新型油菜化學雜交劑SX-1施用技術方法比較研究

李建廠，李永紅，張振蘭

(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)

油菜是我國食用植物油和優(yōu)質植物蛋白的主要來源之一，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展我國植物油供給缺口巨大，對外依存度高達60%[1]，因此，提高油菜產(chǎn)量對提高我國的食用油自給率和農民增收具有重要意義。油菜在產(chǎn)量和抗性等方面具有明顯的雜種優(yōu)勢[2-3]，目前油菜雜種優(yōu)勢利用途徑主要有細胞質雄性不育(CMS)、細胞核雄性不育(GMS)、自交不親和(SI)及化學殺雄(CH)等[4-6],但化學殺雄不育最為經(jīng)濟有效[7]，此方法具有無胞質不良效應、組合選配自由、育種程序簡單、育種周期短等優(yōu)點[8-9]。近20年來,國內對化學殺雄做了較多研究,尤其在油菜化學殺雄的利用研究方面居世界領先水平,研制出的化殺劑十多種[10-14]，化殺雜種種植面積近10萬hm2[15]。

目前，油菜化學殺雄應用研究方面多集中在新型化殺劑的開發(fā)、化殺劑的殺雄效果、施用劑量及施用時期[10-13]等方面的研究，而對于化殺劑的其它施用方法研究報道很少?；瘹┑氖┯眉夹g要求較高，特別是對使用的劑量及環(huán)境條件要求較高，而目前公開報道的油菜化學殺雄劑施用技術主要是以標準噴霧法為主，該方法受噴霧機械質量優(yōu)劣、噴施人員技術水平、植株生長狀況及使用環(huán)境等的限制，施藥劑量往往誤差較大、施藥不均勻，化殺劑利用率低，從而導致化殺效果不理想；化殺劑施用技術方法單一，且不能滿足日常科研及生產(chǎn)需要,這些因素的限制對油菜化殺劑和雜交種的推廣應用造成極大的負面影響。因此,油菜化殺劑的施藥技術方法是當前亟需解決的一個重要問題，研究開發(fā)新型施藥技術是油菜化學殺雄技術主要研究內容之一。

SX-1是由陜西雜交油菜研究中心研究、篩選、配制出的一種新型化學雜交劑，其使用技術于2006年獲得中國發(fā)明專利(專利號：ZL03105389.0)[12,16]，該雜交劑具有高效、微毒、無殘留、低成本、殺雄徹底、使用簡便等特點[17-18]，目前該化殺劑主要廣泛應用于配制化殺雜種、解決三系和二系雜交制種出現(xiàn)的微粉問題、二系核不育解決拔出母本中的可育株、在常規(guī)雜交育種方面代替人工去雄等方面[12,16,19]。本研究利用化殺劑SX-1針對不同使用環(huán)境而研發(fā)的幾種施用方法技術，比較研究其對油菜的化殺效果及影響，以豐富化學雜交劑的施用方法技術，滿足不同情況使用化殺劑的需求，為化殺劑的更廣泛應用提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為甘藍型油菜自交系K407，供試的油菜化學雜交劑SX-1均由陜西省雜交油菜研究中心植物保護研究室提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗于2016～2017年在陜西楊凌、陜西省雜交油菜研究中心試驗基地進行，試驗材料K407于2016年9月22號播種，行距40 cm，行長3 m，密度18萬株/hm2，每處理5行，小區(qū)面積6 m2，3次重復，其他管理同一般大田試驗；2017年3月20日，當油菜80%以上的單株薹高20 cm左右，最大花蕾長度2 mm左右時，開始用各方法處理試驗，考察各施藥方法化殺最佳濃度，比較化殺效果及對油菜的農藝及產(chǎn)量性狀的影響，并以標準噴霧法為對照，記錄各施藥方法單株處理結果，比較施藥效率。

1.2.2 處理方法 (1)涂莖法：首先把化殺劑SX-1配成濃度較大的水劑母液，再用食用油通過二次稀釋配成試驗要求的濃度(表1)，用毛筆蘸配置好的油劑，涂在油菜莖稈距根莖10 cm左右處，環(huán)莖稈1圈，涂寬5 cm左右，每株涂0.2 mL左右，以涂抹等量的食用油為對照。

(2)注莖法：用小木棒圓錐體尖在油菜莖10～15 cm處向下45°刺入莖體，刺入的深度以不刺穿油菜莖稈為準，再利用移液器把化殺劑SX-1水溶液處理濃度(表1)注射入油菜莖稈被刺的小孔洞中，每株注莖0.02 mL，以注莖等量的清水為對照。

(3)灌根法：把化殺劑SX-1配制成一定濃度的水溶液(表1)，澆灌在油菜根部，每株澆灌100 mL，以澆灌等量的清水為對照。

(4)飽和噴霧法：配制好的SX-1各濃度處理(表1)，采用本單位研制的專用噴霧設備噴霧處理，每株噴藥量12 mL，以噴施等量的清水為對照。

(5)標準噴霧法：配制好的SX-1各濃度處理(表1)，采用本單位研制的專用噴霧設備噴霧處理，每株噴藥量3 mL，以噴施等量的清水為對照。

表1 5種方法在甘藍型油菜上的處理劑量及濃度

1.2.3 育性調查鑒定 各施用方法各濃度處理油菜從初花開始每2 d調查1次，直至終花，隨機選5個調查點，每個調查點選15株長勢一致的油菜掛牌標記，分別統(tǒng)計全不育株、半不育株、可育株、藥害株，并取樣用甲烯藍溶液染色法測定花粉活性，同時利用電鏡觀察花粉大小形態(tài)，直至終花。根據(jù)油菜花雄蕊器官形態(tài)及鏡檢花粉活力確定植株育性，育性分類主要參考官春云提出的殺雄效果標準[10]，統(tǒng)計不育株，計算不育株率。

1.2.4 對油菜性狀及結實的影響 成熟期收獲前選取化殺劑SX-1不同施藥方法中雄性不育誘導效果好的2個濃度和對照處理，每處理選取15株，分別考察其株高、分枝數(shù)、主花序長度、花期、角果數(shù)、角粒數(shù)和千粒重等性狀；每處理隨機選取5株套袋自交，考察自交結實率；另選取5株，每株用紙袋套5個花序進行人工拔蕾控制授粉，計算結實率以考察花粉和雌蕊的活性，成熟期分別調查自交結實和人工授粉結實情況。

1.2.5 試驗儀器 試驗用于花粉活性、大小及形態(tài)觀察的電鏡為日本產(chǎn)奧林巴斯生物顯微鏡OLYMPUS-BX53，觀察倍率10×20倍。

1.2.6 數(shù)據(jù)分析 調查記錄的油菜化學雜交劑SX-1每個施藥方法中最佳濃度和對照處理對甘藍型油菜育性、農藝及產(chǎn)量性狀影響的數(shù)據(jù)，采用Excel 2007軟件進行分析處理，應用DPS 7.05軟件進行各處理間數(shù)據(jù)的方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同施藥方法、不同濃度誘導油菜雄性不育效果

化殺劑SX-15種施藥技術方法不同濃度處理甘藍型油菜自交系K407，誘導雄性不育效果表明(表2)：5種施藥技術方法，在單株用藥量一定的情況下，隨著使用濃度的不斷增加，不育株率、全不育株率、花粉畸形率和育性持續(xù)時間也相應提高，化殺不育性誘導效果越好，但相應的藥害株率在不斷增加，而半不育株率、可育株率、花粉數(shù)和花粉活力則降低；單株用藥量0.2 M，濃度為5.6 mg/L的化殺劑涂莖處理雄性不育誘導效果最好，不育株率100%，全不育株率96.8%，花粉畸形率94.2%，花粉無活力，不育性持續(xù)時間17 d，但藥害株率高達8.4%；單株用藥量20 μL，濃度為120 mg/L的化殺劑涂莖處理雄性不育誘導效果最好，不育株率100%，全不育株率100%，花粉畸形率98%，花粉無活力，不育性持續(xù)時間23 d，沒有藥害株；灌根法最佳濃度為7.5 mg/L，單株用藥100 mL，不育株率100%，藥害株率為0，不育性持續(xù)時間22 d；單株用藥量12 mL，濃度為1.2 mg/L的化殺劑涂莖處理不育株率高達100%，全不育株率98.5%，不育性持續(xù)時間在5種方法中最長達到24 d，有輕微的藥害(1%)，標準噴霧法最佳濃度為5.8 mg/L，單株用藥量3 mL，誘導雄性不育株率96.3%，藥害株率5.7%，不育性持續(xù)時間16 d。

2.2 不同施藥方法效率、效果比較

5種施藥方法，以其中標準噴霧法為對照，比較施藥效率和誘導的雄性不育效果(表3)，結果表明：化學雜交劑SX-14種施藥處理方法(涂莖法、注莖法、灌根法和飽和噴霧法)均可獲得100%的不育株率，比對照(標準噴霧法)提高5.04%，差異達顯著水平，全不育株率97.55%～100.00%，與對照(92.8%)差異顯著，4種方法中注莖法藥害株率最低為0，最高的為涂莖法，藥害株率為9.8%，較對照增加92.2%，不育性持續(xù)時間最長的為飽和噴霧法，持續(xù)時間長達24 d，4種方法施藥效率單株用時1～18 s，均比對照(0.25 s)高，與對照之間的差異達顯著水平，單株用藥量灌根法用量最大，最小的為涂莖法，在獲得相同的不育效果下，說明灌根法藥劑的利用率最低，而涂莖法的利用率最高。

2.3 不同施藥方法誘導雄性不育對油菜性狀的影響

5種施藥方法，以最佳劑量處理和以相應的處理方法劑量0為對照，對油菜農藝和產(chǎn)量性狀的影響(表4)結果表明：5種方法中其中注莖法和飽和噴霧法對油菜的農藝性狀影響較小，與相應的對照比較差異不顯著，花期推遲1～2 d，角果數(shù)、角粒數(shù)、千粒重、異交結實與相應的對照比較差異不顯著，自交不結實或結實率很低，分別為0粒/角和0.05粒/角，說明2種處理方法不育性徹底，而異交結實和對照相當，說明對雌蕊幾乎沒有傷害；涂莖法和標準噴霧法對油菜的株高等農藝性狀影響較大，與對照比較差異達到顯著水平，花期推遲1～2 d，對角果數(shù)和角粒數(shù)影響顯著，異交結實和對照比較差異達到顯著水平，說明涂莖法和標準噴霧法處理對油菜的雌蕊造成部分傷害，致使異交結實受到顯著影響，自交結實涂莖法處理下為0粒/角，說明其誘導的雄性不育性徹底，而標準噴霧法處理下油菜有一定的結實力，達到0.18粒/角，說明其誘導的雄性不育株部分花粉還有活力，從而會影響其異交的結實純度；灌根法對油菜的株高等農藝性狀影響不顯著，產(chǎn)量性狀除千粒重外，其余性狀和對照比較，差異達到顯著水平。

表2 化殺劑SX-1不同施藥方法、不同濃度誘導油菜雄性不育效果

表3 施藥方法效率和效果的比較

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

3 討論

化學雜交劑誘導油菜雄性不育是油菜雜種優(yōu)勢利用的主要途徑之一。我國已利用化學雜交技術培育了大量雜交種，獲得了明顯的經(jīng)濟社會效益[20-21]。但是化學殺雄存在一定的缺點，如：殺雄效果易受施藥方式方法、環(huán)境條件以及品種的基因型等多種因素的影響[2,10]。而在諸多已經(jīng)報道的油菜化學雜交劑中既有較好的殺雄效果又不會對環(huán)境造成太大污染并且廉價的藥物還很少[10,11,13,14]。陜西省雜交油菜研究中心研制開發(fā)的油菜化學雜交劑SX-1，該雜交劑對大多數(shù)品種完全有效，且對油菜植株的生物學以及農藝學性狀影響都較小，殺雄效果穩(wěn)定、環(huán)境污染小，作為一個較為理想的化學雜交劑，目前該化殺劑主要廣泛應用于科研和生產(chǎn)。在應用中化殺劑的施用方法主要采用常規(guī)噴霧法，使用方法單一，且這種方法易受噴藥機械的質量和施藥人員施藥技術的影響，特別是在小面積或單株應用效果不佳，容易出現(xiàn)誘導效果不好或者出現(xiàn)較為嚴重的藥害問題。

表4 化殺劑SX-1不同施藥方法誘導雄性不育對油菜性狀的影響

本試驗的研究結果表明，5種施藥方法，其中涂莖法、注莖法、灌根法均為單株用藥，適用于小面積化學雜交育種和在常規(guī)雜交育種方面代替人工去雄，3種方法中灌根法用時最短，施藥效率最高，其次為涂莖法和注莖法，差異達顯著水平。單株用藥量以灌根法最高，達到0.78 mg/株，其次為注莖法和涂莖法，說明涂莖法的藥劑利用率最高。在使用效果上，3種方法在使用中定株操作，不存在漏施現(xiàn)象，所獲得的不育株率高，均為100%。涂莖法在理論上單株用藥量為0.2 mL，但在實際操作中很難達到精準，雖然可獲得較高的全不育株率，但平均藥害株率在3種施藥方法中最高，達到9.8%。注莖法施藥量精準，實際可操作性強，在獲得99.25%全不育株情況下，藥害株率仍然為0，不育性持續(xù)時間高達21.5 d，而且對油菜農藝及產(chǎn)量性狀的影響不顯著。因此，綜合評價考量，在小面積化學雜交育種和常規(guī)雜交育種方面代替人工去雄的情況下，注莖法最優(yōu)。

5種施藥方法中以飽和噴霧法和標準噴霧法的施藥效率較高，分別為1.00、0.25 s/株，在大面積化殺制種中優(yōu)點突出，比較來看，雖然飽和噴霧法在單株施藥用時、用水量上均高于標準噴霧法，但在平均不育株率、全不育株率和不育性持續(xù)時間上顯著高于標準噴霧法，而藥害株率僅為1.25%，顯著低于標準噴霧法，且對油菜農藝及產(chǎn)量性狀的影響不顯著。因此，綜合評價考量，在大面積化殺制種中，飽和噴霧法優(yōu)點突出，而飽和噴霧法機械化噴藥技術有待于今后進一步研究探索。

科學合理的施藥方法是影響藥劑效果的關鍵因素，也是發(fā)揮藥物最大活性的基礎[22]，莖部用藥和噴霧法相比較，莖部用藥可以顯著降低藥劑的使用量，大量節(jié)約資源，但莖部用藥效率較低，噴霧法在資源上則有些浪費，而在使用效率上較高。油菜化學雜交劑應用廣泛，使用環(huán)境及要求復雜，而在不同環(huán)境和要求下，施用方法均以化殺效果為主，同時要兼顧操作難易、資源節(jié)約、效率和藥害高低。本研究篩選出的注莖法和飽和噴霧法為油菜化殺劑更廣泛應用提供了技術參考。