桑树多倍体杂交一代育种技术(上)


      肖更生 郭展雄 罗国庆 唐翠明 陈普照 苏大道
             吴剑安 任德珠 王森财
             (广东省农科院蚕业研究所 510640)
          彭许增 文哲光 李明汉 张永文
               (广东省丝绸集团公司)

摘  要  本文系统阐述用广东桑的杂种实生桑幼苗诱导四倍体(简称有性系诱导)、组配三倍体杂交一代的选育及种子生产的系列技术问题。通过选育研究,获得优良的桑树三倍体杂交一代一批,其中粤桑2号已通过全国农作物品种审定委员会蚕桑专业委员会审定,并建成了初具规模的种子团。
关键词 桑树多倍体 杂交一代 育种技术


  1 前言

  一般多倍体值物具有许多优良经济性状的特征特性,已广泛引起育种工作者的关注, 并在生产上应用。桑树的多倍体育种研究早在50年代日本和前苏联等国已开始进行,也有成了农林5号、农林8号等良种在生产上使用,收到良好的效果。但该项桑种属鲁桑、山桑或白桑等系统,再生能力弱,且采用无性繁殖栽培,不能适应广东地区年中多次采叶养蚕的所需。
  广东和我国珠江流域以及一些热带、亚热带地区,桑树栽培向有采用种子繁殖的习 惯。种子育苗具有根系发达,生长力强,繁殖系数高,速度快,运输易,成本低,更新易以及便于密植速成高产等优点。因此开展桑树多倍体杂交一代育种用种子繁殖具有重要的现实意义。
  多倍体桑杂交一代育种除了要求具有高产、优质、抗逆等性状之外,种子(易繁)也是一个要突出解决的问题。由于多倍体品种一般孕性较差。如果生产不出种子便没有生产 意义了,该项研究尚属新的课题,有一定的难度,具有很大的挑战性。
  本研究以桑树系统发育种子数量较多的广东桑种为材料,研究解决了用有性系诱导四倍体、组配三、四倍体杂交一代的选育以及 子生产的系列技术问题,初步获得一批具有高产、优质、易繁(种子)的桑树三倍体杂交一代。其中粤桑2号一代经广东、广西、湖北、 湖南四省区的鉴定性能良好。1998年5月份 经第三届全国农作物品种审定委员会蚕桑专业委员会审定通过。
  实生桑幼苗诱导四倍体和三倍体桑杂交 ~代的育种技术已被广西蚕业指导所引用, 实验证明是可行的,该所已诱导获得桑树四 倍体资源500多份,并选育出具有高产、优 质、易繁(可用种子繁殖的桑树三倍体杂交一代材料一批,正在品比或农村多点鉴定,桑 树多倍体杂交一代育种技术的推广应用,将对提高桑树育种水平和促进蚕桑生产的发展有积极的作用。

  2 四倍体桑的诱导

  四倍体桑是人工选育多倍体品种的基础品种,目前在桑树栽培品种中,尚未发现自然 形成四倍体桑的报道,所以人工诱导四倍体桑是多倍体育种研究的前提。  
  一般人工诱导四倍体常用化学药物和电离辐射处理无性系桑苗、枝条为主、国内外已报导不少。前人对桑树的诱导均以鲁桑、白鲁、山桑等桑树为材料,诱导率为1~2%左右 (以第二代的繁殖株计算),个别高达20%(杨今后,1989)。用化学药物处理有性系幼苗日本也获得四倍体植株(东城功,1962),但由于处理数量少,未见评价,亦未应用于生产。
  本研究以广东桑的实生桑幼苗(有性系)为材料,用秋水仙素处理获得四倍体桑266 份,丰富了四倍体桑资源,为开展桑树多倍体育种创造了条件。
  2.1  四倍体桑的诱导结果
    2.1.1  1986~1987年先后5批处理29个品种的3209株幼苗,从中选出变异株209株,经 镜检为四倍体桑(2n=56)的有102株,诱导率为处理株的1.637~7.111%,平均3.178%。其中有22个品种成功获得四倍体,以惠秋的诱导率10%为最高。
    2.l.2  1991~1992年两批处理6个品种的1384株实生桑幼苗,成活苗363株,全部镜 检,获得四倍体桑164份,诱导率为3.5~21.6%。平均11.85%。其中以283×抗10诱导率43.9%最高。
    2.l.3  以塘10×伦109为材料设 5个时期三个浓度三个处理天数,共处理幼苗1318 株,选出变异株116株,经镜检获得四倍体56株,诱导率为1.54一7.54%,平均4.25%,处 理时期以五月和十月最佳。
    2.2  诱导桑树四倍体技术程序
    根据研究和实践结果,制定诱导桑树四倍体的技术程序。
    2.2.1  选择用具有优良性状较多的品种的种子为材料,将种子播于花盆中,待子叶平 展后,即按一定株距选留生长正常的幼苗为处理材料。
    2.2.2  当子叶平展期,幼芽刚露后,即用小棉球浸药液置于幼苗生长点上,以后每次用吸管吸药液滴于小棉球上到湿润为适度,每天早(7:30~8:00)晚(17:30~18:00)各滴一次。
    2.2.3  用秋水仙素溶液配成0.2%浓度药液连续滴药2天。年中以五月和十月进行处理 效果较大。
    2.2.4  滴药后,用塑料薄膜覆盖,保湿防干,以增大药效,滴药完毕后,即去除塑料薄膜。
    2.2.5  经药液处理后的幼苗,由于受药害的影响,生长较弱,必须搭棚架用竹帘遮荫防止烈日曝晒及暴雨冲刷并须加强肥水管理。 
    2.2.6  注意防治病虫。播种前及幼苗期需用1:1000多菌灵水溶液连续喷3~4次进行土壤及幼苗消毒,以防卒倒病的危害。播种时期用煤油或氯丹油拌种以防蚂蚁食害种子,幼苗长出后需经常注意各种害虫及时防治。
    2.2.7  变异株的选择。幼苗经处理后,生长受抑制,初开叶皱缩变形,叶色浓绿,叶肉厚。一个半月后大部分叶片已开始恢复正形生长,植株生长形态有四个类型:(1)生长点分裂,出现顶端两枝同步生长;(2)叶片仍皱缩变形;(3)茎粗、节间密或侧技早发;(4)枝叶正形生长。从这四种类型中选择叶肉厚、手感粗糙,生长势强的单株。
  2.2.8  染色体检查。用体细胞涂片法,在上午9~11时取生长旺盛时期的桑顶芽幼叶,置于8~10℃低温固定24小时,用 Cannoy固定液固定3~24小时,然后逐级酒精降至水,用INHC160℃解离3~5分钟,水洗放在45%醋酸中软化,加改良品红染色后涂片镜检。
  2.3  诱导株选择类型的分析
    2.3.1  各选择类型倍数体的变化 
    四个类型中除第三类型仅得一株又为4×占100%外,其余3个类型均出现2×、4×和2、 4×混倍体植株,其中4×植株占68.42~85.19%, 平均77.78%,以第二类型占41.07%为较高,第一类型占33.93%次之,第四类型占23.21% 再次,第三类型仅占1.79%。
    2.3.2  各选择类型中四倍体桑各项性状表现
    与其诱导材料塘10×伦109为对照比较,四倍体植株中无论发条数、主技长、侧技 长、着生叶片数,单株产叶量等项均比对照下降,但公尺枝长叶数、叶片重、叶面积、单位叶面积重和养蚕结果全茧量、茧层量、五龄50公斤桑产茧量、万头茧层量,万头产茧量等项则均比对照有所提高。诸多性状中以单株产叶量、万头产茧量和五龄50公斤桑产茧量为综合表示其产量与叶质的优势,则单株产叶量以第四类型较高,第一、三类型次之,第二类型较低;五龄50公斤桑产茧量以第二、一类型较高,第三类型次之,第四类型较低;万头产茧量以第一、二类型较高,第四类型较低。
    2.3.3  各选择类型中具有优良性状的四倍体材料
    从塘10×伦109为材料所获得的56个四倍体品种经三年的调查,比对照桑叶增产的有8份,叶质优(万头产茧高)的9份,共17 份,占30.36%,其中属于第一类型的有8份占14.29%,属第二类型的有5份占8.9%,属于第三类型的一份占1.79%,属于第四类型的3份占54%。

    3  桑树三倍体杂交一代育种研究 

    3.1  四倍体桑种子结实性的研究 
    3.1.1  四倍体品种种子结实性与其母本品种比较
    调查了惠秋和塘10×伦109等15个二倍体品种及以其诱导获得的52份四倍体桑的种子结实性,结果四倍体桑平均每椹种子结实粒为842粒,比其15个母本的平均数下降71.54%,比塘10×伦109下降56%,发芽率亦下降30%,从研究中发现种子结实率的高低不能表示种子的多少。从实用出发,以每椹种子结实粒数表示种子的结实性较为恰当。结果除惠秋和平黄两品种的四倍体桑种子结实性比其母本二倍体分别高2.3倍和5.3借外,其余13个二倍体母本品种的结实性平均高于其所诱导的四倍体桑2.5倍。但由于四倍体桑的性状多样,种子结实性开差大,也为选出具有种子结实性高的材料潜力很大。
    3.1.2  种子结实性较优的四倍体桑品种 
    调查了52份四倍体桑品种的种子结实性平均每椹种子结实粒数为842粒,超平均水平的有15个品种,其种子结实粒数为8.94~41.89粒,其中粤诱1O4.粤诱106、粤诱181、粤诱221等4个品种的种子结实粒数为21.4~41.89粒,提高12~198%。
    3.2  桑树四倍体与二倍体杂交性能分析 
    用四倍体桑7个母本分别与二倍体桑6个父本杂交,以及用二倍体桑5个母本分别与四倍体桑5个父本杂交共组合67个组合,调查其种子结实性。
    3.2.1  四倍体×二倍体杂交一代的种子结实特性
    每椹种子结实粒数0.1~50.26粒,平均9.9粒;结实率为0.45~89.53%,平均45.81%种子千粒重1.55~2.5克,平均2.182克;发芽率84~100%,平均94%。
    从母本品种来看,以粤诱104的种子结实粒数最高,超平均数的3.22倍,但其种子千粒重却下降9%左右,而种子千粒重则以粤诱32较优,比平均数增9.65%,从父本品种角度来看以长滩的种子结实粒数为较高,超平均数的43.64%,而种子千粒重也偏低,下降了1.2%,种子千粒重则以抗青10为父本的增5%为较高。
    种子结实粒数比平均数增加10%以上的有8个组合,其种子数为12.65~50.26粒,其 中以粤诱104为母本的6个组合的种子为29.2~50.26粒,提高了2~4倍。
    3.2.2  二倍体×四倍体杂交一代的种子结实特性
    种子结实粒数4.86一30.4粒,平均16.92粒,结实率53.07~98.75%,平均 86.37%。种子千粒重1.2~2.33克,平均1.802克,发芽率38~100%,平均85%。
    从母本品种来看,种子结实粒数超平均数的以德新7增产26.06%为最高。种子千粒重则以塘10增产15.3%较优。从父本角度来看,种子结实粒数超平均的以粤诱1号增44.3%为较优,但种子千粒重则以粤诱2号增8.55%为较优。
    种子实粒数比平均数增10%以上的有10个组合,其种子数为19.25~32.7粒,比平均 数提高16~97.1%。
    3.2.3  桑椹重、种子粒数、千粒重间的相关性
    从67个三倍体杂交组合的调查材料统计分析,桑椹重与每椹的种子粒数、结实粒数之间存在着正相关;椹重与种子千粒重之间无相关性;每椹种子粒数与千粒重之间亦无相关性;但每椹种子实粒数与种子千粒重为负相关。
    3.3  桑树三倍体杂交一代比较试验结果分析 
    从1987~1997年先后组配桑树三倍体杂交组合193份,经过多年的深入调查研究,现以其中一批102个组合经三年调查其产叶量和二年四次养蚕鉴定其叶质的结果进行比较分析。
    3.3.1  桑叶产量,102个组合与对照比较,结果桑叶增产的组合占60.78%,平均增产率10.92%,增产10%以上的组合占27.45%,其 中以2X×4X增产组合为较多。
    3.3.2  养蚕鉴定其叶质。养蚕结果无论五龄50公斤桑产茧、万头产茧层量、万头收茧量均以增产组合分别为67.80%、50.85%和62.71%,平均增产率也分别为7.83%、4.90%和4.12%,组配形式之间差异显著。三个调查项目均以2X×4X的增产组合和增产率大于4X×2X。
    3.3.3  种子结实性,种子结实粒数增产组合仅41.18%。组配形式之间2X×4X增产组合49.05%。平均每椹种子实粒数为19.17粒,比4X×2X的增产组合占32.65%,种子实粒 数16.36粒为大。
    3.3.4  种子发芽率。2X×4X和4X×2X两种组配形式的平均种子发芽率分别为89.13% 和90.86%;发芽率在90%以上的组合分别为74.5%和73.46%,均差异不大,仅发芽率在 70%以下的组合则以2X×4X的21.64%大于4X×2X的12.28%。
    3.3.5  优良桑树三倍体杂交一代的潜力 
    3.3.5.1  桑叶增产10%以上的组合有28个,其中五龄50公斤桑产茧增的有14个,万 头产茧层量增的11个,万头收茧量增的14个,种子实粒数增的16个,发芽率90%以上的20个。组配形式之间除种子发芽率和桑叶产量、增产组合数相同外,其余各项均以2X×4X大于4X×2X。
    3.3.5.2  几个高产优质桑树三倍体杂交一代的各项成绩调查
    初步整理出有7个桑树三倍体杂交组合比对照桑叶增产11.55~32.23%,五龄50公斤桑产茧量增8.57~14.35%,万头产茧量增5.52~12.24%,万头收茧量增6.73~14.83%。在正常的气候情况下种子产量和发芽率与对照相仿。

                                                           (未完待续)