 2 4 3 2 扩增片段序列分析5 3 4 3 3 基因结构和序列分析5 6 4 3 4 芸薹属自交不亲和基因的进化5 9 华中农业人学l 尊十学何论文2 0 0 7 4 4 甘蓝型油菜s 位点的分布与自交不亲和系的恢保关系6 3 4 4 1f l 的自交不亲和性6 3 4 4 2 引物扩增结果6 7 4 4 3c a p s 分析6 8 4 4 4 甘蓝型油菜s 位点的分布6 9 4 4 5 核甘酸序列和推断的氨基酸序列7 0 5 讨论7 7 5 1 甘蓝型油菜自交不亲和性的遗传7 7 5 2 甘蓝型油菜自交不亲和性的分子标记7 7 5 3s 13 0 0 中s 单元型的来源7 8 5 4 甘蓝型油菜s 单元型的分布7 9 5 5 甘蓝型油菜s 单元型的进化8 l 5 6 甘蓝型油菜自交不亲和性的利用潜力8 2 5 7 进一步的工作8 2 参考文献8 4 致谢9 7 华中农业人学博十学位论文2 0 0 7 摘要 甘蓝型油菜( b r a s s i c an a p u s ，a a c c ，2 n = 3 8 ) 是由自交不亲和的白菜 ( b r a s s i c ar a p a ，a a ，2 n = 2 0 ) 和甘蓝( b r a s s i c a0 彪r a c e a ，b b ，2 n = 1 8 ) 天然 杂交自然加倍而来，表现自交亲和。已有研究表明，自交不亲和基因( s 单元型) 广泛存在于甘蓝型油菜中，其自交亲和的分子机制十分复杂，目前尚不清楚。 本研究以甘蓝型油菜自交不亲和系s 13 0 0 和1 2 5 份来自国内外的普通甘蓝 型油菜为材料，研究甘蓝型油菜自交不亲和性的遗传机理：利用同源序列法发展 自交不亲和性的分子标记和克隆自交不亲和基因：分析甘蓝型油菜s 位点的分布 与自交不亲和性的恢保材料的关系。主要结果如下： 1 调查s 1 3 0 0 x d e f e n d e r 和s 1 3 0 0 育9 两个杂交组合的f 2 和b c i 群体， 以及群体中8 6 个单株自交后代的亲和性分离，说明甘蓝型油菜s 1 3 0 0 的自交不 亲和性受隐性的单位点控制。 2 利用发表的研究芸薹属自交不亲和性的7 对引物，发展了1 个与自交亲 和性完全连锁的s c a r 标记，1 个与自交不亲和性完全连锁的c a p s 标记。 3 根据同源序列法得到6 个显性的s c a r 标记，其中3 个标记与自交亲和 性完全连锁，另外3 个标记与自交不亲和性完全连锁。获得2 个多重p c r 标记， 能够区分3 种基因型，用于辅助选择自交不亲和表型，无错判单株。 4 将s 位点定位在两个甘蓝型油菜遗传图谱的n 7 连锁群上。 5 克隆到s 1 3 0 0 的s r k 和铲j j 的大部分片段。s 1 3 0 0 的s r k 长5 8 9 2b p ， g e n e s c a n 预测具有7 个外显子和6 个内含子。s 1 3 0 0 的铲，长4 3 5b p ，与 i i 类s p l l 的同源性最高。s 13 0 0 含有2 个i i 类s 单元型，a 基因组上的s 单元 型决定自交不亲和性。 6 克隆到d e f e n d e r 的s r k 的大部分片段和g 。d e f e n d e r 的s r k 片段长 度为4 2 8 1b p ，来自于i i 类甘蓝s 单元型。克隆的s l g 片段长13 3 6b p ，来自于 i 类白菜s 单元型。d e f e n d e r 含有1 个i 类s 单元型和1 个i i 类s 单元型。 7 分析芸薹属三个s 位点基因，乩g 、s r k 和s p l l 的进化。聚类结果表明 i 类和i i 类s 单元型先分化，然后是s 位点基因分化，最后是芸薹属种间分化。 8 调查s 1 3 0 0 与来自国内外的1 2 5 份普通甘蓝型油菜杂交f i 的自交不亲 和性，将这些材料分成自交不亲和性的恢复系和保持系两类。 9 在自交不亲和系s 1 3 0 0 和1 2 5 份甘蓝型油菜中鉴定了2 个i 类s 单元型 ( 孓风g 口和孓旭c b ) 和4 个i i 类s 单元型( s - i i s l o a ，s - i i s l o b ，s - i l s p l ，口和s - i l s m l b ) 。 孓垃叩来自i 类白菜s - 4 7 ，s - l s l c b 来自i 类白菜s - 2 1 。s - i l s m a 包含来自于i i 类 甘蓝s - 1 5 的s - i l s m b 。s - i l s m l a 和s - i l s p n b 是新鉴定的两个i i 类s 单元型。 1 0 将自交不亲和系s 1 3 0 0 和1 2 5 份甘蓝型油菜的基因型分成l1 类。s 1 3 0 0 具有基因型a a 。1 c c ，a 是s - i l s e ，a ，c 是娶地g a 。恢复系有6 种基因型， 最普遍的基因型是a 。a 。c c ，a 。是s - l s m a ，c 是娶凰g 6 。保持系有8 种基因 华中农业人学博十学位论文2 0 0 7 型，最普遍的基因型包含两个i i 类s 单元型，s - 1 1 s l g b 和s - l i s p ，t b 。部分基因型 是恢复系或保持系特有的，部分基因型同时包括保持系和恢复系，说明甘蓝型油 菜自交不亲和性的复杂性。 关键词：甘蓝型油菜；自交不亲和性；分子标记；基因克隆；自交不亲和性的恢 保关系；s 位点的分布 华中农业人学博十学位论文2 0 0 7 a b s t r a c t c u l t i v a t e db r a s s i c an a p u s ( a a c c ，2 n = 3 8 ) i sas e l f - c o m p a t i b l ep l a n tt h a ta r i s i n g f r o mi n t e r s p e c i e sh y b r i d i z a t i o nb e t w e e nt w os e l f - i n c o m p a t i b l es p e c i e s ，b o l e r a c e a ( c c ，2 n = 18 ) a n db r a p a ( a a ，2 n = 2 0 ) sh a p l o t y p ei sw i d e s p r e a di nb n a p u s ，b u t t h e m o l e c u l a rm e c h a n i s mo fs e l f - c o m p a t i b i l i t yi sc o m p l i c a t e da n ds t i l lu n k n o w n p r e s e n t l y i n t h i ss t u d y , s 1 3 0 0 abn a p u ss e l f - i n c o m p a t i b l el i n ea n d1 2 5a c c e s s i o n s c o l l e c t e df r o mc h i n aa n df o r e i g nc o u n t r i e sw e r eu s e da sp l a n tm a t e r i a l s ，i nw h i c ht h e a i mw a st o a n a l y z et h eg e n e t i c c o n t r o lo fs e l f - i n c o m p a t i b i l i t yi n r a p e s e e d h o m o l o g y - b a s e dc a n d i d a t eg e n em e t h o dw a su s e dt od e v e l o pm o l e c u l a rm a r k e r s l i n k e dw i t hs e l f - i n c o m p a t i b i l i t ya n dt oc l o n es e l f - i n c o m p a t i b i l i t yg e n e s d i s t r i b u t i o n o fsh a p l o t y p e sa n di t sr e l a t i o n s h i pw i t ht h er e s t o r e r - m a i n t a i n e rf o rs 一13 0 0w a sa l s o s t u d i e d t h em a j o rr e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： 1 t w of 2 p o p u l a t i o n s a n dt w ob c i p o p u l a t i o n s w e r e g e n e r a t e d f r o m s 1 3 0 0 d e f e n d e ra n ds 一1 3 0 0 y un o 9 a l lt h ep l a n t sa n dp r o g e n yf r o m8 6 p l a n t sw e r ei n v e s t i g a t e df o rs e l f - i n c o m p a t i b i l i t y s e l f c o m p a t i b i l i t y t h er e s u l t s s u g g e s t e dt h a ts e l f - i n c o m p a t i b i l i t yi n s - l3 0 0w a su n d e rt h es i n g l er e c e s s i v e l o c u sc o n t r 0 1 2 o n es c a rm a r k e rl i n k e dw i t hs e l f - c o m p a t i b i l i t ya n do n ec a p sm a r k e rl i n k e d w i t hs e l f - i n c o m p a t i b i l i t yw e r ed e v e l o p e db a s e do n7p r i m e rp a i r sc h o s e nf r o m l i t e r a t u r e sa b o u tb r a s s i c as e l f - i n c o m p a t i b i l i t y 3 b a s e do nh o m o l o g y b a s e dc a n d i d a t eg e n em e t h o d ，s i xd o m i n a n ts c a rm a r k e r s l i n k e dw i t hs - l o c u sw e r ed e v e l o p e d ，o fw h i c ht h r e ew e r ec o m p l e t e l yl i n k e dw i t h s e l f - c o m p a t i b i l i t y a n do t h e rt h r e ew e r et o t a l l yl i n k e dw i t hs e l f - i n c o m p a t i b i l i 吼 t w om u l t i p l e xp c rm a r k e r sw e r es u c c e s s f u l l yd e v e l o p e dw h i c hc o u l d d i s c r i m i n a t ea l lt h et h r e eg e n o t y p e s n op l a n tw a sf o u n dt ob em i s c l a s s i f i e d w h e nm u l t i p l e xp c rm a r k e r sw e r eu s e dt om a r k e r a s s i s t e ds e l e c t i o nf o r s e l f - i n c o m p a t i b i l i t y s e l f - c o m p a t i b i l i t y 4 s - l o c u sw a sm a p p e dt ol i n k a g eg r o u pn 7o ft w ob n a p u sl i n k a g em a p s 5 歙ka n d 即，f r a g m e n t so fs - l3 0 0w e r ec l o n e d t h el e n g t ho fs r k - 1 3 0 0w a s 5 8 9 2b p 1 1 1 i sf r a g m e n tw a sp r e d i c t e dt oh a v e7e x o n sa n d6 i n t r o n sb y g e n e s c a n t 盹l e n g t ho fs p l l 一1 3 0 0w a s4 3 5b pa n ds h o w e dh i g hi d e n t i t yt o c l a s si is p h s 1 3 0 0c o n t a i n e dt w oc l a s si ish a p l o t y p e s 。a n dt h esh a p l o t y p ei n t h ea g e n o m ed e t e r m i n e dt h es e l f - i n c o m p a t i b i l i t y 6 s r kf r a g m e n ta n d 钇go fd e f e n d e rw e r ec l o n e d t h el e n g t ho fs r k - d e f e n d e r w a s4 2 81 b p a n dw a sd e r i v e df r o mc l a s s i is h a p l o t y p eo fb o l e r a c e a t h e l e n g t ho f s z g d e f e n d e rw a sl3 3 6b p 。a n dw a sd e r i v e df r o mc l a s sish a p l o t y p e 华中农业人学 尊十学位论文2 0 0 7 o fb r a p a d e f e n d e rc o n t a i n e dac l a s sish a p l o t y p ei nt h eag e n o m ea n dac l a s s i is h a p l o t y p e i nt h ec g e n o m e t h ee v o l u t i o no ft h r e es - l o c u sg e n e s ，s l g 、s r ka n ds p h 。w e r ea n a l y z e di n b r a s s i c a t h ep h y l o g e n e t i ca n a l y s i sr e v e a l e dt h a tt h ed i v e r g e n c eo fc l a s sia n d c l a s si is h a p l o t y p e so c c u r r e df i r s t ，a n df o l l o w e dt h ed i v e r g e n c eo fs - l o c u sg e n e s ， t h e nb r a s s i c as p e c i f i c sd i v e r g e d s e l f - i n c o m p a t i b i l i t y s e l f - c o m p a t i b i l i t yo f1 2 5f lf r o mc r o s s i n gs - 1 3 0 0w i t h1 2 5 c u l t i v a t e db n a p u sa c c e s s i o n sw e r ei n v e s t i g a t e d a l lt h em a l em a t e r i a l sw e r e d i v i d e di n t ot w og r o u p s ，r e s t o r e r sa n dm a i n t a i n e r s t w oc l a s sish a p l o t y p e s ( s - i s l g aa n ds - i s l a b 、a n df o u rc l a s si ish a p l o t y p e s ( s - i l s m a ，s - l l s t o b ，s - i l s e u aa n ds - i l s m t b ) w e r ei d e n t i f i e di ns - 1 3 0 0a n d1 2 5 a c c e s s i o n s s - i s l g aa n ds - i s l o bw e r ed e r i v e df r o mc l a s s ib r s - 4 7a n db r s - 2 1 r e s p e c i t i v e l y b o t hs - i l s e n aa n ds - i l s e n b w e r en e w l yi d e n t i f i e dc l a s si is h a p l o t y p e s s - i l s t o ac o n t a i n e ds - i l s t o bd e r i v e df r o mc l a s si ib o s - 1 5 e l e v e ng e n o t y p e sw e r eg r o u p e di ns 一1 3 0 0a n d1 2 5a c c e s s i o n s s - 1 3 0 0h a dt h e s p e c i f i cg e n e t y p ea a n c c a w a ss - i l s e u aa n d c w a ss - i l s t o a t h e r ew e r e s i xg e n o t y p e si nr e s t o r e r s ，a n dt h em o s tc o m m o ng e n o t y p ew a sa 。a c c ，a 1 w a ss - 垃g aa n dc w a ss - i l s t o b t h e r ew e r ee i g h tg e n o t y p e si nm a i n t a i n e r s ，a n d t h em o s tc o m m o ng e n o t y p ec o n t a i n e dt w oc l a s si ish a p l o t y p e s ，s - i l s t o ba n d s - i i s p h b s o m eg e n o t y p e sw e r es p e c i f i cf o rr e s t o r e r so rm a i n t a i n e r s ，a n dt h e r e w e r es o m eg e n o t y p e si n c l u d e db o t hr e s t o r e r sa n dm a i n t a i n e r s ，w h i c hs u g g e s t e d t h ec o m p l i c a t e ds e l f - i n c o m p a t i b i l i t yi nbn a p u s k e y w o r d s ：b r a s s i c an a p u s ；s e l f - i n c o m p a t i b i l i t y ；m o l e c u l a rm a r k e r ；g e n ec l o n i n g ； r e s t o r e r - m a i n t a i n e rf o rs e l f - i n c o m p a t i b l el i n e ；s - l o c u sd i s t r i b u t i o n i v 0 7 8 9 华中农业人学博十学位论文2 0 0 7 v 华中农业人学博十学位论文2 0 0 7 1 文献综述 油菜是四大油料作物( 大豆，油菜，向同葵，花生) 之一，在世界油料作物 中占有重要地位。油菜作为唯一的冬季油料作物，可充分利用冬闲土地，加上它 在轮作中的重要作用，世界油菜面积不断扩大。自1 9 9 4 年以来，油菜产量持续 增长，在油料作物中一直居于第二位，仅次于大豆。菜籽油占食用植物油( 大豆 油，花生油，棉籽油，菜籽油，向同葵油) 的5 0 ，位居首位( 资料来源：w o r l d m a r k e t sa n dt r a d e ，2 0 0 2 ) 。 油菜是我国的主要油料作物，栽培面积和总产约占世界的三分之一，是世界 上最大的油菜生产国( 傅廷栋，2 0 0 0 ) 。二十世纪油菜育种取得了两大突破性进 展：一是油菜主副产品品质的改良，二是杂种优势利用。从二十世纪四十年代起 各国育种专家就开始对油菜杂种优势的利用进行大量的研究和探索，直到傅廷栋 ( 1 9 7 2 ) 发现了世界公认第一个最具实用价值的波罩马细胞质雄性不育系( p o l c m s ) ( r f i b b e l e n ，1 9 9 1 ) ，实现油菜杂种生产的三系配套。李殿荣( 1 9 8 6 ) 成功 培育了陕2 a 并推出世界上第一个大面积应用的甘蓝型油菜杂优组合一秦油2 号，至此杂交油菜丌始在世界范围内大面积应用。我国杂交油菜种植面积已占油 菜总面积的5 0 以上，是第一个大面积种植杂交油菜的国家( 傅廷栋，2 0 0 4 ) 。 国内外油菜育种家一致认为，当酊油菜育种的主攻方向是要把优质育种与杂种优 势育种结合起来，选育优质杂交种，以解决优质与丰产的矛盾，大幅度提高优质 品种的产量。 1 1 油菜杂种优势利用的途径 杂种优势是指两个有遗传差异的亲本有性杂交，产生的杂种一代( f i 代) 在生长势、抗逆性和产量性状等方面优于双亲的现象。大量的研究表明，油菜 f l 的杂种优势普遍存在，但不同性状、不同组合的杂种优势有较大的差异。油菜 产量杂种优势十分显著，不同地理来源的品种间杂交更有可能配制强优势组合， 亲缘关系远的组合优势更强( g r a n ta n db e v e r s d o r f ，1 9 8 5 ；管荣展和盖钧镒， 1 9 9 8 ) 。一般来讲，油菜的营养体优势大于种子产量优势，种子产量优势大于品 质性状优势( 傅廷栋，2 0 0 0 ) 。肖成汉等( 1 9 9 2 ) 分析了三个细胞质雄性不育三 系杂种营养生长的杂种优势，与双亲相比，杂种表现出根系发达，茎粗叶厚，整 个营养体较粗大。油菜杂种的种子吸水率、根系伤流量及其合成氨基酸量显著高 于亲本，光合面积大，叶绿素含量高，产量优势较强( 张书芬等，1 9 9 4 ) 。 与其它大阳作物相比，油菜具有三个鲜明的特点非常有利于杂种优势的利 用。( 1 ) 杂种优势强，增产效果显著。国内外研究证明，甘蓝型春油菜f l 杂种优 势率约2 0 - 4 0 ，冬油菜杂种优势率约为3 0 - - 4 0 ( y a n ge ta 1 ，l9 9 9 ；m o h f i n g 华中农业人学博十学位论文2 0 0 7 e ta 1 ，1 9 9 9 ；g i r k ee ta 1 ，19 9 9 ) 。( 2 ) 杂种制种技术简单，制种产量高而稳定。由 于油菜的花期长( 3 0d 左右) ，花龄长( 3 5d ) ，花器外露，分枝性强，属无限 花序，容易调整花期，有利于父母本花期相遇和传粉结实。( 3 ) 繁殖系数高，种子 成本低。因此推广杂交油菜具有投资少、效益大的优势，前景广阔，这一特性也 是油菜杂种优势利用途径能够多样化的重要因素。目前油菜杂种优势利用的途径 主要有细胞质雄性不育、细胞核雄性不育、自交不亲和以及化学杀雄等，其中细 胞质雄性不育应用最为普遍( 傅廷栋，2 0 0 0 ) 。 1 1 1 细胞质雄性不育 细胞质雄性不育( c y t o p l a s m i cm a l es t e r i l i t y ，c m s ) 根据胞质来源分为同源 胞质和异源胞质两种。甘蓝型油菜同源胞质不育类型主要分为两类，一类是波罩 马( p o lc m s ) 和陕2 a 。p o lc m s 是傅廷栋发现的第一个有实用价值的细胞质不 育材料( r r b b e l e n ，1 9 9 1 ) ，在基础和育种研究中广泛应用，育成的华杂系列单、 双低优质杂交种已在中国大面积推广应用。用陕2 a 配制的秦油2 号率先取得了 油菜杂种优势利用的突破( 李殿荣，1 9 8 6 ) 。甘蓝型油菜中另一类同源胞质不育 类型是t h o m p s o n ( 1 9 7 2 ) 发现的tc m s 以及s h i g a 和b a b a ( 1 9 7 1 ，1 9 7 3 ) 发 现的sc m s ，它们统称为n a pc m s 。 异源胞质材料主要有萝卜不育胞质o g uc m s 和k o sc m s ，芥菜型不育胞质 t o u rc m s 。o g uc m s 是这类不育材料的典型代表( o g u r a ，1 9 6 8 ) 。异源胞质往 往存在胞质负效应和缺乏恢复系，应用受到限制。b a n n e r o t 等( 1 9 7 7 ) 将甘蓝 的核导入萝bo g uc m s 中，育成完全不育的甘蓝异源胞质不育系，但存在低温 下缺乏叶绿素、叶片黄化、蜜腺发育不良、影响昆虫传粉以及在甘蓝不能找到恢 复系等问题，这些问题同样存在于核置换育成的甘蓝型油菜o g uc m s 中。由于 通过体细胞杂交解决了低温缺绿和蜜腺发育不良问题，而且也将萝b 的恢复源转 育到甘蓝型油菜中获得了一些恢复系，这一类不育系在国外已趋实用。 目前华中农业大学、中国农业科学院油料作物所、陕西农垦科教中心等单位 均采用细胞质雄性不育三系途径，对于生态型细胞质不育可采用两系途径，不育 系一系两用( 杨光圣等，1 9 9 5 ) 。 1 1 2 细胞核雄性不育 细胞核雄性不育( g e n i cm a l es t e r i l i t y ，g m s ) 是由于核内染色体上与雄配子 发生有关的基因突变导致不育的一种类型，具有败育彻底、不育性稳定、通常不 受环境因素的影响、恢复系分靠广泛以及不存在胞质负效应等优点。根据突变产 生的性质可分为隐性核不育( r e c e s s i v eg m s ) 和显性核不育( d o m i n a n tg m s ) 两类。利用核不育三系法生产杂交种，大面积制种时采用全不育群体，从而克服 两系法拔除不育系一半可育株的困难( 李树林等，1 9 8 5 ) 。目前这一途径愈来愈 2 华中农业人学博十学位论文2 0 0 7 受油菜育种工作者的重视，己成为我国油菜杂种优势利用的重要途径。 1 1 3 自交不亲和性 自交不亲和性( s e l f i n c o m p a t i b i l i t y ，s i ) 是植物在长期自然进化过程中形成 的，以避免白花授粉，促进异花授粉，保证物种生存与繁殖的一种生殖特性。 o l s s o n ( 1 9 6 0 ) 通过定向选择，从白花授粉占优势的甘蓝型油菜中成功分离出自 然异交率为1 0 0 的类型。安彩泰和孙成泉( 1 9 8 5 ) 通过喷盐水来繁殖自交不亲 和系，也可通过自交不亲和系间相互保持以及利用自交亲和的保持系等方式进行 有效繁殖( 刘后利和傅廷栋，1 9 8 1 ) ，通过两系法或三系法生产杂交种。与细胞 质雄性不育相比，自交不亲和系杂种具有不受特定胞质的限制，无潜在的不良胞 质效应，恢复系广泛，制种产量高，杂种f i 表型一致等优点。沈金雄等( 2 0 0 2 ) 观察到甘蓝型油菜自交不亲和系f - 代存在很强的杂种优势。 1 1 4 化学杀雄 化学杀雄是指在植物雄性器官分化前或发育过程中，喷施内吸性化学药剂， 经过一系列生理生化过程，阻止花粉的形成或抑制花粉的正常发育，诱导雄性不 育。该方法可避免对某一细胞质雄性不育系的依赖性及其可能存在的胞质负效 应，具有配组自由的优点，并为利用f 2 优势提供可能( 官春云等，1 9 9 8 ) 。但其 存在一些明显的缺点，如杀雄不彻底，易受天气影响，而且某些药剂可能存在残 毒，造成环境污染。 1 1 5 其它途径 除上述主要途径外，还有天然杂交种、综合杂交种和f 2 优势利用等。青海 省门源农业科学研究所( 1 9 7 6 ) 利用两个配合力强的白菜型油菜品种“门源油菜” 与“小日期 相间种植，让其天然授粉，收获的正反交天然杂交种子比相应原品 种增产3 0 左右。综合杂交种是将多个自交系或品系混合，通过系间杂交配成， 这种杂种能够获得部分杂种优势而提高产量。由于油菜的繁殖系数大，人工制种 繁殖一代，f 2 如剩余优势较强，也具有一定的应用价值。 1 2 甘蓝型油菜自交不亲和性的利用 自交不亲和系杂种是油菜杂种优势利用的重要途径。甘蓝型油菜是常异交作 物，一般是自交亲和的，但也有不亲和植株。o l s s o n ( 1 9 6 0 ) 首次在甘蓝型油菜 中发现自交不亲和现象，并找到了1 9 株自然异交率达1 0 0 的自交不亲和单株。 傅廷栋( 1 9 7 5 ) 在甘蓝型油菜和白菜杂交后代中发现自交不亲和株，并育成甘蓝 型油菜自交不亲和系2 1 1 、2 7 1 等品系。甘蓝型油菜自交不亲和性的利用主要包 华中农业人学博十学位论文2 0 0 7 括自交不亲和系的选育、繁殖以及杂交种的生产途径。 1 2 1 甘蓝型油菜白交不亲和系的选育 1 2 1 1 自交分离 从现有甘蓝型油菜品种中，通过自交分离筛选出自交不亲和单株，从而育成 自交不亲和系。o l s s o n ( 1 9 6 0 ) 在人工选择作用下，通过选择把自花授粉占优势 的甘蓝型油菜分成两种类型：一种自然异交率占2 0 - - - 3 5 ，即一般甘蓝型油菜 品种；另一种自然异交率为1 0 0 的自交不亲和类型。 1 2 1 2 种问杂交 通过种问杂交，可将白菜的自交不亲和基因转移到甘蓝型油菜，得到自交不 亲和的甘蓝型油菜。傅廷栋( 1 9 7 5 ) 在甘蓝型油菜“华油l 号”与白菜“浠水白” 种间杂交的f 2 f 6 代进行套袋自交，得到一些自交结实率很低的植株，说明从 种间杂种后代可以得到自交不亲和材料。连续进行3 5 代的自交分离，定向选 择育成2 1 1 、2 7 1 等自交不亲和系。m a c k a y ( 1 9 7 7 ) 通过甘蓝型油菜与白菜杂交， 并以杂种f l 作为父本与甘蓝型油菜回交，仅仅经过2 代便成功得到甘蓝型油菜 自交不亲和系。g o r i n g 等( 1 9 9 2