Обнаружить растения с мужской стерильностью большого труда не представляет. Но сохранить и закрепить признак ЦМС в потомстве, т. е. создать стерильную линию, довольно трудно.
Джонс установил, что пыльцевая стерильность у лука обусловлена взаимодействием цитоплазматического фактора S с рецессивным геном ms в гомозиготном состоянии. В присутствии нормальной цитоплазмы N или доминантного гена Ms пыльца развивается нормально, растение будет фертильным.
Растение со стерильной пыльцой не может иметь потомство. Для этого оно должно быть опылено фертильной пыльцой. В сортовой популяции растения с такой пыльцой могут быть представлены такими сочетаниями цитоплазмы и генов: N Ms Ms, N Ms ms, N ms ms, S Ms mst S Ms Ms. При опылении ими растения с генотипом 5 ms ms наследование стерильности будет различным.
ЦМС может быть закреплена в потомстве только при опылении стерильного растения с генотипом S ms ms пыльцой растений с генотипом N ms ms. Потомство при таком опылении должно иметь 100%-ную стерильную пыльцу.
Мужски стерильные растения можно определить в начале цветения, когда раскрываются единичные цветки. Каждое соцветие такого растения изолируют и затем опыляют пыльцой фертильного. Для опыления с фертильных растений срезают стрелки, изолируют их и ставят в сосуд с водой рядом со стерильным растением. Для получения семян от самоопыления часть соцветий фертильного растения оставляют и изолируют.
Семена, полученные от каждого опыленного соцветия стерильного растения и от самоопыления соответствующего фертильного, собирают отдельно и высевают по семьям.
Во 2-м семенном году (или 3-м календарном на юге, где лук выращивают в однолетней культуре) проводят анализ семей на закрепление стерильности. Семью со 100% стерильных растений опыляют пыльцой соответствующей семьи фертильного растения, которая является закрепителем стерильности.
В 3-м семенном году (5-й календарный) потомство стерильного растения и его закрепителя размножают на изолированном участке или в. специально построенных изоляционных домиках и кабинах. При самоопылении предполагаемых закрепителей стерильности часто получают очень мало семян, вследствие чего размножение в достаточном количестве может затянуться.
Растения с генотипом N ms ms могут служить закрепителем стерильности не только для растений с генотипом S ms ms этого же сорта, но и для других сортов. Чтобы расширить возможность привлечения большего количества отцовских форм, можно использовать также стерильные растения с максимальным числом стрелок.
В практической работе линию со 100% стерильных растений удается получить не всегда. Какая-то часть (1,3%) из них образует нормальную пыльцу. Причину выщепления фертильных растений исследователи объясняют действием внешних условий и влиянием модифицирующего действия других генов. Нашими опытами установлено, что количество появляющихся фертильных растений меняется у одних и тех же линий по годам, а также различно у линий разных сортов. При поддержании линии необходимо постоянно с первых цветков и до полного цветения через 1—2 дня следить за появлением этих растений и удалять их, в том числе и недогоны, дающие иногда фертильную пыльцу. На делянке поддержания стерильной линии периодически изолируют несколько стерильных растений и опыляют их растениями-закрепителями.
Потомство по семьям (так же как на первых этапах создания стерильных линий) проверяется на стерильность, лучшие из них идут на размножение. Растения стерильной семьи и семьи отца-закрепителя высаживают под один изолятор. Опыление проводят с помощью пчел или искусственно выведенных мух, а также вручную с помощью кисточек. Для каждого изолятора должна быть своя кисточка, которую оттуда не выносят. Большие семьи размещают на изоучастках для свободного переопыления. Семена по семьям собирают раздельно. В средней полосе при сохранении отца-опылителя следует переопылять отцовские линии одного сорта для преодоления депрессии от инцухта.
Получение гетерозисных гибридов. Подбор сортов-опылителей для получения гетерозисных гибридов можно начинать уже со 2-го семенного года, опыляя часть стерильных растений.
Оценку комбинационной способности линий удобно вести методом топкросса. Она возможна на ранних этапах, так как в этом случае не нужно много маточников. На изолированном участке высаживают по 5—10 луковиц стерильных линий и один сорт-опылитель в качестве тестера.
Методика оценки на комбинационную способность достаточно разработана для кукурузы, и ее можно применять и для лука. При создании гетерозисных гибридов отцов-опылителей нужно также оценивать на комбинационную способность для ускорения работ по их подбору. В данном случае наиболее эффективен метод поликросса. Выделившиеся в обоих случаях наиболее ценные линии и сорта по общей комбинационной способности оценивают в дальнейшем на специфическую комбинационную способность методом диаллельных скрещиваний.