化學雜交劑在抗除草劑雜交油菜制種中的應用研究

張忠鑫，王學芳，董育紅，鄭 磊，楊 麗

(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)

油菜雜種優勢明顯，增產幅度可達20%～30%。化學殺雄雜交種是油菜雜種優勢利用的重要途徑，利用化學殺雄不育系生產雜交種具有親本選擇自由、周期短、后代無胞質不良效應等有點。近十幾年來，國內培育并登記的油菜化學殺雄雜交種已有20 個左右，在油菜雜交制種途徑中累計推廣面積是最大的［7］。雜草是影響油菜生產的重要生物災害之一［1］，據統計雜草危害可使油菜籽產量下降15.8%，嚴重的減產幅度可達50%以上［2］。隨著我國經濟的快速發展，農村勞動力成本大幅提高，生產管理粗放，草害日益嚴重，已成為制約我國油菜生產的重要因素之一。在此形勢下，化學除草已成為實現油菜輕簡栽培的重要環節。北美、歐洲等發達國家普遍種植抗除草劑油菜，實施化學除草，可大大降低傳統種植油菜成本［3～6］。因此，選育抗除草劑油菜新品種，是當前我國油菜生產的迫切需求。為此，本研究從江蘇省農科院經作所引進的高抗磺酰脲類除草劑材料“DS3”通過品種之間雜交選育的抗磺酰脲類除草劑材料“R1”為父本，以不同來源的優良親本A1、A2、A3、A4 為母本，配制抗除草劑化學殺雄雜交雜交組合，由于該父本高抗除草劑，不存在噴施過程中父本出現藥害影響制種產量問題，因此筆者研究僅對化學雜交劑(一下簡稱CHA)對母本的殺雄效果進行分析，為抗除草劑雜交種生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

CHA 為陜西省雜交油菜研究中心育種室新研制的HY-1，根據多年來在實際應用中的經驗和試驗數據選擇由低到高5 個不同濃度C1、C2、C3、C4、C5，以清水C0 為對照。4 個油菜常規品系A1、A2、A3、A4 為材料。抗性父本雜交試驗采用從江蘇省農科院經作所引進的高抗磺酰脲類除草劑材料“DS3”通過品種之間雜交選育的材料“R1”為父本，用對磺酰脲類敏感的普通油菜A2為母本，父母本以1:2 交錯排列。

1.2 方法

1.2.1 藥劑處理方法 試驗設在陜西省雜交油菜研究中心楊凌試驗田，2018 年9 月21 日播種，CHA 試驗每材料播30 行，行長6 m。2019 年3 月試驗用5 個不同濃度的CHA 溶液加杭州包爾得有機硅有限公司出品的捷潤農用有機硅助劑，以清水為對照，在蕾苔期即在早熟品種苔高10 cm、中晚熟品種苔高20 cm 左右第1 次噴施，每處理噴5 行，一周后第2 次噴藥，以保持其殺雄效果，初花前每處理套袋5 株，油菜成熟期統計結實情況。

離網室制種試驗采用兩個3 m ×6 m 的隔離網室，一個為A2 ×R1，父母本行比1∶ 2，另一個種植A2 作對照。

1.2.2 形態統計方法 第1 次噴藥后記錄各品種在不同濃度下的初花期，并從初花期開始觀察育性以及育性持續時間，統計育性比率。同時觀察植物學性狀。

第2 次噴藥后套袋的5 株每天人工搖動一次使其授粉充分，終花期及時拆袋，成熟前期統計每株角果數和每角粒數。各品系成熟前期隨機取未套袋植株5 株統計單株角果數、每角粒數，用于評價殺雄效果和天然結實情況。

隔離網室制種試驗在成熟期收獲種子并統計產量，檢驗制種產量和制種純度。

2 結果與分析

2.1 不同濃度CHA 處理對各油菜品系初花期的影響

噴施CHA 后對各油菜品系初花期進行觀察(表1)，與噴清水對照相比，A1 在各CHA 濃度下無變化;A2 和A3 在C4、C5 高濃度下花期延后1d;A4 僅在最低濃度C1 與對照相同，在C2、C3濃度下初花期延后1 d，在C4、C5 較高濃度下初花期延遲2 d。

表1 不同濃度CHA 對各油菜品系初花期的影響

2.2 不同濃度CHA 處理對各油菜品系植株型態的影響

第2 次噴藥后10 d 開始觀察各油菜品系植株型態，僅A4 在C5 濃度下，共248 株出現3 株植株變矮，生長點變紫，花蕾發黃脫落不能正常開花的藥害嚴重植株，藥害比例1.2%，其余處理下各品系株高與清水對照相比無明顯差異，但花蕾和花朵變化較大。A1 在不同CHA 濃度處理下花蕾正常，C1、C2 濃度下花大小和花器官型態正常，C3 濃度下出現少部分花瓣變小、花藥變為三角型、花絲變短、無花粉的不育花朵，C4 濃度下大多為不育花，C5 濃度下新開花朵全為上述型態的不育花。A2 和A3 在C1、C2 濃度下花蕾正常，在C1 濃度下花正常，C2 濃度下80%的花朵除花藥干癟無粉外，其他型態與正常花無異，20%的花為正常花;C3、C4 較高濃度下花蕾正常，20%的花朵除花藥干癟無粉外，其他型態與正常花無異，80%的花為上述的不育花;C5 濃度下出現個別死蕾，花朵全為不育花。A4 在C1、C2 濃度下花蕾正常，C1 濃度下僅個別植株出現不育花朵，在C2濃度下出現70%的不育花;在C3、C4、C5 濃度下均有死蕾現象，C3 的死蕾植株占23%，C4 的死蕾植株占30%，C5 有死蕾植株高達56%;花朵僅C3 濃度下有個別正常花外其余均為不育花。

2.3 不同濃度CHA 處理對各油菜品系育性影響

在各油菜品系盛花期對不同濃度CHA 處理的全部植株的育性進行調查(表2)，結果表明，A1 在C1、C2 濃度下植株正常，C3 濃度下僅15.29% 的植株不育，C4 的不育株率達到80.67%，只有最高濃度C5 的不育株率達100%。A2、A3 兩品系在最低濃度C1 時，不育株率為0，C2 和C3 濃度時不育株率達80%～95%，C4 和C5 濃度時不育率為100%。A4 品系在C1 濃度時不育株率為17.86%，C2 濃度處理是不育株率為97.97%，C3、C4、C5 不育株率均為100%。

表2 不同濃度CHA 處理下各油菜品系的不育株率 (%)

在盛花期后每天觀察不育株上新開花的育性發現，到終花不育株上花皆為不育，說明噴兩次CHA 可以維持油菜整個花期的不育性。

2.4 不同濃度CHA 處理下各油菜品系的結實率

在各油菜品系成熟前取自交套袋的5 株考察全株角果數和每角粒數見表3，結果表明，A1 品系在C1、C2 濃度下結實與對照相當，C3 濃度下角果數和角粒數明顯下降，C4 濃度僅有6 個角果，角粒數也僅有2.7 粒，C5 濃度下不結實。A2、A3 株系在C1 處理下結實與對照相當，C2、C3 明顯下降，角果數和角粒數均為個位數，C4、C5 處理下不結實。A4 在C1 濃度下角果數和角粒數明顯低于對照，C2 處理下僅2 個莢果，每角粒數也僅有1.5，C3、C4、C5 處理下均未結實。同時對各處理下不同品系在開放授粉下進行考種，與噴清水對照的單株角果數和角粒數相比無差異，說明HY-1 對雌蕊發育無明顯影響。

綜合以上分析結果，A1 比較合理的CHA 濃度為C5，A2 和A3 的合理濃度是C4，A4 的合理濃度是C3，各油菜品系在合適的CHA 濃度處理下，不育性徹底，植株無死蕾、植株變矮等藥害，同時結實良好。

表3 不同濃度CHA 處理下各油菜品系的結實率

2.5 雜交制種結果

為了進一步檢測化學殺雄制種效果，本研究用A2 為母本，抗磺酰脲類除草劑的“R1”為父本，以父母本行比為1∶2 在3 m ×6 m 的隔離網室制種，同時以相同網室種植母本A1 為對照，檢驗結實情況。按以上試驗結果給A2 用C4 濃度噴藥兩次，母本不育，結實良好，由于父本為抗磺酰脲類除草劑，植株正常，結實良好。成熟期A1 共收獲種子2.148 kg，相當于母本同等年級自交收種量的72%。這是網室人工授粉，大田開放授粉產量會高一些。

3 結論與討論

油菜雜種優勢的利用途徑有細胞質雄性不育、細胞核雄性不育、自交不親和、化學殺雄等，但化學殺雄途徑簡單方便，因此近年來被大量應用于油菜雜交種子生產。但由于CHA 的殺雄效果與品種、環境、噴藥時期等關系密切，因此制種時要根據特定品種和特定環境對CHA 的適用濃度進行優化。筆者研究結果表明，在陜西楊凌，4 個不同品系的適宜CHA 濃度為:A1 比較合理的CHA 濃度為C5，A2 和A3 的合理濃度是C4，A4的合理濃度是C3，各油菜品系在合適的CHA 濃度處理下，不育性徹底，植株無死蕾、植株變矮等藥害，同時結實良好。且網室小面積試驗制種產量高。

自1950 年以來，僅油菜上就篩選出大約20 多種具有殺雄效應的CHA，多數在生產上得到了應用［8］。陜西省雜交油菜研究中心研制的SX-1CHA，因其高效、低毒、無殘留［9］以及殺雄效果良好被大量應用于生產［10～12］，但在實際應用中或多或少會出現葉片發白、莖稈變紫等藥害［13］。筆者研究采用的新型CHA，在近幾年的應用實踐中很少出現藥害，且殺雄效果良好;同時本研究采用在油菜3-4 葉期施用16 倍雜草防治推薦使用濃度植株生長發育正常的高抗磺酰脲類除草劑“DS3”［14］為父本，父本無發生藥害可能，制種風險小。