新型油菜化学杂交剂SX-1施用技术方法比较研究

李建厂，李永红，张振兰

(陕西省杂交油菜研究中心/国家油料作物改良中心 陕西油菜分中心，陕西 杨凌 712100)

油菜是我国食用植物油和优质植物蛋白的主要来源之一，随着国民经济的快速发展我国植物油供给缺口巨大，对外依存度高达60%[1]，因此，提高油菜产量对提高我国的食用油自给率和农民增收具有重要意义。油菜在产量和抗性等方面具有明显的杂种优势[2-3]，目前油菜杂种优势利用途径主要有细胞质雄性不育(CMS)、细胞核雄性不育(GMS)、自交不亲和(SI)及化学杀雄(CH)等[4-6],但化学杀雄不育最为经济有效[7]，此方法具有无胞质不良效应、组合选配自由、育种程序简单、育种周期短等优点[8-9]。近20年来,国内对化学杀雄做了较多研究,尤其在油菜化学杀雄的利用研究方面居世界领先水平,研制出的化杀剂十多种[10-14]，化杀杂种种植面积近10万hm2[15]。

目前，油菜化学杀雄应用研究方面多集中在新型化杀剂的开发、化杀剂的杀雄效果、施用剂量及施用时期[10-13]等方面的研究，而对于化杀剂的其它施用方法研究报道很少。化杀剂的施用技术要求较高，特别是对使用的剂量及环境条件要求较高，而目前公开报道的油菜化学杀雄剂施用技术主要是以标准喷雾法为主，该方法受喷雾机械质量优劣、喷施人员技术水平、植株生长状况及使用环境等的限制，施药剂量往往误差较大、施药不均匀，化杀剂利用率低，从而导致化杀效果不理想；化杀剂施用技术方法单一，且不能满足日常科研及生产需要,这些因素的限制对油菜化杀剂和杂交种的推广应用造成极大的负面影响。因此,油菜化杀剂的施药技术方法是当前亟需解决的一个重要问题，研究开发新型施药技术是油菜化学杀雄技术主要研究内容之一。

SX-1是由陕西杂交油菜研究中心研究、筛选、配制出的一种新型化学杂交剂，其使用技术于2006年获得中国发明专利(专利号：ZL03105389.0)[12,16]，该杂交剂具有高效、微毒、无残留、低成本、杀雄彻底、使用简便等特点[17-18]，目前该化杀剂主要广泛应用于配制化杀杂种、解决三系和二系杂交制种出现的微粉问题、二系核不育解决拔出母本中的可育株、在常规杂交育种方面代替人工去雄等方面[12,16,19]。本研究利用化杀剂SX-1针对不同使用环境而研发的几种施用方法技术，比较研究其对油菜的化杀效果及影响，以丰富化学杂交剂的施用方法技术，满足不同情况使用化杀剂的需求，为化杀剂的更广泛应用提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为甘蓝型油菜自交系K407，供试的油菜化学杂交剂SX-1均由陕西省杂交油菜研究中心植物保护研究室提供。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 试验于2016～2017年在陕西杨凌、陕西省杂交油菜研究中心试验基地进行，试验材料K407于2016年9月22号播种，行距40 cm，行长3 m，密度18万株/hm2，每处理5行，小区面积6 m2，3次重复，其他管理同一般大田试验；2017年3月20日，当油菜80%以上的单株薹高20 cm左右，最大花蕾长度2 mm左右时，开始用各方法处理试验，考察各施药方法化杀最佳浓度，比较化杀效果及对油菜的农艺及产量性状的影响，并以标准喷雾法为对照，记录各施药方法单株处理结果，比较施药效率。

1.2.2 处理方法 (1)涂茎法：首先把化杀剂SX-1配成浓度较大的水剂母液，再用食用油通过二次稀释配成试验要求的浓度(表1)，用毛笔蘸配置好的油剂，涂在油菜茎秆距根茎10 cm左右处，环茎秆1圈，涂宽5 cm左右，每株涂0.2 mL左右，以涂抹等量的食用油为对照。

(2)注茎法：用小木棒圆锥体尖在油菜茎10～15 cm处向下45°刺入茎体，刺入的深度以不刺穿油菜茎秆为准，再利用移液器把化杀剂SX-1水溶液处理浓度(表1)注射入油菜茎秆被刺的小孔洞中，每株注茎0.02 mL，以注茎等量的清水为对照。

(3)灌根法：把化杀剂SX-1配制成一定浓度的水溶液(表1)，浇灌在油菜根部，每株浇灌100 mL，以浇灌等量的清水为对照。

(4)饱和喷雾法：配制好的SX-1各浓度处理(表1)，采用本单位研制的专用喷雾设备喷雾处理，每株喷药量12 mL，以喷施等量的清水为对照。

(5)标准喷雾法：配制好的SX-1各浓度处理(表1)，采用本单位研制的专用喷雾设备喷雾处理，每株喷药量3 mL，以喷施等量的清水为对照。

表1 5种方法在甘蓝型油菜上的处理剂量及浓度

1.2.3 育性调查鉴定 各施用方法各浓度处理油菜从初花开始每2 d调查1次，直至终花，随机选5个调查点，每个调查点选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、药害株，并取样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提出的杀雄效果标准[10]，统计不育株，计算不育株率。

1.2.4 对油菜性状及结实的影响 成熟期收获前选取化杀剂SX-1不同施药方法中雄性不育诱导效果好的2个浓度和对照处理，每处理选取15株，分别考察其株高、分枝数、主花序长度、花期、角果数、角粒数和千粒重等性状；每处理随机选取5株套袋自交，考察自交结实率；另选取5株，每株用纸袋套5个花序进行人工拔蕾控制授粉，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。

1.2.5 试验仪器 试验用于花粉活性、大小及形态观察的电镜为日本产奥林巴斯生物显微镜OLYMPUS-BX53，观察倍率10×20倍。

1.2.6 数据分析 调查记录的油菜化学杂交剂SX-1每个施药方法中最佳浓度和对照处理对甘蓝型油菜育性、农艺及产量性状影响的数据，采用Excel 2007软件进行分析处理，应用DPS 7.05软件进行各处理间数据的方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同施药方法、不同浓度诱导油菜雄性不育效果

化杀剂SX-15种施药技术方法不同浓度处理甘蓝型油菜自交系K407，诱导雄性不育效果表明(表2)：5种施药技术方法，在单株用药量一定的情况下，随着使用浓度的不断增加，不育株率、全不育株率、花粉畸形率和育性持续时间也相应提高，化杀不育性诱导效果越好，但相应的药害株率在不断增加，而半不育株率、可育株率、花粉数和花粉活力则降低；单株用药量0.2 M，浓度为5.6 mg/L的化杀剂涂茎处理雄性不育诱导效果最好，不育株率100%，全不育株率96.8%，花粉畸形率94.2%，花粉无活力，不育性持续时间17 d，但药害株率高达8.4%；单株用药量20 μL，浓度为120 mg/L的化杀剂涂茎处理雄性不育诱导效果最好，不育株率100%，全不育株率100%，花粉畸形率98%，花粉无活力，不育性持续时间23 d，没有药害株；灌根法最佳浓度为7.5 mg/L，单株用药100 mL，不育株率100%，药害株率为0，不育性持续时间22 d；单株用药量12 mL，浓度为1.2 mg/L的化杀剂涂茎处理不育株率高达100%，全不育株率98.5%，不育性持续时间在5种方法中最长达到24 d，有轻微的药害(1%)，标准喷雾法最佳浓度为5.8 mg/L，单株用药量3 mL，诱导雄性不育株率96.3%，药害株率5.7%，不育性持续时间16 d。

2.2 不同施药方法效率、效果比较

5种施药方法，以其中标准喷雾法为对照，比较施药效率和诱导的雄性不育效果(表3)，结果表明：化学杂交剂SX-14种施药处理方法(涂茎法、注茎法、灌根法和饱和喷雾法)均可获得100%的不育株率，比对照(标准喷雾法)提高5.04%，差异达显著水平，全不育株率97.55%～100.00%，与对照(92.8%)差异显著，4种方法中注茎法药害株率最低为0，最高的为涂茎法，药害株率为9.8%，较对照增加92.2%，不育性持续时间最长的为饱和喷雾法，持续时间长达24 d，4种方法施药效率单株用时1～18 s，均比对照(0.25 s)高，与对照之间的差异达显著水平，单株用药量灌根法用量最大，最小的为涂茎法，在获得相同的不育效果下，说明灌根法药剂的利用率最低，而涂茎法的利用率最高。

2.3 不同施药方法诱导雄性不育对油菜性状的影响

5种施药方法，以最佳剂量处理和以相应的处理方法剂量0为对照，对油菜农艺和产量性状的影响(表4)结果表明：5种方法中其中注茎法和饱和喷雾法对油菜的农艺性状影响较小，与相应的对照比较差异不显著，花期推迟1～2 d，角果数、角粒数、千粒重、异交结实与相应的对照比较差异不显著，自交不结实或结实率很低，分别为0粒/角和0.05粒/角，说明2种处理方法不育性彻底，而异交结实和对照相当，说明对雌蕊几乎没有伤害；涂茎法和标准喷雾法对油菜的株高等农艺性状影响较大，与对照比较差异达到显著水平，花期推迟1～2 d，对角果数和角粒数影响显著，异交结实和对照比较差异达到显著水平，说明涂茎法和标准喷雾法处理对油菜的雌蕊造成部分伤害，致使异交结实受到显著影响，自交结实涂茎法处理下为0粒/角，说明其诱导的雄性不育性彻底，而标准喷雾法处理下油菜有一定的结实力，达到0.18粒/角，说明其诱导的雄性不育株部分花粉还有活力，从而会影响其异交的结实纯度；灌根法对油菜的株高等农艺性状影响不显著，产量性状除千粒重外，其余性状和对照比较，差异达到显著水平。

表2 化杀剂SX-1不同施药方法、不同浓度诱导油菜雄性不育效果

表3 施药方法效率和效果的比较

注：同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。

3 讨论

化学杂交剂诱导油菜雄性不育是油菜杂种优势利用的主要途径之一。我国已利用化学杂交技术培育了大量杂交种，获得了明显的经济社会效益[20-21]。但是化学杀雄存在一定的缺点，如：杀雄效果易受施药方式方法、环境条件以及品种的基因型等多种因素的影响[2,10]。而在诸多已经报道的油菜化学杂交剂中既有较好的杀雄效果又不会对环境造成太大污染并且廉价的药物还很少[10,11,13,14]。陕西省杂交油菜研究中心研制开发的油菜化学杂交剂SX-1，该杂交剂对大多数品种完全有效，且对油菜植株的生物学以及农艺学性状影响都较小，杀雄效果稳定、环境污染小，作为一个较为理想的化学杂交剂，目前该化杀剂主要广泛应用于科研和生产。在应用中化杀剂的施用方法主要采用常规喷雾法，使用方法单一，且这种方法易受喷药机械的质量和施药人员施药技术的影响，特别是在小面积或单株应用效果不佳，容易出现诱导效果不好或者出现较为严重的药害问题。

表4 化杀剂SX-1不同施药方法诱导雄性不育对油菜性状的影响

本试验的研究结果表明，5种施药方法，其中涂茎法、注茎法、灌根法均为单株用药，适用于小面积化学杂交育种和在常规杂交育种方面代替人工去雄，3种方法中灌根法用时最短，施药效率最高，其次为涂茎法和注茎法，差异达显著水平。单株用药量以灌根法最高，达到0.78 mg/株，其次为注茎法和涂茎法，说明涂茎法的药剂利用率最高。在使用效果上，3种方法在使用中定株操作，不存在漏施现象，所获得的不育株率高，均为100%。涂茎法在理论上单株用药量为0.2 mL，但在实际操作中很难达到精准，虽然可获得较高的全不育株率，但平均药害株率在3种施药方法中最高，达到9.8%。注茎法施药量精准，实际可操作性强，在获得99.25%全不育株情况下，药害株率仍然为0，不育性持续时间高达21.5 d，而且对油菜农艺及产量性状的影响不显著。因此，综合评价考量，在小面积化学杂交育种和常规杂交育种方面代替人工去雄的情况下，注茎法最优。

5种施药方法中以饱和喷雾法和标准喷雾法的施药效率较高，分别为1.00、0.25 s/株，在大面积化杀制种中优点突出，比较来看，虽然饱和喷雾法在单株施药用时、用水量上均高于标准喷雾法，但在平均不育株率、全不育株率和不育性持续时间上显著高于标准喷雾法，而药害株率仅为1.25%，显著低于标准喷雾法，且对油菜农艺及产量性状的影响不显著。因此，综合评价考量，在大面积化杀制种中，饱和喷雾法优点突出，而饱和喷雾法机械化喷药技术有待于今后进一步研究探索。

科学合理的施药方法是影响药剂效果的关键因素，也是发挥药物最大活性的基础[22]，茎部用药和喷雾法相比较，茎部用药可以显著降低药剂的使用量，大量节约资源，但茎部用药效率较低，喷雾法在资源上则有些浪费，而在使用效率上较高。油菜化学杂交剂应用广泛，使用环境及要求复杂，而在不同环境和要求下，施用方法均以化杀效果为主，同时要兼顾操作难易、资源节约、效率和药害高低。本研究筛选出的注茎法和饱和喷雾法为油菜化杀剂更广泛应用提供了技术参考。