甘蓝型油菜抗除草剂恢复系18Z363苯磺隆抗性剂量筛选

张超 代文东 王军 唐容 黄莎 杨克相 饶勇

摘要：[目的]研究不同剂量苯磺隆对甘蓝型油菜苗期叶绿素含量、存活率及成熟期农艺性状的影响，为波里马细胞质不育（polima cytoplasmic male sterility，polCMS）恢复系18Z363筛选安全、有效、经济的苯磺隆除草剂施用量提供依据。[方法]以polCMS恢复系18Z363、M342、2350C及杂交种LDX95-58AXl82363为试验材料，盆栽种植于4-6叶期喷施不同剂量的苯磺隆，7d后采用SPAD-502叶绿素测定仪测量叶片的叶绿素含量，14d后调查存活率;大田种植4-6叶期喷施不同剂量的苯磺隆，于成熟期考察主要农艺性状。[结果]油菜叶片叶绿素含量SPAD值随苯磺隆施用剂量的增加而下降，在18.0g·hm及以上剂量处理下，不抗除草剂材料2350C叶片叶绿素含量SPAD值显著下降到较低水平，而抗除草剂材料18Z363、M342及杂交种LDX95-58AX 18Z363的SPAD值仍保持较高水平;18.0g·hm处理下不抗除草剂材料2350C存活率为0，而18Z363、M342及杂交种LDX95-58A×18Z363存活率在88.9%以上;高于18.0g·hm剂量的苯磺隆处理对18Z363、M342及杂交种LDX95-58A×18Z363成熟期的主要农艺性状造成不同程度的负面影响。[结论]polCMS恢复系18Z363及配制的“三系”杂交种的最适苯磺隆施用剂量为18.0g·hm。

关键词：甘蓝型油菜;苯磺隆;除草剂;恢复系

中图分类号：S482.4文献标志码：A 文章编号：1008-0384（2019）09-1081-06

0引言

（研究意义）油菜是我国主要的油料作物之一，种植面积常年维持在700万hm以上，是我国食用油的重要来源。油菜生产易受双子叶阔叶类杂草侵害，较难防治。苯磺隆除草剂具有毒性低、半衰期短、残留少等优点，在防治阔叶类杂草中应用广泛，因此筛选、培育抗苯磺隆除草剂的油菜品系已是当前油菜育种的重要目标之一。不同基因型的甘蓝型油菜对苯磺隆的抗性效果存在差异，另外，不适量的喷施苯磺隆除草剂容易使杂草产生耐药性同时增加田间除草剂残留的风险，因此，筛选最安全、有效、经济的苯磺隆施用量，对抗除草剂油菜的推广应用具有重要的意义。（前人研究进展）苯磺隆除草剂可以抑制植物乙酰羟酸合酶（Acetohydroxy acid synthase，AHAS），使亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等3种支链氨基酸生物合成受阻，蛋白质合成停止，最终导致植株死亡;另一方面，苯磺隆除草剂导致植物体光合产物转运系统的崩溃也是植物死亡的原因之一，张卫国采用苯磺隆除草剂处理党参幼苗，发现叶片叶绿素含量受到了影响，表明叶绿素含量与苯磺隆处理间存在一定的相关性。过量施用苯磺隆除草剂不仅增加环境残留压力、促使杂草产生耐药性，还容易对作物的经济产量造成不同程度的负面影响，因此明确作物适宜的苯磺隆除草剂施用量具有重要意义，王倩等在油菜萌发期耐苯磺隆种质资源筛选的研究中认为最佳苯磺隆浓度为25mg·kg。殷会德等综合植株、籽粒及土壤中苯磺隆的残留量和除草效果认为冬小麦田苯磺隆的推荐施用剂量为225g·hm。（本研究切入點）研究不同剂量的苯磺隆对抗除草剂甘蓝型油菜的叶绿素含量、存活率及成熟期农艺性状的影响，探究油菜最佳苯磺隆施用剂量的报道较少。（拟解决的关键问题）本研究采用不同剂量的苯磺隆处理甘蓝型油菜抗除草剂波里马细胞质不育（polima cytoplasmic male sterility，pol CMS）恢复系18Z363、2350C、M342及杂交组合LDX95-58A×18Z363（F杂交种，下同），测量各处理叶片叶绿素含量，调查各处理苗期存活情况，同时考察各处理成熟期的农艺性状，为确定抗除草剂pol CMS恢复系18Z363苯磺隆最佳施用剂量，保证用药安全提供依据。

1材料与方法

1.1 试验材料

供试的甘蓝型油菜抗磺酰脲类除草剂材料M342由江苏省农业科学院经济作物研究所提供，18Z363为本单位利用pol CMS恢复系2350C与M342杂交选育而成，pol CMS不育系LDX95-58A由贵州省油料研究所李大雄研究员提供。

供试除草剂：苯磺隆（有效成分10%，可湿性粉剂），购自安徽省圣丹生物化工有限公司。

1.2试验方法

1.2.1试验设计与处理 盆栽鉴定：M342（阳性对照）、2350C（阴性对照）、18Z363、杂交组合LDX95-58A×18Z363均匀播种于34cm（直径）×23cm（高）的塑料花盆中，培养基质为营养土、蛭石、珍珠岩按体积比2：1：1配制，正常水肥管理，自然光照条件生长，3叶期定苗，每盆10株;4-6叶期喷施苯磺隆除草剂，具体施用量见表1，对照（CK）为清水;每个材料每个处理喷施3盆。

大田鉴定：与盆栽鉴定一致共设5个施用剂量梯度（CK、T1、T2、T3、T4）（表1），材料种植设计为每个小区3行（行长200cm、行距40cm），3次重复，随机区组排列;将18Z363、M342及杂交组合LDX95-58A×18Z363按行以穴距20cm均匀播种，每穴播种3-5粒，3-6叶期喷施不同剂量的苯磺隆除草剂，14d后定苗，每穴留苗1株，正常田间管理。

1.2.2叶绿素含量SPAD值测定 盆栽幼苗苯磺隆处理7d后采用SPAD-502型叶绿素计（日本）测量叶片叶绿素含量SPAD值（主要原理为：叶绿素是吸收光线的主要物质，不同波长的光线，叶片的吸收量不同，采用波长650nm的红光和波长940nm的红外线穿透叶片，采集透射后的光信号，通过两种波长光的透光系数来确定叶片当前叶绿素的相对含量即SPAD值），测定时选择第1片叶，避开叶脉测定叶片中间部位，每盆至少测量5株取平均值，重复3盆。

1.2.3性状调查 盆栽鉴定：喷施苯磺隆除草剂后14d，调查盆栽幼苗的存活株（排除死亡植株及生长受抑制植株），计算存活率，存活率=（处理后存活株数/总株数）×100%;

大田鉴定：成熟期各小区随机取10个正常单株进行考种，考察株高、分枝高度、一次分枝数、二次分枝数、主花序长度、主花序角果数、单株总角果数、千粒重、每角粒数、单株产量等性状;采用FOSS NIRSystem近红外分析仪（美国）测量种子含油量。

1.3数据处理

用Excel2013整理汇总数据，采用SPSS22.0软件对数据进行统计分析。

2结果与分析

2.1不同剂量苯磺隆处理对恢复系18Z363叶绿素含量SPAD值的影响

由表2可见，苯磺隆处理后油菜叶片的叶绿素含量SPAD值随喷施除草剂苯磺隆剂量的增加而呈下降的趋势，表明叶绿素含量SPAD值与苯磺隆处理剂量呈负相关;其中不抗除草剂材料2350C在18.0g·hm及以上剂量处理下，叶片叶绿素含量SPAD值急剧下降到较低水平;而18Z363、M342及组合LDX95-58A×18Z363叶片叶绿素含量SPAD值随苯磺隆处理剂量增加而下降的趋势较平缓，且在T3、T4高剂量处理下也能保持较高水平，但LDX95-58A×18Z363叶绿素含量SPAD值在每个剂量的苯磺隆处理之间差异均达到显著水平，可见LDX95-58A×18Z363的叶绿素含量比18Z363、M342对苯磺隆更敏感。

2.2恢复系18Z363对不同剂量苯磺隆的抗性效果

对2350C、M342、18Z363及pol CMS杂交组合LDX95-58A×18Z363盆栽幼苗喷施不同剂量的苯磺隆除草剂发现（表3）：在较低剂量T1（9.0g·hm）处理下，2350C存活率急剧下降到57.8%，而M342、18Z363及LDX95-58A×18Z363在此剂量的苯磺隆处理下存活率在90%以上;当处理剂量提高到T2（18.0g·hm）时，2350C存活率为0，抗除草剂材料M342、18Z363的存活率较CK略有下降，但差异未达到显著水平，而组合LDX95-58A×18Z363存活率与CK相比显著下降;在T3（27.0g·hm）及T4（36.0g·hm）较高浓度的苯磺隆除草剂处理下18Z363、M342和LDX95-58A×18Z363的存活率与CK相比显著下降，但18Z363、M342在T3、T4处理下存活率仍保持在73.3%以上，而LDX95-58A×18Z363的存活率下降到55.6%。可见，恢复系18Z363与M342一样具有较强的苯磺隆除草剂抗性，杂交组合LDX95-58A×18Z363对苯磺隆的抗性要弱于18Z363，而不抗除草剂的2350C对苯磺隆敏感。

2.3不同剂量苯磺隆处理对恢复系18Z363成熟期主要农艺性状的影响

成熟期主要农艺性状调查发现（表4），18Z363、M342及杂交组合LDX95-58A×18Z363每角粒数、千粒重性状在各剂量苯磺隆处理下无显著差异;3个材料的株高性状在T1、T2、T3处理剂量下与CK相比差异不显著，在T4处理下均比CK显著降低;在T3、T4处理下18Z363、M342分枝高度显著增高，而杂交组合LDX95-58A×18Z363的分枝高度未受影响;在T1、T2剂量苯磺隆处理下18Z363、M342及杂交组合LDX95-58A×18Z363一次分枝数、二次分枝数、单株总角果数、主花序长度及主花序角果数与CK相比差异均不显著，而在T3、T4处理下这些性状与CK相比均呈不同程度的降低。可见，在9.0g·hm及18.0g·hm的苯磺隆除草剂处理下18Z363、M342及杂交组合LDX95-58A×18Z363的主要农艺性状未受到影响，而在27.0g·hm及36.0g·hm的苯磺隆处理下这3个材料的生长受到不同程度的影响，主要表现为成熟期株高降低、分枝数减少、单株角果数下降、主花序变短、主花序角果数减少。以上表明，生产中pol CMS恢复系18Z363及利用18Z363配制杂交组合的苯磺隆施用量应不超过18.0g·hm。

3讨论与结论

叶绿素含量SPAD值的测量广泛用于植物氮素营养诊断研究，但未见用于评估苯磺隆除草剂对油菜的影响的报道。本研究发现油菜叶片SPAD值随苯磺隆处理剂量的增加而呈现显著下降的趋势，与张卫国用不同浓度的苯磺隆处理党参后叶片叶绿素含量的变化趋势一致;赵勇在采用不同濃度的除草剂处理甘蔗的研究中也发现叶绿素含量SPAD值随除草剂浓度增加而下降，可见苯磺隆等除草剂对植物的叶绿素含量存在负面影响，这与生产中喷施除草剂会导致植株出现“失绿”的现象相吻合。在18.0g·hm及以上剂量的苯磺处理下，2350C的叶绿素含量SPAD值呈“断崖式”下降，而抗除草剂材料18Z363、M342及杂交组合LDX95-58A×18Z363的叶绿素含量SPAD值仍能维持较高水平，表明不抗苯磺隆除草剂油菜在18.0g·hm及以上剂量的苯磺隆处理下叶绿素迅速降解，而抗除草剂材料则反之。

评价油菜耐除草剂的程度主要是调查处理后的死亡植株以及受抑制植株，计算存活率。本研究发现在9.0g·hm的苯磺隆处理下，阴性对照2350C存活率急剧下降到57.8%，说明不抗苯磺隆除草剂的甘蓝型油菜对苯磺隆较敏感，较小的施用量就能致死，这一现象与信晓阳等的研究结果一致;在18.0g·hm剂量处理下2350C完全死亡，而M342、18Z363及组合LDX95-58A×18Z363仍能保持较高的存活率，可见18.0g·hm可作为筛选抗与不抗苯磺隆除草剂材料的处理剂量，但该施用量与王倩等在油菜萌发期耐苯磺隆资源评价时使用量25mg.L相差较大，主要原因可能是种子萌发期对苯磺隆比较敏感，较低施用量就能达到鉴定效果。在高剂量（27.0g·hm、36.0g·hm）的苯磺隆处理下18Z363、M342也能保持70%以上的存活率，可见转育的polCMS恢复系18Z363与Hu等报道的M342一样具有较强的磺酰脲类除草剂抗性。而杂交组合LDX95-58A×18Z363的苯磺隆除草剂抗性弱于18Z363及M342，这可能是由于杂交组合中携带的是杂合的除草剂抗性基因，与携带纯合除草剂抗性基因的18Z363、M342相比基因剂量减少所致。

不同剂量苯磺隆处理的油菜成熟期考种发现，在9.0g·hm及18.0g·hm剂量的苯磺隆处理下，18Z363、M342及杂交组合LDX95-58A×18Z363的主要农艺性状均未受到显著影响，表明18.0g·hm苯磺隆剂量对18Z363是安全的。在27.0g·hm及36.0g·hm剂量的苯磺隆处理下18Z363、M342及杂交组合LDX95-58A×18Z363的株高、一次分枝数、二次分枝数、主花序长度、主花序角果数及单株角果数等农艺性状均受到了不同程度的负面影响，而Hu等用4倍正常除草剂施用浓度的噻吩磺隆处理M342发现M342成熟期农艺性状与对照无显著差异，主要原因可能是因为苯磺隆比噻吩磺隆的半衰期长，高剂量的苯磺隆处理对油菜苗期生长的抑制作用持续时间较长，导致生长发育延迟，进而引起农艺性状有所改变;此外，本研究施用的27.0g·hm及36.0g·hm苯磺隆剂量高于蒋仁堂等、李广阔等麦田除草施用苯磺隆的推荐用量，可能对油菜造成了药害，导致农艺性状受到负面影响。

综上可见，18.0g·hm苯磺隆处理导致不抗除草剂油菜叶绿素迅速降解，植株死亡，而在该剂量处理下抗除草剂pol CMS恢复系18Z363及配制的组合LDX95-58A×18Z363叶绿素降解较慢，存活率保持在88.9%以上，且成熟期农艺性状未受到显著影响，因此，针对抗除草剂pol CMS恢复系18Z363及其配制的“三系”组合的苯磺隆最佳施用量为18.0g·hm。