转bar基因抗草铵膦油菜对草铵膦抗性的评价

鲁军雄，陈社员，官春云，刘忠松，王国槐，肖 刚

(湖南农业大学/国家油料改良中心湖南分中心，长沙410128)

草铵膦是德国艾格福公司开发的有机磷类灭生性除草剂[1]，具有杀草谱广、高效、低毒、易分解、低残留、对环境相对安全等优点，得到广泛应用[2]。比利时PGS公司和德国艾格福公司先后应用生物技术将从潮湿链霉菌中分离得到抗草铵膦的bar基因导入油菜，使油菜获得草铵膦抗性[3]，从而使草铵膦由苗前灭生性除草剂变为苗后选择性除草剂。在北美，转基因抗除草剂油菜的种植产生了极大的经济和社会效益，为油菜田的杂草防除树立了全新的概念[2]。湖南农业大学于2002年将bar基因导入湘油15号、742分别育成抗草铵膦油菜15A、742R，并于2006年批准进入中间试验。随后，通过转育育成抗草铵膦的杂交油菜品系7748。陈浩等[4]对转bar基因油菜742R的抗性特点研究表明，742R在苗期就具有极强的草铵膦抗性，为草铵膦的安全使用提供了依据。普惠明等[3]对从加拿大引进的转基因抗草铵膦的杂交油菜组合HCN－19的抗性研究表明，油菜苗4～5叶期喷施有效浓度为0.15%的草铵膦750 kg/hm2，未发现死苗和药害现象，抗性效应明显。董云等[5]对3个引进的抗草甘膦油菜品种 Conquest、Quest、Lg3295进行了性状的鉴定研究，结果表明，引进的抗除草剂油菜比对照品种陇油5号减产26%以上，在甘肃省不能直接推广应用，应通过各种育种手段将其抗除草剂的性状导入当地主栽品种。本研究拟对湖南农业大学自主研发的抗草铵膦的杂交油菜品系7748的草铵膦抗性特征、丰产性、品质性状等进行评价与鉴定，为抗草铵膦杂交油菜在生产上推广与应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

转bar基因抗草铵膦杂交油菜7748，种子由湖南农业大学油料所提供。

1.2 试验药剂

13.5%草铵膦，商品名巴斯达，由台湾巴斯夫股份有限公司生产;油力1+1，有效成分及含量为10%丙酯草醚+10.8%精喹禾灵，山东侨昌化学有限公司产品;10.8%高效氟吡甲禾灵，商品名盖草能，美国陶氏益农公司产品。

1.3 试验方法

试验于2011年在湖南农业大学进行。前茬为水稻，每公顷施复合肥(16∶16∶16)600 kg。其它管理同一般大田。试验设置除草剂(A)、密度(B)两个因素，A因素有4个水平，分别为巴斯达(A1)、油力1+1(A2)、盖草能(A3)、清水对照(A4);B因素有2个水平，分别为37.5万株/hm2(B1)、22.5万株/hm2(B2)。试验共8个处理，4次重复，32个小区，小区面积20 m2(2 m×10 m)，随机区组设计，各处理见表1。试验参照中华人民共和国国家标准《田间药效试验准则(一)除草剂防治油菜类作物杂草(GB/T 17980.45－2000)》和国务院颁布《农业转基因生物安全管理条例》执行。

表1 试验设计Table 1 Treatments in this experiment

1.4 观测内容与方法

每处理随机取6株油菜，药后每5 d调查1次，共调查8次，记载油菜单株鲜重、株高、单株叶面积动态(叶长、叶宽、叶面积)。

采用LI－6400型便携式光合作用仪测定净光合速率，于药后每4 d调查1次，共调查8次，每处理每次观测5片油菜叶，重复3次。

采用SPAD－502型便携式叶绿素仪测定油菜SPAD值，于药后每5 d观测1次，共调查8次，每处理每次测10片油菜叶，重复3次。

油菜成熟前1 d各处理取10株进行考种;油菜成熟后，各小区单打单收，记载各小区产量。

采用NIR system－5000型近红外品质分析仪初步分析油菜品质，4次重复。脂肪酸组成采用Agilent 6400型气相色谱仪检测，1次重复。

2 结果与分析

2.1 单株鲜重

由表2可知，在B1水平下，与对照相比，A1处理5 d后油菜单株鲜重显著降低，10 d后达到极显著水平，但15 d后开始恢复，30 d后极显著高于对照;A2处理5 d后油菜单株鲜重极显著降低，40 d后极显著高于对照;A3处理10 d后单株鲜重显著降低，40 d后极显著高于对照。在B2水平下，与对照相比，A1处理5 d、10 d、15 d后油菜单株鲜重极显著降低，30 d后极显著高于对照;A2处理5 d、10 d、15 d后油菜单株鲜重极显著降低，30 d后极显著高于对照;A3处理10 d、15 d后油菜单株鲜重极显著降低，30 d后极显著高于对照。

表2 不同处理油菜单株鲜重(g)动态Table 2 The fresh weight of different treatments in different stages

2.2 株高

从表3可见，在B1水平下，A1处理5 d、10 d、15 d、20 d后株高极显著低于对照，但30 d后显著高于对照;A2 处理5 d、10 d、15 d、20 d、25 d 极显著低于对照，40 d后恢复到对照水平;A3处理30 d内与对照无显著差异，40 d后显著高于对照。在B2水平下，A1 与 A2 处理 5 d、10 d、15 d、20 d、25 d 极显著低于对照，30 d后恢复到对照水平;A3处理10 d后显著低于对照，15 d后恢复到对照水平。

表3 不同处理油菜株高(cm)动态Table 3 The plant height of different treatments in different stages

2.3 单株叶面积

从表4可见，在B1水平下，A1处理5 d、10 d、15 d后单株叶面积极显著低于对照，20 d后则极显著高于对照;A2处理5 d、10 d、15 d后极显著低于对照，25 d后则极显著高于对照;A3处理5 d、10 d后极显著低于对照，25 d后则极显著高于对照。在B2水平下，A1处理5 d、10 d、15 d后单株叶面积极显著低于对照，20 d后则极显著高于对照;A2处理5 d、10 d、15 d后极显著低于对照，30 d后则极显著高于对照;A3处理在调查期内均显著低于对照。

在 B1、B2 水平下，20 d、25 d、30 d、35 d、40 d后，A1处理油菜单株叶面积均大于A2、A3处理。

表4 不同处理油菜单株叶面积(cm2)动态Table 4 The leaf area of different treatment in different stages

2.4 净光合速率

从表5可见，在B1水平下，A1处理4 d后净光合速率极显著低于对照A4，12 d后恢复到对照水平，32 d后极显著高于对照，盛花期也极显著高于对照;A2处理4 d、8 d、12 d后极显著低于对照，24 d后才恢复到对照水平;A3处理盛花期显著高于对照，其余观察期内与对照无显著差异。在B2水平下，A1处理4 d、8 d后净光合速率极显著低于对照，32 d后显著高于对照，盛花期时极显著高于对照;A2 处理4 d、8 d、12 d、16 d 后极显著低于对照，28 d后才恢复到对照水平;A3处理盛花期显著高于对照，其余观察期内与对照无显著差异。

在B1水平下，A1处理各时期净光合速率均高于 A2，A1 处理4 d、8 d、12 d 低于 A3 处理，但以后各时期大多大于A3处理;在B2水平下，A1处理各时期净光合速率均高于A2，A1处理4 d、8 d、12 d低于A3处理，但以后各时期大多大于A3处理。

表5 不同处理不同时期油菜净光合速率Table 5 The net photosynthetic rate of different treatments in different stages

2.5 SPAD值

从表6可知，在 B1水平下，A1处理3 d后SPAD值极显著低于对照，但6 d后恢复到对照水平;A2处理3 d、6 d、9 d后均极显著低于对照，15 d后恢复到对照水平;A3处理各时期与对照无显著差异。在B2水平下，A1处理3 d后SPAD值极显著低于对照，但6 d后恢复到对照水平，30 d后显著高于对照。A2处理3 d、6 d、9 d、12 d后均极显著低于对照，30 d后显著高于对照，A3处理3 d后显著低于对照，其余各时期与对照无显著差异。

表6 不同处理不同时期油菜SPAD值Table 6 The SPAD of different treatment in different stages

2.6 产量及产量构成

各水平组合平均产量的差异显著性检验结果表明，处理A3B1的产量最高，极显著高于处理A4B1、A3B2，显著高于 A4B2;处理 A2B1极显著高于A3B2，显著高于 A4B2、A4B1;处理 A1B2、A1B1 极显著高于A3B2;处理A2B2显著高于A3B2;其余处理间差异不显著(表7)。

表7 各处理油菜小区产量Table 7 The yield of different treatments

除草剂(A)、密度(B)两因素都为固定模型，区组为随机模型，F检验结果表明，密度、密度与除草剂间的差异显著。

密度水平间平均产量间的差异显著性检验结果表明，密度B1的平均产量极显著高于B2。

除草剂间平均产量的差异显著性检验结果表明，处理A1的平均产量最高，处理A2的平均产量其次，两者差异不显著，但均极显著高于处理A3和对照的平均产量。

除草方式与油菜成苗密度间互作显著，其中以A3B1表现最优，A3B2最差，即油菜在成苗密度为B1时使用除草剂A3产量最高，在成苗密度为B2时使用除草剂A3产量最低。

从表8可以看出，草铵膦处理后，油菜全株角果数有所下降，但角粒数、千粒重提高;油力处理主要依靠千粒重的提高来增加产量;盖草能处理，在高密度水平下，油菜全株角果数、角粒数、千粒重均有提高，从而表现增产，在低密度水平下，油菜角粒数、千粒重虽然有所增加，但全株角果数大大降低，因而表现减产。

表8 油菜产量构成Table 8 Investigation of yield components of rape

2.7 品质分析

近红外品质分析结果表明，各处理油菜籽含油量、蛋白质含量、硫苷含量均无显著差异，说明各处理对油菜籽含油量、蛋白质含量、硫苷含量没有影响(表9)。

脂肪酸组成分析表明:各处理各组分与对照相比无显著差异，说明各处理对品质无不利影响(表10)。

表9 近红外品质分析结果Table 9 The quality of rapeseed of different treatments

表10 脂肪酸组成分析(%)Table 10 The component of fatty acid of different treatments

3 小结与讨论

从油菜生长情况来看，药后两周左右内，油力极显著抑制油菜单株鲜重、单株叶面积、叶绿素相对含量以及净光合速率，药后30 d左右，叶绿素相对含量、净光合速率恢复到对照水平，仅单株鲜重、单株叶面积极显著超过对照，药后三周左右内极显著抑制油菜株高，药后30 d左右恢复到对照水平。

巴斯达处理后4 d内极显著抑制油菜叶绿素相对含量、净光合速率，药后30 d左右叶绿素相对含量显著高于对照、净光合速率极显著高于对照，药后两周左右内极显著抑制油菜单株鲜重、单株叶面积，药后30 d左右，均极显著高于对照，药后三周内左右极显著抑制油菜株高，药后30 d左右超过对照。

盖草能对叶绿素相对含量、净光合速率无影响，但药后一周内极显著抑制油菜单株鲜重、株高，药后30 d左右，单株鲜重极显著高于对照，株高恢复到对照水平，药后两周左右内极显著抑制单株叶面积，药后30 d左右极显著高于对照。

李儒海等[6]对转基因抗草甘膦棉花与常规棉花对草甘膦耐受性的比较研究认为，平均株高、受害级别和受害指数这三个指标能够比较全面地评价棉花植株对除草剂的耐受性。本研究发现，油菜单株叶面积对除草剂最敏感，其余依次为株高、SPAD值、单株鲜重、净光合速率，因此单株叶面积比平均株高能更好地评价作物对除草剂的耐受性。

从产量情况来看，巴斯达处理的平均产量最高，油力的平均产量其次，再次是盖草能的平均产量，对照平均产量最低。巴斯达处理的平均产量约为1.95 t/hm2，需通过杂交充分发挥杂交优势以提高转bar基因抗除草剂油菜的丰产性。

从品质情况来看，各处理品质差异不显著，虽然未检测到芥酸，但硫苷含量偏高，另外含油量41%左右。需通过各种育种手段降低硫苷含量至25 μmol/g以下，提高含油量至45%左右，以发挥转bar基因抗除草剂油菜的优质特性。

总之，巴斯达对转bar基因油菜药害轻、抑制时间短、恢复快、显著稳定增产;油力药害重、持续时间长、恢复慢;盖草能虽然对油菜无明显抑制作用，但增产不稳定。

[1]张宏军，崔海兰，倪汉文，等.抗草铵膦转基因水稻品种的快速检测方法的比较[J].生物技术通报，2003，(1):45－48.

[2]赵延存.稻茬移栽油菜田杂草群落发生规律及其化学防除研究[D].南京:南京农业大学，2006.

[3]浦惠明，高建芹，戚存扣，等.油菜抗草丁膦性状的遗传与利用[J].江苏农业科学，2003，(2):15－19.

[4]陈 浩，陈社员，官春云，等.转bar基因油菜对非选择性除草剂草丁膦的抗性研究[J].作物研究，2010，24(3):160－163.

[5]董 云，张 涛，王 毅，等.三个引进抗除草剂油菜品种植物学性状及经济性状的分析[J].农业科技与信息，2007，(9):21 －22.

[6]李儒海，武怀恒，禇世海，等.转基因抗草甘膦棉花与常规棉花对草甘膦耐受性的比较研究[J].中国棉花，2010，37(12):9 －11.