张录霞，甘中祥，李倍金，魏 强，张 勇，彭 刚

(中粮屯河种业有限公司，新疆 昌吉 831100)

加工番茄雄性不育基因的转育研究

张录霞，甘中祥，李倍金，魏 强，张 勇，彭 刚

(中粮屯河种业有限公司，新疆 昌吉 831100)

对引进加工番茄材料进行分离研究，摸索出分离材料的遗传规律，并利用回交转育和自交分离优选单株相结合的方法，将分离材料的雄性不育基因和苗期连锁标记性状转育到优良自交系材料中，同时保持其他农艺性状不变。对转育组合少量制种，并安排区域适应性试验示范，结果表明：优选组合产量均高于对照，固形物含量与对照差异不明显。

加工番茄；雄性不育；回交转育

植物雄性不育广泛存在于开花植物中，是植物雄性生殖器官不能产生正常花粉的现象，如植物花药中无花粉、花粉败育和不裂药等均属雄性不育。利用雄性不育可简化程序、节省人工、提高纯度，因此，雄性不育在蔬菜杂交育种中已广泛应用。

番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）是严格的自花授粉作物，杂种优势明显。当前番茄生产上大多使用杂交种子，但在杂交种子生产上仍然以人工授粉为主，不但费时、费力、制种成本高，而且杂交种纯度难以保证[1]。目前许多粮食作物、经济作物和蔬菜都利用雄性不育系进行杂交制种。在番茄上，目前已发现并公布的番茄雄性不育类型绝大部分是隐性核不育，这种雄性不育类型找不到保持系，且普遍存在育性不稳定、保持难等问题在中国番茄雄性不育系还未能在生产上真正得到应用。

本研究从一份引进的材料中，发现其具有雄性不育基因和苗期绿茎性状，并把其转育到优良自交系亲本中，可用绿茎苗与紫茎苗杂交进行保持，也可继续回交后再自交进行保持，实现了加工番茄的雄性不育制种，不但解决了人工去雄授粉进行番茄杂交制种的费时、费力、制种成本高、影响杂交种的纯度等问题，而且解决了番茄育性不稳定、保持难的问题，同时对种质资源也具有一定的保护作用，这为新疆加工番茄产业的可持续发展奠定了技术基础。

1 材料与方法

1.1 材料

本研究材料从引种材料中自交分离所得。

1.2 方法

1.2.1 分离研究2007—2013年，在新疆中粮屯河科研基地和海南南繁基地两地完成。对引进材料进行自交分离得到绿茎苗和紫茎苗，又对紫茎苗进行自交分离，摸索分析绿茎苗和紫茎苗的遗传规律，分析显隐性、标记性状连锁情况等。

1.2.2 转育研究实现生产应用的难点在于转育工作，将雄性不育基因及苗期绿茎标记现状转育到优良自交系材料中，创造出雄性不育品系。详见转育方案（图1）。

1.2.3 评比试验品种比较试验是采用育苗移栽，单因素比较试验，完全随机区组排列，三次重复，每小区长4 m，宽1.52 m，面积6 m2，株距0.2 m，单行种植，每小区15株苗，四周设置保护行。

2 结果与分析

2.1 绿茎苗和紫茎苗杂交后代分离

引进材料通过自交，从中分离出绿茎苗和紫茎苗，分别命名为06114和06117。经观察研究，06114绿茎，同时具有雄性不育性状，为花粉败育型不育，花药筒退化成丝状，缠绕在胎座上，无花粉，花柱及柱头非常粗壮，裸露直立于胎座上，但在绿茎苗中，含有2%~3%的正常可育株；06117紫茎，正常可育。对06114和06117各14株进行单株编号，采取一对一的方式分别授粉杂交，即绿茎1×紫茎1，绿茎2×紫茎2，绿茎3×紫茎3……，绿茎14×紫茎14，分别收取杂交种子。对杂交后代观察，仍存在绿茎苗和紫茎苗的分离，调查数据见表1。

2.2 紫茎苗的自交分离

2008年选2株06117进行自交分离，分别收取下一代种子，同年在海南观察紫茎苗和绿茎苗的分离比例如下：

根据以上分析，结合遗传育种规律，用绿茎作为苗期标记性状，将绿茎和不育基因这两个有利性状同时转育到其他亲本材料中，使亲本具有绿茎和雄性不育两个性状，从而实现雄性不育材料在生产制种上的应用。

2.3 雄性不育的转育

通过5代回交转育，创造出了一个新材料，该材料除了具有雄性不育和苗期绿茎性状外，其余性状保持原材料的优良性状。本研究共对06096、06098A、06099、06108、06100、06115等6份亲本材料进行了转育。2012年，回交后代与原材料的基因相似度已达到93.75%，在继续进行回交提高相似度的同时，开始利用该材料进行育种研究。

2.4 利用该雄性不育材料进行育种研究

2012年在继续回交转育提纯的基础上，用以上6份不育材料作母本，选用20个优良的父本材料，开始杂种优势育种的选配工作，共配制120份杂交组合。2013年在新疆进行品种比较试验，以在美国加州排名第一的SUN6366为对照。

根据对株型、长势、抗病性等的观察以及相关数据采集，从中筛选出6份优良的组合。以上表中数据可以看出，筛选的优秀组合在产量上均超过对照SUN6366，固形物含量与对照无明显差异。

2.5 制种

2014年，优选6份材料中的2份组合亲本进行繁种。父本材料10063和10053较简单，进行自交收籽即可。母本材料06100和06115为集保持系和不育系于一体的复合型材料，采用穴盘育苗方式，定植时，紫茎苗和绿茎苗分开定植。开花后，逐株检查绿茎苗，剔除2%~3%的绿茎可育株，保留不育株。用绿茎不育株（不育系）作母本，紫茎可育株（保持系）作父本，杂交制种，收取的种子即为母本材料。在制种基地父本材料按常规的种植管理即可，母本材料按常规播种量的2.1倍下种，出苗后，剔除全部紫茎苗销毁，保留绿茎苗进行苗期管理。定植到大田，母本开出第一朵花之后，立即进行田检，逐株检查母本的花器，剔除2%~3%的可育株。

2.6 存在的问题

本研究拥有的雄蕊退化型不育系为两用系，同时做不育系和保持系，在制种时主要利用绿茎作为苗期标记性状，在出苗后即可鉴别出绿茎不育株，非常明显。但绿茎性状同时伴随出苗不整齐，发芽率低等不良性状，进而出现了花期长，制种时间延长等问题。在理论上，该不育系在制种时可以节省去雄的人工成本。但一般杂交制种地块较为分散，在有些地块中，仍然发现有柱头短，畸形的花药筒甚至包住了柱头，在授粉前还得人工撕开畸形药筒。尽管在回交转育过程中注意到了这个问题，并且对长柱头进行了针对性的选择，使得柱头的长度有所提高，并且不同的年份很不稳定，随气候、土壤和水肥管理影响较大。因此对一些地块来说节省去雄成本不明显。另外，母本为杂合材料，紫茎和绿茎按照1∶1进行分离，在杂交制种时，苗期需要拔除紫茎苗，在花期田检时还需拔掉2%~3%的绿茎可育株，因此在理论上母本的利用率只有47%~48%，如再考虑绿茎母本的发芽和出苗问题，实际利用率会更低。应付这个问题的办法只有多播种，采用育苗移栽，在理论上难以突破48%的上限。

3 讨论

雄性不育是一种植物在有性繁殖过程中不能产生正常的花药、花粉或雄配子的遗传现象。据Kaul[2]报道，已经在 43个科 162个属 320个种的 617个品种或种间杂种中发现雄性不育。雄性不育现象在蔬菜作物中十分普遍，在蔬菜杂种优势利用上有重要应用价值，目前已经在甜椒[3]、辣椒[4]、洋葱[5]、大葱[6]、胡萝卜[7]、大白菜[8]、甘蓝[9]等蔬菜作物上广泛应用，不但节省了劳动力，而且提高了杂交种子的纯度。番茄雄性不育早在1945年在生产中就得到了应用，包括ms-10、ms-15、ms-33、ps-2及长花柱类型，但ms、sl等不育类型不能产生100%的不育后代，保持较困难，而且会发生自交，ps、ex不育类型同样受环境影响，效果均不十分理想[10]。但保加利亚他们特别重视雄性不育材料的选育,于50年代就有这方面的报道[11]。目前，每年生产番茄一代杂种种子3~4t，全部用雄性不育系制种，最成功的利用不育基因ms-10和绿茎基因aa[11]。2005年，李会远等[12]利用番茄带标记性状的核质型雄性不育材料，进行雄性不育系的研究和利用，并对其不育基因进行转育研究。另外，由于花粉不育类型和雄蕊退化型保持较困难，功能不育型受环境影响较大，不易达到 100%不育度，致使这些不育类型极少在生产上广泛应用[13]。

本研究利用自交分离与回交转育方法创造出新型加工番茄雄性不育系。该新型加工番茄雄性不育系雄性不育母本的花柱头比正常的花柱花粗壮，不容易折断，而且授粉后座果率高；在制种中，杜绝了“假杂种”问题，可得到100%纯度的杂交种；节省了去雄的人工，缓解了授粉高峰期劳动力紧张的局面，制种农户对此评价非常高；而且有利于母本材料的种质资源保护。因此，应用前景非常广阔。同时，对存在的一些问题，还有待继续研究，逐一突破。

[1]李景富,许向阳,王傲雪,等.番茄遗传育种学[M].北京:中国农业出版社,2011.

[2]Kaul M L H.Male sterlity in higher plants[M].Berlin:Springer Verlag Press,1988.

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[4]王兰兰,魏兵强,陈灵芝.辣椒胞质雄性不育系 8A恢复系的筛选[J].中国蔬菜,2010(6):77-79.

[5]吴海涛,马蓉丽,刘洪炯,等.洋葱细胞质雄性不育系选育研究进展[J].园艺学报,2009,36(2):297-302.

[6]佟成富,唐成英,崔连伟,等.大葱雄性不育系 244A的选育及利用[J].中国蔬菜,2002(4):7-8．

[7]司家钢,朱德蔚,杜永臣,等.胡萝卜雄性不育性研究及利用[J].园艺学报,2001,28(s):633-636．

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[9]杨丽梅,方智远,刘玉梅,等.用雄性不育系配制的秋甘蓝系列新品种(组合)[J].中国蔬菜,2005(1):23-25．

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[11]陈惠明,刘晓红.国内外番茄育种现状和发展趋势[J].湖南农业科学,1992(5):25-27.

[12]李会远,王洪安,杨哲.番茄带标志性状核质型雄性不育系的研究和利用[J].吉林蔬菜,2005(6):36．

[13]陈玉辉,许向阳,李桂英,等.番茄雄性不育研究进展[J].东北农业大学学报,2004,35(2):129-134.

The Introgression of Male Sterility Genes into Processing Tomato

ZHANG Lu-xia,GAN Zhong-xiang,LI Bei-jin,WEI Qiang,ZHANG Yong,PENG Gang
（COFCO Tunhe Seed Co.,Ltd,Changji,Xinjiang 831100,China）

This study was carried out on the separation research of the processing tomato material,and on the genetic law of separation materials.By combining backcross breeding with self-fertilization segregation and optimization plant methods,male sterility genes with a green-stalk seeding marker were transformed to excellent inbred lines in the material,and other agronomic traits were still kept unchanged.A small amount of seed production was finished,and regional adaptability experiment and demonstration were arranged.Results showed the optimizing combination yields were higher than the control,and there was no obvious difference when compared with solid contents.

processing tomato;male sterility;backcross breeding

S641.2

A

2095-3704（2017）01-0076-04

10.3969/j.issn.2095-3704.2017.01.017

张录霞,甘中祥,李倍金,等.加工番茄雄性不育基因的转育研究[J].生物灾害科学,2017,40(1):76-79.

2017-02-20

张录霞，农艺师，主要从事加工番茄新品种选育及配套栽培技术研究，zhanglx@cofco.com。