一种早熟、抗病茎用西兰花的育种和培育方法

摘要

本发明涉及一种植物的育种和培育方法，尤其涉及一种茎用西兰花的育种和培育方法，属于植物栽培技术领域。本发明通过利用西兰花育种材料与芥兰育种材料花期人工去雄配制杂交一代种子F1，选择综合农艺性状优良的单株自交得到F2；筛选优异的单株，以单核靠边期至双核早期的适合小孢子培养的花蕾进行小孢子培养，创制大量正常的再生植株，筛选出优异的DH植株进行自交，获得大量植物学性状稳定、配合力好、花粉量大的DH株系，并选择其中一个DH株系作为轮回亲本与细胞质雄性不育源材料先杂交，后经过5代回交转育选育成综合性状优良的细胞质雄性不育系CMS091，选择DH株系为父本与细胞质雄性不育系CMS091试配杂交组合，得到早熟、抗病的茎用西兰花。

说明书

技术领域

本发明涉及一种植物的育种和培育方法，尤其涉及一种茎用西兰花的育种和培育方法，属于植物栽培技术领域。

背景技术

茎用西兰花以其株型紧凑，生长期短，颜色绿，花茎长，花球松散，侧分枝萌发力强，品味佳，适宜密植，抗逆性、抗病性强的特点而越来越受到种植户和消费者的欢迎。茎用西兰花主要以肥嫩的花蕾和花茎供食用,花蕾和花茎色绿翠美,肉质脆嫩,风味香甜,营养丰富，富含维生素A、B、C、E、蛋白质、花青素,矿物质等多种营养成份。它集合了西兰花的优点，同时又去掉了紧实型西兰花的缺点。它比紧实型西兰花甜脆可口；其外观之美、风味之佳远远在紧实型西兰花之上。此外,茎用西兰花还有健胃助消化、且富含花青素和抗癌物质，其中的抗癌物质高,是一种美味与保健完美结合的高品质、高档次的功能型绿色蔬菜。目前，蔬菜基地正大面积种植茎用西兰花，以供应国内外市场。

茎用西兰花有较强的杂种优势，目前生产杂交一代主要有两种途径，即利用自交不亲和系和显性细胞核雄性不育系配制杂交种。但利用自交不亲和系制种要花费大量的人力和时间进行亲本繁殖(通过人工蕾期授粉)，成本很高，推广面积受制种量制约。更不利的是亲本长期连续自交易产生生活力退化，使一些优良的性状会丢失，杂交种的杂交率很难达到100％。利用显性细胞核雄性不育系制种繁锁，复杂，不易推广。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出一种早熟、抗病茎用西兰花的育种和培育方法，所得的茎用西兰花新品种具有产量高，抗病性强、抗逆性强的优势，方法易于推广使用。

本发明通过利用早熟、优质、抗病的西兰花育种材料与优质、抗病的芥兰育种材料花期人工去雄配制杂交一代种子F1，F1播种后5叶1心时采用低温处理后定植，经过田间鉴定，选择早熟、分枝性强、抗病、抗逆性强、品质好等综合农艺性状优良的单株自交得到F2；F2播种后5叶1心时采用低温处理后定植，田间鉴定筛选早熟、分枝性强、抗病、抗逆性强、品质好的单株，以单核靠边期至双核早期的适合小孢子培养的花蕾进行小孢子培养，创制大量正常的再生植株,田间采用植株形态特征法鉴定，多为自发双单倍体，筛选早熟、分枝性强、抗病、抗逆性强、品质好的优异DH植株进行自交，获得大量植物学性状稳定、配合力好、花粉量大的DH株系，并选择其中一个DH株系0511作为轮回亲本与细胞质雄性不育源材料CMS033先杂交，后经过5代回交转育选育成综合性状优良的细胞质雄性不育系CMS091，其不育系表现为雌蕊功能正常，无异源胞质的不良影响，有较好的经济性状，不育性稳定彻底，不育株率和不育度均达100％，具有较高的产量配合力。轮回亲本为保持系。选择利用小孢子培养的植物学性状稳定、配合力好、花粉量大的DH株系为父本与优良的细胞质雄性不育系CMS091试配杂交组合。其具体方法如下：一种早熟、抗病茎用西兰花的育种方法，包括以下步骤：

第一步、将西兰花和芥兰杂交得到种子F1；

第二步、将F1播种，当小苗长至5叶1心时采用低温处理后定植，加代处理后选择早熟、花球松、花茎长、蕾粒细、侧分枝萌发力强、抗病、抗逆性强、品质好的单株进行自交得到种子F2；

第三步、将F2播种，当小苗长至5叶1心时采用低温处理后定植，按第二步的标准选择单株，选择单株上单核靠边期至双核早期的花蕾，进行小孢子培养得到单倍体材料；

第四步、将所述单倍体材料在田间自然加倍得到DH植株，进行自交留种，分别编号播种，待苗长至5叶1心时，按照第二步的标准选择优良的DH株系；

第五步、按照第二步的标准选择所述DH株系作为轮回亲本，与细胞质雄性不育源进行杂交，获得杂交种子；

第六步、将所述杂交种子播种后，待苗长至5叶1心时，低温处理后定植，加代处理，进行田间鉴定，选择植株低温下幼苗不黄化，生殖生长期花朵开放正常而且植株直立，叶片深绿，有蜡粉，侧分枝多，侧分枝半直立，枝条挺立，光合能力强，雄蕊退化，雌蕊正常，花器官发育正常，蜜腺大，花蜜多，以及不育株率和不育度100％的不育系单株；

第七步、将所述DH株系作为回交父本与第六步所述不育系单株进行4-5代回交转育，得到细胞质雄性不育系，所述DH株系为其保持系；

第八步、以所述细胞质雄性不育系为母本，以所述DH株系为父本进行杂交，经田间观察、鉴定、小区评比，生产试验，筛选出性状优良的茎用西兰花杂交组合，即茎用西兰花新品种。

本发明利用细胞质雄性不育系制种可以克服利用自交不亲和系制种的一系列缺陷。我国对细胞质雄性不育研究虽然起步较晚，在细胞质雄性不育研究中，我国的育种工作者在引进国外研究成果和材料的基础上作了进一步的研究，取得了一定的进展，通过引进的改良西兰花细胞质雄性不育源，不育性稳定，不受环境条件影响，花器官发育良好，雄蕊均退化，雌蕊正常，蜜腺大，花蜜多，不育株率和不育度均为100％，克服了苗期低温黄化，花器官发育异常现象，结实率高，所有的甘蓝类蔬菜品种都可以作为它的保持系。并且茎用西兰花收获的营养体，在利用细胞质雄性不育系配制杂交种时，不需要恢复系，只需要父本系即可。

以上方法的所述第一步中，西兰花选用植株直立，叶片深绿色，侧枝1～2个，枝条挺立，光合能力强，中早熟，花球半圆形，较紧实，球色深绿色，蕾粒细，单球质量400－500g,花器官发育正常，花瓣颜色浓黄，柱头直立，蜜腺大，花蜜多，开花习性良好，易授粉，结荚长，结实率高，抗病性强，抗逆性强的植株；所述芥兰选用植株直立，叶片绿色，花球绿色，花球较松，蕾粒中，单球质量100－200g,花茎长18－22cm,侧分枝萌发能力强，植株生长发育正常、花瓣颜色浓黄，柱头直立，蜜腺发达，花蜜多，花粉量大，结荚长，结实率高，抗病性强，抗逆性强的植株。并采用花期人工去雄配制杂交一代种子F1。

所述第四步中，所述DH植株依据植株形态特征法选择植株无黄化，无畸形叶，叶色、叶形正常、植株生长正常，花球蕾粒发育正常，花粉量大，能正常结实，进行田间鉴定。

所述第五步中，DH株系的单株与细胞质雄性不育源材料CMS033进行人工剥蕾或花期套袋杂交，露出柱头后，将优良且稳定DH株系单株的花粉涂于其上，柱头正常膨大，获得杂交种子。选择的细胞质雄性不育源材料CMS033不育株率和不育度均为100％，克服了苗期低温黄化，花器官发育异常现象的性状外，还具有抗逆性强，抗病性强的特点，而且植株直立，叶片深绿，有蜡粉，侧分枝多，侧分枝半直立，枝条挺立，光合能力强，雄蕊退化，雌蕊正常，花瓣大，颜色浓黄，蜜腺大，花蜜多，柱头直立，不弯曲，蜜蜂访花频率高，时间长，平均达10秒/朵，易授粉，平均荚长达15㎝左右，结实率达20粒/荚，籽粒饱满，产量高等特点。

所述低温处理的条件是温度4.4～10.6℃，光照度2000Lx的光照培养箱内春化处理20天。

所述加代处理方法是指每年加代1-2代。西兰花是绿体春化作物，与大白菜种子春化不同，植株对低温春化要求不严，四季均可开花，采用5叶1心的小苗低温处理能加快春化速度，较种子春化方式更直接有效，选择性强，较普通栽培提早15－20天开花。具体方法为：将收下的种子脱粒干净，去掉瘪籽、破子，晒干，于1月初穴盘育苗，白天20-25℃，夜晚15－18℃，5叶1心时放置光照培养箱，白天8－12℃，夜晚4.4～10.6℃，培养20天后即可定植，田间利用水帘、风机、遮光网控制夏季高温、利用燃油控温设备提高冬季低温，常年温度控制在15-28℃之间，在花球形成初期至抽薹开花初期，白天10：30－14：30，在大棚内利用雾化装置，使空气相对湿度保持在70％－80％之间，保持土壤湿润，田间鉴定菌核病、黑腐病的抗病性以及抗逆性的强弱，确保优选单株的抗病性强、抗逆性强。定植后待抽薹开花，进行人工回交授粉，转育早代，细胞质雄性不育源材料较回交父本提前5天播种，如花期不遇，去掉主枝，促其侧枝发育，调节花期，花期相遇时进行人工剥蕾或花期套袋杂交，5月底6月初收获；6月下旬再次播种，方法同上，11月底12月初即可收获，实现一年2代加代快速选育。

所述小孢子培养方法参见顾宏辉、虞慧芳、赵振卿、王建升、盛小光、张晓辉的发明专利青花菜高二倍体率小孢子再生植株的培养方法(申请号200910101722.5)。供体植株是选择植株与花蕾健壮的植株；并从中选择花瓣与花药长度比在0.5－0.8之间，处于单核靠边期至双核早期的花蕾培养，其它培养方法相同。

上述方法的所述西兰花胞质雄性不育系代号CMS033，所述优良且稳定的DH株系回交父本即保持系代号0511，所述细胞质雄性不育系代号CMS091，所述优良且稳定DH株系父本系代号0582。生物学性状参见具体实施例部分的表1－表4。

本发明进一步提供早熟、抗病茎用西兰花的培育方法，包括以下步骤：采用简易大棚采种，不育系与相应的保持系以1：2栽培，开花期在棚内放蜜蜂授粉，每个大棚2箱，花期过后拔除保持系，从不育系植株采种得到母本种子，父本采种棚在开花期通过蜜蜂授粉，提高采种质量。

培育时，培育基地采用自然屏障隔离，隔离距离在1500米以上，父本与母本按照1：2进行定植，定植至简易大棚避雨栽培，气温30℃以上时四周通风，开花前注意杂株的及时发现和拔除，开花期在棚内放蜜蜂授粉，每个大棚2箱，花期过后拔除父本系，加强田间病虫害的管理。

本发明所采用的细胞质雄性不育系除雄性不育彻底，不育株率和不育度均为100％，克服了苗期低温黄化，花器官发育异常现象的性状外，还具有抗逆性强，抗病性强的特点，而且植株直立，叶片深绿，有蜡粉，侧分枝多，侧分枝半直立，枝条挺立，光合能力强，雄蕊退化，雌蕊正常，花瓣大，颜色浓黄，蜜腺大，花蜜多，柱头直立，不弯曲，蜜蜂访花频率高，时间长，平均达10秒/朵，易授粉，平均荚长达15㎝左右，结实率达20粒/荚，籽粒饱满，产量高等特点。

本发明的优点如下：

(1)雄性不育系为细胞质不育，随母性遗传，其不育性稳定，不育株率和不育度均为100％，花器官发育正常，开花结实性状良好，幼苗低温条件下不黄化，侧分枝多，侧分枝半直立，枝条挺立，光合能力强，雄蕊退化，雌蕊正常，蜜腺大，花蜜多，柱头直立，不弯曲，蜜蜂访花频率高，时间长，易授粉，产量高等特点，多代回交不退化，转育容易，生长势旺，组合力强。

(2)育种材料是绿体春化作物，对低温春化要求不严，四季均可开花，只要避开高温和寒冷对开花结实不利影响外，利用降温和加温设备把棚内温度调到15-28℃，可保证育种进展顺利，缩短育种年限，加快育种进程，提高育种效率。

(3)转育早代，不育系比保持系植株生长势强，具有种间杂交优势。

(4)转育早代，不育系的晚抽薹比保持系强，因此转育早代不育系材料比保持系早播5天。

(5)用不育系配制F1，种子产量高，制种成本低，省工。

(6)在花球形成初期至抽薹开花初期，使大棚内空气相对湿度保持在70－80％之间，土壤保持湿润，田间鉴定菌核病、黑腐病等抗病性以及抗逆性的强弱，确保优选单株的抗病性强、抗逆性强，而且不育系抗病性强，增产明显。

(7)通过游离小孢子培养和常规育种相结合，聚合西兰花与芥兰的早熟、多分枝、茎长、花球松散、优质、抗病、抗逆等高效基因，培育出目标性状突出、综合性状优良的茎用西兰花新品种。

本发明提供的该材料的获得方法简便，成本低廉，便于推广，市场前景广阔。

附图说明

图1为本发明一个实施例的育种流程图。

具体实施方式

本实施例中第一次作为母本的西兰花胞质雄性不育系标准代号CMS033、优良且稳定的DH株系标准代号0511、西兰花胞质雄性不育系标准代号CMS091、优良且稳定的DH株系标准代号0582，可以根据需要在市场上购买到(例如到镇江瑞繁农艺有限公司购买，地址江苏省句容市宁杭路112号)，本发明切实可行。

如图1所示，本实施例的育种流程如下：

育种前，西兰花选用植株直立，叶片深绿色，侧枝1～2个，枝条挺立，光合能力强，中早熟，花球半圆形，较紧实，球色深绿色，蕾粒细，单球质量400－500g,花器官发育正常，花瓣颜色浓黄，柱头直立，蜜腺大，花蜜多，开花习性良好，易授粉，结荚长，结实率高，抗病性强，抗逆性强的植株；所述芥兰选用植株直立，叶片绿色，花球绿色，花球较松，蕾粒中，单球质量100－200g,花茎长18－22cm,侧分枝萌发能力强，植株生长发育正常、花瓣颜色浓黄，柱头直立，蜜腺发达，花蜜多，花粉量大，结荚长，结实率高，抗病性强，抗逆性强的植株，具体是第一年3月下旬用3份不同类型(不同熟期、不同叶形和叶色)西兰花优良的育种材料(越秀、久绿，早生久绿)，2份不同类型(不同熟期、不同叶形和叶色)芥兰优良的育种材料(香港中花芥兰、广东粗条芥兰)杂交，得到10份不同类型的杂交F1后代，于当年6月初收获F1种子；当年夏季(6月下旬)将10份不同类型的F1播种，分别播种于72孔穴盘中，蔬菜专用营养土育苗，植株有5叶1心时，将其放置在温度4.4～10.6℃，光照度2000Lx的光照培养箱内春化处理20天后，将植株在花盆内定植并摆放在大棚内生长，田间利用水帘、风机、遮光网控制夏季高温、利用燃油控温设备提高冬季低温，常年温度控制在15-28℃之间，以利于植株生长，在花球形成初期至抽薹开花初期，使大棚内空气相对湿度保持在70％－80％之间，土壤保持湿润，田间鉴定菌核病、黑腐病的抗病性以及抗逆性等其他综合性状。F1代由于收获种子数量不等，种植株数50～70株不等，当年9月经田间观察、鉴定，筛选8个早熟、花球松、花茎长、蕾粒细、侧分枝萌发力强、抗病、抗逆性强、品质好的优良单株自交，11月初得到8份F2种子；11月中旬播种于72孔穴盘中，蔬菜专用营养土育苗，植株有5叶1心时，将其放置在温度4.4～10.6℃，光照度2000XL的光照培养箱内春化处理20天后，将植株在花盆内定植并摆放在大棚内生长，田间利用水帘、风机、遮光网控制夏季高温、利用燃油控温设备提高冬季低温，常年温度控制在15-28℃之间，以利于植株生长，在花球形成初期至抽薹开花初期，使大棚内空气相对湿度保持在70％－80％之间，土壤保持湿润，田间鉴定菌核病、黑腐病的抗病性以及抗逆性等其他综合性状。

第二年3月上旬以单核靠边期至双核早期的适合小孢子培养的花蕾进行小孢子培养，创制大量正常的再生植株,第二年5月下旬植株移栽大棚内，田间采用植株形态特征法鉴定，多为自发双单倍体(DH)，第二8月上旬田间观察、鉴定，筛选优良单株自交，第二年10月上旬获得种子并编号，第二年11月上旬播种、经田间观察、鉴定，筛选早熟、花球松、花茎长、蕾粒细、侧分枝萌发力强、抗病、抗逆性强、品质好的优良DH株系繁殖，第三年5月下旬获得稳定的DH株系亲本14份，第三年10月上旬播种。第三年从欧洲、日本等地引进多份西兰花雄性不育材料，同年8月中旬在镇江农科所蔬菜基地种植，经田间观察、鉴定，发现1份材料(CMS033)不育株率和不育度均为100％，克服了苗期低温黄化，花器官发育异常现象，结实率高的性状外，还具有抗逆性强，抗病性强的特点，而且植株直立，叶片深绿，有蜡粉，分枝多，分枝半直立，枝条挺立，光合能力强，雄蕊退化，雌蕊正常，花瓣大，颜色浓黄，蜜腺大，花蜜多，柱头直立，不弯曲，蜜蜂访花频率高，时间长，平均达10秒/朵，易授粉，平均荚长达15㎝左右，结实率达20粒/荚，籽粒饱满，产量高等特点，田间鉴定后选留优良单株假植于大棚越冬；

第四年4月上旬用6份不同类型(不同熟期、不同叶形和叶色)优良且稳定的DH株系与之杂交，得到6份不同类型的杂交F1后代，于当年6月初收获F1种子；当年6月底将6份不同类型的F1及回交父本播种，待植株有5叶1心时，进行春化(条件与上述植株春化条件相同)，春化后，将植株在花盆内定植并摆放在大棚内生长，大棚内温度、相对湿度调节同前述，以利于植株生长，在生长过程中多次鉴定植株的长势、抗病性、抗逆性以及其他综合性状。F1代由于收获种子数量不等，种植株数60～80株不等。在生长过程中多次鉴定各植株长势、抗病性、抗逆性以及其它综合农艺性状，在开花期间检查F1植株的育性，筛选不育株率和花朵不育度均为100％的不育株，其中1份材料(父本为0511)的不育株在低温下幼苗不黄化，生殖生长期花朵开放正常，雄蕊均退化，雌蕊正常，蜜腺大，花蜜多，植株直立，叶片深绿，有蜡粉，侧分枝多，侧分枝半直立，枝条挺立，光合能力强等综合性状优良，然后将F1与回交父本0511(回交父本0511种子分批多年播种)花期相遇时进行人工剥蕾或花期套袋回交，第四年11月上旬获得BC1种子，将BC1于当年秋季(11月下旬)播种，待植株有5叶1心时，进行春化(条件与上述植株春化条件相同)，春化后，将植株置于温度为15～28℃大棚环境中，大棚内温度湿度、相对湿度调节同前述，开花时选取部分植株单株套袋自交检查其育性，发现不育率和不育度为100％，然后BC1为母本与0511(与BC1种植方法相同)回交，得到回交二代BC2。

将BC2于第五年夏季(6月底)播种，待植株有5叶1心时时，进行春化(条件与上述植株春化条件相同)，春化后，将植株置于温度28℃以下的大棚中，进行加代繁殖，即BC2与0511回交，得到回交三代BC3；

第五年秋季(11月下旬)将BC3播种，春化，春化后将植株置于温度为15～28℃大棚中，开花后选部分植株套袋自交，检查不育率为100％，BC3与0511回交得到回交四代BC4。

将BC4于第六年夏季(6月底)播种，春化，春化后，将植株置于温度28℃以下的大棚中，进行加代繁殖，11月上旬选育出1个综合农艺性状优良及不育性稳定的不育系CMS091；同时回交父本(0511)为相应的雄性不育系CMS091的保持系0511。

第七年3月下旬，不育系CMS091与DH株系亲本试配杂交组合65个，当年8月参加田间品种比较试验，进行田间鉴定、筛选，配合力测定，最终选育出性状优良的早熟、抗病茎用西兰花新品种绿薹50(CMS091×0582)，该品种较绿秀兰(CK)早熟2天、采收期长4天、产量2365.3Kg/667m²，较绿秀兰(CK)2102.8Kg/667m²增产12.4％，抗菌核病，黑腐病性强、口感脆甜，综合农艺性状表现优良，见表5，表6。

二绿薹50特征特性

早熟，定植后50天即可开始采收。植株半直立、株高约48cm,开展度约50cm，侧分枝力强、主花球松散，主花球重约350g,花茎长约18－22cm，花茎粗约1.8cm，花球嫩绿，茎嫩绿，肉质脆甜，水焯后色泽翠绿，品质优，抗病性强，采收期长达18天左右。

三繁殖、制种技术要点

1亲本繁殖:采用简易大棚采种，不育系与相应的保持系以1：2栽培。开花期在棚内放蜜蜂授粉，每个大棚2箱，花期过后拔除保持系。从不育系植株采种得到母本种子。父本采种棚在开花期通过蜜蜂授粉，提高采种质量。

2杂种一代制种技术：

(1)严格隔离：在制种基地一定要采取严格隔离措施，最好是自然屏障隔离，隔离距离应在1500米以上。

(2)播期调整：以本发明的不育系CMS091为母本，优良DH株系亲本0582为父本进行杂交制种。由于父母本的花期不一致，在制种时为了能使父母本花期相遇，提高种子产量，在播种时需要根据制种地气候条件调整父母本的播种期。

(3)定植比例：一般情况下，父本与母本按照1：2进行定植。

(4)田间管理：在江苏地区，一般9月中旬播种，72孔穴盘育苗，5-6叶直接定植简易大棚避雨栽培，气温达30℃以上时四周通风，开花前注意杂株的及时发现和拔除。开花期在棚内放蜜蜂授粉，每个大棚2箱，花期过后拔除父本系。加强田间病虫害的管理。

表1西兰花DH自交系0511与西兰花胞质雄性不育系CMS033回交转育后代性状

表2西兰花DH自交系0511与西兰花胞质雄性不育系CMS033回交转育后代性状

表3西兰花雄性不育系的生物学性状

表4西兰花雄性不育系的生物学性状

表5西兰花雄性不育系保持系及父本系的生物学性状

表6绿薹50品种生物学性状

表7绿薹50品种产量及抗病性

除上述实施外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。