JIPB | 华中农业大学联合湖南省农业科学院创制新型油菜Ogura CMS恢复系

油菜是我国重要的油料作物, 利用杂种优势是提高其产量和综合性状的重要途径。Ogura细胞质雄性不育 (CMS) 因其不育性稳定、彻底, 被视为十字花科作物杂种优势利用最可靠的不育类型之一。然而, 其恢复基因 (Rfo) 仅存在于萝卜, 在转育至油菜基因组时伴随的"连锁累赘"导致恢复系结实率下降、种子硫苷含量上升及恢复基因传递效率偏低, 严重制约着育种和生产应用。同时, 目前油菜杂交制种依赖父、母本分行种植, 终花后需要人工清除父本, 不仅生产成本高、效率低, 而且难以适应规模化生产需求。

该恢复系的创制为解决油菜杂交制种人工成本高、难以机械化提供了新的方案。依托R206稳定高效的育性恢复能力, 团队创新性地以种皮颜色为标记, 结合高通量光学色选机, 建立了一套高效的油菜杂交种机械化制种技术体系 (图1)。将黄籽恢复系与黑籽不育系按1:3比例混合播种, 成熟后利用机械一次性混收, 再通过色选机多轮分选实现杂交种子与父本自交种子的高效分离。杂交制种研究结果表明, 利用该技术获得杂交种纯度质量能够满足生产需求, 且种子损失率控制在5%以下。该技术突破了传统油菜杂交制种的人工依赖瓶颈, 为油菜混播混收机械化杂交制种提供了可行方案。

图1 R206恢复源的创制和基于种子颜色的机械化杂交种制种技术

目前, 恢复系R206已被国内十余家油菜育种单位引进, 并快速应用于油菜新品种选育与杂交种生产, 有望为我国油菜杂交育种水平提升和制种生产提质增效发挥重要作用。该研究成果不仅为油菜杂交制种提供了有自主知识产权的核心种质资源, 也为我国油菜种业自主创新和产业升级提供了重要支撑。

崖州湾国家实验室/华中农业大学郭亮教授、华中农业大学涂金星教授、湖南省农业科学院作物研究所/岳麓山实验室王同华研究员为论文共同通讯作者; 华中农业大学李宝博士 (现湖南省农业科学院作物研究所副研究员) 和吴增祥博士 (现广东省农业科学院蔬菜研究所助理研究员) 为共同第一作者。湖南省农业科学院作物研究所/岳麓山实验室李莓研究员给予重要指导, 崖州湾国家实验室唐珊博士、娄洪祥博士、刘云豪博士及博士研究生陈敏建参与了部分研究工作。