外源茉莉酸甲酯（MeJA） 对几个谷子骨干不育系开花的影响

高翔，张婷，师志刚，董立，程汝宏，王根平*，李琳*

（1.河北省农林科学院，河北 石家庄 050035；2.河北省农林科学院谷子研究所，河北 石家庄 050035）

杂种优势在生物界中普遍存在，杂种优势利用是培育高产、优质、强抗逆性作物新品种的重要手段，极大地促进了农业生产力的发展，并为人类带来了巨大的社会和经济效益[1～5]。成熟的制种技术是农作物杂交种产量优势得以体现的关键。而在谷子杂交种制种过程中，父母本花期不遇问题普遍存在[6，7]，制约了许多优势组合在生产上的应用。

前人针对花期不遇问题进行了大量研究，发现茉莉酸甲酯（MeJA） 可以诱导多种农作物（如水稻、小麦） 颖花提前、集中开放并改善品质[8～11]，提高制种效率，是一种用途广泛的植物调节剂。目前，有关水稻的MeJA 诱导效应研究较多，而在谷子上研究较少[12]。此外，在大田条件下，MeJA 对不同类型谷子骨干不育系的促花效应是否普遍存在，以及最佳喷施浓度和喷施时间是否一致等尚不明确。基于此，以3 个不同的谷子骨干不育系为材料，在扬花期的不同时间喷施不同浓度的MeJA，明确MeJA 调控不育系开花的最佳喷施浓度和喷施时间，旨为MeJA 等促花激素在谷子杂交种制种中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

谷子试材为3 个不同类型的骨干不育系冀杂1A（黄苗矮秆不育系）、矮A1 （绿苗矮秆不育系） 和JA5-6 （绿苗中秆不育系），均由河北省农林科学院谷子研究所选育。

试剂有MeJA （Sigma-Aldrich，5 mL，纯度＞95%）、2%无水乙醇和0.1% TWEEN-20 （上海生工生物工程有限公司，500 mL）。

1.2 试验方法

2019 年6 月25 日在河北省农林科学院谷子研究所藁城马庄试验站种植谷子不育系，常规管理。待进入盛花期，当天下午从每个谷子不育系中均选取处于盛花期且始穗进度基本一致的50 个谷穗挂牌标记，并对谷穗进行统一修剪，每个谷穗最终留有10 个较为一致的谷码。第2 天分别于5：00 和7：00，喷施不同浓度的MeJA 溶液进行处理，试验MeJA 浓度均设1、2、4 和6 mmol/L 计4 个水平；以喷施蒸馏水处理为对照（CK）。在喷施的溶液中，均加入2%无水乙醇+0.1% TWEEN-20。每品种处理10 个穗，其中5 个穗在5：00 喷施，5 个穗在7：00 喷施。喷施量以叶片湿润但不滑落为准。喷雾处理后，每隔30 min 记录1 次颖花开放数量，计数好的颖花用剪刀剪除以防重复计数，并计算最终开颖率。

采用SPSS 17.0 分析软件进行数据的差异显著性检验。其中，图表中小写英文字母不同，表示处理间差异达到了显著水平（P＜0.05）；大写英文字母不同，表示处理间差异达到了极显著水平（P＜0.01）。

2 结果与分析

2.1 MeJA 对不同类型谷子骨干不育系开花数的影响

MeJA 对3 个不同类型的谷子骨干不育系开花均具有诱导效应，但效果略有不同（图1～6）。

谷子黄苗矮秆不育系冀杂1A 在5：00 喷施不同浓度的MeJA 后，每个计数时段的开花数均高于CK，其中喷施后30 min 开花数达到最多，诱导效应最突出。在7：00 喷施不同浓度的MeJA 后，诱导效应与5：00 喷施类似，但效果较差。冀杂1A 的各处理中，5：00 喷施4 mmol/L 的MeJA 后30 min 开花数最多，达到了174 个。

谷子绿苗矮秆不育系矮A1 分别在5：00 和7：00喷施不同浓度的MeJA 后，诱导效应与冀杂1A 相似，也表现为每个计数时段的开花数均高于对照，喷施后30 min 诱导效应最突出。矮A1 的各处理中，5：00 喷施4 mmol/L 的MeJA 后30 min 开花数最多，为41 个。

谷子绿苗中秆不育系JA5-6 分别在5：00 和7：00喷施不同浓度的MeJA 后，每个计数时段的开花数均高于对照，分别在喷施后90、60 min 开花数达到最多，诱导效应最突出。JA5-6 的各处理中，5：00 喷施2 mmol/L 的MeJA 后90 min 开花数最多，为74 个。

图1 5：00 喷施MeJA 对谷子不育系冀杂1A 开花数的影响Fig.1 Effect of spraying MeJA on flowering of millet sterile lines Jiza 1A at 5：00

图2 7：00 喷施MeJA 对谷子不育系冀杂1A 开花数的影响Fig.2 Effect of spraying MeJA on flowering of millet sterile lines Jiza 1A at 7：00

图3 5：00 喷施MeJA 对谷子不育系矮A1 开花数的影响Fig.3 Effect of spraying MeJA on flowering of millet sterile lines Ai A1 at 5：00

图4 7：00 喷施MeJA 对谷子不育系矮A1 开花数的影响Fig.4 Effect of spraying MeJA on flowering of millet sterile lines Ai A1 at 7：00

图5 5：00 喷施MeJA 对谷子不育系JA5-6 开花数的影响Fig.5 Effect of spraying MeJA on flowering of milletsterile lines JA5-6 at 5：00

综上分析可以看出，MeJA 对3 个不同类型的谷子骨干不育系开花均具有诱导效应，但不同类型对MeJA 诱导的应答时间略有差异，其中，冀杂1A 和矮A1 的开花峰值均出现在MeJA 喷施后30 min，JA5-6的开花峰值出现在MeJA 喷施后60～90 min。

图6 7：00 喷施MeJA 对谷子不育系JA5-6 开花数的影响Fig.6 Effect of spraying MeJA on flowering of millet sterile lines JA5-6 at 7：00

2.2 不同类型谷子骨干不育系开花喷施MeJA 的适宜时间和适宜剂量

MeJA 在5：00 喷施后，3 个不育系的累计开颖率是7：00 喷施累计开颖率的4 倍，明显较高（图7 和8）。初步认为，MeJA 诱导谷子不育系开花的适宜喷施时间为盛花期的5：00。

冀杂1A 和矮A1 受到4 mmol/L 的MeJA 诱导后，最大累计开颖率分别为25.95%和10.93%，极显著高于其他浓度处理（P＜0.01）；JA5-6 在受到2 mmol/L 的MeJA 诱导后，最大累计开颖率为14.33%，极显著高于其他浓度处理（P＜0.01）。初步认为，MeJA 诱导冀杂1A 和矮A1 开花的适宜喷施浓度均为4 mmol/L，诱导JA5-6 开花的适宜喷施浓度为2 mmol/L。

图7 5：00 喷施MeJA 对3 个谷子不育系开花数的影响Fig.7 Effect of spraying MeJA on flowering of three millet sterile lines at 5：00

3 结论与讨论

图8 7：00 喷施MeJA 对3 个谷子不育系开花数的影响Fig.8 Effect of spraying MeJA on flowering of three millet sterile lines at 7：00

应用冀杂1A、矮A1 和JA5-6 已经配制出许多强优势杂交组合，这3 个谷子骨干不育系在谷子杂交制种中具有广阔的应用前景。为了进一步明确MeJA 对不同类型不育系开花的诱导效应，提高制种效率，以最大开花数为目标对喷施MeJA 的适宜时间和适宜浓度进行了初步筛选。结果表明：MeJA 对3 个不同类型的谷子骨干不育系开花均具有诱导效应；但不同类型材料对MeJA诱导的应答时间和适宜浓度略有差异，喷施MeJA 来诱导谷子不育系开花的适宜时间为盛花期的5：00，MeJA对冀杂1A 和矮A1 诱导开花的适宜浓度为4 mmol/L，对JA5-6 诱导开花的适宜浓度为2mmol/L。

MeJA 是一种常用的植物生长发育调节激素，参与种子萌发、植物抗逆、诱导植物开花开颖等一系列的生理活动[13～18]。目前有关MeJA 对谷子不育系开花的诱导效应研究很少，仅有李会霞等[12]研究发现，利用MeJA 浸穗处理后谷子不育系高117A、高146A 和恢复系晋谷34 号的开颖率显著提高。但其研究中MeJA的使用并未模拟更利于大田制种的喷雾方法。本试验的整体累计开颖率明显小于浸穗处理后的累计开颖率，表明MeJA 不同使用方法的诱导效应不同。因此，开展MeJA 对谷子不同类型的不育系开花是否均存在诱导效应，以及明确其施用的适宜时间和适宜浓度就显得尤为重要。

MeJA 对3 个谷子骨干不育系诱导开花的适宜浓度并不一致，说明在谷子杂交制种过程中需要结合父母本的实际情况来确定最优方案。另外，MeJA 喷施后30 min，冀杂1A 和矮A1 均出现开花峰值；而JA5-6 的开花峰值出现在MeJA 喷施后60～90 min，明显滞后于前两者。说明不同类型的谷子不育系对MeJA诱导的应答时间存在一定差异。由于植物JA 代谢途径中有6 种酶参与[19，20]，后续研究可以通过RT-qPCR、蛋白互作等分子技术手段作进一步验证。