農達41%水劑作為棉花殺雄劑的雜交棉制種技術研究

孟慶忠　宋志紅　王貴春　張濤　李國榮

摘要：以轉EPSPS基因的抗草甘膦棉花品系R3136為材料，研究了農達41%水劑作為棉花殺雄劑的雜交棉制種技術。結果表明，農達作為化學殺雄劑應用于雜交棉制種是切實可行的；在湖北棉區盛花期，用農達41%水劑400倍液間隔7 d噴藥4～5次，可以得到符合國家標準的雜交棉種子。

關鍵詞： 農達41%水劑；殺雄劑；花粉敗育；制種

中圖分類號：S562.048 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）24-6170-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.24.017

Abstract： Taking the transgenic glyphosate-resistant cotton germplasm R3136 with EPSPS as material， the hybrid cotton seed production technology of chemical hybridizing with Roundup 41% aqua was studied. The results showed that Roundup 41% aqua was feasible to apply in hybrid cotton seed production as a chemical hybridizing agent. The experiment results found that it could obtain hybrid cotton seeds in line with national standards in Hubei province， as long as the transgenic cotton germplasms K01 with EPSPS gene were treated by Roundup 41% aqua（diluted 400 times） every 7 days for 4 5 times from full-bloom stage.

Key words：Roundup 41% aqua； chemical hybridizing agent； pollen abortion； seed production

自2000年以來，雜交棉為長江中游棉區增產增收做出了積極貢獻，但傳統的人工去雄雜交方法隨著經濟的發展，人工費用逐年增加，以致棉花雜交種制種成本增加，制種純度難于把關。1999年美國孟山都公司在國內申請專利“殺配子劑草甘膦”（申請號/專利號 99806006）。最近幾年很多文章報道了草甘膦作為殺雄劑的應用。草甘膦的作用機理是特異的抑制植物中5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶（EPSPS）的活性，耐草甘膦棉花葉片中EPSPS的表達量比非抗材料高57.0倍，但在果枝和花蕾中只高出12.4和4.0倍[1]，可見EPSPS在抗草甘膦棉花的生殖器官中表達量比營養器官低，累積高濃度草甘膦對花粉發育產生影響，這是造成花粉敗育的主要原因。

2005年引進抗草甘膦種質系K01，利用系譜法選育出一批優異品系。在湖北省農業科學院武昌棉花基地研究結果發現，以不同濃度的農達41%水劑（孟山都公司生產）噴施抗草甘膦品系，農達41%水劑400倍液可致全株不育，比較其他草甘膦產品負效應最低[2]，為下一步化學殺雄應用于棉花雜交制種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

自育抗草甘膦品系R3136（母本，莖稈少毛）、常規品系P13（父本，顯性光稈性狀），41%農達水劑（孟山都公司）。

1.2 試驗設計

試驗于2011和2012年在湖北省農業科學院經濟作物研究所棉花試驗田進行，試驗設6種處理方式（表1），每種處理方式種植133.4 m2，密度為1 500株/667m2。于6月下旬開始試驗，每種處理方式不育花出現后剪掉開花超過2個的果枝，并去除其余自交鈴，于上午人工授粉。最后一次噴藥10 d后，如果連續出現3 d可育花超過5%的情況時停止授粉，剪掉剩余花蕾，一周內每天檢查漏掉花并全部摘除。所得雜交種于次年種植，鑒定光稈為雜交種，毛稈為自交種。

1.3 取樣及測定

自第一朵不育花出現時，選取5株記載每天的開花數和花粉育性（育性鑒定標準[2]：可育、半不育、不育）。吐絮期每處理取樣50鈴。每處理隨機選取3個點，每點連續10株記載鈴數。

2 結果與分析

2.1 花粉育性分析

2011年處理2中可育花比例為6.48%，其他3個處理可育花比例都較低（圖1），2012年處理2和處理4可育花比例都超過10.00%，處理3可育花比例更是達到27.75%（圖2）。從兩年的數據結果可以看出，處理1花粉育性在年份間差異小，其他處理方式年份間差異大。

棉花花粉發育的過程中最敏感時期是開花前15 d前后，這一時期遭遇高溫會導致花粉敗育[4]，同時也是抗草甘膦棉花花粉對草甘膦最敏感的時期[2，5]。2011年四個噴藥處理可育花的數量較少，可育花集中出現在7月30日至8月5日，與7月14日至7月19日武漢經歷了連續的低溫陰雨天氣有關（圖3）。2012年7月25日至7月31日期間，處理3、處理4可育花量猛增（圖4），2012年7月13日棉花試驗地降下大雨，溫度22～27 ℃，之后連續幾日溫度較低。在降水充足、適宜溫度環境下，棉株生長旺盛，EPSPS活性增大，降解了大部分藥劑，使生殖器官中農達含量降低，對花粉育性影響變小，出現可育花。2012年第二個不育花出現高峰在噴藥處理末期，處理3噴藥時間間隔為9 d，最后噴藥時間為8月3日，到8月12日后生殖器官內農達的濃度降低到一個不足以導致花粉敗育的水平（圖4）。

2.2 產量分析

由表2可知，2011和2012年處理6單株結鈴數最高，處理5由于人工去雄對子房造成機械損傷導致棉鈴脫落增加，結鈴性降低，或成鈴畸形，導致每鈴種子數降低，直接影響鈴重和制種產量。處理1～處理4則是農達對授粉受精過程的負效應導致棉鈴脫落增加[2]，進而結鈴性降低，對產量造成一定影響。2011年各處理可育花比例均較低，制種純度均超過國家標準（96.00%）。2012年處理4制種純度95.66%，處理3制種純度最低90.69%，未達到國家標準。

3 小結

草甘膦的噴藥濃度和噴藥間隔期對抗草甘膦棉花的花粉育性有很大影響[2，5]，本試驗中農達41%水劑400倍液間隔7 d使用在不同年份間不育花比例最高，完全滿足雜交棉制種要求。值得注意的是，在2012年試驗中降水后低溫對花粉的育性有很大影響，這一點在2012年河北省武強縣進行的另一個試驗可以得到驗證，農達41%水劑400倍液在武強縣對R3136花粉育性無影響，農達41%水劑200倍液可達到全株不育，而且結鈴性與對照相當，制種產量高。武強縣2012年7月份平均溫度為23～32 ℃，而武漢2012年7月份平均溫度為27～34 ℃，可見在較低溫度環境下EPSPS在生殖器官中活性增大，降解農達能力加強，從而低濃度農達41%水劑累積在生殖器官的農達量不足以導致花粉敗育。湖北棉區歷年7月份溫度為26～36 ℃，而且會出現 7 d左右的高溫導致大部分棉花品種花粉敗育出現，其自然條件已經對花粉的發育造成一定影響[3]，與農達41%水劑400倍液效應累加造成花粉敗育。在不同制種基地用農達作為殺雄劑時，一定要對當地氣候有所了解，經過試驗后制定合理的制種方案。

棉花人工去雄制種需要配備45～60人/hm2，2012年普遍工價在50元/d，制種時間大約30 d，以高制種產量2 250 kg/hm2為例，折合毛子僅人工成本就高達30～40元/kg，在普通年份制種產量較低，人工成本還要增加。以農達41%水劑為殺雄劑制種，只需要配備20人/hm2左右，折合毛子人工成本僅13.5元/kg。農達41%水劑作為化學殺雄劑可以大大降低制種成本。

國家規定雜交棉種子純度不低于96%，處理1和處理2制種純度都在96%以上，農達41%水劑作為殺雄劑所制雜交種完全符合國家標準。

本研究表明農達作為化學殺雄劑應用于雜交棉制種是切實可行的，湖北棉區以農達41%水劑400倍液間隔7 d在盛花期噴藥，噴藥次數依制種進度控制在4～5次。現在棉花制種基地多在河北邯鄲地區，人工成本低，干旱少雨利于棉花生長，下一步工作將在河北武強縣繼續進行試驗，已得到大面積制種可行的數據。

參考文獻：

[1] 華水金，袁淑娜，邵明彥，等.抗草甘膦棉花研究進展[J].分子植物育種，2007，5（4）：534-539.

[2] 孟慶忠，王貴春，李國榮，等.草甘膦作為棉花殺雄劑應用研究初報[J].湖北農業科學，2010，49（10）：2706-2708.

[3] 董合忠，代建龍.轉基因抗草甘膦棉花及其對草甘膦抗性的時空表達[J].中國農學通報，2007，23（2）355-357.

[4] 金桂紅，宋發祥.高溫誘發棉花花粉敗育的初步探討[J].江蘇農業科學，1981，7（3）：27-30.

[5] 梅 磊，陳進紅，何秋伶，等.草甘膦對轉EPSPS-G6基因棉花種質系配子育性的影響[J].棉花學報，2013，25（2）：115-120.