摘 要：为筛选新型高效化学杂交剂，更好地利用油菜化学杀雄杂种优势，利用5种磺酰脲类除草剂（烟嘧磺隆、苄嘧磺隆、酰嘧磺隆、苯磺隆和胺苯磺隆）对甘藍型油菜雄性不育诱导效果及农艺和产量性状的影响进行探讨;结果表明：胺苯磺隆对甘蓝型油菜没有杀雄效果，烟嘧磺隆、苄嘧磺隆、酰嘧磺隆和苯磺隆均可诱导甘蓝型油菜雄性不育;其中烟嘧磺隆、苄嘧磺隆对油菜雄性不育诱导效果较差，平均全不育株率仅为30.8%、21.0%，而平均半不育株率和药害株率却高达56.4%、63.4%和18.4%、20.0%，对农艺和产量性状负面影响较大;酰嘧磺隆、苯磺隆对甘蓝型油菜雄性不育诱导效果较好，在涂茎和喷雾处理下，平均不育株率分别达到96.55%、97.90%，平均全不育株率分别高达88.55%、92.51%，与目前在油茶上应用最广泛的化学杀雄剂SX1（对照）比较，农艺和产量性状差异不显著，通过对这2种药剂的制剂类型、助剂及喷施技术进一步优化，可望广泛应用于油菜化学杀雄杂种优势利用。
关键词：磺酰脲类;除草剂;甘蓝型油菜;雄性不育
中图分类号：S 565.403文献标识码：A文章编号：1008-0384（2018）11-1130-06
利用化学药物诱导油菜产生生理性雄性不育配制杂交种是油菜杂种优势利用的重要途径之一[1]，近30多年来我国在油菜化学杀雄的利用研究方面居世界领先水平，利用化学杀雄制种技术已先后培育出一大批油菜新品种，如陕西省杂交油菜研究中心培育的高油高产优质秦优系列10多个化杀杂交种，含油量最高可达60%，湖南农业大学、西南农业大学、四川大学等已经育成推广了湘杂油、渝杂、蜀杂等几个系列多个油菜杂交种，化杀杂种累计推广种植面积近10万hm2[2]。化学诱导甘蓝型油菜雄性不育杂交技术摆脱了对不育基因的高度依赖，将亲本范围扩大到广泛的育性正常品种，免除了不育系杂交制种中育性配套和保持所必需的繁琐工序[3-5]。化学杀雄杂交制种使得亲本选择更加广泛，杂交组配更加自由，更易选育出高产优质的杂交种;化学杂交剂还可作为一种辅助育种手段，克服常规杂交人工去雄困难的一种有效途径，提高育种效率，加速育种进程;也可以用来解决如陕2A和Polima等细胞质雄性不育系及光温敏细胞核不育系普遍存在的育性不稳定、制种风险大等问题[6-7]。化杀技术在油菜杂交制种和杂种优势利用上潜力巨大，前景广阔。
多种化学物质如植物各种酶的抑制剂、生长调节剂、氨基酸和糖合成的干物质等可诱导植物产生雄性不育，目前国内报道的在油菜上应用的化学杀雄剂有KMS1[8]、EN[9]、SX1[10]、EXP[11]、“定军1号”[12]、ESP[13]、WP[14]、BHL[15]、GS1[16]等，但较理想的油菜化学杂交剂很少，且绝大多数都具有杀雄不彻底的缺陷，杀雄效果受当地气候条件、油菜类型和植株发育状况等因素的影响，某些杀雄剂可能存在残毒等问题。因此，筛选高效、稳定、低毒和廉价的化学杀雄剂是油菜杂种优势利用当前需要解决的主要问题之一。
目前，关于化学杀雄剂诱导油菜雄性不育分子机制研究结果论断不一，但其作用本质是通过和靶标蛋白的结合，引起蛋白活性抑制或激活，从而导致花药发育异常[14，17]。乙酰乳酸合成酶（ALS）存在于植物的叶绿体内，是催化支链氨基酸（缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸）生物合成的第一个关键酶。磺酰脲类除草剂可抑制植物ALS的活性，导致支链氨基酸的代谢停滞，进而使植株衰亡[18-19]。近年的研究表明，ALS抑制剂磺酰脲类除草剂具有诱导油菜雄性不育活性，说明乙酰乳酸合成酶很可能与这些化学杂交剂作用靶标有关[20-21]。因此笔者选择5种具有共同作用靶标ALS抑制剂磺酰脲类除草剂对甘蓝型油菜进行杀雄试验，并以目前在油菜上应用最广泛的化杀剂SX1为对照，以期筛选到新的、更好的杀雄剂。
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
试验于2016-2017年在陕西省杂交油菜研究中心试验基地进行。
1.2 试验材料
供试的5种磺酰脲类除草剂为在市场上采购的商品制剂，分别为T1：烟嘧磺隆（75%WDG），T2：苄嘧磺隆（60%WDG），T3：酰嘧磺隆（50%WDG），T4：苯磺隆（75%WDG），T5：胺苯磺隆（25%EC）;供试的甘蓝型油菜为纯合自交系K407。SX1油菜化杀剂均由陕西省杂交油菜研究中心植物保护研究室提供。
1.3 试验方法
1.3.1 试验设计 试验分别在田间和温室2种环境进行，田间材料于2016年9月15号播种，行距40 cm，行长6 m，密度18万株·hm-2，每材料每处理5行，3次重复;温室材料为田间供试油菜通过春化后12月10号移栽进温室，行长1 m，行距40 cm，每行移栽6株，每材料毎处理12株，3次重复，其他管理同一般田间管理。
1.3.2 参试药剂处理方法
（1）涂茎处理：各参试药剂用食用油配成要求的质量浓度，在温室油菜薹高25 cm左右，最大花蕾长度约2 mm时，用毛笔蘸配制好的各处理质量浓度油剂（表1），涂在油菜茎秆距根茎10 cm左右处，毎株涂0.2 mL，7～10 d后在茎秆的中上部二次涂茎，以SX1涂茎处理为CK1（表2）;以涂抹等量的食用油为CK2。
（2）田间喷雾处理：当田间80%以上的油菜单株苔高20 cm左右，最大花蕾长度2 mm左右时，第1次喷施各处理质量浓度药剂（表1），对照（CK3）喷施标准推荐质量浓度5.5 mg·L-1 SX1;间隔7～10 d后第2次喷施各处理质量浓度药剂（表1），CK3喷施6.5 mg·L-1SX1，毎株喷药量3 mL，以喷施等量的清水为对照CK4。
1.3.3 育性调查鉴定 温室涂茎处理从油菜初花开始每天调查全部处理油菜，直至终花;田间处理第2次喷药后初花期开始每2 d调查1次，随机选5个调查点，每点选15株长势一致的油菜挂牌标记，分别统计全不育株、半不育株、可育株;以油菜苗期心叶黄化、薹茎变硬、矮缩丛生，花期株高比对照降低20%以上、主花序矮缩、花瓣变小为药害标准调查药害株率;并用甲烯蓝溶液染色法测定花粉活性，同时利用电镜观察花粉大小形态，直至终花，根据油菜花雄蕊器官形态及镜检花粉活力确定植株育性，育性分类主要参考官春云等[8]提出的杀雄效果标准，统计不育株，计算不育株率。
1.3.4 参试药剂对油菜性状及结实的影响 成熟期收获前温室全部处理油菜和田间每处理选取15株，分别考察其农艺和产量性状。每处理随机选取5株套袋自交，观察自交结实率;另选取5株，每株用纸袋套5个花序进行人工授粉，计算结实率以考察花粉和雌蕊的活性，成熟期分别调查自交结实和人工授粉结实情况。
1.4 统计分析
试验用于观察花粉的电镜为日本产奥林巴斯生物显微镜 OLYMPUS BX53，观察倍率40×。调查记录的数据采用Excel 2007软件进行处理，应用DPS7.05软件进行各处理间数据的方差分析。
2 结果与分析
2.1 药剂对甘蓝型油菜育性的影响
5种磺酰脲类除草剂在温室涂茎（表2）和田间喷雾（表3）处理对甘蓝型油菜雄性不育诱导效果表明：胺苯磺隆各处理对甘蓝型油菜雄性不育没有诱导效果，在两次采用最大质量浓度处理后不育株率仍为0，花粉活力高达94%，自交、异交结实正常，其余4种磺酰脲类除草剂对甘蓝型油菜雄性不育均有诱导效果，但其雄性不育诱导效果具有明显的差异。
2.1.1 酰嘧磺隆、苯磺隆对甘蓝型油菜育性的影响
5种磺酰脲类除草剂中，酰嘧磺隆、苯磺隆对甘蓝型油菜雄性不育诱导效果较好，适宜质量浓度 （第一次处理质量浓度+第二次处理质量浓度相同，分别为0.6 mg·L-1 +0.8 mg·L-1、0.8 mg·L-1+1.0 mg·L-1） 的酰嘧磺隆、苯磺隆在涂茎和喷雾处理下油菜雄蕊花丝短缩，花药干瘪针状，高度低于花瓣平面形似核不育花，不育株率分别达到100%、100%和93.10%、95.80%，和对照CK1、CK3差异不显著，而且不育株中全不育株率分别高达93.5%、94.8%和83.6%、90.22%，自交不结实或结实率极低，异交结实率除苯磺隆在涂茎处理下比CK2显著降低，两药剂其余处理异交结实均正常，分别为15.30、15.60、16.14粒·角-1，与对照CK1（15.36粒·角-1）、CK2（15.84粒·角-1）和CK3（15.86粒·角-1）、CK4（16.22粒·角-1）差异均不显著，两药剂在适宜质量浓度处理下有一定的药害株，虽然在参试的5种药剂中药害株率最低，但和对照 SX1处理比较药害株率仍偏高，差异达显著水平，两药剂在适宜质量浓度处理下均能获得较高的不育株率，而且不育性持续时间较长，但和对照 SX1相比不育性持续时间仍然减少2～3 d。
2.1.2 烟嘧磺隆、苄嘧磺隆对甘蓝型油菜育性的影响
从表2、表3结果可以看出，烟嘧磺隆和苄嘧磺隆除草剂在温室涂茎和田间喷雾处理对甘蓝型油菜雄性不育诱导效果较差，虽然两种药剂在两种处理方法下均获得较高的不育株率，分别达87.70%、95.80%和81.10%、78.60%，但其半不育株率较高，全不育株率仅为23.5%、35.25%和18.5%、26.35%，花粉活力高，自交结实较多，分别为6.2、7.6粒·角-1和5.26、4.35粒·角-1，而对照 SX1自交结实率均为0，两种药剂不但对甘蓝型油菜雄性不育诱导效果差，而且其对油菜造成的伤害也严重，其药害株率分别高达18.50%、21.3%和21.5%、15.5%，显著高于对照 SX1处理（1.75%和1.1%），其较高的药害株率也影响了异交结实效果，异交结实率显著低于对照，育性持续时间平均仅为13.0 d和12.5 d。
2.2 5种药剂两种处理方法对甘蓝型油菜育性诱导效果比较
几种磺酰脲类除草剂及其相应对照在温室涂茎法和田间喷雾法处理甘蓝型油菜进行雄性不育诱导，结果（表2、表3）表明：参试药剂涂茎法诱导雄性不育效果适宜质量浓度比田间喷雾法质量浓度小，CK1温室涂茎法适宜质量浓度为5.0 mg·L-1+5.5 mg·L-1，田间喷雾法适宜质量浓度为5.5 mg·L-1+6.5 mg·L-1，而且温室涂茎法的诱导雄性不育效果优于田间喷雾法，不育株率高、不育性彻底，CK1温室涂茎法诱导的雄性不育株率为100%，喷雾法不育株率98.5%，而半不育株率、药害株率、自交结实率及花粉活力则低于喷雾法，异交结实率、育性持续时间两种方法则相當。对甘蓝型油菜有雄性不育诱导效果的4种磺酰脲类除草剂诱导结果也证明了温室涂茎法优于田间喷雾法处理。
2.3 5种药剂处理对甘蓝型油菜农艺性状及结实的影响
2.3.1 烟嘧磺隆、苄嘧磺隆对油菜的农艺及结实性状影响
表4为几种药剂在涂茎法和喷雾法处理对甘蓝型油菜农艺性状的影响，结果表明：烟嘧磺隆、苄嘧磺隆对油菜的农艺性状影响较大，特别是株高、主花序长影响显著，可使株高较对照平均降低15.06%和11.16%，平均主花序长分别为41.83、39.98 cm，比对照CK2（57.48 cm）降低27.23%、30.45%，一次分枝数在涂茎法处理下和CK1差异不显著，而在喷雾法处理下比CK3多11.26%、17.47%，烟嘧磺隆、苄嘧磺隆可使油菜初花期推迟2～3 d，终花期推迟3～4 d，平均角果数、角粒数分别比对照CK2降低15.93%、15.16%。千粒重极显著增加，比对照CK4增加17.41%、14.72%。
2.3.2 酰嘧磺隆、苯磺隆对油菜的农艺及结实性状影响
酰嘧磺隆、苯磺隆对油菜的农艺性状影响较小，除酰嘧磺隆在涂茎处理下株高比CK2显著降低6.03%，其他处理株高和CK1、CK2差异不显著，在喷雾处理下株高和CK3相当，酰嘧磺隆药剂在两种方法处理下主花序长比CK4显著降低，平均降低8.35%，苯磺隆在2种方法处理下株高和主花序长比CK4降低，但差异不显著，和CK3则相当，一次性分枝数有所增加，但在涂茎处理下和2对照差异不显著，在喷雾处理下比CK4增加7.59%，酰嘧磺隆、苯磺隆可使初花期均推迟2.0 d，终花期平均推迟2.0 d和1.5 d。酰嘧磺隆、苯磺隆处理对角果数、角粒数和千粒重影响显著，其角果数、角粒数显著降低，酰嘧磺隆处理角粒数降低达到极显著水平，分别比CK4平均降低8.32%、7.7%和16.69%、9.48%，千粒重比CK4平均增加10.77%、7.54%，但均和CK3差异不显著，胺苯磺隆处理对甘蓝型油菜农艺性状及结实影响不显著。
3 讨论与结论
本研究结果表明：供试的5种药剂除胺苯磺隆对甘蓝型油菜没有杀雄效果，其余4种均可诱导甘蓝型油菜雄性不育，并且在温室环境涂茎处理下的诱导不育效果优于田间喷雾处理，但同一处理方法下不同药剂之间诱导雄性不育效果存在一定的差异;烟嘧磺隆、苄嘧磺隆虽然可以诱导油菜雄性不育，但在涂茎和喷雾处理下平均全不育株率仅为30.8%、21.0%，而平均半不育株率和药害株率却高达56.4%、63.4%和18.4%、20.0%，因此，烟嘧磺隆、苄嘧磺隆对油菜雄性不育诱导效果较差，对甘蓝型油菜农艺和产量性状负面影响大，而这一研究结果和前人的研究基本一致[20]。酰嘧磺隆、苯磺隆在单株涂茎0.2 mL和喷雾3 mL 两次处理下适宜质量浓度均为0.6 mg·L-1+0.8 mg·L-1、0.8 mg·L-1+1.0 mg·L-1，平均不育株率和SX1（CK1，99.25%）相当，分别达到96.55%、97.9%，温室涂茎不育株率更是达到100%，而且平均全不育株率分别高达88.55%、92.51%，对农艺及产量性状的影响和CK1差异不显著。这一结论和前人的研究结果基本一致[20，22]，但在使用剂量上有一定的差异，这可能与供试的材料和药剂施用方法不同有关。因此参试的酰嘧磺隆和苯磺隆两种药剂通过对其制剂类型、助剂及喷施技术进一步优化，有望广泛应用于油菜化学杀雄杂种优势利用中。
化学物质诱导作物雄性不育已成为作物杂种优势利用的重要途径之一[4]，而化学杀雄剂是化学杀雄杂种优势利用的关键技术瓶颈;优良化杀剂既能够诱导雄性不育又对作物的其他功能副作用小，同时持续时间要长，药剂、基因型和环境条件之间互作要小，无药害残毒，使用安全，药源广泛，价格便宜[23-24];目前，国内报道的油菜化学杂交剂较多，许多以磺酰脲类除草剂为主要活性成分[9，11]，但大多不符合优良化杀剂标准，因此推广应用受到很大的限制，笔者通过研究发现多种磺酰脲类除草剂对甘蓝型油菜具有杀雄作用，而乙酰乳酸合成酶（ALS）是磺酰脲类除草剂的共同的、也是唯一的作用靶标，说明ALS很可能与CHA 有关;以ALS为靶标除草剂常见的有磺酰脲类、咪唑啉酮类、磺酰胺类、三唑嘧啶和嘧啶水杨酸类5大类[25]，商品化的已有50多种，而且不同作物对不同结构的ALS抑制剂除草剂的敏感性存在一定差异，动物中不存在该酶，对人畜比较安全，因此从这5大类除草剂中选择对禾谷类作物安全而对阔叶杂草敏感的除草剂，有望能筛选到新的高效、安全的油菜化学杀雄剂。
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（责任编辑：林海清）
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