轉bar基因抗草銨膦油菜對草銨膦抗性的評價

魯軍雄，陳社員，官春云，劉忠松，王國槐，肖 剛

(湖南農業大學/國家油料改良中心湖南分中心，長沙410128)

草銨膦是德國艾格福公司開發的有機磷類滅生性除草劑[1]，具有殺草譜廣、高效、低毒、易分解、低殘留、對環境相對安全等優點，得到廣泛應用[2]。比利時PGS公司和德國艾格福公司先后應用生物技術將從潮濕鏈霉菌中分離得到抗草銨膦的bar基因導入油菜，使油菜獲得草銨膦抗性[3]，從而使草銨膦由苗前滅生性除草劑變為苗后選擇性除草劑。在北美，轉基因抗除草劑油菜的種植產生了極大的經濟和社會效益，為油菜田的雜草防除樹立了全新的概念[2]。湖南農業大學于2002年將bar基因導入湘油15號、742分別育成抗草銨膦油菜15A、742R，并于2006年批準進入中間試驗。隨后，通過轉育育成抗草銨膦的雜交油菜品系7748。陳浩等[4]對轉bar基因油菜742R的抗性特點研究表明，742R在苗期就具有極強的草銨膦抗性，為草銨膦的安全使用提供了依據。普惠明等[3]對從加拿大引進的轉基因抗草銨膦的雜交油菜組合HCN－19的抗性研究表明，油菜苗4～5葉期噴施有效濃度為0.15%的草銨膦750 kg/hm2，未發現死苗和藥害現象，抗性效應明顯。董云等[5]對3個引進的抗草甘膦油菜品種 Conquest、Quest、Lg3295進行了性狀的鑒定研究，結果表明，引進的抗除草劑油菜比對照品種隴油5號減產26%以上，在甘肅省不能直接推廣應用，應通過各種育種手段將其抗除草劑的性狀導入當地主栽品種。本研究擬對湖南農業大學自主研發的抗草銨膦的雜交油菜品系7748的草銨膦抗性特征、豐產性、品質性狀等進行評價與鑒定，為抗草銨膦雜交油菜在生產上推廣與應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

轉bar基因抗草銨膦雜交油菜7748，種子由湖南農業大學油料所提供。

1.2 試驗藥劑

13.5%草銨膦，商品名巴斯達，由臺灣巴斯夫股份有限公司生產;油力1+1，有效成分及含量為10%丙酯草醚+10.8%精喹禾靈，山東僑昌化學有限公司產品;10.8%高效氟吡甲禾靈，商品名蓋草能，美國陶氏益農公司產品。

1.3 試驗方法

試驗于2011年在湖南農業大學進行。前茬為水稻，每公頃施復合肥(16∶16∶16)600 kg。其它管理同一般大田。試驗設置除草劑(A)、密度(B)兩個因素，A因素有4個水平，分別為巴斯達(A1)、油力1+1(A2)、蓋草能(A3)、清水對照(A4);B因素有2個水平，分別為37.5萬株/hm2(B1)、22.5萬株/hm2(B2)。試驗共8個處理，4次重復，32個小區，小區面積20 m2(2 m×10 m)，隨機區組設計，各處理見表1。試驗參照中華人民共和國國家標準《田間藥效試驗準則(一)除草劑防治油菜類作物雜草(GB/T 17980.45－2000)》和國務院頒布《農業轉基因生物安全管理條例》執行。

表1 試驗設計Table 1 Treatments in this experiment

1.4 觀測內容與方法

每處理隨機取6株油菜，藥后每5 d調查1次，共調查8次，記載油菜單株鮮重、株高、單株葉面積動態(葉長、葉寬、葉面積)。

采用LI－6400型便攜式光合作用儀測定凈光合速率，于藥后每4 d調查1次，共調查8次，每處理每次觀測5片油菜葉，重復3次。

采用SPAD－502型便攜式葉綠素儀測定油菜SPAD值，于藥后每5 d觀測1次，共調查8次，每處理每次測10片油菜葉，重復3次。

油菜成熟前1 d各處理取10株進行考種;油菜成熟后，各小區單打單收，記載各小區產量。

采用NIR system－5000型近紅外品質分析儀初步分析油菜品質，4次重復。脂肪酸組成采用Agilent 6400型氣相色譜儀檢測，1次重復。

2 結果與分析

2.1 單株鮮重

由表2可知，在B1水平下，與對照相比，A1處理5 d后油菜單株鮮重顯著降低，10 d后達到極顯著水平，但15 d后開始恢復，30 d后極顯著高于對照;A2處理5 d后油菜單株鮮重極顯著降低，40 d后極顯著高于對照;A3處理10 d后單株鮮重顯著降低，40 d后極顯著高于對照。在B2水平下，與對照相比，A1處理5 d、10 d、15 d后油菜單株鮮重極顯著降低，30 d后極顯著高于對照;A2處理5 d、10 d、15 d后油菜單株鮮重極顯著降低，30 d后極顯著高于對照;A3處理10 d、15 d后油菜單株鮮重極顯著降低，30 d后極顯著高于對照。

表2 不同處理油菜單株鮮重(g)動態Table 2 The fresh weight of different treatments in different stages

2.2 株高

從表3可見，在B1水平下，A1處理5 d、10 d、15 d、20 d后株高極顯著低于對照，但30 d后顯著高于對照;A2 處理5 d、10 d、15 d、20 d、25 d 極顯著低于對照，40 d后恢復到對照水平;A3處理30 d內與對照無顯著差異，40 d后顯著高于對照。在B2水平下，A1 與 A2 處理 5 d、10 d、15 d、20 d、25 d 極顯著低于對照，30 d后恢復到對照水平;A3處理10 d后顯著低于對照，15 d后恢復到對照水平。

表3 不同處理油菜株高(cm)動態Table 3 The plant height of different treatments in different stages

2.3 單株葉面積

從表4可見，在B1水平下，A1處理5 d、10 d、15 d后單株葉面積極顯著低于對照，20 d后則極顯著高于對照;A2處理5 d、10 d、15 d后極顯著低于對照，25 d后則極顯著高于對照;A3處理5 d、10 d后極顯著低于對照，25 d后則極顯著高于對照。在B2水平下，A1處理5 d、10 d、15 d后單株葉面積極顯著低于對照，20 d后則極顯著高于對照;A2處理5 d、10 d、15 d后極顯著低于對照，30 d后則極顯著高于對照;A3處理在調查期內均顯著低于對照。

在 B1、B2 水平下，20 d、25 d、30 d、35 d、40 d后，A1處理油菜單株葉面積均大于A2、A3處理。

表4 不同處理油菜單株葉面積(cm2)動態Table 4 The leaf area of different treatment in different stages

2.4 凈光合速率

從表5可見，在B1水平下，A1處理4 d后凈光合速率極顯著低于對照A4，12 d后恢復到對照水平，32 d后極顯著高于對照，盛花期也極顯著高于對照;A2處理4 d、8 d、12 d后極顯著低于對照，24 d后才恢復到對照水平;A3處理盛花期顯著高于對照，其余觀察期內與對照無顯著差異。在B2水平下，A1處理4 d、8 d后凈光合速率極顯著低于對照，32 d后顯著高于對照，盛花期時極顯著高于對照;A2 處理4 d、8 d、12 d、16 d 后極顯著低于對照，28 d后才恢復到對照水平;A3處理盛花期顯著高于對照，其余觀察期內與對照無顯著差異。

在B1水平下，A1處理各時期凈光合速率均高于 A2，A1 處理4 d、8 d、12 d 低于 A3 處理，但以后各時期大多大于A3處理;在B2水平下，A1處理各時期凈光合速率均高于A2，A1處理4 d、8 d、12 d低于A3處理，但以后各時期大多大于A3處理。

表5 不同處理不同時期油菜凈光合速率Table 5 The net photosynthetic rate of different treatments in different stages

2.5 SPAD值

從表6可知，在 B1水平下，A1處理3 d后SPAD值極顯著低于對照，但6 d后恢復到對照水平;A2處理3 d、6 d、9 d后均極顯著低于對照，15 d后恢復到對照水平;A3處理各時期與對照無顯著差異。在B2水平下，A1處理3 d后SPAD值極顯著低于對照，但6 d后恢復到對照水平，30 d后顯著高于對照。A2處理3 d、6 d、9 d、12 d后均極顯著低于對照，30 d后顯著高于對照，A3處理3 d后顯著低于對照，其余各時期與對照無顯著差異。

表6 不同處理不同時期油菜SPAD值Table 6 The SPAD of different treatment in different stages

2.6 產量及產量構成

各水平組合平均產量的差異顯著性檢驗結果表明，處理A3B1的產量最高，極顯著高于處理A4B1、A3B2，顯著高于 A4B2;處理 A2B1極顯著高于A3B2，顯著高于 A4B2、A4B1;處理 A1B2、A1B1 極顯著高于A3B2;處理A2B2顯著高于A3B2;其余處理間差異不顯著(表7)。

表7 各處理油菜小區產量Table 7 The yield of different treatments

除草劑(A)、密度(B)兩因素都為固定模型，區組為隨機模型，F檢驗結果表明，密度、密度與除草劑間的差異顯著。

密度水平間平均產量間的差異顯著性檢驗結果表明，密度B1的平均產量極顯著高于B2。

除草劑間平均產量的差異顯著性檢驗結果表明，處理A1的平均產量最高，處理A2的平均產量其次，兩者差異不顯著，但均極顯著高于處理A3和對照的平均產量。

除草方式與油菜成苗密度間互作顯著，其中以A3B1表現最優，A3B2最差，即油菜在成苗密度為B1時使用除草劑A3產量最高，在成苗密度為B2時使用除草劑A3產量最低。

從表8可以看出，草銨膦處理后，油菜全株角果數有所下降，但角粒數、千粒重提高;油力處理主要依靠千粒重的提高來增加產量;蓋草能處理，在高密度水平下，油菜全株角果數、角粒數、千粒重均有提高，從而表現增產，在低密度水平下，油菜角粒數、千粒重雖然有所增加，但全株角果數大大降低，因而表現減產。

表8 油菜產量構成Table 8 Investigation of yield components of rape

2.7 品質分析

近紅外品質分析結果表明，各處理油菜籽含油量、蛋白質含量、硫苷含量均無顯著差異，說明各處理對油菜籽含油量、蛋白質含量、硫苷含量沒有影響(表9)。

脂肪酸組成分析表明:各處理各組分與對照相比無顯著差異，說明各處理對品質無不利影響(表10)。

表9 近紅外品質分析結果Table 9 The quality of rapeseed of different treatments

表10 脂肪酸組成分析(%)Table 10 The component of fatty acid of different treatments

3 小結與討論

從油菜生長情況來看，藥后兩周左右內，油力極顯著抑制油菜單株鮮重、單株葉面積、葉綠素相對含量以及凈光合速率，藥后30 d左右，葉綠素相對含量、凈光合速率恢復到對照水平，僅單株鮮重、單株葉面積極顯著超過對照，藥后三周左右內極顯著抑制油菜株高，藥后30 d左右恢復到對照水平。

巴斯達處理后4 d內極顯著抑制油菜葉綠素相對含量、凈光合速率，藥后30 d左右葉綠素相對含量顯著高于對照、凈光合速率極顯著高于對照，藥后兩周左右內極顯著抑制油菜單株鮮重、單株葉面積，藥后30 d左右，均極顯著高于對照，藥后三周內左右極顯著抑制油菜株高，藥后30 d左右超過對照。

蓋草能對葉綠素相對含量、凈光合速率無影響，但藥后一周內極顯著抑制油菜單株鮮重、株高，藥后30 d左右，單株鮮重極顯著高于對照，株高恢復到對照水平，藥后兩周左右內極顯著抑制單株葉面積，藥后30 d左右極顯著高于對照。

李儒海等[6]對轉基因抗草甘膦棉花與常規棉花對草甘膦耐受性的比較研究認為，平均株高、受害級別和受害指數這三個指標能夠比較全面地評價棉花植株對除草劑的耐受性。本研究發現，油菜單株葉面積對除草劑最敏感，其余依次為株高、SPAD值、單株鮮重、凈光合速率，因此單株葉面積比平均株高能更好地評價作物對除草劑的耐受性。

從產量情況來看，巴斯達處理的平均產量最高，油力的平均產量其次，再次是蓋草能的平均產量，對照平均產量最低。巴斯達處理的平均產量約為1.95 t/hm2，需通過雜交充分發揮雜交優勢以提高轉bar基因抗除草劑油菜的豐產性。

從品質情況來看，各處理品質差異不顯著，雖然未檢測到芥酸，但硫苷含量偏高，另外含油量41%左右。需通過各種育種手段降低硫苷含量至25 μmol/g以下，提高含油量至45%左右，以發揮轉bar基因抗除草劑油菜的優質特性。

總之，巴斯達對轉bar基因油菜藥害輕、抑制時間短、恢復快、顯著穩定增產;油力藥害重、持續時間長、恢復慢;蓋草能雖然對油菜無明顯抑制作用，但增產不穩定。

[1]張宏軍，崔海蘭，倪漢文，等.抗草銨膦轉基因水稻品種的快速檢測方法的比較[J].生物技術通報，2003，(1):45－48.

[2]趙延存.稻茬移栽油菜田雜草群落發生規律及其化學防除研究[D].南京:南京農業大學，2006.

[3]浦惠明，高建芹，戚存扣，等.油菜抗草丁膦性狀的遺傳與利用[J].江蘇農業科學，2003，(2):15－19.

[4]陳 浩，陳社員，官春云，等.轉bar基因油菜對非選擇性除草劑草丁膦的抗性研究[J].作物研究，2010，24(3):160－163.

[5]董 云，張 濤，王 毅，等.三個引進抗除草劑油菜品種植物學性狀及經濟性狀的分析[J].農業科技與信息，2007，(9):21 －22.

[6]李儒海，武懷恒，禇世海，等.轉基因抗草甘膦棉花與常規棉花對草甘膦耐受性的比較研究[J].中國棉花，2010，37(12):9 －11.