高配合力甜菜二倍体授粉系Zj401的选育

李彦丽，马亚怀，柏章才

（黑龙江省普通高等学校甜菜遗传育种重点实验室/黑龙江大学农作物研究院/中国农业科学院甜菜研究所/中国农业科学院北方糖料作物资源与利用重点开放实验室，哈尔滨150080）

甜菜授粉系的选育是甜菜育种工作的基础，也是甜菜优良品种选育的重要环节。在甜菜雄性不育杂交育种过程中，授粉系的主要经济性状与杂交种的生产力表现，没有直接的、必然的联系[1]，但是，授粉系配合力水平的高低则直接决定着杂交种的产质量和抗病性表现。甜菜起源于欧洲西部和南部沿海[2]。由于我国不是甜菜的起源地，甜菜种质资源相对匮乏。现有的种质材料经过数十年的反复选择利用后，种性已日趋退化[3]，已难于满足甜菜优良品种选育的需要。因此，采用人工杂交、回交转育等手段对现有的育种材料进行改良与创新，创制高配合力的甜菜授粉系，以丰富甜菜育种的种质资源库，为甜菜新品种和品系的选育及种质材料的改良提供优良授粉者，仍然是我们甜菜育种工作的重点，任重而道远。

Zj401是我们利用甜菜二倍体育种材料T01－2的优良单株，经过四代强制自交纯化而获得的纯系，进而通过配合力测定、产质量鉴定，培育出的高配合力的甜菜优良二倍体多胚授粉系。由此可以证明，在甜菜育种实践中，通过强制自交的方法培育自交纯系，进而通过配合力的测定，筛选优良授粉系，是对现有的甜菜种质材料进行改良和创新的切实可行的方法之一。

1 材料与方法

1.1 自交系Zj401的获得

2006年春天，根据根形、母根大小、含糖率、耐窖腐性等性状，对来源于CLR×Aj1的甜菜二倍体骨干系T01－2的母根进行单株选择，选择优良单株20个，4月中旬，栽植于中国农业科学院甜菜研究所布罩区，适期对种株进行修剪，单株套袋强制自交。为了提高自交结实率，花期结束后应及时摘去自交罩。同年8月上旬，从收获的1代自交系中选择结实率高，种子量大的自交系进行南繁。11月上旬，进行地上部田间选择淘汰后，收获小母根。翌年，将小母根再度栽植于布罩区，再度单株套袋强制自交。如此反复，经过4代的强制自交，2009 年获得 4 代自交系 T01－2/20－19/3－3/1－1/8－3，我们将其命名为 Zj401。2011—2012 年，对 Zj401 进行初步的观察与鉴定，证明其产质量性状稳定，可作为育种材料使用。

1.2 产质量和抗病性鉴定

2013—2014年，在中国农业科学院甜菜研究所试验区和乡下非病区分别设置平行试验，对T01－2、T17、T23、T30、94211、Zj214、Zj216、Zj401、Zj413－5、Zj423－3、Zj434－5 的农艺性状、产质量性状和抗病性，进行鉴定与评价。试验为随机区组排列，2行区，10 m行长，3次重复，对照品种为KWS5436。

1.3 配合力测定

采用不完全双列杂交法进行配合力的测定。2013年，我们以甜菜二倍体雄性不育系MS6511、MS6512为母本，以 T01－2、T17、T23、T30、94211、Zj214、Zj216、Zj401、Zj413－5、Zj423－3、Zj434－5 二倍体授粉系为父本配制杂交组合。为了保证试验结果的准确性，所使用的不育系为完全雄性不育系。制种时，父母本按照1∶3比例分行栽植，花期结束后，拔除授粉株，收获杂交种。为避免生物混杂，制种时应严格隔离。2014年，在中国农业科学院甜菜研究所试验区设置试验，试验设计为随机区组排列，2行区，10 m行长，4次重复，以KWS5436为对照，鉴定22个杂交组合的产质量和抗病性。试验结果经方差分析和差异显著性测定后，进行配合力相对效应的估算。配合力相对效应的估算参照李彦丽[4]的方法，具体估算方法在此不再赘述。

2 结果与分析

2.1 各个授粉系的产质量和抗病性结果

由表1可知，各个授粉系两年平均根产量43 441.1 kg/hm2，为对照的74.5%；平均含糖率为15.94%，比对照高0.62度；平均产糖量6 926.5 kg/hm2，为对照的77.1%；平均褐斑病病情指数30.7，比对照低15.4；平均根腐病病情指数18.7，比对照低7.4。

表1 甜菜二倍体授粉系产质量及抗病性表现

Zj401两年平均根产量42 148.6 kg/hm2，比对照低27.7%；平均含糖率14.90%，比对照低0.42度；平均产糖量6 305.9 kg/hm2，比对照低29.8%；褐斑病病情指数25.7，比对照低20.3；平均根腐病病情指数4.2，比对照低21.9。和参试的其它授粉系相比，Zj401根产量低，比各授粉系的平均数低3.0%；含糖低，比各授粉系的平均数低1.04度；产糖量低，比各授粉系的平均数低9.0%；较抗根腐病，病情指数比各授粉系的平均数低14.5；较耐褐斑病，病情指数比各授粉系的平均数低5.0；综合表现一般。

Zj401的亲本T01－2，两年平均根产量36 719.0 kg/hm2比对照低37.0%；平均含糖率16.00%比对照高0.68度；平均产糖量5 891.3 kg/hm2比对照低34.4%；褐斑病病情指数19.5，比对照低26.6；根腐病病情指数13.9，比对照低12.2。其亲系T01－2根产量低，含糖较高，产糖量较低，耐褐斑病和根腐病，综合表现一般。

94211两年平均根产量49 345.9kg/hm2，比对照低15.3%；平均含糖率16.90%，比对照高1.59度；平均产糖量8 340.7 kg/hm2，比对照低7.1%；褐斑病病情指数28.9，比对照低17.2；根腐病病情指数21.6，比对照低4.5。在参试的授粉系中，94211根产量高，含糖较高，产糖量高，较耐褐斑病和根腐病，综合表现优良。

Zj214两年平均根产量37 400.9 kg/hm2，比对照低35.8%，平均含糖率18.32%，比对照高3.01度；平均产糖量6 852.1 kg/hm2，比对照低23.7%；褐斑病病情指数20.3，比对照低25.7；根腐病病情指数3.3，比对照低22.8。在参试的授粉系中，Zj214根产量低，含糖高，产糖量较低，抗根腐病，耐褐斑病，综合表现较好。

2.2 各个授粉系的一般配合力及其杂交组合的产质量表现

由表2、表3可知，以各育种材料为授粉系的杂交组合根产量为27 037.4～56 394.9 kg/hm2，一般配合力相对效应值为－20.14%～66.53%；杂交组合含糖率为12.99%～15.37%，一般配合力相对效应值为－7.81%～9.05%；杂交组合产糖量为3 512.2～8 667.9 kg/hm2，一般配合力相对效应值为－27.00%～80.09%。

在11个授粉系中，虽然Zj401根产量较低，含糖低，但它的杂交后代产质量表现突出，平均根产量56 394.9 kg/hm2，比对照KWS5436提高46.7%；平均含糖率为15.37%，比对照KWS5436提高1.86度；平均产糖量8 667.9 kg/hm2，比对照KWS5436提高66.9%；平均褐斑病病情指数17.8，比对照低24.2；平均根腐病病情指数15.6，比对照低32.4（表3）。一般配合力表现最为突出，根产量、含糖率和产糖量的一般配合力相对效应值分别为66.53%、9.05%和80.09%。

表2 甜菜二倍体授粉系及其杂交后代的产质量(2014年)

表3 甜菜二倍体授粉系及其杂交后代抗病性结果和一般配合力表现(2014年)

Zj401的亲本T01－2，根产量低，含糖较高，它的杂交后代产质量表现一般，根产量为31 914.5 kg/hm2，比对照KWS5436低17.0%；含糖率为14.57%，比对照KWS5436提高1.06度；产糖量4 649.9 kg/hm2，比对照KWS5436低10.5%；平均褐斑病病情指数22.9，比对照低19.1；平均根腐病病情指数35.7，比对照低12.3。一般配合力较低，根产量、含糖率和产糖量的一般配合力相对效应值分别为－5.72%、3.41%和－3.30%。

94211根产量高，含糖较高，它的杂交后代产质量表现一般，根产量为36 223.5 kg/hm2，比对照KWS5436低5.8%；含糖率为14.72%，比对照KWS5436高1.21度；产糖量5 332.1 kg/hm2，比对照KWS5436高2.7%；一般配合力较高，根产量、含糖率和产糖量的一般配合力相对效应值分别为7.03%、4.47%和10.80%。

Zj214根产量低，含糖率高，它的杂交后代产质量表现最差，根产量为27 037.4 kg/hm2，比对照KWS5436低29.7%；含糖率为12.99%，比对照KWS5436低0.52度；产糖量3 512.2 kg/hm2，比对照KWS5436低32.4%；一般配合力表现最差，根产量、含糖率和产糖量的一般配合力相对效应值分别为－20.14%、－7.81%和27.00%。

3 Zj401的特征与特性

Zj401为自育多胚二倍体4代自交系。田间生长势较旺盛，长势整齐；叶片颜色淡绿色，犁铧形，叶片数28～32片，叶丛斜立，植株较矮；块根短圆锥形，根径大，根头小，根沟浅，根皮白色，较光滑；根产量低，含糖偏低；较耐褐斑病，抗根腐病；一般配合力高。Zj401的杂交后代块根大，大小均匀，短圆锥形，根径大，根头小，根沟浅，根皮白色，光滑；根产量高，含糖较高；耐褐斑病，抗根腐病。

4 结论与讨论

4.1 上述研究结果表明：在甜菜雄性不育杂交育种中，杂交种产质量的高低与否，决定于双亲的配合力；授粉系的产质量表现不决定它的配合力和杂交后代产质量的高低，也就是说，授粉系的产质量表现好，其一般配合力不一定高，杂交后代的产质量也不一定高。因此，在甜菜杂交育种时代，在品种选育过程中，绝不可不经配合力的测定与分析，仅凭产质量表现就对育种材料或授粉系做出评判取舍，否则，必将造成甜菜优良种质资源的流失。

4.2 Zj401是利用现有的甜菜二倍体育种材料T01－2，经过4代强制自交纯化选择，进而进行配合力的测定与分析而育成的高配合力的优良授粉系。从试验结果可看出：Zj401的一般配合力及其杂交后代的产质量表现远优于T01－2，因此，采用多代强制自交的方法对现有的甜菜种质资源进行改良和创新，培育高配合力的优良授粉系，是现阶段解决我国甜菜种质资源相对匮乏、甜菜种质材料种性日趋退化的可行的方法之一。