自交系玉米地除草劑和安全劑的篩選

寸植賢 楊肖艷 傅楊 李銣 湯東生

摘要 自交系玉米是玉米制種的親本材料，自交系玉米對除草劑的敏感性造成玉米制種地長期依賴人工除草，生產(chǎn)成本高；篩選可用于自交系玉米地的除草劑或安全劑對提高玉米制種效率、降低生產(chǎn)成本具有重要意義。本研究選用煙嘧磺隆、硝磺草酮、乙草胺、莠去津、2，4-滴丁酯和砜嘧磺隆6種玉米地除草劑單劑及添加復硝基酚鈉或蕓薹素內(nèi)酯混劑處理5個自交系玉米品系，分別在藥后10、20、30 d目測藥害情況，并于藥后30 d測定玉米株高、地上部鮮重和地下部鮮重。結(jié)果表明：自交系品系‘K1-1、‘40、‘522對煙嘧磺隆、硝磺草酮、乙草胺、莠去津、2，4-滴丁酯和砜嘧磺隆不敏感，可在田間施用這些除草劑；但品系‘37和‘10對這些除草劑很敏感，施用后易產(chǎn)生藥害。增施復硝酚鈉會加重供試除草劑對品系‘37和‘10的藥害，而增施蕓薹素內(nèi)酯可緩解硝磺草酮、乙草胺、莠去津和2，4-滴丁酯對品系‘37和‘10的藥害。進一步檢測發(fā)現(xiàn)，蕓薹素內(nèi)酯可緩解硝磺草酮、乙草胺、莠去津和2，4-滴丁酯對品系‘37和‘10地上部鮮重和株高的抑制作用。由此可見，自交系玉米地除草劑和安全劑的選擇要因品種類型而異，要針對具體的品系研究專用的除草劑和安全劑組合。

關鍵詞 玉米自交系； 除草劑藥害； 復硝酚鈉； 蕓薹素內(nèi)酯

中圖分類號： S 482

文獻標識碼： B

DOI： 10.16688/j.zwbh.2017210

Abstract Inbred maize is the parental material for producing maize hybrid seeds. Since inbred maize is sensitive to herbicides， manual weeding is commonly applied to eradicate weed in inbred maize field， but the cost is relatively high. Therefore， it is essential to improve the efficiency of producing inbred seed and reduce production cost through screening herbicides and safeners used in inbred maize filed. In this study， 18 treatments in total， including six types of single herbicides （nicosulfuron， mesotrione， acetochlor， atrazine， 2，4-D butylate and rimsulfuron） and the mixtures of the six single herbicides with sodium nitrophenolate or brassinolide were applied to 5 different inbred maize lines. The herbicidal phytotoxicity was investigated after spraying herbicides for 10 d， 20 d， and 30 d. In addition， the above ground and under ground biomass and height of plants were evaluated at the 30th day after spraying. The results showed that the inbred maize lines ‘No.K1-1，‘No.40 and ‘No.522 were not sensitive to the tested herbicides， indicating these herbicides could be used in the maize production fields. However， the phytotoxicity was occurred on lines ‘No.37 and ‘No.10， and the combination of sodium nitophenolate even worsen the phytotoxicity on the lines ‘No.37 and ‘No.10. Whereas brassinolide could relieve the hazards caused by mesotrione， acetochlor or 2，4-D butylate on maize inbred lines ‘No.37 and ‘No.10. It was also found that brassinolide could relive the inhibition of above ground biomass and height of inbred line ‘No.37 and ‘No.10 caused by mesotrione， acetochlor， atrazine， or 2，4-D butylate. Therefore， the use of herbicide and safener should be chosen， according to the variety of inbred maize.

Key words maize inbred lines； herbicide phytotoxicity； sodium nitrophenolate； brassinolide

我國是玉米生產(chǎn)和消費大國，播種面積、總產(chǎn)量、消費量僅次于美國，均居世界第二位[1]。通過選育優(yōu)良自交系，再通過父母本的雜交組合育出雜交品系是當今應用最為廣泛的育種方式[2]。而自交系玉米植株長勢弱，對除草劑比較敏感，易產(chǎn)生藥害，玉米自交系在制種過程中通常采用人工除草，投入大、效果差，嚴重影響制種產(chǎn)量和效率[36]。同時，近年來由于勞動力成本急劇上升，玉米地除草越來越依賴于化學除草。因此根據(jù)育種需求，有針對性地開展用于玉米自交系種植田的除草劑品種篩選工作具有重要意義。

目前使用面積較大的除草劑品種包括酰胺類的甲草胺、乙草胺等，三氮苯類的莠去津、西瑪津等，苯氧羧酸類的2甲4氯鈉鹽、2，4-滴丁酯等，磺酰脲類的煙嘧磺隆、砜嘧磺隆等，三酮類的硝磺草酮等[78]。雖然除草劑具有省工省時、除草效果好等優(yōu)點，但除草劑的藥害問題卻比較突出，對自交系玉米生產(chǎn)風險較大[910]。在一系列的解決除草劑的藥害方案中，增施安全劑的方式備受關注[1113]。其中植物生長調(diào)節(jié)劑如復硝酚鈉[1417]和蕓薹素內(nèi)酯[1821]能促進植物生長，增強作物抗性，有望成為緩解除草劑藥害的備選方案。

本研究以5個玉米自交系品系‘K1-1、‘37、‘10、‘42、‘522為研究材料，評價6種除草劑煙嘧磺隆、硝磺草酮、乙草胺、莠去津、2，4-滴丁酯和砜嘧磺隆對這5個玉米自交系品系的安全性；同時就對除草劑敏感的品系，探索利用復硝酚鈉和蕓薹素內(nèi)酯作為安全劑緩解除草劑藥害的可行性。本研究旨在為玉米自交系培育提供安全的候選化學除草措施，并為提高玉米雜交育種效率提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗玉米自交系品系：‘K1-1、‘37、‘10、‘42、‘522均由云南熱帶亞熱帶雜交玉米工程研究中心提供。

供試除草劑原藥：95%煙嘧磺隆，江蘇快達農(nóng)化股份有限公司；99%砜嘧磺隆，浙江泰達作物科技有限公司；95%硝磺草酮，山東濱農(nóng)科技有限公司；97%莠去津，遼寧天一農(nóng)藥化工有限責任公司；93%乙草胺，江蘇南通江山農(nóng)藥化工股份有限公司；96% 2，4-滴丁酯，河北省萬全農(nóng)藥廠。

供試植物生長調(diào)節(jié)劑原藥：98%復硝酚鈉，山東省德州祥龍生化有限公司；90%蕓薹素內(nèi)酯，昆明云大科技農(nóng)化有限公司。

1.2 試驗設計與處理

試驗于2014年2-5月在云南農(nóng)業(yè)大學實驗溫室進行。2月16號播種，模擬田間管理，待玉米苗至3～4葉期用手動噴霧器施藥[13]。各藥劑均用丙酮溶解，用清水稀釋，按表1的施用劑量進行處理，兌水用量為50 kg/667m2。以相同濃度的丙酮水溶液作為對照，3次重復。小區(qū)面積設置為1 m×1 m，隨機區(qū)組排列，邊際設保護行。玉米株行距為30 cm×30 cm，各小區(qū)共有9株苗。為防止施藥時相互干擾，用塑料隔板將各小區(qū)隔開。各小區(qū)始終保持相近的土壤含水量。

1.3 調(diào)查和統(tǒng)計方法

分別在施藥后10、20、30 d測量藥害等級、葉綠素含量和株高，藥后30 d測定玉米鮮重。藥后目測藥害級別（表1），換算成藥害指數(shù)。

藥害指數(shù)=∑（各級指數(shù)×株數(shù)）調(diào)查總株數(shù)×最高級數(shù)×100。

植株鮮重測定方法為：將玉米植株及周圍20 cm、深30 cm以內(nèi)所有土壤挖出，自來水沖洗干凈后，收集根系并用吸水紙吸干植株和根系表面的水分，各小區(qū)隨機選取5株玉米作為樣本，在根莖交界部切開，分別稱取地下部根系和地上部枝葉的鮮重。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2010對數(shù)據(jù)進行處理，利用SAS 9.1統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析處理間的差異顯著性（Duncans方差分析法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 除草劑對玉米自交系品系的安全性

由表3可知，玉米品系‘K1-1、‘40和‘522對6種供試除草劑煙嘧磺隆（NS）、硝磺草酮（MT）、乙草胺（AC）、莠去津（AZ）、2，4-滴丁酯（24DB）和砜嘧磺?。≧S）均不敏感，基本無藥害產(chǎn)生。因此，煙嘧磺?。∟S）、硝磺草酮（MT）、乙草胺（AC）、莠去津（AZ）、2，4-滴丁酯（24DB）和砜嘧磺?。≧S）可用于品系‘K1-1、‘40和‘522育種地的化學除草。而上述6種除草劑對品系‘37和‘10造成不同程度藥害，并且煙嘧磺隆（NS）和砜嘧磺?。≧S）導致品系‘37和‘10全部死亡。

2.2 增施植物生長調(diào)節(jié)劑對玉米藥害的緩解效應

本試驗針對易產(chǎn)生藥害的自交系玉米品系‘37和‘10進行了植物生長調(diào)節(jié)劑與除草劑的配合使用試驗。施藥30 d后的結(jié)果（圖1）表明，增施復硝酚鈉（SNP）和蕓薹素內(nèi)酯（BSL）均不能緩解煙嘧磺隆（NS）和砜嘧磺?。≧S）對品系‘37和‘10的藥害。增施復硝酚鈉（SNP）除可完全解除2，4-滴丁酯（24DB）對品系‘37的藥害，但硝磺草酮（MT）、乙草胺（AC）、莠去津（AZ）增施復硝酚鈉（SNP）后均會導致品系‘37和‘10完全死亡。蕓薹素內(nèi)酯（BSL）可不同程度緩解硝磺草酮（MT）、乙草胺（AC）、莠去津（AZ）和2，4-滴丁酯（24DB）對玉米品系‘37和‘10的藥害。由此可見，玉米施用蕓薹素內(nèi)酯（BSL）比施用復硝酚鈉（SNP）更安全。

2.3 植物生長調(diào)節(jié)劑與除草劑配合使用對自交系玉米株高的作用

對自交系‘37而言，單獨施用2，4-滴丁酯（24DB）并不抑制玉米的株高；但施用其他除草劑卻顯著抑制玉米株高（圖2）。增施蕓薹素內(nèi)酯（BSL）后，各除草劑處理的株高均有提高，但隨著處理后時間的持續(xù)，株高與對照的差距在增大。增施復硝酚鈉（SNP）顯著增強2，4-滴丁酯（24DB）的抑制效應。對自交系‘10而言，所有除草劑處理后，玉米的株高均顯著低于對照（圖2）。除莠去津（AZ）外，增施蕓薹素內(nèi)酯（BSL）均能緩解各除草劑單獨施用對玉米株高的抑制效應。而增施蕓薹素內(nèi)酯（BSL）加重莠去津（AZ）對玉米株高的抑制作用。

2.3 植物生長調(diào)節(jié)劑與除草劑配合使用對自交系玉米鮮重的作用

對自交系‘37而言，2，4-滴丁酯（24DB）處理的地上部鮮重顯著高于其他除草劑處理和對照（圖3a）。復硝酚鈉（SNP）顯著增強2，4-滴丁酯（24DB）對地上部鮮重的促進效應；而蕓薹素內(nèi)酯（BSL）卻對2，4-滴丁酯（24DB）的作用起抑制效應。增施蕓薹素內(nèi)酯（BSL）對玉米地上部鮮重的促進效應分別比單獨施用硝磺草酮（MT）、乙草胺（AC）和莠去津（AZ）提高2.94、15.73和7.5倍。除莠去津（AZ）外，施用除草劑后，玉米的地下部鮮重均顯著高于對照；其中乙草胺（AC）處理的地下部鮮重是對照的3.87倍（圖4a）。玉米增施蕓薹素內(nèi)酯（BSL）的地下部鮮重顯著低于單獨施用硝磺草酮（MT）和乙草胺（AC）的處理。增施蕓薹素內(nèi)酯（BSL）顯著緩解莠去津（AZ）對玉米地下部鮮重的抑制作用。增施復硝酚鈉（SNP）比單獨施用2，4-滴丁酯（24DB）對玉米地下部鮮重表現(xiàn)為增效作用；而增施蕓薹素內(nèi)酯（BSL）表現(xiàn)為抑制效應。

對于自交系‘10而言，單獨施用除草劑處理的地上部鮮重均顯著低于對照（圖3b）。增施蕓薹素內(nèi)酯（BSL）對玉米地上部鮮重的促進效應分別比單獨施用硝磺草酮（MT）、乙草胺（AC）和2，4-滴丁酯（24DB）提高13.56倍、2.46倍和1.5倍。增施蕓薹素內(nèi)酯（BSL）并不能改善莠去津（AZ）對玉米地上部鮮重的影響。所有除草劑處理的地下部鮮重均顯著低于對照（圖4b）。增施蕓薹素內(nèi)酯（BSL）均顯著緩解了硝磺草酮（MT）和乙草胺（AC）對地下部鮮重的抑制作用，但仍低于對照；而增施蕓薹素內(nèi)酯（BSL）卻進一步增加了莠去津（AZ）和2，4-滴丁酯（24DB）對地下部鮮重的抑制作用。

3 結(jié)論和討論

化學除草具有高效、簡單、經(jīng)濟的特點。玉米植株高大，株行距較寬，是最便于開展化學除草的作物、也是我國開展化學除草面積最大的作物之一。本研究檢驗了6種常用玉米除草劑對5個玉米自交系的安全性狀況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)供試6種除草劑對自交系‘K1-1、‘40和‘522均表現(xiàn)出較高的安全性。而 ‘37、‘10自交系對磺酰脲類除草劑煙嘧磺隆和砜嘧磺隆極為敏感，增施植物生長調(diào)節(jié)劑亦不能緩解除草劑藥害。植物生長調(diào)節(jié)劑復硝酚鈉在自交系‘37和‘10 上使用均會加重大多數(shù)除草劑對玉米的藥害，不具備作為玉米除草劑候選安全劑的可行性；而增施蕓薹素內(nèi)酯不同程度地緩解硝磺草酮、乙草胺、莠去津、2，4-滴丁酯對自交系‘37和‘10的藥害，并且在株高和地上部鮮重方面作用較顯著。

2，4-滴丁酯、莠去津、乙草胺是使用歷史長、應用作物種類比較多的除草劑品種，在本研究中顯示出對自交系玉米安全度較高。煙嘧磺隆、砜嘧磺隆和硝磺草酮是近年來在玉米上使用較多選擇性強的玉米專用除草劑，通過本試驗可以看出磺酰脲類除草劑煙嘧磺隆和砜嘧磺隆在自交系玉米上使用安全性差，這與近年來的報道基本一致[2223]。玉米種質(zhì)來源的復雜性，造成其籽粒形狀結(jié)構(gòu)的復雜性。玉米種子按形態(tài)可分為硬粒型、馬齒型、粉質(zhì)型、甜質(zhì)型、甜粉型、爆裂型、蠟質(zhì)型等[24]。在我國銷售的煙嘧磺隆、砜嘧磺隆和硝磺草酮制劑的產(chǎn)品說明書也明確提出，除草劑對硬粒型、馬齒型玉米安全性較高，而對甜質(zhì)型、爆裂型、糯性和自交系較差。作為飼料用的玉米主要是硬粒型和馬齒型，其經(jīng)濟價值較低，除草劑的使用相對成熟。而近年來隨著人們對食物多樣化的需求越來越高，作為糧食或蔬菜的糯性和甜質(zhì)型玉米市場需求較大、價格也較高，這些特殊功能的玉米地化學除草問題值得我們關注和研究。

試驗所用除草劑和安全劑的使用劑量，是從雜草控制的角度按其常用制劑有效成分的推薦劑量使用的。在試驗設計的過程中，沒有進行除草劑和植物生長調(diào)節(jié)劑系列梯度濃度單獨對具體的玉米自交系品種的試驗，不清楚植物生長調(diào)節(jié)劑使用濃度是否得當。不少研究表明，復硝酚鈉施用濃度過高會導致植物生長受阻[25]。本研究由育種企業(yè)提供的5份自交系材料，筆者對其遺傳背景并不了解，復硝酚鈉是使用濃度過高還是所使用的玉米除草劑不能與之混配造成的藥害加重，有待進一步的試驗驗證。

除草劑的安全性是一種相對的安全性，對不同類型（包括自交系）玉米其安全性存在差異。除草劑經(jīng)過幾十年的高速發(fā)展，高選擇性品種的研發(fā)卻越來越難。而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，對安全、高效的除草劑的需求卻越來越強烈。因此，眾多除草劑生產(chǎn)商轉(zhuǎn)向篩選安全劑來提高除草劑的安全性。促生型植物生長調(diào)節(jié)劑可提高植物細胞增殖和生長能力，作為安全劑與除草劑配合使用在提高除草劑安全性的應用上越來越受到重視。為降低玉米制種業(yè)的除草成本，筆者認為育種企業(yè)應與除草劑企業(yè)加強合作，有針對性地開展玉米自交系品種安全劑、解毒劑的研制和開發(fā)工作。

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（責任編輯：楊明麗）