中国农业科学 | 河北科技师范学院联合河北省农林科学院“构建适宜不同生态区的ms1雄性核不育轮回群体”

大豆ms1（male sterility 1）轮回群体是第一个在国内得到广泛应用的雄性核不育群体，东北、黄淮海和南方地区育种单位已利用该群体创制出大量优异种质，并培育出优异大豆新品种。但由于不同生态区大豆开花期存在差异，导致 ms1原始基础群体在不同地区应用过程中存在供体亲本和受体不育株花期不遇的问题，因此，大大降低亲本基因型导入率及ms1群体利用效率。利用开花期调控基因（E1和E2）改良ms1基础群体，将不同开花期基因型导入该群体，从而改变不同群体开花期，提高不同地区供体亲本和ms1受体不育株花期相遇的概率，有利于群体中个体间充分互交，进而提高ms1群体的利用效率。

近期，河北科技师范学院农学与生物科技学院/河北省作物逆境生物学重点实验室联合河北省农林科学院粮油作物研究所/国家大豆改良中心石家庄分中心/农业农村部黄淮海大豆生物学与遗传育种重点实验室/河北省作物遗传育种实验室完成的题为“利用大豆生育期基因E1和E2构建适宜不同生态区的ms1基础轮回群体”的研究在《中国农业科学》2024年第57卷17期正式发表。

以528份来自不同生态区的供体亲本和ms1基础群体为试验材料。利用前人报道的生育期基因E1和E2的KASP分子标记对供体亲本进行基因型鉴定，按照E1和E2基因型对供体亲本进行分类，分别与ms1基础群体籽粒混合，并根据不同生态区适宜的基因型将各群体种植于不同地区，进行两年两轮异交导入。其中，东北生态区群体种植于内蒙古呼伦贝尔、河北承德2个地区，黄淮海生态区群体种植于河北石家庄和河南许昌2个试验区，南方生态区群体种植于广东广州试验区。每年收获不同ms1群体不育株籽粒，冬季在海南三亚进行南繁。调查供体亲本与ms1基础群体开花期和成熟期，分析不同地区ms1群体E1和E2基因型比例的变化。

A：雄性不育株植株；B：不育株簇状荚

ms1雄性不育株表型

根据生育期基因E1和E2基因型将供体亲本划分为4类E1E1/E2E2、E1E1/e2e2、e1e1/E2E2和e1e1/e2e2，各基因型比例分别为12.1%、65.0%、19.3%和3.6%。ms1基础群体中，晚花基因型E1E1/E2E2占有最高比例，为48.6%；群体材料开花期较晚，主要集中于45—51 d。

A—B：不同基因型品种开花期，A：河北石家庄，B：安徽蚌埠。C—D：不同基因型品种生育期，C：河北石家庄，D：安徽蚌埠。

E1和E2不同基因型品种开花期和生育期

A—B：E1和E2的KASP标记分型结果。C：ms1基础群体各基因型比例。D：ms1基础群体开花期分析

ms1基础群体基因型及开花期分析

经过连续两轮导入后，不同生态区ms1群体基因型发生变化。东北生态区呼伦贝尔的目标导入基因型e1e1/e2e2比例由33.0%提高到51.6%，承德e1e1/e2e2基因型比例由1.6%提高至3.4%；黄淮海生态区石家庄目标导入基因型e1e1/E2E2比例由18%提高至23.1%，许昌E1E1/e2e2基因型比例由12.5%提高到25.0%；南方生态区广州的E1E1/E2E2基因型比例维持在80%以上。目标导入基因型的杂合基因型在群体中比例也在不断提高。

A：呼伦贝尔ms1群体不同基因型比例。B：承德ms1群体不同基因型比例。加粗体基因型为目标导入基因型及其杂合型。

东北生态区ms1群体不同基因型比例

A：石家庄ms1群体不同基因型比例；B：许昌ms1群体不同基因型比例

黄淮海生态区ms1群体不同基因型比例

南方生态区ms1群体不同基因型比例

通过两轮异交导入，不同生态区ms1群体间开花期存在显著差异，说明随着开花期基因型的变化，不同群体的表型也随之改变。

不同生态区ms1群体开花期

将供体亲本依据各开花期基因型分类分别导入ms1群体，可提高各生态区适宜基因型的比例，构建适用于不同生态区的ms1基础轮回群体，提高当地供体亲本和受体ms1不育株花期相遇的概率，实现大豆的开放授粉和基因聚集、积累，丰富群体的遗传多样性，从而进一步提高轮回选择育种效率。

该研究获得河北省农林科学院科技创新专项课题（2022KJCXZX-LYS-6）、现代种业科技创新专项（22326316D，21326313D-4）、国家自然科学基金（32072092）的资助。