马来酰肼对小麦雄性育性及生理特性的影响

刘海英 文昭普 段世齐 闫君 周永泽 刘阳 吴冰蕊 黄培新 樊锦鹏

摘要：在大田条件下，以普通小麦郑麦-004（Triticum aestivum cv. Zhengmai-004）为试验材料，研究了孕穗—开花期喷施马来酰肼（Maleic hydrazide，MH）的200 mg/L、500 mg/L和1 000 mg/L 水溶液对小麦相对雄性不育率和旗叶生理特性的影响。结果表明，MH提高了小麦相对雄性不育率且随处理浓度升高效应增强，其中1 000 mg/L MH处理抽穗期旗叶中可溶性糖含量和孕穗-抽穗期POD活性较高，孕穗-开花期叶片可溶性蛋白质含量、SOD活力较低，这可能是其诱导小麦雄性不育发生的重要原因；开花期可溶性糖含量较低可能与MH对小麦生理特性的抑制有关；CAT活力与相对雄性不育率的变化之间关系不密切。MDA含量低于对照，有助于其保持雌蕊正常的育性。

关键词：马来酰肼（MH）；小麦；雄性育性；生理特性

中图分类号：Q945；S482.8+；S512.1； 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）13-3090-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.13.005

Effect of Maleic Hydrazide（ MH ） on Male-sterility and

Physiological Responses of Wheat

LIU Hai-ying1，WEN Zhao-pu1，DUAN Shi-qi1，2，YAN Jun1，ZHOU Yong-ze1，LIU Yang1，

WU Bing-rui1，HANG Pei-xin1，FAN Jin-peng3

（1.College of Life Sciences， Henan Normal University， Xinxiang 453007， Henan， China； 2. Xinxiang Forestry Bureau of Henan Province， Xinxiang 453007， Henan， China； 3.Zhengzhou Foreign Language School in Henan Province， Zhengzhou 453001，China）

Abstract：The effects of maleic hydrazide（MH） at different concentrations（200 mg/L，500 mg/L and 1000 mg/L） on male-sterility and physiological characters of flag leaves with winter wheat cultivar Zhengmai-004 were described. The results showed that compared with the control， under the treatments of 200～1000 mg/L MH， the male-sterility were increased. And higher concentration of MH could induce higher male-sterility. In the flag leaves of of 1000 mg/L MH treatment， the soluble sugar content in the heading stage and the activities of peroxidase （POD） from booting stage to heading stage were higher than the controls， and those might be the important reasons for male-sterility of wheat. The lower soluble sugar content in florescence might correlate with the inhibition effects of MH on the physiological characters of wheat. There was no significant correlation between the activities of catalase（CAT） and male-sterility. The content of malondialdehyde （MDA） was lower than that of control， which might be helpful for normal pistil fertilility.

Key words： maleic hydrazide （MH）； wheat； male sterility； physiological character

小麦是世界上总产量第三的粮食作物[1]，提高小麦单产是永恒的课题。小麦杂种优势利用是提高单产的重要途径，但制种过程中繁杂的人工去雄工作制约了杂交小麦的推广应用。采用化学杂交剂（Chemical hybridization agents，简称为CHA）可提高制种效率[2]，为小麦杂种优势利用开辟了新途径。

马来酰肼（顺丁烯二酸酰肼，Maleic hydrazide，MH）是一种抗生长素类的生长抑制剂，可以诱导农作物雄性不育[3]，但在河南生境下MH诱导小麦雄性不育及其机理的研究报道较少。为此，探讨了MH对河南小麦育性和生理特性的影响，以期为小麦育性的化学调控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2012～2013年进行，选用小麦品种郑麦-004为供试材料，在河南师范大学生命科学学院小麦试验田进行。从小麦孕穗期起（4月14日）至小麦开花期（4月26日达到初花状态）停止，对小麦进行MH全株喷雾处理，每3 d 1次，共处理4次，MH由四川国光农药有限公司生产。试验设0（去离子水）、200、500和1 000 mg/L 4个水平，分别以CK（对照）、MH200、MH500和MH1000表示，各处理均按0.5%加入吐温-80为助粘剂。与MH处理同步并向后顺延2 d至小麦开花进入盛花期，取旗叶冷冻保存备用，至小麦齐穗尚未开花时，选取主茎穗30穗标记并平均分成两组，一组套袋，另一组不套袋，至成熟期收获。

1.2 育性指标测定

将收获的成熟小麦进行室内考种，考查套袋和未套袋穗的结实数。计算每一处理材料的相对雄性不育率。公式如下：

相对雄性不育率=■×100%

上述公式中K是对照套袋平均穗粒数，B是处理套袋平均穗粒数。

1.3 生理特性指标测定

根据育性指标测定结果，针对育性调控效果较好的MH1000处理和对照冷冻保存旗叶的生理指标进行测定。可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法[4]。可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝G-250比色法[4]。超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用氮蓝四唑（NBT）方法[4]。过氧化氢酶（CAT）活性测定采用紫外光吸收法[4]。过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚法[4]。丙二醛（MDA）含量测定采用硫代巴比妥酸（TBA）法[4]。

上述指标的测定每处理3次重复。

1.4 数据处理

采用Microsoft 2007和SPSS 16.0软件对数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 MH诱导小麦雄性不育的效应

从表1可以看出，MH处理下，小麦相对雄性不育率高于对照且随处理浓度增大逐渐升高。表明MH处理可以导致郑麦-004部分雄性不育并具有明显的剂量效应。

2.2 MH对小麦孕穗-抽穗-开花期旗叶生理生化指标的影响

由图1可知，MH1000处理对郑麦-004抽穗期（4月22日）旗叶可溶性糖含量有升高效应，在开花初期（4月26日之后）则有降低效应（图1A）；在孕穗期（4月18日）可溶性蛋白质的含量有降低效应，在开花期（4月28日）则有升高效应（图1B）；降低了SOD活性（图1C）；对孕穗-抽穗期（4月18日至4月22日）POD活性有升高效应，在开花期则有降低效应（图1D）；升高了开花初期（4月26日）CAT活性，在开花盛期（4月28日）则有降低效应（图1E）；降低了MDA含量（图1F）。

3 讨论

已有研究指出，MH能够诱发玉米温敏雄性不育系不育度的提高[3]，本研究发现，200～1 000 mg/L MH促进了郑麦-004相对雄性不育率的提高且随处理浓度的升高效应增强，进一步提高MH处理浓度，以期筛选出引起小麦雄性不育彻底的化学调控措施，这对小麦杂种优势的利用具有重要的意义，对此尚待进一步研究。MH能够传导至生长点，其作用与生长素相反[5]。花药组织中可溶性糖含量增加、蛋白质含量降低、SOD、POD、CAT的活性降低，MDA含量增高，与植物雄性不育的发生关系密切。POD活性的增高将导致IAA的氧化分解，导致花粉败育。本试验结果表明，1 000 mg/L MH处理下，可溶性糖含量在抽穗期较高，同期可溶性蛋白质含量则较低，SOD活性在孕穗期—开花期均较低，POD活性在孕穗期—抽穗期较高，这可能是MH导致郑麦-004相对雄性不育率提高的重要原因。MH可以降低植物MDA含量，增加其抗逆性[6]，本试验结果与前人研究结果相一致，这可能对维持小麦植株开花期后正常的生理特性具有积极的意义。开花期可溶性糖含量较高，可溶性蛋白质含量较高可能与MH对旗叶生理特性的抑制和结构蛋白质降解程度增大有关，对此尚需更多的试验证据加以补充。在本试验条件下，CAT活性的变化与相对雄性不育率的增加关系不明显。

参考文献：

[1] 崔金梅，郭天财.小麦的穗[M].北京：中国农业出版社，2006.

[2] XU K，CAO M J，ZHU Y G，et al.Differential expression of mitochondrial proteins between C-type cytoplasmic male sterility line C48-2 and its maintainer line in maize[J].Acta Agronamica Sinica，2008，34（2），232-237.

[3] 孙玲凌，林兴娥，张文华，等.外源激素处理对玉米温敏性不育系琼68育性的影响[J].玉米科学，2009，17（3）：28-32，36.

[4] 刘 萍，李明军.植物生理学实验技术[M].北京：科学出版社，2007.

[5] 王宝山.植物生理学[M].第二版.北京：科学出版社，2007.

[6] 王文举，张亚红，王 姮，等.生长调节剂对红地球葡萄抗寒性的影响[J].农业科学研究，2007，28（2）：89-93.