化学杂交剂在抗除草剂杂交油菜制种中的应用研究

张忠鑫，王学芳，董育红，郑 磊，杨 丽

(陕西省杂交油菜研究中心，国家油料作物改良中心陕西油菜分中心，陕西 杨凌 712100)

油菜杂种优势明显，增产幅度可达20%～30%。化学杀雄杂交种是油菜杂种优势利用的重要途径，利用化学杀雄不育系生产杂交种具有亲本选择自由、周期短、后代无胞质不良效应等有点。近十几年来，国内培育并登记的油菜化学杀雄杂交种已有20 个左右，在油菜杂交制种途径中累计推广面积是最大的［7］。杂草是影响油菜生产的重要生物灾害之一［1］，据统计杂草危害可使油菜籽产量下降15.8%，严重的减产幅度可达50%以上［2］。随着我国经济的快速发展，农村劳动力成本大幅提高，生产管理粗放，草害日益严重，已成为制约我国油菜生产的重要因素之一。在此形势下，化学除草已成为实现油菜轻简栽培的重要环节。北美、欧洲等发达国家普遍种植抗除草剂油菜，实施化学除草，可大大降低传统种植油菜成本［3～6］。因此，选育抗除草剂油菜新品种，是当前我国油菜生产的迫切需求。为此，本研究从江苏省农科院经作所引进的高抗磺酰脲类除草剂材料“DS3”通过品种之间杂交选育的抗磺酰脲类除草剂材料“R1”为父本，以不同来源的优良亲本A1、A2、A3、A4 为母本，配制抗除草剂化学杀雄杂交杂交组合，由于该父本高抗除草剂，不存在喷施过程中父本出现药害影响制种产量问题，因此笔者研究仅对化学杂交剂(一下简称CHA)对母本的杀雄效果进行分析，为抗除草剂杂交种生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

CHA 为陕西省杂交油菜研究中心育种室新研制的HY-1，根据多年来在实际应用中的经验和试验数据选择由低到高5 个不同浓度C1、C2、C3、C4、C5，以清水C0 为对照。4 个油菜常规品系A1、A2、A3、A4 为材料。抗性父本杂交试验采用从江苏省农科院经作所引进的高抗磺酰脲类除草剂材料“DS3”通过品种之间杂交选育的材料“R1”为父本，用对磺酰脲类敏感的普通油菜A2为母本，父母本以1:2 交错排列。

1.2 方法

1.2.1 药剂处理方法 试验设在陕西省杂交油菜研究中心杨凌试验田，2018 年9 月21 日播种，CHA 试验每材料播30 行，行长6 m。2019 年3 月试验用5 个不同浓度的CHA 溶液加杭州包尔得有机硅有限公司出品的捷润农用有机硅助剂，以清水为对照，在蕾苔期即在早熟品种苔高10 cm、中晚熟品种苔高20 cm 左右第1 次喷施，每处理喷5 行，一周后第2 次喷药，以保持其杀雄效果，初花前每处理套袋5 株，油菜成熟期统计结实情况。

离网室制种试验采用两个3 m ×6 m 的隔离网室，一个为A2 ×R1，父母本行比1∶ 2，另一个种植A2 作对照。

1.2.2 形态统计方法 第1 次喷药后记录各品种在不同浓度下的初花期，并从初花期开始观察育性以及育性持续时间，统计育性比率。同时观察植物学性状。

第2 次喷药后套袋的5 株每天人工摇动一次使其授粉充分，终花期及时拆袋，成熟前期统计每株角果数和每角粒数。各品系成熟前期随机取未套袋植株5 株统计单株角果数、每角粒数，用于评价杀雄效果和天然结实情况。

隔离网室制种试验在成熟期收获种子并统计产量，检验制种产量和制种纯度。

2 结果与分析

2.1 不同浓度CHA 处理对各油菜品系初花期的影响

喷施CHA 后对各油菜品系初花期进行观察(表1)，与喷清水对照相比，A1 在各CHA 浓度下无变化;A2 和A3 在C4、C5 高浓度下花期延后1d;A4 仅在最低浓度C1 与对照相同，在C2、C3浓度下初花期延后1 d，在C4、C5 较高浓度下初花期延迟2 d。

表1 不同浓度CHA 对各油菜品系初花期的影响

2.2 不同浓度CHA 处理对各油菜品系植株型态的影响

第2 次喷药后10 d 开始观察各油菜品系植株型态，仅A4 在C5 浓度下，共248 株出现3 株植株变矮，生长点变紫，花蕾发黄脱落不能正常开花的药害严重植株，药害比例1.2%，其余处理下各品系株高与清水对照相比无明显差异，但花蕾和花朵变化较大。A1 在不同CHA 浓度处理下花蕾正常，C1、C2 浓度下花大小和花器官型态正常，C3 浓度下出现少部分花瓣变小、花药变为三角型、花丝变短、无花粉的不育花朵，C4 浓度下大多为不育花，C5 浓度下新开花朵全为上述型态的不育花。A2 和A3 在C1、C2 浓度下花蕾正常，在C1 浓度下花正常，C2 浓度下80%的花朵除花药干瘪无粉外，其他型态与正常花无异，20%的花为正常花;C3、C4 较高浓度下花蕾正常，20%的花朵除花药干瘪无粉外，其他型态与正常花无异，80%的花为上述的不育花;C5 浓度下出现个别死蕾，花朵全为不育花。A4 在C1、C2 浓度下花蕾正常，C1 浓度下仅个别植株出现不育花朵，在C2浓度下出现70%的不育花;在C3、C4、C5 浓度下均有死蕾现象，C3 的死蕾植株占23%，C4 的死蕾植株占30%，C5 有死蕾植株高达56%;花朵仅C3 浓度下有个别正常花外其余均为不育花。

2.3 不同浓度CHA 处理对各油菜品系育性影响

在各油菜品系盛花期对不同浓度CHA 处理的全部植株的育性进行调查(表2)，结果表明，A1 在C1、C2 浓度下植株正常，C3 浓度下仅15.29% 的植株不育，C4 的不育株率达到80.67%，只有最高浓度C5 的不育株率达100%。A2、A3 两品系在最低浓度C1 时，不育株率为0，C2 和C3 浓度时不育株率达80%～95%，C4 和C5 浓度时不育率为100%。A4 品系在C1 浓度时不育株率为17.86%，C2 浓度处理是不育株率为97.97%，C3、C4、C5 不育株率均为100%。

表2 不同浓度CHA 处理下各油菜品系的不育株率 (%)

在盛花期后每天观察不育株上新开花的育性发现，到终花不育株上花皆为不育，说明喷两次CHA 可以维持油菜整个花期的不育性。

2.4 不同浓度CHA 处理下各油菜品系的结实率

在各油菜品系成熟前取自交套袋的5 株考察全株角果数和每角粒数见表3，结果表明，A1 品系在C1、C2 浓度下结实与对照相当，C3 浓度下角果数和角粒数明显下降，C4 浓度仅有6 个角果，角粒数也仅有2.7 粒，C5 浓度下不结实。A2、A3 株系在C1 处理下结实与对照相当，C2、C3 明显下降，角果数和角粒数均为个位数，C4、C5 处理下不结实。A4 在C1 浓度下角果数和角粒数明显低于对照，C2 处理下仅2 个荚果，每角粒数也仅有1.5，C3、C4、C5 处理下均未结实。同时对各处理下不同品系在开放授粉下进行考种，与喷清水对照的单株角果数和角粒数相比无差异，说明HY-1 对雌蕊发育无明显影响。

综合以上分析结果，A1 比较合理的CHA 浓度为C5，A2 和A3 的合理浓度是C4，A4 的合理浓度是C3，各油菜品系在合适的CHA 浓度处理下，不育性彻底，植株无死蕾、植株变矮等药害，同时结实良好。

表3 不同浓度CHA 处理下各油菜品系的结实率

2.5 杂交制种结果

为了进一步检测化学杀雄制种效果，本研究用A2 为母本，抗磺酰脲类除草剂的“R1”为父本，以父母本行比为1∶2 在3 m ×6 m 的隔离网室制种，同时以相同网室种植母本A1 为对照，检验结实情况。按以上试验结果给A2 用C4 浓度喷药两次，母本不育，结实良好，由于父本为抗磺酰脲类除草剂，植株正常，结实良好。成熟期A1 共收获种子2.148 kg，相当于母本同等年级自交收种量的72%。这是网室人工授粉，大田开放授粉产量会高一些。

3 结论与讨论

油菜杂种优势的利用途径有细胞质雄性不育、细胞核雄性不育、自交不亲和、化学杀雄等，但化学杀雄途径简单方便，因此近年来被大量应用于油菜杂交种子生产。但由于CHA 的杀雄效果与品种、环境、喷药时期等关系密切，因此制种时要根据特定品种和特定环境对CHA 的适用浓度进行优化。笔者研究结果表明，在陕西杨凌，4 个不同品系的适宜CHA 浓度为:A1 比较合理的CHA 浓度为C5，A2 和A3 的合理浓度是C4，A4的合理浓度是C3，各油菜品系在合适的CHA 浓度处理下，不育性彻底，植株无死蕾、植株变矮等药害，同时结实良好。且网室小面积试验制种产量高。

自1950 年以来，仅油菜上就筛选出大约20 多种具有杀雄效应的CHA，多数在生产上得到了应用［8］。陕西省杂交油菜研究中心研制的SX-1CHA，因其高效、低毒、无残留［9］以及杀雄效果良好被大量应用于生产［10～12］，但在实际应用中或多或少会出现叶片发白、茎秆变紫等药害［13］。笔者研究采用的新型CHA，在近几年的应用实践中很少出现药害，且杀雄效果良好;同时本研究采用在油菜3-4 叶期施用16 倍杂草防治推荐使用浓度植株生长发育正常的高抗磺酰脲类除草剂“DS3”［14］为父本，父本无发生药害可能，制种风险小。