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1、甘蓝优良DH系性状观察及杂种优势农学研究第一章 文献综述1.1 引言甘蓝（Brassica olerecea L.）属于两年生草本植物，十字花科芸薹属。甘蓝的营养价值较高，种植的范围比较广泛（周禹等 2010）。甘蓝具有适应性广，抗逆性强，产量高，耐贮运等特点（冯大领 2006）。叶球是甘蓝的食用部位，其叶球含水分高达90%，栽培特点是喜欢生长在较为湿润的气候条件下，干旱会降低蔬菜的品质。因其具有较为丰富的营养，特别是含有较多的营养元素，如维生素、矿物质，其中含维生素量比较多，深受广大人民群众的喜爱。迄今为止，我国栽培甘蓝的历史已有300多年，时间不长但是发展的很迅速，目前已经成为我国主要栽培
2、蔬菜种类之一（李思蓓等 2016）。甘蓝在我国各地均可以种植，到目前为止我国的甘蓝种植面积超过40万公顷，占全国蔬菜种植面积的26%-35%，在蔬菜供应和栽培中占有重要地位（张东昱等 2011）。甘蓝有很多不同的变种或亚种，按照叶片的性状以及叶色可分为皱叶甘蓝、普通甘蓝、紫甘蓝，我国主要栽培的是普通甘蓝；甘蓝按栽培季节不同分为春甘蓝、夏甘蓝、秋甘蓝和冬甘蓝。根据甘蓝的球形和成熟期的不同，可分为以下几个基本的类型（程智慧 2010）；1.尖头类型 叶球的上部为尖形，总体来看类似心脏形状。长得比较小的叶球被称为鸡心，长得较为大的叶球被称为牛心。从进行田间的定植到叶球达到生理成熟可以进行收获，大概需
3、要 3040d 左右，主要是早熟或中早熟品种。常见一些尖头甘蓝品种为鸡心或者牛心。2.圆头类型 叶球的上部圆形，总体来看整个叶球类似于圆球形。从进行田间的定植到叶球达到生理成熟可以进行收获，大概需要 3040d 左右，主要是早熟或中早熟品种。生产上常见的品种有北京早熟、山西 1 号等。3.平头类型 叶球的上部呈扁平，总体来看整个叶球类似于扁圆形。生长期为 5070d 以上，多为中熟或晚熟品种。.1.2 甘蓝的生物学特性1.温度 结球甘蓝是喜凉蔬菜作物，在生长期间的最适宜温度为温度 1525°C。同时甘蓝能够忍受一定温度的低温和高温。种子发芽的最低温度为 23°C，8°C
4、以上幼芽才能出土，温度越高出苗越快，但温度也有一定的范围。耐寒能力会随着苗龄的增加而有所提高，耐寒力在幼苗刚刚出土时最弱，当具有 68 片叶，且幼苗生长较为健壮时，能够忍受较长时间 0°C以下的低温，幼苗如果经过低温锻炼还可耐极短时间-10-8°C的严寒；幼苗也能适应 2530°C的高温。莲座叶可在 725°C下生长。结球期 1320°C的温度最为适宜。温度高于 25°C时，叶片的呼吸强度增加、同化作用减弱，植株的基部叶片也开始发黄，甚至掉落，抱球不紧实，短缩茎增长，甘蓝的品质以及产量都有所下降。2.湿度 结球甘蓝在湿润气候条件生长较好，干旱条件
5、下生长缓慢，影响最后产量，且干旱会影响到产品品质。对干旱和潮湿的气候在幼苗期有一定的忍受力。总之，在空气湿度 80%90%，土壤相对湿度 70%80%条件下，生长较快且产品品质较高。尤其是在结球期对土壤水分的要求较高，土壤水分达不到要求时，就会严重影响结球和降低产品的品质及产量。3.光照 甘蓝属于长日照作物，在没有完成春化之前，长日照对其生长发育有利，它对光照适应性广，光饱和点为 3000050000lx。在整个生育时期对光照要求较强的是苗期的结球期，如果光照在苗期较弱，幼苗很容易茎部伸长成为高脚苗，莲座期表现为基部叶萎黄，延迟结球。北方冬、春季和南方秋、冬季育苗，对光照的需求都能得到满足。在
6、结球期，一般要求日照较短和光照较弱，所以在春、秋季节更适宜栽培甘蓝。.第二章 结果与分析2.1 材料和方法2.1.1 试验材料具有同一来源的两个自交系（SP144YYZ、SP146YYZ）、三个 DH 植株(S4-10-37、S4-46-69、132m4)，两个雄性不育系(SP85CMS、SP75CMS)，试验材料均由西北农林科技大学园艺学院甘蓝育种组提供。以雄性不育系（CMS）为母本，以自交系和 DH 系为父本共配制 10 个组合。.2.1.2 田间栽培管理2016 年 4 月 10 日起，供试三种亲本材料种株抽薹开花后，以 SP85CMS 和SP75CMS 雄性不育系为母本，以自交系 SP
7、144YYZ、SP146YYZ 和 DH 植株DHS4-10-37、DHS4-46-69 和 DH132m4为父本，花期人工杂交配制杂交组合种子，同时对自交系、DH 植株自交保持。于 2016 年 6 月 25 日种子成熟后脱粒收获，7 月 25 日对收获种子播种进行穴盘基质育苗，8 月 26 日定植田间。前茬为春甘蓝，定植前深翻整地，小区面积畦长 10 m，畦宽 0.9 m；定植密度株距为 35 cm，行距为 45 cm；每个试材重复 3 次，田间管理按照甘蓝栽培技术正常管理。.2.2 结果与分析由表 2-2 可知，甘蓝不同的 DH 系内，植株相互间的株高、开展度、单球重等变化幅度相比自交系
8、比较小，三个 DH 系内株高变化幅度最大为 DH132m4仅为 3.0 cm，开展度差异幅度最大为 DHS4-46-69、DH132m4均为 10 cm，单球重变化幅度最大为 DHS4-46-69，仅为 0.2 kg；而两个自交系内株高变化幅度最小为 SP144yyz 高达 5.0 cm，开展度差异幅度最小为 SP146yyz 为 10 cm，单球重变化幅度最小为 SP146yyz，变化范围 0.35 kg。由此表明，甘蓝 DH 系为双单倍体系其营养生长期植株的农艺性状比连续单株自交获得的自交系整齐度高。由表 2-3 可知，甘蓝不同的 DH 系内，植株相互间的种株的平均高度、初花期一致性、畸形
9、花的百分率、花粉量以及结实率均存在差异，三个 DH 系内种株的平均高度变化幅度最大为 DHS4-46-69，变化范围为 10 cm，而两个自交系内种株的平均高度变化幅度最小为 25 cm；三个 DH 系种株的畸形花较多，主要表现型和型（图 2-1），畸形花百分率最低为 25%，单株结实率最高为 33%，初花期一致性好，但花粉量较少；而两个自交系的畸形花的数量较少，主要表现型和型（图 2-1），畸形花百分率最高为 20%、单株结实率最低为 60%，初花期一致性差，花粉量较多。由此表明，甘蓝 DH 系为双单倍体系其植株生殖生长期的农艺性状比连续单株自交获得的自交系整齐度高，但其结实性差。.第二章
10、结果与分析.122.1 材料和方法. 122.1.1 试验材料. 122.1.2 田间栽培管理. 122.1.3 DH 系、自交系性状观察 . 122.1.4 亲本和杂交组合性状一致性比较分析. 122.1.5 杂交组合植株抗病性比较分析. 132.1.6 亲本和杂交组合产量比较分析. 132.1.7 杂种优势比较分析. 132.1.8 数据处理. 132.2 结果与分析. 14第三章 讨论.233.1 甘蓝 DH 系、自交系、杂交组合农艺性状表现 . 233.2 杂交组合农艺性状与单球重间的效应分析. 233.3 主要影响单球重农艺性状生长变化规律分析. 243.4 不同杂交组合产量超中优势
11、分析. 243.5 杂交组合植株抗病性比较分析. 24第四章 结论.26第三章 讨论3.1 甘蓝 DH 系、自交系、杂交组合农艺性状表现游离小孢子培养技术通常将单核靠边期的花粉从花药中分离出来，获取游离态的小孢子群体进行培养，再经过高温热激，使其从配子体型发育途径转变为孢子体型发育途径，进而诱导出胚状体，胚状体分化不定芽形成单倍体，自然加倍或进一步人为加倍形成双单倍体植株的过程，这种双单倍体植株的自交后代即DH 系，也称 DH 群体、纯系群体。DH 群体遗传物质的纯合程度达 100%，无杂合基因位点，性状稳定，且可以在多个环境和季节进行重复试验，它不会因种植世代数的升高而发生变化，可直接将其作
12、为亲本材料用于育种。常规育种的第一步是选育自交系，自交系的形成要经过多代连续自交，育种时间较长。甘蓝 DH系育种技术是目前优于常规方法，可以大幅加快育种进程的技术手段，DH 系可以应用于基础群体的创建与改良。通过对 DH 系及自交系农艺性状观察，发现甘蓝不同的 DH 系内，植株相互间的株高、开展度、单球重等变化幅度相比自交系内比较小，三个 DH 系内株高变化幅度最大为 DH132m4仅为 3.0 cm，开展度差异幅度最大为 DHS4-46-69、DH132m4均为 10 cm，单球重变化幅度最大为DHS4-46-69，仅为 0.2 kg；而两个自交系内株高变化幅度最小为 SP144yyz 高达
13、5.0 cm，开展度差异幅度最小为 SP146yyz 为 10 cm，单球重变化幅度最小为SP146yyz，变化范围 0.35 kg。三个 DH 系在生殖生长阶段与自交系相比植株的生长势较差、畸形花的百分率高、结实性差。Chalyk（1992）研究结果表明；DH 系所测农艺性状均值皆低于自交系。Lashemes（1994）与刘志增（2000）等的研究结果类似；由小孢子育种所得 DH 系在所有可观测性状上均表现为高度的一致性。试验中以 DH 系、自交系为父本，而雄性不育系为纯系，所以，配制杂交组合的性状主要有父本决定，甘蓝 DH 系配制的杂交组合内农艺性状比自交系获得杂交种整齐度高。以上结果说明
14、 DH 系与普通自交系相比，DH 系的遗传物质高度纯合，种性退化严重。DH 系与雄性不育系（CMS）配制的杂交种的田间农艺性状进行差异性分析，不同组合之间的农艺性状在株高、茎粗、开展度、外叶数这些农艺性状之间存在显著或极显著差异，由此表明，来源相同的不同 DH 系、自交系与 CMS 系配制杂交组合之间农艺性状表现存在不一致性。.结论1.甘蓝 DH 系是由单倍体加倍而获得的双单倍体系，其基因型具有高度纯合性，相对自交系农艺性状表现高度整齐，但是植株生长瘦弱、花器官畸形、花粉量较少、结实率低，对自身的生存以及育种上带来很多困难，也是 DH 系在生产上未能普及应用的主要原因。2.DH 系比自交系农艺
15、性状整齐，其与 CMS 系配制杂交组合内同样具有整齐性，而在组合之间农艺性状存在差异性。3.甘蓝各农艺性状之间相互联系，互为整体，其中与单球重相关性较大的是开展度、外叶数、中心柱长、株高，叶面积大、株高较高、外叶数多的组合产量高。杂交组合与亲本相比均具有超中优势，DH 系配制的组合比自交系配置的组合超中优势高，其中 DH 系配制的组合 W10 的超中优势为 161.1%。4.试验中 DH 系配制的杂交组合抗病性比自交系配制的杂交组合差，主要是由于得到 DH 系不需要经过连续的自交，减数分裂次数较少，不利于打破不利基因的连锁，而自交系是经过多代反复自交才能形成，减数分裂次数较多，对打破不利基因的连锁方面具有很大优势，还需要进一步对其进行研究，使其发挥出更大的作用。5.单球重影响较大的农艺性状为开展度、外叶数、株高，在甘蓝的育种过程中，要注重开展度大、外叶数多、株高较高的甘蓝材料的选择，提高选育效率。.参考文献（略）