甘藍(lán)型油菜抗除草劑恢復(fù)系18Z363苯磺隆抗性劑量篩選

張超 代文東 王軍 唐容 黃莎 楊克相 饒勇

摘要：[目的]研究不同劑量苯磺隆對(duì)甘藍(lán)型油菜苗期葉綠素含量、存活率及成熟期農(nóng)藝性狀的影響，為波里馬細(xì)胞質(zhì)不育（polima cytoplasmic male sterility，polCMS）恢復(fù)系18Z363篩選安全、有效、經(jīng)濟(jì)的苯磺隆除草劑施用量提供依據(jù)。[方法]以polCMS恢復(fù)系18Z363、M342、2350C及雜交種LDX95-58AXl82363為試驗(yàn)材料，盆栽種植于4-6葉期噴施不同劑量的苯磺隆，7d后采用SPAD-502葉綠素測(cè)定儀測(cè)量葉片的葉綠素含量，14d后調(diào)查存活率;大田種植4-6葉期噴施不同劑量的苯磺隆，于成熟期考察主要農(nóng)藝性狀。[結(jié)果]油菜葉片葉綠素含量SPAD值隨苯磺隆施用劑量的增加而下降，在18.0g·hm及以上劑量處理下，不抗除草劑材料2350C葉片葉綠素含量SPAD值顯著下降到較低水平，而抗除草劑材料18Z363、M342及雜交種LDX95-58AX 18Z363的SPAD值仍保持較高水平;18.0g·hm處理下不抗除草劑材料2350C存活率為0，而18Z363、M342及雜交種LDX95-58A×18Z363存活率在88.9%以上;高于18.0g·hm劑量的苯磺隆處理對(duì)18Z363、M342及雜交種LDX95-58A×18Z363成熟期的主要農(nóng)藝性狀造成不同程度的負(fù)面影響。[結(jié)論]polCMS恢復(fù)系18Z363及配制的“三系”雜交種的最適苯磺隆施用劑量為18.0g·hm。

關(guān)鍵詞：甘藍(lán)型油菜;苯磺隆;除草劑;恢復(fù)系

中圖分類號(hào)：S482.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-0384（2019）09-1081-06

0引言

（研究意義）油菜是我國(guó)主要的油料作物之一，種植面積常年維持在700萬(wàn)hm以上，是我國(guó)食用油的重要來(lái)源。油菜生產(chǎn)易受雙子葉闊葉類雜草侵害，較難防治。苯磺隆除草劑具有毒性低、半衰期短、殘留少等優(yōu)點(diǎn)，在防治闊葉類雜草中應(yīng)用廣泛，因此篩選、培育抗苯磺隆除草劑的油菜品系已是當(dāng)前油菜育種的重要目標(biāo)之一。不同基因型的甘藍(lán)型油菜對(duì)苯磺隆的抗性效果存在差異，另外，不適量的噴施苯磺隆除草劑容易使雜草產(chǎn)生耐藥性同時(shí)增加田間除草劑殘留的風(fēng)險(xiǎn)，因此，篩選最安全、有效、經(jīng)濟(jì)的苯磺隆施用量，對(duì)抗除草劑油菜的推廣應(yīng)用具有重要的意義。（前人研究進(jìn)展）苯磺隆除草劑可以抑制植物乙酰羥酸合酶（Acetohydroxy acid synthase，AHAS），使亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸等3種支鏈氨基酸生物合成受阻，蛋白質(zhì)合成停止，最終導(dǎo)致植株死亡;另一方面，苯磺隆除草劑導(dǎo)致植物體光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的崩潰也是植物死亡的原因之一，張衛(wèi)國(guó)采用苯磺隆除草劑處理黨參幼苗，發(fā)現(xiàn)葉片葉綠素含量受到了影響，表明葉綠素含量與苯磺隆處理間存在一定的相關(guān)性。過(guò)量施用苯磺隆除草劑不僅增加環(huán)境殘留壓力、促使雜草產(chǎn)生耐藥性，還容易對(duì)作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量造成不同程度的負(fù)面影響，因此明確作物適宜的苯磺隆除草劑施用量具有重要意義，王倩等在油菜萌發(fā)期耐苯磺隆種質(zhì)資源篩選的研究中認(rèn)為最佳苯磺隆濃度為25mg·kg。殷會(huì)德等綜合植株、籽粒及土壤中苯磺隆的殘留量和除草效果認(rèn)為冬小麥田苯磺隆的推薦施用劑量為225g·hm。（本研究切入點(diǎn)）研究不同劑量的苯磺隆對(duì)抗除草劑甘藍(lán)型油菜的葉綠素含量、存活率及成熟期農(nóng)藝性狀的影響，探究油菜最佳苯磺隆施用劑量的報(bào)道較少。（擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題）本研究采用不同劑量的苯磺隆處理甘藍(lán)型油菜抗除草劑波里馬細(xì)胞質(zhì)不育（polima cytoplasmic male sterility，pol CMS）恢復(fù)系18Z363、2350C、M342及雜交組合LDX95-58A×18Z363（F雜交種，下同），測(cè)量各處理葉片葉綠素含量，調(diào)查各處理苗期存活情況，同時(shí)考察各處理成熟期的農(nóng)藝性狀，為確定抗除草劑pol CMS恢復(fù)系18Z363苯磺隆最佳施用劑量，保證用藥安全提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試的甘藍(lán)型油菜抗磺酰脲類除草劑材料M342由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所提供，18Z363為本單位利用pol CMS恢復(fù)系2350C與M342雜交選育而成，pol CMS不育系LDX95-58A由貴州省油料研究所李大雄研究員提供。

供試除草劑：苯磺隆（有效成分10%，可濕性粉劑），購(gòu)自安徽省圣丹生物化工有限公司。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)與處理 盆栽鑒定：M342（陽(yáng)性對(duì)照）、2350C（陰性對(duì)照）、18Z363、雜交組合LDX95-58A×18Z363均勻播種于34cm（直徑）×23cm（高）的塑料花盆中，培養(yǎng)基質(zhì)為營(yíng)養(yǎng)土、蛭石、珍珠巖按體積比2：1：1配制，正常水肥管理，自然光照條件生長(zhǎng)，3葉期定苗，每盆10株;4-6葉期噴施苯磺隆除草劑，具體施用量見表1，對(duì)照（CK）為清水;每個(gè)材料每個(gè)處理噴施3盆。

大田鑒定：與盆栽鑒定一致共設(shè)5個(gè)施用劑量梯度（CK、T1、T2、T3、T4）（表1），材料種植設(shè)計(jì)為每個(gè)小區(qū)3行（行長(zhǎng)200cm、行距40cm），3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列;將18Z363、M342及雜交組合LDX95-58A×18Z363按行以穴距20cm均勻播種，每穴播種3-5粒，3-6葉期噴施不同劑量的苯磺隆除草劑，14d后定苗，每穴留苗1株，正常田間管理。

1.2.2葉綠素含量SPAD值測(cè)定 盆栽幼苗苯磺隆處理7d后采用SPAD-502型葉綠素計(jì)（日本）測(cè)量葉片葉綠素含量SPAD值（主要原理為：葉綠素是吸收光線的主要物質(zhì)，不同波長(zhǎng)的光線，葉片的吸收量不同，采用波長(zhǎng)650nm的紅光和波長(zhǎng)940nm的紅外線穿透葉片，采集透射后的光信號(hào)，通過(guò)兩種波長(zhǎng)光的透光系數(shù)來(lái)確定葉片當(dāng)前葉綠素的相對(duì)含量即SPAD值），測(cè)定時(shí)選擇第1片葉，避開葉脈測(cè)定葉片中間部位，每盆至少測(cè)量5株取平均值，重復(fù)3盆。

1.2.3性狀調(diào)查 盆栽鑒定：噴施苯磺隆除草劑后14d，調(diào)查盆栽幼苗的存活株（排除死亡植株及生長(zhǎng)受抑制植株），計(jì)算存活率，存活率=（處理后存活株數(shù)/總株數(shù)）×100%;

大田鑒定：成熟期各小區(qū)隨機(jī)取10個(gè)正常單株進(jìn)行考種，考察株高、分枝高度、一次分枝數(shù)、二次分枝數(shù)、主花序長(zhǎng)度、主花序角果數(shù)、單株總角果數(shù)、千粒重、每角粒數(shù)、單株產(chǎn)量等性狀;采用FOSS NIRSystem近紅外分析儀（美國(guó)）測(cè)量種子含油量。

1.3數(shù)據(jù)處理

用Excel2013整理匯總數(shù)據(jù)，采用SPSS22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同劑量苯磺隆處理對(duì)恢復(fù)系18Z363葉綠素含量SPAD值的影響

由表2可見，苯磺隆處理后油菜葉片的葉綠素含量SPAD值隨噴施除草劑苯磺隆劑量的增加而呈下降的趨勢(shì)，表明葉綠素含量SPAD值與苯磺隆處理劑量呈負(fù)相關(guān);其中不抗除草劑材料2350C在18.0g·hm及以上劑量處理下，葉片葉綠素含量SPAD值急劇下降到較低水平;而18Z363、M342及組合LDX95-58A×18Z363葉片葉綠素含量SPAD值隨苯磺隆處理劑量增加而下降的趨勢(shì)較平緩，且在T3、T4高劑量處理下也能保持較高水平，但LDX95-58A×18Z363葉綠素含量SPAD值在每個(gè)劑量的苯磺隆處理之間差異均達(dá)到顯著水平，可見LDX95-58A×18Z363的葉綠素含量比18Z363、M342對(duì)苯磺隆更敏感。

2.2恢復(fù)系18Z363對(duì)不同劑量苯磺隆的抗性效果

對(duì)2350C、M342、18Z363及pol CMS雜交組合LDX95-58A×18Z363盆栽幼苗噴施不同劑量的苯磺隆除草劑發(fā)現(xiàn)（表3）：在較低劑量T1（9.0g·hm）處理下，2350C存活率急劇下降到57.8%，而M342、18Z363及LDX95-58A×18Z363在此劑量的苯磺隆處理下存活率在90%以上;當(dāng)處理劑量提高到T2（18.0g·hm）時(shí)，2350C存活率為0，抗除草劑材料M342、18Z363的存活率較CK略有下降，但差異未達(dá)到顯著水平，而組合LDX95-58A×18Z363存活率與CK相比顯著下降;在T3（27.0g·hm）及T4（36.0g·hm）較高濃度的苯磺隆除草劑處理下18Z363、M342和LDX95-58A×18Z363的存活率與CK相比顯著下降，但18Z363、M342在T3、T4處理下存活率仍保持在73.3%以上，而LDX95-58A×18Z363的存活率下降到55.6%?？梢姡謴?fù)系18Z363與M342一樣具有較強(qiáng)的苯磺隆除草劑抗性，雜交組合LDX95-58A×18Z363對(duì)苯磺隆的抗性要弱于18Z363，而不抗除草劑的2350C對(duì)苯磺隆敏感。

2.3不同劑量苯磺隆處理對(duì)恢復(fù)系18Z363成熟期主要農(nóng)藝性狀的影響

成熟期主要農(nóng)藝性狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)（表4），18Z363、M342及雜交組合LDX95-58A×18Z363每角粒數(shù)、千粒重性狀在各劑量苯磺隆處理下無(wú)顯著差異;3個(gè)材料的株高性狀在T1、T2、T3處理劑量下與CK相比差異不顯著，在T4處理下均比CK顯著降低;在T3、T4處理下18Z363、M342分枝高度顯著增高，而雜交組合LDX95-58A×18Z363的分枝高度未受影響;在T1、T2劑量苯磺隆處理下18Z363、M342及雜交組合LDX95-58A×18Z363一次分枝數(shù)、二次分枝數(shù)、單株總角果數(shù)、主花序長(zhǎng)度及主花序角果數(shù)與CK相比差異均不顯著，而在T3、T4處理下這些性狀與CK相比均呈不同程度的降低。可見，在9.0g·hm及18.0g·hm的苯磺隆除草劑處理下18Z363、M342及雜交組合LDX95-58A×18Z363的主要農(nóng)藝性狀未受到影響，而在27.0g·hm及36.0g·hm的苯磺隆處理下這3個(gè)材料的生長(zhǎng)受到不同程度的影響，主要表現(xiàn)為成熟期株高降低、分枝數(shù)減少、單株角果數(shù)下降、主花序變短、主花序角果數(shù)減少。以上表明，生產(chǎn)中pol CMS恢復(fù)系18Z363及利用18Z363配制雜交組合的苯磺隆施用量應(yīng)不超過(guò)18.0g·hm。

3討論與結(jié)論

葉綠素含量SPAD值的測(cè)量廣泛用于植物氮素營(yíng)養(yǎng)診斷研究，但未見用于評(píng)估苯磺隆除草劑對(duì)油菜的影響的報(bào)道。本研究發(fā)現(xiàn)油菜葉片SPAD值隨苯磺隆處理劑量的增加而呈現(xiàn)顯著下降的趨勢(shì)，與張衛(wèi)國(guó)用不同濃度的苯磺隆處理黨參后葉片葉綠素含量的變化趨勢(shì)一致;趙勇在采用不同濃度的除草劑處理甘蔗的研究中也發(fā)現(xiàn)葉綠素含量SPAD值隨除草劑濃度增加而下降，可見苯磺隆等除草劑對(duì)植物的葉綠素含量存在負(fù)面影響，這與生產(chǎn)中噴施除草劑會(huì)導(dǎo)致植株出現(xiàn)“失綠”的現(xiàn)象相吻合。在18.0g·hm及以上劑量的苯磺處理下，2350C的葉綠素含量SPAD值呈“斷崖式”下降，而抗除草劑材料18Z363、M342及雜交組合LDX95-58A×18Z363的葉綠素含量SPAD值仍能維持較高水平，表明不抗苯磺隆除草劑油菜在18.0g·hm及以上劑量的苯磺隆處理下葉綠素迅速降解，而抗除草劑材料則反之。

評(píng)價(jià)油菜耐除草劑的程度主要是調(diào)查處理后的死亡植株以及受抑制植株，計(jì)算存活率。本研究發(fā)現(xiàn)在9.0g·hm的苯磺隆處理下，陰性對(duì)照2350C存活率急劇下降到57.8%，說(shuō)明不抗苯磺隆除草劑的甘藍(lán)型油菜對(duì)苯磺隆較敏感，較小的施用量就能致死，這一現(xiàn)象與信曉陽(yáng)等的研究結(jié)果一致;在18.0g·hm劑量處理下2350C完全死亡，而M342、18Z363及組合LDX95-58A×18Z363仍能保持較高的存活率，可見18.0g·hm可作為篩選抗與不抗苯磺隆除草劑材料的處理劑量，但該施用量與王倩等在油菜萌發(fā)期耐苯磺隆資源評(píng)價(jià)時(shí)使用量25mg.L相差較大，主要原因可能是種子萌發(fā)期對(duì)苯磺隆比較敏感，較低施用量就能達(dá)到鑒定效果。在高劑量（27.0g·hm、36.0g·hm）的苯磺隆處理下18Z363、M342也能保持70%以上的存活率，可見轉(zhuǎn)育的polCMS恢復(fù)系18Z363與Hu等報(bào)道的M342一樣具有較強(qiáng)的磺酰脲類除草劑抗性。而雜交組合LDX95-58A×18Z363的苯磺隆除草劑抗性弱于18Z363及M342，這可能是由于雜交組合中攜帶的是雜合的除草劑抗性基因，與攜帶純合除草劑抗性基因的18Z363、M342相比基因劑量減少所致。

不同劑量苯磺隆處理的油菜成熟期考種發(fā)現(xiàn)，在9.0g·hm及18.0g·hm劑量的苯磺隆處理下，18Z363、M342及雜交組合LDX95-58A×18Z363的主要農(nóng)藝性狀均未受到顯著影響，表明18.0g·hm苯磺隆劑量對(duì)18Z363是安全的。在27.0g·hm及36.0g·hm劑量的苯磺隆處理下18Z363、M342及雜交組合LDX95-58A×18Z363的株高、一次分枝數(shù)、二次分枝數(shù)、主花序長(zhǎng)度、主花序角果數(shù)及單株角果數(shù)等農(nóng)藝性狀均受到了不同程度的負(fù)面影響，而Hu等用4倍正常除草劑施用濃度的噻吩磺隆處理M342發(fā)現(xiàn)M342成熟期農(nóng)藝性狀與對(duì)照無(wú)顯著差異，主要原因可能是因?yàn)楸交锹”揉绶曰锹〉陌胨テ陂L(zhǎng)，高劑量的苯磺隆處理對(duì)油菜苗期生長(zhǎng)的抑制作用持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致生長(zhǎng)發(fā)育延遲，進(jìn)而引起農(nóng)藝性狀有所改變;此外，本研究施用的27.0g·hm及36.0g·hm苯磺隆劑量高于蔣仁堂等、李廣闊等麥田除草施用苯磺隆的推薦用量，可能對(duì)油菜造成了藥害，導(dǎo)致農(nóng)藝性狀受到負(fù)面影響。

綜上可見，18.0g·hm苯磺隆處理導(dǎo)致不抗除草劑油菜葉綠素迅速降解，植株死亡，而在該劑量處理下抗除草劑pol CMS恢復(fù)系18Z363及配制的組合LDX95-58A×18Z363葉綠素降解較慢，存活率保持在88.9%以上，且成熟期農(nóng)藝性狀未受到顯著影響，因此，針對(duì)抗除草劑pol CMS恢復(fù)系18Z363及其配制的“三系”組合的苯磺隆最佳施用量為18.0g·hm。