化學(xué)雜交劑在抗除草劑雜交油菜制種中的應(yīng)用研究

張忠鑫，王學(xué)芳，董育紅，鄭 磊，楊 麗

(陜西省雜交油菜研究中心，國家油料作物改良中心陜西油菜分中心，陜西 楊凌 712100)

油菜雜種優(yōu)勢明顯，增產(chǎn)幅度可達(dá)20%～30%?；瘜W(xué)殺雄雜交種是油菜雜種優(yōu)勢利用的重要途徑，利用化學(xué)殺雄不育系生產(chǎn)雜交種具有親本選擇自由、周期短、后代無胞質(zhì)不良效應(yīng)等有點(diǎn)。近十幾年來，國內(nèi)培育并登記的油菜化學(xué)殺雄雜交種已有20 個(gè)左右，在油菜雜交制種途徑中累計(jì)推廣面積是最大的［7］。雜草是影響油菜生產(chǎn)的重要生物災(zāi)害之一［1］，據(jù)統(tǒng)計(jì)雜草危害可使油菜籽產(chǎn)量下降15.8%，嚴(yán)重的減產(chǎn)幅度可達(dá)50%以上［2］。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)村勞動力成本大幅提高，生產(chǎn)管理粗放，草害日益嚴(yán)重，已成為制約我國油菜生產(chǎn)的重要因素之一。在此形勢下，化學(xué)除草已成為實(shí)現(xiàn)油菜輕簡栽培的重要環(huán)節(jié)。北美、歐洲等發(fā)達(dá)國家普遍種植抗除草劑油菜，實(shí)施化學(xué)除草，可大大降低傳統(tǒng)種植油菜成本［3～6］。因此，選育抗除草劑油菜新品種，是當(dāng)前我國油菜生產(chǎn)的迫切需求。為此，本研究從江蘇省農(nóng)科院經(jīng)作所引進(jìn)的高抗磺酰脲類除草劑材料“DS3”通過品種之間雜交選育的抗磺酰脲類除草劑材料“R1”為父本，以不同來源的優(yōu)良親本A1、A2、A3、A4 為母本，配制抗除草劑化學(xué)殺雄雜交雜交組合，由于該父本高抗除草劑，不存在噴施過程中父本出現(xiàn)藥害影響制種產(chǎn)量問題，因此筆者研究僅對化學(xué)雜交劑(一下簡稱CHA)對母本的殺雄效果進(jìn)行分析，為抗除草劑雜交種生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

CHA 為陜西省雜交油菜研究中心育種室新研制的HY-1，根據(jù)多年來在實(shí)際應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇由低到高5 個(gè)不同濃度C1、C2、C3、C4、C5，以清水C0 為對照。4 個(gè)油菜常規(guī)品系A(chǔ)1、A2、A3、A4 為材料?？剐愿副倦s交試驗(yàn)采用從江蘇省農(nóng)科院經(jīng)作所引進(jìn)的高抗磺酰脲類除草劑材料“DS3”通過品種之間雜交選育的材料“R1”為父本，用對磺酰脲類敏感的普通油菜A2為母本，父母本以1:2 交錯(cuò)排列。

1.2 方法

1.2.1 藥劑處理方法 試驗(yàn)設(shè)在陜西省雜交油菜研究中心楊凌試驗(yàn)田，2018 年9 月21 日播種，CHA 試驗(yàn)每材料播30 行，行長6 m。2019 年3 月試驗(yàn)用5 個(gè)不同濃度的CHA 溶液加杭州包爾得有機(jī)硅有限公司出品的捷潤農(nóng)用有機(jī)硅助劑，以清水為對照，在蕾苔期即在早熟品種苔高10 cm、中晚熟品種苔高20 cm 左右第1 次噴施，每處理噴5 行，一周后第2 次噴藥，以保持其殺雄效果，初花前每處理套袋5 株，油菜成熟期統(tǒng)計(jì)結(jié)實(shí)情況。

離網(wǎng)室制種試驗(yàn)采用兩個(gè)3 m ×6 m 的隔離網(wǎng)室，一個(gè)為A2 ×R1，父母本行比1∶ 2，另一個(gè)種植A2 作對照。

1.2.2 形態(tài)統(tǒng)計(jì)方法 第1 次噴藥后記錄各品種在不同濃度下的初花期，并從初花期開始觀察育性以及育性持續(xù)時(shí)間，統(tǒng)計(jì)育性比率。同時(shí)觀察植物學(xué)性狀。

第2 次噴藥后套袋的5 株每天人工搖動一次使其授粉充分，終花期及時(shí)拆袋，成熟前期統(tǒng)計(jì)每株角果數(shù)和每角粒數(shù)。各品系成熟前期隨機(jī)取未套袋植株5 株統(tǒng)計(jì)單株角果數(shù)、每角粒數(shù)，用于評價(jià)殺雄效果和天然結(jié)實(shí)情況。

隔離網(wǎng)室制種試驗(yàn)在成熟期收獲種子并統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量，檢驗(yàn)制種產(chǎn)量和制種純度。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度CHA 處理對各油菜品系初花期的影響

噴施CHA 后對各油菜品系初花期進(jìn)行觀察(表1)，與噴清水對照相比，A1 在各CHA 濃度下無變化;A2 和A3 在C4、C5 高濃度下花期延后1d;A4 僅在最低濃度C1 與對照相同，在C2、C3濃度下初花期延后1 d，在C4、C5 較高濃度下初花期延遲2 d。

表1 不同濃度CHA 對各油菜品系初花期的影響

2.2 不同濃度CHA 處理對各油菜品系植株型態(tài)的影響

第2 次噴藥后10 d 開始觀察各油菜品系植株型態(tài)，僅A4 在C5 濃度下，共248 株出現(xiàn)3 株植株變矮，生長點(diǎn)變紫，花蕾發(fā)黃脫落不能正常開花的藥害嚴(yán)重植株，藥害比例1.2%，其余處理下各品系株高與清水對照相比無明顯差異，但花蕾和花朵變化較大。A1 在不同CHA 濃度處理下花蕾正常，C1、C2 濃度下花大小和花器官型態(tài)正常，C3 濃度下出現(xiàn)少部分花瓣變小、花藥變?yōu)槿切?、花絲變短、無花粉的不育花朵，C4 濃度下大多為不育花，C5 濃度下新開花朵全為上述型態(tài)的不育花。A2 和A3 在C1、C2 濃度下花蕾正常，在C1 濃度下花正常，C2 濃度下80%的花朵除花藥干癟無粉外，其他型態(tài)與正?；o異，20%的花為正?；?C3、C4 較高濃度下花蕾正常，20%的花朵除花藥干癟無粉外，其他型態(tài)與正?；o異，80%的花為上述的不育花;C5 濃度下出現(xiàn)個(gè)別死蕾，花朵全為不育花。A4 在C1、C2 濃度下花蕾正常，C1 濃度下僅個(gè)別植株出現(xiàn)不育花朵，在C2濃度下出現(xiàn)70%的不育花;在C3、C4、C5 濃度下均有死蕾現(xiàn)象，C3 的死蕾植株占23%，C4 的死蕾植株占30%，C5 有死蕾植株高達(dá)56%;花朵僅C3 濃度下有個(gè)別正?；ㄍ馄溆嗑鶠椴挥?。

2.3 不同濃度CHA 處理對各油菜品系育性影響

在各油菜品系盛花期對不同濃度CHA 處理的全部植株的育性進(jìn)行調(diào)查(表2)，結(jié)果表明，A1 在C1、C2 濃度下植株正常，C3 濃度下僅15.29% 的植株不育，C4 的不育株率達(dá)到80.67%，只有最高濃度C5 的不育株率達(dá)100%。A2、A3 兩品系在最低濃度C1 時(shí)，不育株率為0，C2 和C3 濃度時(shí)不育株率達(dá)80%～95%，C4 和C5 濃度時(shí)不育率為100%。A4 品系在C1 濃度時(shí)不育株率為17.86%，C2 濃度處理是不育株率為97.97%，C3、C4、C5 不育株率均為100%。

表2 不同濃度CHA 處理下各油菜品系的不育株率 (%)

在盛花期后每天觀察不育株上新開花的育性發(fā)現(xiàn)，到終花不育株上花皆為不育，說明噴兩次CHA 可以維持油菜整個(gè)花期的不育性。

2.4 不同濃度CHA 處理下各油菜品系的結(jié)實(shí)率

在各油菜品系成熟前取自交套袋的5 株考察全株角果數(shù)和每角粒數(shù)見表3，結(jié)果表明，A1 品系在C1、C2 濃度下結(jié)實(shí)與對照相當(dāng)，C3 濃度下角果數(shù)和角粒數(shù)明顯下降，C4 濃度僅有6 個(gè)角果，角粒數(shù)也僅有2.7 粒，C5 濃度下不結(jié)實(shí)。A2、A3 株系在C1 處理下結(jié)實(shí)與對照相當(dāng)，C2、C3 明顯下降，角果數(shù)和角粒數(shù)均為個(gè)位數(shù)，C4、C5 處理下不結(jié)實(shí)。A4 在C1 濃度下角果數(shù)和角粒數(shù)明顯低于對照，C2 處理下僅2 個(gè)莢果，每角粒數(shù)也僅有1.5，C3、C4、C5 處理下均未結(jié)實(shí)。同時(shí)對各處理下不同品系在開放授粉下進(jìn)行考種，與噴清水對照的單株角果數(shù)和角粒數(shù)相比無差異，說明HY-1 對雌蕊發(fā)育無明顯影響。

綜合以上分析結(jié)果，A1 比較合理的CHA 濃度為C5，A2 和A3 的合理濃度是C4，A4 的合理濃度是C3，各油菜品系在合適的CHA 濃度處理下，不育性徹底，植株無死蕾、植株變矮等藥害，同時(shí)結(jié)實(shí)良好。

表3 不同濃度CHA 處理下各油菜品系的結(jié)實(shí)率

2.5 雜交制種結(jié)果

為了進(jìn)一步檢測化學(xué)殺雄制種效果，本研究用A2 為母本，抗磺酰脲類除草劑的“R1”為父本，以父母本行比為1∶2 在3 m ×6 m 的隔離網(wǎng)室制種，同時(shí)以相同網(wǎng)室種植母本A1 為對照，檢驗(yàn)結(jié)實(shí)情況。按以上試驗(yàn)結(jié)果給A2 用C4 濃度噴藥兩次，母本不育，結(jié)實(shí)良好，由于父本為抗磺酰脲類除草劑，植株正常，結(jié)實(shí)良好。成熟期A1 共收獲種子2.148 kg，相當(dāng)于母本同等年級自交收種量的72%。這是網(wǎng)室人工授粉，大田開放授粉產(chǎn)量會高一些。

3 結(jié)論與討論

油菜雜種優(yōu)勢的利用途徑有細(xì)胞質(zhì)雄性不育、細(xì)胞核雄性不育、自交不親和、化學(xué)殺雄等，但化學(xué)殺雄途徑簡單方便，因此近年來被大量應(yīng)用于油菜雜交種子生產(chǎn)。但由于CHA 的殺雄效果與品種、環(huán)境、噴藥時(shí)期等關(guān)系密切，因此制種時(shí)要根據(jù)特定品種和特定環(huán)境對CHA 的適用濃度進(jìn)行優(yōu)化。筆者研究結(jié)果表明，在陜西楊凌，4 個(gè)不同品系的適宜CHA 濃度為:A1 比較合理的CHA 濃度為C5，A2 和A3 的合理濃度是C4，A4的合理濃度是C3，各油菜品系在合適的CHA 濃度處理下，不育性徹底，植株無死蕾、植株變矮等藥害，同時(shí)結(jié)實(shí)良好。且網(wǎng)室小面積試驗(yàn)制種產(chǎn)量高。

自1950 年以來，僅油菜上就篩選出大約20 多種具有殺雄效應(yīng)的CHA，多數(shù)在生產(chǎn)上得到了應(yīng)用［8］。陜西省雜交油菜研究中心研制的SX-1CHA，因其高效、低毒、無殘留［9］以及殺雄效果良好被大量應(yīng)用于生產(chǎn)［10～12］，但在實(shí)際應(yīng)用中或多或少會出現(xiàn)葉片發(fā)白、莖稈變紫等藥害［13］。筆者研究采用的新型CHA，在近幾年的應(yīng)用實(shí)踐中很少出現(xiàn)藥害，且殺雄效果良好;同時(shí)本研究采用在油菜3-4 葉期施用16 倍雜草防治推薦使用濃度植株生長發(fā)育正常的高抗磺酰脲類除草劑“DS3”［14］為父本，父本無發(fā)生藥害可能，制種風(fēng)險(xiǎn)小。