抗咪草烟水稻资源的筛选

范方军 王芳权 李文奇 王军 朱金燕 许杨 仲维功 杨杰

（江苏省农业科学院粮食作物研究所，南京210014；*通讯作者∶yangjie168＠aliyun．com）

目前，通过种子化学诱变、组织培养、花粉诱变等手段创造变异，通过大量筛选获得抗除草剂突变新材料，开展抗除草剂育种已在国内外取得重要进展。通过诱变培育的抗除草剂作物涉及玉米、大豆、菜豆、烟草等20余种，抗除草剂类型有咪唑啉酮类、磺酰脲类、环己烯酮类、有机磷类、均三氮苯类和激素类等6大类,其中，抗咪唑啉酮类除草剂的Clear field系列作物已在生产中发挥重要作用[1-2]。

美国科学家利用水稻品种AS3510经过诱变之后,对M2代加以除草剂咪唑乙烟酸的选择压，成功获得可以将抗性遗传给后代的品系93AS3510，经过不断筛选，从中开发了2个品种CL141和CL121,并于2001年在美国商品化。此外，以水稻品种Cypress为亲本，开发出的新品种CL161和XL8也于2003年在美国上市[3]。

随着我国经济的发展，农村劳动力严重缺乏，土地发展规模经营已成必然，水稻直播等轻简生产方式已成为农民的首选，但伴随而来的田间杂草、杂草稻等问题也成为生产难题。开展水稻抗除草剂育种可以解决这些生产难题，降低生产成本，提升生产效益。本研究利用7 403份种质资源筛选到1份抗咪草烟除草剂的水稻材料，为开展水稻抗除草剂育种奠定了基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

7 403 份水稻品种资源材料。其中，籼稻品种855份∶三系不育系45份，两系不育系68份，恢复系247份，常规籼稻品种495份；粳稻品种923份∶三系不育系21份，恢复系125份，常规粳稻品种777份（江苏385份、山东58份、河南12份、浙江42份、上海25份、安徽45份、黑龙江68份、天津25份、辽宁8份、吉林12份、云南45份、贵州52份）；太湖流域粳稻资源1 680份；水稻地方品种3 252份；杂草稻208份∶近年来江苏各地收集的141份、江苏（穭稻）4份、安徽（塘稻）28份、黑龙江35份；野生稻66份∶海南45份、广西13份、江西8份；国外水稻资源419份∶越南3份、泰国18份、缅甸5份、印度18份、韩国10份、日本125份、国际水稻研究所220份、马来西亚5份、美国15份。

1.2 抗咪草烟除草剂水稻的鉴定方法

所用除草剂为南京祥宇农药有限公司生产的咪草烟（水剂，也称咪唑乙烟酸），有效成分含量16%，在水稻2叶1心时，排尽田水，咪草烟（水剂）溶液稀释300倍进行喷洒，每m2喷洒70～80 mL，喷洒24 h后进行复水，14 d后进行抗性调查，叶片全部枯萎或死亡为感，水稻植株恢复生长、活力旺盛为抗。

1.3 咪草烟除草剂残留对后茬作物的影响

在连续使用咪草烟除草剂的田块种植水稻和小麦，调查稻麦生长发育情况，明确除草剂残留对后茬作物的影响。

2 结果与分析

2.1 抗性表现

在喷洒除草剂后，水稻生长缓慢，叶色加深（图1A）。1周后感除草剂材料开始出现凋萎和死亡，先从心叶枯死，老叶也逐渐枯死，15 d以后基本全部枯死，而抗除草剂材料开始恢复并迅速生长（图1B）。

图1 除草剂处理后抗感材料田间表现

2.2 鉴定结果

2011-2013 年对7 403份材料进行筛选，2013年获得抗除草剂材料1份，在海南种植发现有分离，株高有差异，成熟期株高相差10 cm左右。选取株高有差异的株系重复鉴定，获得2份稳定抗除草剂咪草烟株系。该材料来源于天津市农业科学院选育的中熟中粳新品种金粳818（2015年通过国家审定）。目前对该材料抗性相关的遗传分析工作正在开展。

2.3 除草剂残留对后茬作物的影响

2015年对使用除草剂鉴定的田块移栽秧龄5叶1心的水稻品种南粳45，移栽3～4周后死亡，南粳45不能正常生长，表明使用除草剂咪草烟的田块在当季不能种植常规水稻品种。

2016年11 月中旬，在连续咪草烟筛选5年的田块种植小麦品种宁麦13，以未使用除草剂的田块为对照，种植面积为 14 m2，用种量为 0.5 kg。2017年 4月调查2个田块小麦的生长差异，每个田块调查1 m2，3次重复。测量结果表明，喷洒除草剂田块的小麦株高平均为87.2 cm、每m2有效穗数548个，未喷洒除草剂田块的小麦株高平均为87.5 cm、每m2有效穗数553个。t测验分析结果表明，喷药和未喷药田块株高差异不显著（p=0.518，＞0.05），每 m2有效穗数差异也不显著（p=0.294，＞0.05）。

以上结果表明，在使用咪草烟除草剂的当季，残留除草剂对普通水稻的生长仍有强的致死效应，但经过5个多月的降解之后，对后茬小麦生长发育无明显影响。

3 小结与讨论

经过筛选，发现金粳818具有抗咪草烟的特性。金粳818系由天津市水稻研究所利用津稻9618和津稻1007杂交经多年系谱法选育而成。天津南部也是大豆产区，水稻与大豆轮作。咪唑啉酮类除草剂是大豆田常用除草剂，在油菜与大豆轮作的田间发现了抗咪唑啉酮类除草剂的油菜[2]，因此，在水稻与大豆轮作的环境中出现抗咪唑啉酮类除草剂的自然突变体成为可能。笔者推测金粳818的抗性应该是在有残留除草剂的大豆田中产生的自然突变体。综合油菜和水稻出现自然突变体的情况，为筛选自然突变体提供了思路。

天然野生资源和品种资源在进化过程中会产生一些变异，这些基因变异是新基因挖掘的宝贵资源。针对本研究发现的抗除草剂新资源∶首先，进一步明确其咪草烟抗性的稳定性；其次,利用传统的育种手段,将具有抗性的籼稻和粳稻品种进行杂交，配制遗传分离群体，明确其遗传特性，克隆抗除草剂基因，再通过杂交、回交，结合分子标记辅助育种等手段，结合抗性筛选,获得具有抗除草剂的新材料，培育抗除草剂新品种；最后,建立适合我国国情的抗除草剂水稻生产技术体系,使其成为可以推广的栽培品种。本研究发现，咪草烟当季残留对水稻生产影响比较大，而多年使用咪草烟进行抗性鉴定的试验田对后茬小麦生产几乎没有影响。因此，在江苏稻麦轮作区进行抗咪草烟水稻生产种植应该是可行的。