張超 代文東 王軍 唐容 黃莎 楊克相 饒勇

摘要：[目的]研究不同劑量苯磺隆對甘藍型油菜苗期葉綠素含量、存活率及成熟期農(nóng)藝性狀的影響，為波里馬細胞質(zhì)不育（polima cytoplasmic male sterility，polCMS）恢復系18Z363篩選安全、有效、經(jīng)濟的苯磺隆除草劑施用量提供依據(jù)。[方法]以polCMS恢復系18Z363、M342、2350C及雜交種LDX95-58AXl82363為試驗材料，盆栽種植于4-6葉期噴施不同劑量的苯磺隆，7d后采用SPAD-502葉綠素測定儀測量葉片的葉綠素含量，14d后調(diào)查存活率;大田種植4-6葉期噴施不同劑量的苯磺隆，于成熟期考察主要農(nóng)藝性狀。[結(jié)果]油菜葉片葉綠素含量SPAD值隨苯磺隆施用劑量的增加而下降，在18.0g·hm及以上劑量處理下，不抗除草劑材料2350C葉片葉綠素含量SPAD值顯著下降到較低水平，而抗除草劑材料18Z363、M342及雜交種LDX95-58AX 18Z363的SPAD值仍保持較高水平;18.0g·hm處理下不抗除草劑材料2350C存活率為0，而18Z363、M342及雜交種LDX95-58A×18Z363存活率在88.9%以上;高于18.0g·hm劑量的苯磺隆處理對18Z363、M342及雜交種LDX95-58A×18Z363成熟期的主要農(nóng)藝性狀造成不同程度的負面影響。[結(jié)論]polCMS恢復系18Z363及配制的“三系”雜交種的最適苯磺隆施用劑量為18.0g·hm。

關(guān)鍵詞：甘藍型油菜;苯磺隆;除草劑;恢復系

中圖分類號：S482.4文獻標志碼：A 文章編號：1008-0384（2019）09-1081-06

0引言

（研究意義）油菜是我國主要的油料作物之一，種植面積常年維持在700萬hm以上，是我國食用油的重要來源。油菜生產(chǎn)易受雙子葉闊葉類雜草侵害，較難防治。苯磺隆除草劑具有毒性低、半衰期短、殘留少等優(yōu)點，在防治闊葉類雜草中應用廣泛，因此篩選、培育抗苯磺隆除草劑的油菜品系已是當前油菜育種的重要目標之一。不同基因型的甘藍型油菜對苯磺隆的抗性效果存在差異，另外，不適量的噴施苯磺隆除草劑容易使雜草產(chǎn)生耐藥性同時增加田間除草劑殘留的風險，因此，篩選最安全、有效、經(jīng)濟的苯磺隆施用量，對抗除草劑油菜的推廣應用具有重要的意義。（前人研究進展）苯磺隆除草劑可以抑制植物乙酰羥酸合酶（Acetohydroxy acid synthase，AHAS），使亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸等3種支鏈氨基酸生物合成受阻，蛋白質(zhì)合成停止，最終導致植株死亡;另一方面，苯磺隆除草劑導致植物體光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的崩潰也是植物死亡的原因之一，張衛(wèi)國采用苯磺隆除草劑處理黨參幼苗，發(fā)現(xiàn)葉片葉綠素含量受到了影響，表明葉綠素含量與苯磺隆處理間存在一定的相關(guān)性。過量施用苯磺隆除草劑不僅增加環(huán)境殘留壓力、促使雜草產(chǎn)生耐藥性，還容易對作物的經(jīng)濟產(chǎn)量造成不同程度的負面影響，因此明確作物適宜的苯磺隆除草劑施用量具有重要意義，王倩等在油菜萌發(fā)期耐苯磺隆種質(zhì)資源篩選的研究中認為最佳苯磺隆濃度為25mg·kg。殷會德等綜合植株、籽粒及土壤中苯磺隆的殘留量和除草效果認為冬小麥田苯磺隆的推薦施用劑量為225g·hm。（本研究切入點）研究不同劑量的苯磺隆對抗除草劑甘藍型油菜的葉綠素含量、存活率及成熟期農(nóng)藝性狀的影響，探究油菜最佳苯磺隆施用劑量的報道較少。（擬解決的關(guān)鍵問題）本研究采用不同劑量的苯磺隆處理甘藍型油菜抗除草劑波里馬細胞質(zhì)不育（polima cytoplasmic male sterility，pol CMS）恢復系18Z363、2350C、M342及雜交組合LDX95-58A×18Z363（F雜交種，下同），測量各處理葉片葉綠素含量，調(diào)查各處理苗期存活情況，同時考察各處理成熟期的農(nóng)藝性狀，為確定抗除草劑pol CMS恢復系18Z363苯磺隆最佳施用劑量，保證用藥安全提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1 試驗材料

供試的甘藍型油菜抗磺酰脲類除草劑材料M342由江蘇省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所提供，18Z363為本單位利用pol CMS恢復系2350C與M342雜交選育而成，pol CMS不育系LDX95-58A由貴州省油料研究所李大雄研究員提供。

供試除草劑：苯磺?。ㄓ行С煞?0%，可濕性粉劑），購自安徽省圣丹生物化工有限公司。

1.2試驗方法

1.2.1試驗設計與處理 盆栽鑒定：M342（陽性對照）、2350C（陰性對照）、18Z363、雜交組合LDX95-58A×18Z363均勻播種于34cm（直徑）×23cm（高）的塑料花盆中，培養(yǎng)基質(zhì)為營養(yǎng)土、蛭石、珍珠巖按體積比2：1：1配制，正常水肥管理，自然光照條件生長，3葉期定苗，每盆10株;4-6葉期噴施苯磺隆除草劑，具體施用量見表1，對照（CK）為清水;每個材料每個處理噴施3盆。

大田鑒定：與盆栽鑒定一致共設5個施用劑量梯度（CK、T1、T2、T3、T4）（表1），材料種植設計為每個小區(qū)3行（行長200cm、行距40cm），3次重復，隨機區(qū)組排列;將18Z363、M342及雜交組合LDX95-58A×18Z363按行以穴距20cm均勻播種，每穴播種3-5粒，3-6葉期噴施不同劑量的苯磺隆除草劑，14d后定苗，每穴留苗1株，正常田間管理。

1.2.2葉綠素含量SPAD值測定 盆栽幼苗苯磺隆處理7d后采用SPAD-502型葉綠素計（日本）測量葉片葉綠素含量SPAD值（主要原理為：葉綠素是吸收光線的主要物質(zhì)，不同波長的光線，葉片的吸收量不同，采用波長650nm的紅光和波長940nm的紅外線穿透葉片，采集透射后的光信號，通過兩種波長光的透光系數(shù)來確定葉片當前葉綠素的相對含量即SPAD值），測定時選擇第1片葉，避開葉脈測定葉片中間部位，每盆至少測量5株取平均值，重復3盆。

1.2.3性狀調(diào)查 盆栽鑒定：噴施苯磺隆除草劑后14d，調(diào)查盆栽幼苗的存活株（排除死亡植株及生長受抑制植株），計算存活率，存活率=（處理后存活株數(shù)/總株數(shù)）×100%;

大田鑒定：成熟期各小區(qū)隨機取10個正常單株進行考種，考察株高、分枝高度、一次分枝數(shù)、二次分枝數(shù)、主花序長度、主花序角果數(shù)、單株總角果數(shù)、千粒重、每角粒數(shù)、單株產(chǎn)量等性狀;采用FOSS NIRSystem近紅外分析儀（美國）測量種子含油量。

1.3數(shù)據(jù)處理

用Excel2013整理匯總數(shù)據(jù)，采用SPSS22.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同劑量苯磺隆處理對恢復系18Z363葉綠素含量SPAD值的影響

由表2可見，苯磺隆處理后油菜葉片的葉綠素含量SPAD值隨噴施除草劑苯磺隆劑量的增加而呈下降的趨勢，表明葉綠素含量SPAD值與苯磺隆處理劑量呈負相關(guān);其中不抗除草劑材料2350C在18.0g·hm及以上劑量處理下，葉片葉綠素含量SPAD值急劇下降到較低水平;而18Z363、M342及組合LDX95-58A×18Z363葉片葉綠素含量SPAD值隨苯磺隆處理劑量增加而下降的趨勢較平緩，且在T3、T4高劑量處理下也能保持較高水平，但LDX95-58A×18Z363葉綠素含量SPAD值在每個劑量的苯磺隆處理之間差異均達到顯著水平，可見LDX95-58A×18Z363的葉綠素含量比18Z363、M342對苯磺隆更敏感。

2.2恢復系18Z363對不同劑量苯磺隆的抗性效果

對2350C、M342、18Z363及pol CMS雜交組合LDX95-58A×18Z363盆栽幼苗噴施不同劑量的苯磺隆除草劑發(fā)現(xiàn)（表3）：在較低劑量T1（9.0g·hm）處理下，2350C存活率急劇下降到57.8%，而M342、18Z363及LDX95-58A×18Z363在此劑量的苯磺隆處理下存活率在90%以上;當處理劑量提高到T2（18.0g·hm）時，2350C存活率為0，抗除草劑材料M342、18Z363的存活率較CK略有下降，但差異未達到顯著水平，而組合LDX95-58A×18Z363存活率與CK相比顯著下降;在T3（27.0g·hm）及T4（36.0g·hm）較高濃度的苯磺隆除草劑處理下18Z363、M342和LDX95-58A×18Z363的存活率與CK相比顯著下降，但18Z363、M342在T3、T4處理下存活率仍保持在73.3%以上，而LDX95-58A×18Z363的存活率下降到55.6%?？梢?，恢復系18Z363與M342一樣具有較強的苯磺隆除草劑抗性，雜交組合LDX95-58A×18Z363對苯磺隆的抗性要弱于18Z363，而不抗除草劑的2350C對苯磺隆敏感。

2.3不同劑量苯磺隆處理對恢復系18Z363成熟期主要農(nóng)藝性狀的影響

成熟期主要農(nóng)藝性狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)（表4），18Z363、M342及雜交組合LDX95-58A×18Z363每角粒數(shù)、千粒重性狀在各劑量苯磺隆處理下無顯著差異;3個材料的株高性狀在T1、T2、T3處理劑量下與CK相比差異不顯著，在T4處理下均比CK顯著降低;在T3、T4處理下18Z363、M342分枝高度顯著增高，而雜交組合LDX95-58A×18Z363的分枝高度未受影響;在T1、T2劑量苯磺隆處理下18Z363、M342及雜交組合LDX95-58A×18Z363一次分枝數(shù)、二次分枝數(shù)、單株總角果數(shù)、主花序長度及主花序角果數(shù)與CK相比差異均不顯著，而在T3、T4處理下這些性狀與CK相比均呈不同程度的降低?？梢?，在9.0g·hm及18.0g·hm的苯磺隆除草劑處理下18Z363、M342及雜交組合LDX95-58A×18Z363的主要農(nóng)藝性狀未受到影響，而在27.0g·hm及36.0g·hm的苯磺隆處理下這3個材料的生長受到不同程度的影響，主要表現(xiàn)為成熟期株高降低、分枝數(shù)減少、單株角果數(shù)下降、主花序變短、主花序角果數(shù)減少。以上表明，生產(chǎn)中pol CMS恢復系18Z363及利用18Z363配制雜交組合的苯磺隆施用量應不超過18.0g·hm。

3討論與結(jié)論

葉綠素含量SPAD值的測量廣泛用于植物氮素營養(yǎng)診斷研究，但未見用于評估苯磺隆除草劑對油菜的影響的報道。本研究發(fā)現(xiàn)油菜葉片SPAD值隨苯磺隆處理劑量的增加而呈現(xiàn)顯著下降的趨勢，與張衛(wèi)國用不同濃度的苯磺隆處理黨參后葉片葉綠素含量的變化趨勢一致;趙勇在采用不同濃度的除草劑處理甘蔗的研究中也發(fā)現(xiàn)葉綠素含量SPAD值隨除草劑濃度增加而下降，可見苯磺隆等除草劑對植物的葉綠素含量存在負面影響，這與生產(chǎn)中噴施除草劑會導致植株出現(xiàn)“失綠”的現(xiàn)象相吻合。在18.0g·hm及以上劑量的苯磺處理下，2350C的葉綠素含量SPAD值呈“斷崖式”下降，而抗除草劑材料18Z363、M342及雜交組合LDX95-58A×18Z363的葉綠素含量SPAD值仍能維持較高水平，表明不抗苯磺隆除草劑油菜在18.0g·hm及以上劑量的苯磺隆處理下葉綠素迅速降解，而抗除草劑材料則反之。

評價油菜耐除草劑的程度主要是調(diào)查處理后的死亡植株以及受抑制植株，計算存活率。本研究發(fā)現(xiàn)在9.0g·hm的苯磺隆處理下，陰性對照2350C存活率急劇下降到57.8%，說明不抗苯磺隆除草劑的甘藍型油菜對苯磺隆較敏感，較小的施用量就能致死，這一現(xiàn)象與信曉陽等的研究結(jié)果一致;在18.0g·hm劑量處理下2350C完全死亡，而M342、18Z363及組合LDX95-58A×18Z363仍能保持較高的存活率，可見18.0g·hm可作為篩選抗與不抗苯磺隆除草劑材料的處理劑量，但該施用量與王倩等在油菜萌發(fā)期耐苯磺隆資源評價時使用量25mg.L相差較大，主要原因可能是種子萌發(fā)期對苯磺隆比較敏感，較低施用量就能達到鑒定效果。在高劑量（27.0g·hm、36.0g·hm）的苯磺隆處理下18Z363、M342也能保持70%以上的存活率，可見轉(zhuǎn)育的polCMS恢復系18Z363與Hu等報道的M342一樣具有較強的磺酰脲類除草劑抗性。而雜交組合LDX95-58A×18Z363的苯磺隆除草劑抗性弱于18Z363及M342，這可能是由于雜交組合中攜帶的是雜合的除草劑抗性基因，與攜帶純合除草劑抗性基因的18Z363、M342相比基因劑量減少所致。

不同劑量苯磺隆處理的油菜成熟期考種發(fā)現(xiàn)，在9.0g·hm及18.0g·hm劑量的苯磺隆處理下，18Z363、M342及雜交組合LDX95-58A×18Z363的主要農(nóng)藝性狀均未受到顯著影響，表明18.0g·hm苯磺隆劑量對18Z363是安全的。在27.0g·hm及36.0g·hm劑量的苯磺隆處理下18Z363、M342及雜交組合LDX95-58A×18Z363的株高、一次分枝數(shù)、二次分枝數(shù)、主花序長度、主花序角果數(shù)及單株角果數(shù)等農(nóng)藝性狀均受到了不同程度的負面影響，而Hu等用4倍正常除草劑施用濃度的噻吩磺隆處理M342發(fā)現(xiàn)M342成熟期農(nóng)藝性狀與對照無顯著差異，主要原因可能是因為苯磺隆比噻吩磺隆的半衰期長，高劑量的苯磺隆處理對油菜苗期生長的抑制作用持續(xù)時間較長，導致生長發(fā)育延遲，進而引起農(nóng)藝性狀有所改變;此外，本研究施用的27.0g·hm及36.0g·hm苯磺隆劑量高于蔣仁堂等、李廣闊等麥田除草施用苯磺隆的推薦用量，可能對油菜造成了藥害，導致農(nóng)藝性狀受到負面影響。

綜上可見，18.0g·hm苯磺隆處理導致不抗除草劑油菜葉綠素迅速降解，植株死亡，而在該劑量處理下抗除草劑pol CMS恢復系18Z363及配制的組合LDX95-58A×18Z363葉綠素降解較慢，存活率保持在88.9%以上，且成熟期農(nóng)藝性狀未受到顯著影響，因此，針對抗除草劑pol CMS恢復系18Z363及其配制的“三系”組合的苯磺隆最佳施用量為18.0g·hm。