殺雄劑SQ-1誘導玉米雄性不育效果研究

袁佳辰 楊妍 石艷鋒 劉士境 朱鈺 師恭曜

摘要[目的]分析殺雄劑SQ-1對玉米的殺雄效果。[方法]對5個不同的玉米品種（浚單22、德農20、吉祥一號、鄭單958、蠡玉）在散粉前7 d噴施濃度為5 kg/hm2的SQ-1處理，利用離體萌發法、碘-碘化鉀染色法和TTC染色法3種方法分別鑒定花粉活力，并對比分析其穗型、頂端雄穗育性以及植株整體生長情況。[結果]經SQ-1處理的玉米植株，其穗小且籽粒少，頂端雄穗花粉數量少且活力差，花粉粒活性變弱。[結論]SQ-1對玉米花粉有較顯著的殺雄效果，可以作為玉米化學殺雄的有效途徑之一。

關鍵詞玉米;SQ-1;殺雄劑;雄性不育

中圖分類號S513文獻標識碼A

文章編號0517-6611（2019）03-0036-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.03.011

利用化學殺雄劑培育品種是一種新型的作物育種方法，在國內外應用廣泛[1-5]，它是指在植物雄性器官分化前或發育過程中，噴施內吸性化學藥劑，經過一系列生理生化過程，阻止花粉的形成或抑制花粉的正常發育，誘導形成生理性雄性不育，不存在像細胞核質互作雄性不育體系中所要求的恢保關系。化學殺雄劑的優點主要表現為親本選擇范圍廣、可任意組配雜交組合，可有效代替人工去雄、大大減輕育種工作量，不需要較長的時間來進行三系的研制、轉育、測試和培育，縮短育種周期，提高選種效率。此外，化學殺雄劑還可以為單倍體育種、人工誘導孤雌生殖簡化雜交去雄手續，擴大雜種群體。

新型殺雄劑SQ-1是國內自主研制出的一種優良高效的小麥殺雄劑[6-10]，試驗表明在適宜條件下可誘導小麥殺雄率達到95%～100%，異交結實率超過85%，對小麥發育無任何不良影響。近幾年的許多試驗都將SQ-1應用于禾本科作物，如糜子、谷子等的殺雄研究，都顯示良好的試驗效果[7-10]。

但是由于這些作物都是自花授粉甚至是閉花授粉，異交結實率很低，這極大地限制了將處理后的植株用于雜交育種以及雜交優勢上的研究。鑒于此，筆者對5個不同的玉米品種（浚單22、德農20、吉祥一號、鄭單958、蠡玉）在散粉前7 d給予表面噴施劑量為5 kg/hm2的SQ-1后，以離體萌發法、I2-KI染色法和TTC染色法3種方法鑒定花粉活力，并從穗形、頂端雄穗、植株整體生長情況和玉米育性4個方面比較了未經殺雄劑處理和經SQ-1處理后的差異，旨在探究SQ-1對單子葉植物玉米的殺雄效果，擴大SQ-1的使用范圍，實現玉米雜種優勢的利用。

1材料與方法

1.1試驗材料

浚單22、鄭單958、吉祥一號、蠡玉和德農20共5個玉米品種均由河南省農業科學院提供。殺雄劑SQ-1由西北農林科技大學張改生教授惠贈。

1.2田間設計

2011年5月中旬將5個玉米品種播種于鄭州大學實驗田。按玉米品種分為5個區，每區3行，行距40～50 cm，株距30～40 cm，其他管理同大田。選定最佳噴施時期和噴施濃度，即玉米由營養生長過渡到生殖生長階段的大喇叭口時期，噴施劑量為5 kg/hm2，噴藥后掛牌標記，以備后期觀察記錄。

1.3花粉活力檢測

開花前用不同方法測定花粉活力以評判殺雄效果。2011年7月，分別采集將要散粉的未處理和SQ-1處理過的玉米雄蕊，放入冰盒，快速帶回實驗室待測。用離體萌發法、碘-碘化鉀染色法和TTC染色法3種方法鑒定花粉活力。

1.3.1

離體萌發法。將新鮮花粉從花藥中剝出后，滴于平鋪在載玻片上的培養基（15%蔗糖+3%瓊脂+0.05%硼酸+ 0.1% CaCl2）中，以移液槍吹吸均勻，置于37 ℃恒溫培養箱中培養2 h。在顯微鏡下隨機選取5個視野進行計數，統計花粉萌發率，計算平均值。花粉管長度大于花粉直徑為有活力花粉，否則為無活力花粉。

1.3.2

碘-碘化鉀染色法。將1.3 g KI溶于10 mL蒸餾水中，然后加入0.3 g I2，待完全溶解后定容至100 mL。在載有花粉的載玻片上滴加1～2滴碘-碘化鉀染液，用移液槍吹吸均勻后蓋上蓋玻片，即可在顯微鏡下觀察，隨機選取5個視野進行計數，統計有活力花粉的百分率并計算平均值。被染成藍色的表示花粉中含有較大量淀粉，即默認其有活力，未被染色或呈黃褐色的為無生活力的花粉。

1.3.3

TTC染色法。在載有花粉的載玻片上滴加1滴1%TTC染液，以移液槍吹吸均勻后蓋上蓋玻片。放置于室溫下30 min。隨機選取5個視野在顯微鏡下觀察并計算，統計有活力的花粉的百分率，計算平均值。被染成紅色的花粉其生活力強，淡紅色的次之，無色或黃褐色的為沒有活力的花粉。

1.4統計方法

離體萌發法：花粉活力=花粉管長度大于花粉直徑的花粉/觀察到的所有花粉×100;

碘-碘化鉀染色法：花粉活力=被染成藍色的花粉/（未被染色或呈黃褐色的花粉+被染成藍色的花粉）×100;

TTC染色法：花粉活力=（被染成紅色的花粉+被染成淡紅色的花粉）/（無色或黃褐色的的花粉+被染成紅色的花粉+被染成淡紅色的花粉）×100。

2結果與分析

2.1殺雄劑對玉米植株整體生長情況的影響

經殺雄劑SQ-1處理的植株稍為纖細，植株整體顏色稍淡，葉綠素含量少，這可能是殺雄劑間接影響產量的一個主要途徑[5]。有資料顯示，SQ-1所屬的二氮苯衍生物類的殺雄劑都能產生高度的雄性不育，但往往也對植株有較嚴重的藥害，并導致部分雌性不育。該研究也發現了這種現象，有些植株在噴藥7 d后即從噴藥部位開始腐敗，并向植株全身蔓延，導致整個植株死亡;還有少數植株的藥害表現稍弱，只在噴藥部位腐敗，并未殃及全身，不過植株長勢及產量明顯受到影響。而未處理的植株整體為深綠色，生長茁壯。