兩系小麥BNS花粉育性與氣象因子的關系

陳佳娜，周美蘭*，茹振剛，陳 靜，楊文平

(1湖南農業大學農學院，長沙410128;2河南科技學院小麥中心，新鄉453003)

目前，中國小麥需求缺口很大。雖然中國小麥播種面積近年來有所增加，但提高小麥單產仍是保持小麥持續增產能力的主要途徑［1～3］。雜種優勢利用可顯著提高小麥產量和改善品質［4～6］。有研究表明，小麥溫光敏核不育系以其不需要保持系、一系兩用、不存在異源細胞質對農藝性狀的負效應、操作簡單、雜交種子成本低等優點，成為小麥雜種優勢利用的熱點［7～14］。在生態型小麥雄性不育系研究中，溫度和光照是影響其育性的重要因子，筆者采用分期播種試驗，對BNS(為河南科技學院發現并育成的兩系小麥溫光敏雄性不育系［7］)花粉育性與氣象因子的關系進行分析，旨在探討BNS的花粉育性轉化規律，為進一步研究BNS育性表現提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試小麥品種為溫光敏雄性不育小麥BNS、百農矮抗58和揚麥13。百農矮抗58和揚麥13為對照品種，其中BNS和百農矮抗58均由河南科技學院選育，種子由河南科技學院小麥中心提供。揚麥13，由揚州大學選育，種子由湖南農業大學提供。

1.2 試驗設計

試驗于2009年9月至2010年5月在湖南農業大學農學院試驗基地進行。采用分期播種試驗方法，分12個播種期，以9月23日為第一個播期，以后每8天一期，即:9月23日、10月1日、10月9日、10月17日、10月25日、11月2日、11月10日、11月18日、11月26日、12月4日、12月12日、12月20日。裂區設計，以播期為主區，材料為副區，3次重復。每個材料種4行，行距25 cm，行長150 cm，壟與壟之間50 cm。栽培管理措施同大田生產。

2.3 測定項目與方法

生育期記載:分別記載播種期、出苗期、3葉期、分蘗期、拔節期、孕穗期、抽穗期、開花期、成熟期的發生日期。

花粉育性測定:從每播期始花期至開花結束為止，每天早上8:00至9:30采樣，用數碼顯微鏡DMBI－223進行花粉鏡檢。取樣時分別取任意3株小穗上當日開的6朵穎花，每朵穎花取3個花藥進行混合制片，用1%I2－KI溶液染色，在10×10倍顯微鏡下觀察3個視野并拍照，分別數計3個視野內典敗、圓敗、染敗和可育花粉的個數，并計算其花粉敗育率。每個材料做2個重復的花粉玻片。

花粉敗育率=(染敗花粉數+圓敗花粉數+典敗花粉數)/(花粉總數)×100%

花粉不育率分級標準:

不育等級 正常可育 低不育 半不育 高不育 全不育不育花粉率(%) ﹤50 50～69 70～94 ﹥95 100

相關氣象資料由湖南長沙馬坡嶺國家基本氣象站提供(表1)。

表1 2006～2010年湖南長沙日平均溫度和日照時數

2 結果與分析

2.1 不同播期BNS的育性表現

從表2、表3可以看出，BNS花粉育性隨播期的變化而變化，出現了從完全不育到可育的育性轉換過程，11月10日前播種花粉敗育率為95%以上，表現為高度不育。11月10日播期在不同測定日期中花粉敗育率差異顯著(表3)，11月18日、11月26日播期趨勢相同，說明這3個播種期是BNS花粉育性的轉換期，此后隨播期推遲BNS花粉敗育率逐漸降低，最后趨于平穩。

表2 BNS不同播期的生育期及其育性表現

表3 BNS同一播期不同測定日期的花粉敗育率

各個觀察日期的花粉鏡檢結果 (表4)顯示，BNS在4月3日前開花，花粉完全敗育，4月4日開花的花粉開始轉育，4月5日至8日是不育系花粉育性轉換的關鍵，此時開花的花粉敗育率明顯下降，可育花粉增多。

表4 BNS在同一花粉測定日期內不同播期的花粉敗育率

花粉鏡檢過程中發現，BNS的花粉敗育類型以典型敗育為主，在育性轉變過程中，花粉由典敗→圓敗→染敗→完全可育轉變，同時田間觀察發現，花粉不育時花藥不外露，而轉為可育時，花藥外露并散粉。

2.2 BNS花粉育性與溫度的關系

從表5可以看出，BNS的花粉敗育率與抽穗前10～15 d的日平均溫度和抽穗前7～15 d的日平均最低溫度均達到極顯著水平，相關系數在－0.922 4～－0.768 9，其中以抽穗前10～12 d的相關系數最大，說明此階段為BNS育性轉換的敏感期，該階段的氣溫變化對BNS育性有顯著影響，花粉敗育率隨溫度的升高而降低。

表5 BNS抽穗前1～30 d每3 d滑動平均最低溫度、平均溫度與花粉敗育率的相關系數

2.3 BNS育性轉換的臨界溫度

比較BNS育性轉換最敏感時期的日平均溫度(表6)可以看出，BNS的花粉敗育率隨日平均溫度的升高而降低，呈極顯著負相關，說明低溫是造成BNS育性轉換的主要原因，在敏感期內平均溫度低于8.9℃時，BNS花粉敗育率大于94% ，表現為高度不育，當平均溫度高于8.9℃時，育性逐步增加。

表6 不同播期下BNS花粉敗育率與抽穗前10～15 d的平均溫度

2.4 BNS花粉育性與日照時數的關系

由表7可知，BNS的花粉敗育率與抽穗前10～15 d的日照時數的相關達到極顯著水平，相關系數在－0.903 1～－0.631 6，其中抽穗前13～15 d的相關系數最大，說明此階段為BNS育性轉換的敏感期，該階段的日照時數變化對BNS育性有顯著影響，花粉敗育率隨日照時數的增加而降低。

表7 BNS抽穗前1～30 d每3 d滑動日照時數與花粉敗育率的相關系數

3 結論與討論

本試驗分析結果表明，BNS花粉育性隨播期的推遲而變化，出現了從完全不育到可育的育性轉換過程，其花粉敗育率與抽穗前10～15 d的平均溫度、抽穗前7～15 d的平均最低溫度和抽穗前10～15 d的日照時數的相關達到極顯著水平，均呈極顯著負相關;BNS在4月3日以前開花，花粉完全敗育，4月4日開花的花粉開始轉可育，4月 5、6、7、8日是不育系花粉育性轉換的關鍵時期。這與前人［15～18］的研究結果基本一致。但這次試驗結果中，BNS的花粉最低敗育率為80%，并未出現從完全不育→半不育→可育的走勢，這與2010年異常的天氣情況有關(表1)，2010年的2月中旬和3月上旬平均溫度比前3年明顯要低，而這兩段時間又剛好處在BNS的育性敏感期內，導致BNS花粉敗育率較高，對照楊麥13和百農58的育性表現(表2)證明了這一點。

針對BNS花粉育性的表現，低溫是影響BNS育性轉換的主要原因，表現低溫不育，適溫可育，當日平均溫度低于8.9℃時表現徹底不育，此后隨著溫度的升高育性逐步增加，說明BNS的育性轉化溫度為9℃左右，比同類型的不育材料 13s－1［19］、LT －1－ 3A［20］、Es － 50［21］、A3314［22］、BS210［23］等的轉化溫度要低，這對調控雄性不育的表現十分有利。

總之，溫度和日照時數對BNS花粉育性均有極顯著相關性，且其溫度的影響大于日照時數的影響。但各氣象因子與不同類型的敗育花粉(典敗花粉、圓敗花粉、染敗花粉)之間的相關性及BNS育性轉換機理有待進一步研究。

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