甘藍(lán)型油菜化學(xué)誘導(dǎo)不育系的創(chuàng)制及贛油雜8號(hào)的選育

陳倫林，李書(shū)宇，鄒小云，鄒曉芬，熊潔，張建模，宋來(lái)強(qiáng)

(江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所/油料作物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西南昌330200)

我國(guó)2013年消費(fèi)食用植物油3 081.4萬(wàn)t，自給僅有1 000萬(wàn)t，自給率不及40%［1］。菜籽油占國(guó)產(chǎn)油料作物油脂的54%，占國(guó)產(chǎn)植物油的42%。油菜產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展，是我國(guó)植物油供給安全的重要保障，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種的選育和推廣是油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要前提。

甘藍(lán)型油菜(Brassica napus L.)雜交種選育與推廣對(duì)于提高油菜產(chǎn)量具有非常重要的意義［2］，目前我國(guó)雜交油菜面積有余470萬(wàn)hm2，占總油菜面積的比例近70%。甘藍(lán)型油菜雜種優(yōu)勢(shì)利用的途徑很多，最為經(jīng)濟(jì)、有效的手段是雄性不育的利用。油菜雜種優(yōu)勢(shì)研究利用的途徑主要有3種方法:細(xì)胞質(zhì)雄性不育［3－4］(Cytoplasm Male Sterility，CMS);細(xì)胞核雄性不育［5－6］(Genic Male Sterility，GMS);化學(xué)誘導(dǎo)雄性不育［7－8］(Chemical Hybridization Agents，CHA)。CHA 途徑具有可以自由利用常規(guī)品種、更換組合速度快、生產(chǎn)應(yīng)用速度快、可以輔助解決微粉問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)［7］，己經(jīng)成為目前油菜雜種優(yōu)勢(shì)研究利用的重要途徑。成功運(yùn)用CHA的關(guān)鍵是必須有優(yōu)良的化學(xué)誘導(dǎo)藥劑，目前已有很多這方面的報(bào)道［8－11］，并且有一些藥劑已成功應(yīng)用于生產(chǎn)［8－11］，化殺靈WP2被認(rèn)為是比較理想的雄性不育誘導(dǎo)劑［8］。

培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)油量、多抗的油菜品種是目前油菜育種工作的主要任務(wù)。筆者緊抓“高產(chǎn)油”和“高抗”兩條主線，以中雙11號(hào)油菜品種為材料，應(yīng)用化學(xué)誘導(dǎo)劑WP2，對(duì)誘導(dǎo)劑施藥時(shí)期、用藥濃度和處理次數(shù)進(jìn)行篩選，獲取最佳施藥次數(shù)和濃度，誘導(dǎo)成功中雙11A，并應(yīng)用于新品種選育和雜交種生產(chǎn)，加快了新品種贛油雜8號(hào)的選育步伐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 應(yīng)用于化學(xué)誘導(dǎo)雄性不育系的油菜品種為中雙11號(hào)，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所提供;238B為該課題選育自交系。化學(xué)誘導(dǎo)劑WP2由陜西漢中付云龍?zhí)峁?/p>

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 化學(xué)誘導(dǎo)型雄性不育系的創(chuàng)制。以中雙11號(hào)為材料，設(shè)小區(qū)種植，每小區(qū)5行，行長(zhǎng)2 m，行間距33 cm，每行定苗12株，設(shè)3次重復(fù)，處理隨機(jī)排列?；瘜W(xué)殺雄劑WP2設(shè)4個(gè)噴施濃度，依次為 0.03、0.06、0.09、0.12 g/L，并設(shè)清水作對(duì)照，每小區(qū)施藥量為120 ml。晴天的上午10:00使用微型噴霧器噴施，行間用薄膜阻隔。施藥次數(shù)設(shè)1、2、3次共3個(gè)處理。第1次施藥時(shí)間為小區(qū)50%植株主花序最大花蕾直徑2 mm左右，2次施藥為隔15 d噴施第2次藥劑，3次施藥每隔10 d施藥1次。各小區(qū)于初花期和終花前期取200朵花調(diào)查不育花率(有微量花粉認(rèn)為是可育花)，同時(shí)用碘－碘化鉀染色法檢驗(yàn)誘導(dǎo)劑處理后可育花或微粉花，顯微鏡觀察花粉活性，以此評(píng)價(jià)化學(xué)誘導(dǎo)劑的合適使用方法。

1.2.2 選育方法。親本選育中低世代育種材料套袋自交保純，高世代材料用尼龍網(wǎng)或選擇自然條件隔離繁殖。配制雜交種以1∶1行比種植雙親并罩尼龍網(wǎng)隔離，化學(xué)誘導(dǎo)不育系，網(wǎng)內(nèi)蜂媒授粉配制雜交種。

采用近紅外光譜儀(perten DA7200)對(duì)油菜籽的含油率、芥酸含量、硫甙總量進(jìn)行快速定量測(cè)定。

贛油雜8號(hào)產(chǎn)量及形態(tài)特征和生長(zhǎng)習(xí)性的描述以江西省油菜區(qū)域試驗(yàn)的多年多點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 化學(xué)誘導(dǎo)劑處理比較 通過(guò)對(duì)不同處理在初花期和終花前期不育花率的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，化學(xué)誘導(dǎo)劑在0.03 g/L濃度水平的所有處理不育花率均較低(表1)，達(dá)不到不育系使用的要求;0.06和0.09 g/L濃度處理1次在終花前期出現(xiàn)的可育花較多，達(dá)不到不育系要求。0.06 g/L濃度處理2和3次以及0.09 g/L濃度處理2次的不育花率均能達(dá)99%，達(dá)到油菜不育系純度的要求。通過(guò)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，微粉和極微粉花的有活力花粉極少，微粉和極微粉花單株套袋自交結(jié)角結(jié)實(shí)率極低(圖1)。由此可見(jiàn)，這個(gè)濃度范圍處理2次，均能達(dá)到不育系要求。而0.09 g/L處理3次以及0.12 g/L濃度有不同程度的藥害。輕微藥害表現(xiàn)為花期落蕾多;藥害表現(xiàn)為植株矮化，開(kāi)花推遲很久并落蕾嚴(yán)重。根據(jù)試驗(yàn)的觀測(cè)結(jié)果并結(jié)合前人的研究［8］，選擇0.08 ～0.09 g/L 濃度施藥2 次誘導(dǎo)甘藍(lán)型油菜不育系中雙11A。

表1 中雙11號(hào)經(jīng)化學(xué)誘導(dǎo)劑處理后不育花率分析

2.2 選育經(jīng)過(guò)

2.2.1 283B的選育。父本283B是由99B01-3系統(tǒng)選育而來(lái)，其選育過(guò)程始于1990年。在C14(中雙2號(hào)選系)中選擇性狀優(yōu)良的單株，連續(xù)自交，應(yīng)用系統(tǒng)選育方法，通過(guò)對(duì)株系的抗耐性、品質(zhì)和綜合經(jīng)濟(jì)性狀等定向選育而成。整個(gè)選育過(guò)程:C14選系→92A-2④(自交)→92A-2②P1(自交)→P25(自交)→95B101-2(自交)→96B101-2(自交)→97B101-1(自交)→98B101(自交)→99B01-3→自交→283B。

圖1 微粉花和正?；ǖ幕ǚ刍盍Ρ容^及微粉花套袋自交結(jié)實(shí)情況

2.2.2 組合選配。贛油雜8號(hào)的母本是化學(xué)誘導(dǎo)性雄性不育系中雙11A，父本是283B。2008～2009年度組合觀察試驗(yàn)中表現(xiàn)好;2009～2010年采用化學(xué)誘導(dǎo)不育系配制組合，2010年秋季進(jìn)入正式組合比較試驗(yàn)，在組合比較試驗(yàn)中表現(xiàn)優(yōu)異;2011～2013年通過(guò)2年度江西省區(qū)域試驗(yàn)。區(qū)試結(jié)果顯示，贛油雜8號(hào)品質(zhì)達(dá)雙低標(biāo)準(zhǔn)，豐產(chǎn)性好，產(chǎn)油量高，抗倒性強(qiáng)，抗病性較強(qiáng)，熟期適中。

2.2.3 組合特征特性。在2011～2012年度江西省區(qū)試中，贛油雜8號(hào)平均產(chǎn)量2 112.00 kg/hm2，比對(duì)照中油雜2號(hào)增產(chǎn)17.68%，極顯著。平均產(chǎn)油量893.40 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)32.74%。2012～2013年度平均產(chǎn)量2 401.95 kg/hm2，比對(duì)照中油雜2號(hào)增產(chǎn)4.89%，增產(chǎn)顯著，居第2位。平均產(chǎn)油量 1 073.25 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn) 9.55%。

兩年平均產(chǎn)量 2 256.98 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)11.29%。兩年平均產(chǎn)油量983.33 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)21.15%(表2)。

在2011～2013年度江西省區(qū)試中平均全生育期206.1 d，比對(duì)照遲熟1.2 d。株高176.5 cm，分枝數(shù)6.8 個(gè)，單株有效角果數(shù) 233.3 個(gè)，每角粒數(shù)20.9 粒，千粒重3.7 g，單株生產(chǎn)力14.75 g。菌核病發(fā)病株率8.5%，病指4.95，均好于對(duì)照。含油量 43.5%，硫甙含量為21.15 μmol/g，芥酸含量為0。

表2 贛油雜8號(hào)在江西省區(qū)試中的產(chǎn)量、含油量及理論產(chǎn)油量表現(xiàn)

2.2.4 栽培技術(shù)要點(diǎn)。贛油雜8號(hào)適宜在江西兩熟地區(qū)種植。育苗移栽于9月上、中旬播種，苗床播種量1.5 kg/hm2，苗齡30～35 d;直播于9月下旬～10月上中旬播種，播種量3.0 ～4.5 kg/hm2。移栽密度 15.0 萬(wàn) ～22.5 萬(wàn)株/hm2;直播密度定苗27.0萬(wàn)～37.5萬(wàn)株/hm2。重施底肥:施復(fù)合肥450 kg/hm2、尿素 75 kg/hm2、磷肥225 kg/hm2和硼砂 15 kg/hm2。75 kg/hm2尿素、45～75 kg/hm2鉀肥作臘肥，施尿素45～75 kg/hm2作苔肥。初花期用硼砂1.5 kg/hm2葉面噴施。苗期注意防治菜青蟲(chóng)、蚜蟲(chóng)，花期注意防治菌核病。油菜終花30 d后，角果有80%黃熟時(shí)，及時(shí)收割，并抓緊有利天氣脫粒晾曬，進(jìn)倉(cāng)貯藏。

3 結(jié)論與討論

在各類(lèi)作物育種中很早就已經(jīng)開(kāi)展了化學(xué)誘導(dǎo)雄性不育的研究，如小麥［12］、水稻［13］、棉花［14］、油菜［15］、玉米［16］等，但是因?yàn)楹线m的化學(xué)劑篩選或化學(xué)誘導(dǎo)劑的毒性等問(wèn)題，目前僅在小麥和油菜多見(jiàn)研究報(bào)道，小麥的研究還處于化學(xué)誘導(dǎo)劑的篩選階段［17］，而能在生產(chǎn)上大面積應(yīng)用的目前只在油菜中有報(bào)道。

油菜化學(xué)誘導(dǎo)劑報(bào)道較多，根據(jù)劉志勇的研究，應(yīng)用化學(xué)誘導(dǎo)劑WP2能更安全穩(wěn)定地誘導(dǎo)出油菜不育系［8］。在該研究中，筆者應(yīng)用化學(xué)誘導(dǎo)劑獲得了系列不育系，如浙油5002A、滬油21A、G5034A等，這些不育系均能滿足要求，并應(yīng)用到雜交種的規(guī)模創(chuàng)制。經(jīng)過(guò)2010～2013年的多年生產(chǎn)、試驗(yàn)，應(yīng)用化學(xué)誘導(dǎo)不育系小面積(＜667 m2)配置的雜交組合雜種純度能達(dá)到96%以上，而大面積(＞4 hm2)制種雜種純度能達(dá)到90%以上。應(yīng)用化學(xué)誘導(dǎo)雄性不育系，人們已經(jīng)選育成了贛油雜7號(hào)、贛油雜8號(hào)和贛油雜9號(hào)。目前還有一批材料正參加國(guó)家區(qū)域試驗(yàn)或江西省油菜區(qū)域試驗(yàn)，有望審定出更多更好的甘藍(lán)型油菜新品種。

雖然油菜化學(xué)誘導(dǎo)劑具有親本選擇范圍廣、配制組合快等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是CHA途徑也有其自身的缺點(diǎn)。首先是尋找優(yōu)良的油菜化學(xué)誘導(dǎo)劑比較困難。自20世紀(jì)70年代我國(guó)開(kāi)展油菜化學(xué)誘導(dǎo)劑研究以來(lái)，目前能在生產(chǎn)上應(yīng)用的安全無(wú)毒化學(xué)誘導(dǎo)劑僅有4～5個(gè)劑型［7］，如誘導(dǎo)劑WP2。其次，化學(xué)誘導(dǎo)效果在品種間存在差異。通過(guò)多年的應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)不同的品種對(duì)誘導(dǎo)劑的敏感性(耐受性)是不同的，這要求育種家需要針對(duì)不同的親本開(kāi)展多年試驗(yàn)，篩選適合對(duì)應(yīng)親本的適宜濃度，這樣才能保證生產(chǎn)上的安全使用。第三，施藥方式和施藥時(shí)的氣象因素對(duì)制種純度和制種產(chǎn)量有影響。不同的親本對(duì)誘導(dǎo)劑均有一個(gè)耐受范圍，過(guò)量施藥會(huì)造成藥害，降低制種產(chǎn)量;施藥量過(guò)少則不能保證制種純度。因此，在施藥過(guò)程需要準(zhǔn)確配制化學(xué)誘導(dǎo)劑濃度，并培訓(xùn)專(zhuān)業(yè)施藥隊(duì)伍，保證合適的施藥量。氣象因素上，雨天會(huì)明顯影響誘導(dǎo)劑效果，要求施藥前需多觀察天氣，保證施藥后4 h沒(méi)有雨?？傊?，應(yīng)用目前篩選的安全無(wú)毒害誘導(dǎo)劑(主要成分為除草劑［7］)，采取專(zhuān)業(yè)的保障措施，化學(xué)誘導(dǎo)雄性不育系在生產(chǎn)上的安全大面積應(yīng)用是可行的。

贛油雜8號(hào)在2011～2012年度江西區(qū)域試驗(yàn)中7個(gè)點(diǎn)全部增產(chǎn)，2012～2013年度僅九江點(diǎn)減產(chǎn)，其他點(diǎn)增產(chǎn)。兩年試驗(yàn)中產(chǎn)量均排在第2位，產(chǎn)油量第一。菌核病發(fā)病株率8.5%，病指4.95，均好于對(duì)照，抗倒性強(qiáng)。由此，贛油雜8號(hào)不僅產(chǎn)量高，穩(wěn)產(chǎn)性也好，含油量高，抗性強(qiáng)，在生產(chǎn)上應(yīng)用推廣將能促進(jìn)油菜生產(chǎn)增產(chǎn)增收。

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