甘藍型油菜化學誘導不育系的創(chuàng)制及贛油雜8號的選育

陳倫林，李書宇，鄒小云，鄒曉芬，熊潔，張建模，宋來強

(江西省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所/油料作物重點實驗室，江西南昌330200)

我國2013年消費食用植物油3 081.4萬t，自給僅有1 000萬t，自給率不及40%［1］。菜籽油占國產(chǎn)油料作物油脂的54%，占國產(chǎn)植物油的42%。油菜產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展，是我國植物油供給安全的重要保障，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種的選育和推廣是油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要前提。

甘藍型油菜(Brassica napus L.)雜交種選育與推廣對于提高油菜產(chǎn)量具有非常重要的意義［2］，目前我國雜交油菜面積有余470萬hm2，占總油菜面積的比例近70%。甘藍型油菜雜種優(yōu)勢利用的途徑很多，最為經(jīng)濟、有效的手段是雄性不育的利用。油菜雜種優(yōu)勢研究利用的途徑主要有3種方法:細胞質(zhì)雄性不育［3－4］(Cytoplasm Male Sterility，CMS);細胞核雄性不育［5－6］(Genic Male Sterility，GMS);化學誘導雄性不育［7－8］(Chemical Hybridization Agents，CHA)。CHA 途徑具有可以自由利用常規(guī)品種、更換組合速度快、生產(chǎn)應用速度快、可以輔助解決微粉問題等優(yōu)點［7］，己經(jīng)成為目前油菜雜種優(yōu)勢研究利用的重要途徑。成功運用CHA的關(guān)鍵是必須有優(yōu)良的化學誘導藥劑，目前已有很多這方面的報道［8－11］，并且有一些藥劑已成功應用于生產(chǎn)［8－11］，化殺靈WP2被認為是比較理想的雄性不育誘導劑［8］。

培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)油量、多抗的油菜品種是目前油菜育種工作的主要任務。筆者緊抓“高產(chǎn)油”和“高抗”兩條主線，以中雙11號油菜品種為材料，應用化學誘導劑WP2，對誘導劑施藥時期、用藥濃度和處理次數(shù)進行篩選，獲取最佳施藥次數(shù)和濃度，誘導成功中雙11A，并應用于新品種選育和雜交種生產(chǎn)，加快了新品種贛油雜8號的選育步伐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 應用于化學誘導雄性不育系的油菜品種為中雙11號，由中國農(nóng)業(yè)科學院油料作物研究所提供;238B為該課題選育自交系。化學誘導劑WP2由陜西漢中付云龍?zhí)峁?/p>

1.2 試驗方法

1.2.1 化學誘導型雄性不育系的創(chuàng)制。以中雙11號為材料，設小區(qū)種植，每小區(qū)5行，行長2 m，行間距33 cm，每行定苗12株，設3次重復，處理隨機排列。化學殺雄劑WP2設4個噴施濃度，依次為 0.03、0.06、0.09、0.12 g/L，并設清水作對照，每小區(qū)施藥量為120 ml。晴天的上午10:00使用微型噴霧器噴施，行間用薄膜阻隔。施藥次數(shù)設1、2、3次共3個處理。第1次施藥時間為小區(qū)50%植株主花序最大花蕾直徑2 mm左右，2次施藥為隔15 d噴施第2次藥劑，3次施藥每隔10 d施藥1次。各小區(qū)于初花期和終花前期取200朵花調(diào)查不育花率(有微量花粉認為是可育花)，同時用碘－碘化鉀染色法檢驗誘導劑處理后可育花或微粉花，顯微鏡觀察花粉活性，以此評價化學誘導劑的合適使用方法。

1.2.2 選育方法。親本選育中低世代育種材料套袋自交保純，高世代材料用尼龍網(wǎng)或選擇自然條件隔離繁殖。配制雜交種以1∶1行比種植雙親并罩尼龍網(wǎng)隔離，化學誘導不育系，網(wǎng)內(nèi)蜂媒授粉配制雜交種。

采用近紅外光譜儀(perten DA7200)對油菜籽的含油率、芥酸含量、硫甙總量進行快速定量測定。

贛油雜8號產(chǎn)量及形態(tài)特征和生長習性的描述以江西省油菜區(qū)域試驗的多年多點試驗數(shù)據(jù)為準。

2 結(jié)果與分析

2.1 化學誘導劑處理比較 通過對不同處理在初花期和終花前期不育花率的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，化學誘導劑在0.03 g/L濃度水平的所有處理不育花率均較低(表1)，達不到不育系使用的要求;0.06和0.09 g/L濃度處理1次在終花前期出現(xiàn)的可育花較多，達不到不育系要求。0.06 g/L濃度處理2和3次以及0.09 g/L濃度處理2次的不育花率均能達99%，達到油菜不育系純度的要求。通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，微粉和極微粉花的有活力花粉極少，微粉和極微粉花單株套袋自交結(jié)角結(jié)實率極低(圖1)。由此可見，這個濃度范圍處理2次，均能達到不育系要求。而0.09 g/L處理3次以及0.12 g/L濃度有不同程度的藥害。輕微藥害表現(xiàn)為花期落蕾多;藥害表現(xiàn)為植株矮化，開花推遲很久并落蕾嚴重。根據(jù)試驗的觀測結(jié)果并結(jié)合前人的研究［8］，選擇0.08 ～0.09 g/L 濃度施藥2 次誘導甘藍型油菜不育系中雙11A。

表1 中雙11號經(jīng)化學誘導劑處理后不育花率分析

2.2 選育經(jīng)過

2.2.1 283B的選育。父本283B是由99B01-3系統(tǒng)選育而來，其選育過程始于1990年。在C14(中雙2號選系)中選擇性狀優(yōu)良的單株，連續(xù)自交，應用系統(tǒng)選育方法，通過對株系的抗耐性、品質(zhì)和綜合經(jīng)濟性狀等定向選育而成。整個選育過程:C14選系→92A-2④(自交)→92A-2②P1(自交)→P25(自交)→95B101-2(自交)→96B101-2(自交)→97B101-1(自交)→98B101(自交)→99B01-3→自交→283B。

圖1 微粉花和正常花的花粉活力比較及微粉花套袋自交結(jié)實情況

2.2.2 組合選配。贛油雜8號的母本是化學誘導性雄性不育系中雙11A，父本是283B。2008～2009年度組合觀察試驗中表現(xiàn)好;2009～2010年采用化學誘導不育系配制組合，2010年秋季進入正式組合比較試驗，在組合比較試驗中表現(xiàn)優(yōu)異;2011～2013年通過2年度江西省區(qū)域試驗。區(qū)試結(jié)果顯示，贛油雜8號品質(zhì)達雙低標準，豐產(chǎn)性好，產(chǎn)油量高，抗倒性強，抗病性較強，熟期適中。

2.2.3 組合特征特性。在2011～2012年度江西省區(qū)試中，贛油雜8號平均產(chǎn)量2 112.00 kg/hm2，比對照中油雜2號增產(chǎn)17.68%，極顯著。平均產(chǎn)油量893.40 kg/hm2，比對照增產(chǎn)32.74%。2012～2013年度平均產(chǎn)量2 401.95 kg/hm2，比對照中油雜2號增產(chǎn)4.89%，增產(chǎn)顯著，居第2位。平均產(chǎn)油量 1 073.25 kg/hm2，比對照增產(chǎn) 9.55%。

兩年平均產(chǎn)量 2 256.98 kg/hm2，比對照增產(chǎn)11.29%。兩年平均產(chǎn)油量983.33 kg/hm2，比對照增產(chǎn)21.15%(表2)。

在2011～2013年度江西省區(qū)試中平均全生育期206.1 d，比對照遲熟1.2 d。株高176.5 cm，分枝數(shù)6.8 個，單株有效角果數(shù) 233.3 個，每角粒數(shù)20.9 粒，千粒重3.7 g，單株生產(chǎn)力14.75 g。菌核病發(fā)病株率8.5%，病指4.95，均好于對照。含油量 43.5%，硫甙含量為21.15 μmol/g，芥酸含量為0。

表2 贛油雜8號在江西省區(qū)試中的產(chǎn)量、含油量及理論產(chǎn)油量表現(xiàn)

2.2.4 栽培技術(shù)要點。贛油雜8號適宜在江西兩熟地區(qū)種植。育苗移栽于9月上、中旬播種，苗床播種量1.5 kg/hm2，苗齡30～35 d;直播于9月下旬～10月上中旬播種，播種量3.0 ～4.5 kg/hm2。移栽密度 15.0 萬 ～22.5 萬株/hm2;直播密度定苗27.0萬～37.5萬株/hm2。重施底肥:施復合肥450 kg/hm2、尿素 75 kg/hm2、磷肥225 kg/hm2和硼砂 15 kg/hm2。75 kg/hm2尿素、45～75 kg/hm2鉀肥作臘肥，施尿素45～75 kg/hm2作苔肥。初花期用硼砂1.5 kg/hm2葉面噴施。苗期注意防治菜青蟲、蚜蟲，花期注意防治菌核病。油菜終花30 d后，角果有80%黃熟時，及時收割，并抓緊有利天氣脫粒晾曬，進倉貯藏。

3 結(jié)論與討論

在各類作物育種中很早就已經(jīng)開展了化學誘導雄性不育的研究，如小麥［12］、水稻［13］、棉花［14］、油菜［15］、玉米［16］等，但是因為合適的化學劑篩選或化學誘導劑的毒性等問題，目前僅在小麥和油菜多見研究報道，小麥的研究還處于化學誘導劑的篩選階段［17］，而能在生產(chǎn)上大面積應用的目前只在油菜中有報道。

油菜化學誘導劑報道較多，根據(jù)劉志勇的研究，應用化學誘導劑WP2能更安全穩(wěn)定地誘導出油菜不育系［8］。在該研究中，筆者應用化學誘導劑獲得了系列不育系，如浙油5002A、滬油21A、G5034A等，這些不育系均能滿足要求，并應用到雜交種的規(guī)模創(chuàng)制。經(jīng)過2010～2013年的多年生產(chǎn)、試驗，應用化學誘導不育系小面積(＜667 m2)配置的雜交組合雜種純度能達到96%以上，而大面積(＞4 hm2)制種雜種純度能達到90%以上。應用化學誘導雄性不育系，人們已經(jīng)選育成了贛油雜7號、贛油雜8號和贛油雜9號。目前還有一批材料正參加國家區(qū)域試驗或江西省油菜區(qū)域試驗，有望審定出更多更好的甘藍型油菜新品種。

雖然油菜化學誘導劑具有親本選擇范圍廣、配制組合快等諸多優(yōu)點，但是CHA途徑也有其自身的缺點。首先是尋找優(yōu)良的油菜化學誘導劑比較困難。自20世紀70年代我國開展油菜化學誘導劑研究以來，目前能在生產(chǎn)上應用的安全無毒化學誘導劑僅有4～5個劑型［7］，如誘導劑WP2。其次，化學誘導效果在品種間存在差異。通過多年的應用，人們發(fā)現(xiàn)不同的品種對誘導劑的敏感性(耐受性)是不同的，這要求育種家需要針對不同的親本開展多年試驗，篩選適合對應親本的適宜濃度，這樣才能保證生產(chǎn)上的安全使用。第三，施藥方式和施藥時的氣象因素對制種純度和制種產(chǎn)量有影響。不同的親本對誘導劑均有一個耐受范圍，過量施藥會造成藥害，降低制種產(chǎn)量;施藥量過少則不能保證制種純度。因此，在施藥過程需要準確配制化學誘導劑濃度，并培訓專業(yè)施藥隊伍，保證合適的施藥量。氣象因素上，雨天會明顯影響誘導劑效果，要求施藥前需多觀察天氣，保證施藥后4 h沒有雨?？傊?，應用目前篩選的安全無毒害誘導劑(主要成分為除草劑［7］)，采取專業(yè)的保障措施，化學誘導雄性不育系在生產(chǎn)上的安全大面積應用是可行的。

贛油雜8號在2011～2012年度江西區(qū)域試驗中7個點全部增產(chǎn)，2012～2013年度僅九江點減產(chǎn)，其他點增產(chǎn)。兩年試驗中產(chǎn)量均排在第2位，產(chǎn)油量第一。菌核病發(fā)病株率8.5%，病指4.95，均好于對照，抗倒性強。由此，贛油雜8號不僅產(chǎn)量高，穩(wěn)產(chǎn)性也好，含油量高，抗性強，在生產(chǎn)上應用推廣將能促進油菜生產(chǎn)增產(chǎn)增收。

［1］胡其峰.拿什么守住中國人的“油瓶”?［N］.光明日報，2014－06－10(005).

［2］傅廷棟.油菜品種改良的現(xiàn)狀與展望［C］//中國作物學會.2004＇中國作物學會學術(shù)年會文集.中國作物學會，2004:6.

［3］劉燕，董振生，張改生，等.甘藍型油菜細胞質(zhì)雄性不育研究進展［J］.西北農(nóng)業(yè)學報，2004(1):114－119.

［4］向國紅，朱發(fā)仁，楊鴻，等.甘藍型油菜新品種常油雜61號的選育［J］.作物雜志，2011(5):121－122.

［5］諶國鵬，王風敏，李英，等.我國甘藍型油菜細胞核雄性不育利用的途徑［J］.中國種業(yè)，2010(8):15 －16.

［6］李英，諶國鵬，習廣清，等.甘藍型雙低油菜隱性核不育兩系雜交種漢油6號的選育及栽培要點［J］.作物雜志，2012(4):120－121.

［7］官春云，王國槐，李栒，等.油菜雜種優(yōu)勢利用新技術(shù)－化學雜交劑的利用［M］.北京:科學出版社，2012:20－21.

［8］劉志勇.新型化學殺雄劑——化殺靈WP誘導油菜雄性不育研究［D］.武漢:華中農(nóng)業(yè)大學，2006.

［9］高志宏，孫志剛，付云龍.化殺靈在油菜核不育兩系制種除雜中的應用效果研究［J］.種子，2011(1):122－123.

［10］單忠德，孫明法，孫紅芹，等.化殺靈在油菜三系雜交制種中的應用效果［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學，2006(3):52－53.

［11］唐志康.化學雜交劑“化殺靈”誘導甘藍型油菜雄性敗育研究［D］.雅安:四川農(nóng)業(yè)大學，2009.

［12］浙江省雜交小麥協(xié)作組.小麥化學殺雄機理和技術(shù)研究［J］.中國農(nóng)業(yè)科學，1978，11(1):28 －36.

［13］張安中，向躍武，張志雄，等.化學殺雄在水稻光敏兩系制種上的應用研究－Ⅰ.對秈型光敏核不育水稻的殺雄效果［J］.作物雜志，1992(1):18－19.

［14］棉花的化學殺雄［J］.陜西農(nóng)業(yè)科技，1971(Z1):43 －44.

［15］湖南農(nóng)學院農(nóng)學系甘蘭型油菜雜種優(yōu)勢利用課題組.甘蘭型油菜化學殺雄利用雜種優(yōu)勢的初步研究［J］.湖南農(nóng)學院學報，1979(4):47－52.

［16］NAYLOR A W.Observations on the effects of maleic hydrazide on the flowering of tobacco，maize and cocklebur［J］.Proc Nat Acad Sci，1950，36:230－232.

［17］柳娜，楊文雄，王世紅，等.化學殺雄劑SQ-1誘導春小麥雄性不育的效果和對農(nóng)藝性狀的影響［J］.作物雜志，2014(1):23－25.