无蜡粉标记不育株对油菜杂交种产量的影响

李艳花，黄华磊*，周 燕，肖长明，刘 涛，石有明

(1重庆市农业科学院特色作物研究所，重庆402160；2重庆市农业科学院科技处，重庆401329)

在油菜杂种优势的利用中，F1杂种纯度质量是杂交油菜获得高产的关键因素之一，F1杂交种中混杂的假杂种，特别是质不育三系系统中因不育系温敏或非恢复系花粉污染形成的不育株，不仅影响杂种质量，限制杂种优势的发挥，而且会给种植户造成严重的经济损失[1-2]。为确保生产用杂种纯度及方便鉴定杂种率、提高杂种产量，选育带有标记性状的油菜杂交品种，在早期与不育株相区别，可保障杂交油菜种子的质量，充分发挥杂交油菜的增产潜能[3-4]。‘重蓉油1号’是以隐性无蜡粉双低细胞质雄性不育系07A为母本、显性蜡粉双低恢复系01Tr47-3-2为父本杂交而成的早熟双低甘蓝型油菜新品种。其融入的隐性无蜡粉标记不育系技术，可在匀苗或移栽环节通过叶片蜡粉有无(杂交种为灰绿色的有蜡粉植株，不育株为无蜡粉的油绿色或亮绿色植株，两者在4—5叶期易于识别)便捷高效地剔除因polima胞质不育系微粉问题而混入杂交种群体的不育株，提高杂交种大田的纯度(理论上可达100%)，可为种子企业规避纯度风险提供补救措施[5-6]，在苗期即可通过蜡粉有无人工拔除亮绿色不育株，确保大田杂交种纯度。为明确不育株率对杂交油菜产量的影响，本试验在杂交种正常株中混入不同比例的隐性质不育无蜡粉标记不育株，研究不育株率对杂交种产量的影响，以期为标记杂交油菜的应用研究提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

隐性无蜡粉细胞质雄性不育系07A(苗期为无蜡粉的油绿色或亮绿色植株)、‘重蓉油1号’和‘中双10号’(无标记)[7]。所有品种(系)均由重庆市农业科学院特色作物研究所提供。

1.2 试验设计

试验在重庆市农业科学院渝西作物试验站进行，采用以品种为主区、纯度为副区的裂区试验，重复3次，主区设‘重蓉油1号’(A)和‘中双10号’(B)2个品种，副区设7个纯度水平，处理1—处理7的不育株率分别为100%、50%、30%、15%、10%、5%和0(全为杂交种)。采用育苗移栽方式，密度10.5万株hm2，小区面积13.33m2，7行区，行距40cm，株距23.8cm，小区间间隔40cm，重复间走道60cm。07A和‘重蓉油1号’于2014年9月25日播种、‘中双10号’于9月23日播种，10月20日全部同天移栽，移栽时在小区内均匀分布不育株。田间管理按重庆市油菜育苗移栽高产栽培技术进行。

1.3 调查项目

植株返青后，对每个小区标记的不育株进行定位记载，记录每个小区07A植株的位置，以(X，Y)表示，其中X为07A行号，Y为株号，以利于后期观察记载。在移栽期、冬至日调查两次苗情，包括苗高、开盘度、根颈粗、绿叶数等指标，其中移栽期每个品种(包括07A)随机调查30株，冬至日每个品种(包括07A)连续调查10株(不足10株的小区每株都调查)，共调查3个重复。收获后分别调查每小区正常株和不育株的农艺性状、经济性状等指标，并分小区计产。

1.4 数据分析

采用DPS 15.1和Excel 2007软件进行试验数据的处理和分析。

2 结果与分析

2.1 产量分析

应用裂区试验统计方法对各处理的产量进行方差分析及多重比较(表1)，结果表明：‘重蓉油1号’杂交种产量高于‘中双10号’，但差异不显著；而不育株率处理间差异显著，处理7(不育株率为0)杂交种产量最高，显著高于处理1—4，其次为处理6。从‘重蓉油1号’(A)各不育株率间多重比较结果来看，处理A7(不育株率为0)产量最高，达3 055.53 kghm2，显著高于处理A1(不育株率100%)，其次是处理A6(2 932.87 kghm2，不育株率5%)和处理A4(2 672.56 kghm2，不育株率15%)，三者产量差异不显著。

表1 处理间产量多重比较

注：小写字母表示在5%水平上差异显著

‘中双10号’主区中，杂交种产量较高的2个不育株率处理分别为处理B7和B6，产量分别为2 797.46 kghm2和2 512.39 kghm2，其中处理B7产量显著高于处理B1—B3。

2.2 不育株与正常株农艺性状差异比较

从表2可以看出，不育株比正常株株高矮、主序长度短、一次有效分枝数少，无效角果数多。有效分枝高度‘重蓉油1号’低于不育株07A，而‘中双10号’高于不育株，可能是由于品种特性不同造成了差异。由于不育株株型矮小、分枝少、主序短，无效角果数多，故其产量表现较正常株差。

表2 不育株与正常株部分农艺性状差异比较

2.3 不育株与正常株产量性状差异比较

从表3可知，两品种中不育株有效角果数、每角粒数、千粒重、单株粒重均比正常株表现差，这是由不育株自身长势较弱而正常株杂种优势强等因素决定的。除处理1外，不育株率越高，正常株产量性状表现越好，全株有效角果数、每角粒数、单株粒重等性状指标基本呈A2>A3>A4>A5>A6>A7的趋势，这可能是由于不育株植株矮小，在空间上造成的高度差使得正常株上部空间较大，农艺性状表现较好。处理1的不育株比其余处理产量表现稍差，可能是由于不育株数量多，可育花粉接受量较其他处理少所致，其无效角果数较多也说明了这一点。其余处理不育株产量性状表现无明显变化规律。

表3 不育株与正常株产量性状表现

从不育株与正常株产量性状的差异来看(表4)，不育株产量性状表现均较正常株差，其中分枝有效角果数较正常株减少的幅度最大，其次是全株有效角果数，每角粒数的减幅也较大。说明不育株前期分枝能力弱，后期分枝上库容产生量较小，导致与产量构成密切相关的有效角果数、每角粒数等性状表现较差，最终影响产量。

表4 不育株与正常株产量性状差异比较

2.4 苗情调查情况分析

移栽时对各品种(系)苗情调查发现，07A(即不育株)除苗高外，绿叶数、根颈粗、鲜重均较其余两个品种低，苗情表现较差。‘中双10号’苗期4个指标的统计值均最高，苗情表现最好(表5)；‘重蓉油1号’苗情表现中等。

表5 移栽时苗情调查情况

将两品种中不育株苗情数据平均后，得到冬至日各处理不育株和正常株苗情统计结果(表6)。综合两品种的数据来看，除绿叶数外，不育株整体长势较正常株弱，正常株在不育株率较高的处理下绿叶数较多、苗高较高、开盘度较大、根茎较粗，而不育株在处理4、5、6下绿叶数较多、苗高较高、开盘度较大、根茎较粗。综合来看，不育株在处理6下苗情指标表现最好，其次是处理4。

表6 冬至日苗情调查情况

3 结论与讨论

3.1 不育株率与杂交种产量线性关系不显著

从本试验结果来看，两个品种不育株率为0时，产量表现最好，其中‘重蓉油1号’产量为3 055.53 kghm2，显著高于不育株率为100%时的产量(2 270.08 kghm2)，‘中双10号’产量为2 797.46 kghm2，显著高于不育株率为30%、50%、100%时的产量；不育株率5%时,产量表现次之。综合两品种杂交种产量表现情况，产量由高到低的不育株率处理顺序为：处理7(0)>处理6(5%)>处理5(10%)>处理4(15%)>处理3(30%)>处理2(50%)>处理1(100%)。通过对不育株率和杂交种产量的线性回归拟合发现，不育株率与杂交种产量线性关系不显著，这与前人研究不一致。李冬肖等[2]研究表明，杂交种纯度每下降1%，杂交油菜的产量下降0.2%—0.4%。曾章丽等[8]研究发现，种子纯度每降低1%，油菜产量下降0.5%左右，不育株率为5%(种子纯度90%)时，减产幅度在5%以上。在水稻[9]、玉米[10]等作物杂交种纯度对产量的影响程度上也发现，杂交种纯度越高，其产量表现越好，二者存在显著的线性关系。本试验发现，不育株率(即杂交种纯度)与杂交种产量之间无明显的线性关系，这可能与纯度的定义不同有关。本试验在保证正常株为纯杂交种的前提下人为添加不育株数量来计算品种纯度，而对其他影响杂交种纯度的因子[11]，如半不育株、外形上无法识别的“潜在杂株”等未做研究，且纯度设置梯度变化较大，所以线性关系不明显。

试验处理中正常株产量性状表现为随不育株率增加而增加的趋势，而不育株产量性状表现无明显变化规律，可能是由于正常株和不育株相间种植，植株高低搭配形成株高差异，使群体结构发生变化，对正常株来说不育株增多增加了其上部空间，有利于个体生长发育[12-14]。且植株一高一矮有利于不育株接受正常株的花粉，提高结实率，有利于不育株产量性状的发挥。品种特性不同其株型结构不同，与不育株混合种植时群体结构亦不同，故不育株在不同品种中的产量性状呈现部分差异。前人研究发现，不育株率低于13.5%时，不会对油菜杂交种产量造成显著影响[15]，因为杂交种具有很强的超标优势，可以允许有一定的不育株率，如果不育株率控制在10%左右，对产量造成的影响可以通过强优势组合所弥补[16]。这也可以从另一方面解释不同杂交种其纯度和产量变化规律不同，且二者无明显线性关系。

3.2 冬至日苗情结果和产量表现基本吻合

从冬至日苗情调查结果来看，越冬前植株长势较好的处理后期产量表现也较优异，因为植株前期营养生长一定程度上影响后期生殖生长情况，植株前期生长发育良好可为后期获得较好的经济产量奠定基础[17-18]。不育株率为0和5%时，冬至日植株苗情表现较优，因此其后期产量表现优异的概率也较高。

3.3 全为不育株处理的产量表现

试验中不育株率为100%时产量非理论上的0，而是不育株率为0时的57%—66%，与理论不相符合，这是由于本试验为模拟油菜大田生产中混入了不育株，而非制种条件下的不育株结实情况，试验中不育株没有进行严格隔离，昆虫、风等传粉造成不育株结实，所以全为不育株的处理会出现结实并有产量的情况。

试验未得出不育株率与杂交种产量的线性拟合规律，下一年将设置更为合理的不育株率梯度继续研究，以综合分析不育株对油菜杂交种产量的影响，为预估油菜杂交种产量表现提供参考。