轉(zhuǎn)基因抗除草劑棉花在簡(jiǎn)化制種技術(shù)方面的利用初探*

賀云新，張興平，吳佶膛，蔣　杰，梅正鼎，李彩紅，張志剛

（湖南省棉花科學(xué)研究所，常德　　415101）

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轉(zhuǎn)基因抗除草劑棉花在簡(jiǎn)化制種技術(shù)方面的利用初探*

賀云新，張興平，吳佶膛，蔣杰，梅正鼎，李彩紅，張志剛*

（湖南省棉花科學(xué)研究所，常德415101）

自盛蕾期開(kāi)始，用特定濃度的草甘膦溶液間隔不同時(shí)間噴施處理轉(zhuǎn)基因抗除草劑棉花材料；從開(kāi)花開(kāi)始每天調(diào)查棉花的散粉情況，同時(shí)對(duì)處理定株進(jìn)行人工授粉，對(duì)照進(jìn)行人工去雄授粉。結(jié)果表明，各處理噴施除草劑不會(huì)造成植株死亡，但對(duì)其育性造成明顯影響，在簡(jiǎn)化制種技術(shù)上有重要利用價(jià)值。

抗除草劑棉花 除草劑 雄性不育 簡(jiǎn)化制種

雜種優(yōu)勢(shì)是生物界的普遍現(xiàn)象，棉花雜種優(yōu)勢(shì)的利用途徑主要有人工去雄、細(xì)胞質(zhì)雄性不育性、細(xì)胞核雄性不育系、化學(xué)殺雄等。目前普遍應(yīng)用的人工去雄制種技術(shù)費(fèi)工費(fèi)時(shí)；利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育系制種，它的恢復(fù)系來(lái)源狹窄，配組自由度不高，且F1代經(jīng)濟(jì)和農(nóng)藝性狀差，優(yōu)勢(shì)不明顯，不能直接利用；利用細(xì)胞核雄性不育系制種要在制種大田拔出約一半的可育株，浪費(fèi)人力、地力，變相增加了制種成本；化學(xué)殺雄因棉花花鈴期長(zhǎng)、生長(zhǎng)繁茂，花朵分散，不利施藥等因素受局限，化學(xué)殺雄劑對(duì)棉花的生長(zhǎng)發(fā)育也有藥害作用，且效果受環(huán)境和氣候條件的影響較大，因此生產(chǎn)上很少推廣應(yīng)用。我們?cè)趯?duì)引進(jìn)改造的轉(zhuǎn)基因抗除草劑材料進(jìn)行除草劑抗性鑒定的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，蕾期或花期噴施除草劑會(huì)造成棉花雄性不育。但只噴施1次，不能控制整個(gè)花期不育，一段時(shí)間后棉花恢復(fù)育性。設(shè)想如果通過(guò)間隔噴施草甘膦來(lái)控制棉花雄性不育，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行人工授粉，觀測(cè)雌蕊育性及植株的結(jié)鈴性，對(duì)比人工去雄制種技術(shù)的成鈴情況，可能是一個(gè)棉花簡(jiǎn)化制種技術(shù)的新途徑［1～8］。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

轉(zhuǎn)基因抗除草劑棉花材料CH4、CH8。

授粉棉花材料湘F3。

除草劑為41%農(nóng)達(dá)（草甘膦）。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2015年在湖南省棉花科學(xué)研究所常德德山茅灣試驗(yàn)基地進(jìn)行，壤土、肥力均勻。

田間種植兩個(gè)抗除草劑棉花材料，自盛蕾開(kāi)始噴施除草劑控制，設(shè)定4個(gè)處理，1個(gè)對(duì)照：處理1，每隔5 d噴施1次；處理2，每隔10 d噴施1次；處理3，每隔15 d噴施1次；處理4，每隔20 d噴施1次；對(duì)照（CK），噴施清水。具體處理見(jiàn)表1。

處理面積為99.6 m2，每處理移栽1壟，每壟栽2行，共計(jì)80株，折合密度為2.25萬(wàn)株/hm2，4月20日營(yíng)養(yǎng)缽播種，5月12日移栽，其他管理同大田。

把除草劑（41%的農(nóng)達(dá)）稀釋100倍，用藥量根據(jù)棉株生長(zhǎng)情況，第1次每行用電動(dòng)噴霧器噴施1 000 ml，第2次每行用1 200 ml，以后每行用1 500 ml。噴藥次數(shù)不分處理，從噴施藥開(kāi)始綜合計(jì)算。從棉株開(kāi)花開(kāi)始調(diào)查，每處理開(kāi)花10朵以上開(kāi)始記錄。7月5～25日，每個(gè)處理定連續(xù)10株進(jìn)行不去雄授粉，對(duì)照（CK）進(jìn)行人工去雄授粉，授粉鈴柄用紅色毛線標(biāo)記，8月30日調(diào)查雜交成鈴情況。

2 結(jié)果與分析

從表2可以看出，7月1日、7月2日各處理均存在少量可育花，7月3～25日，處理1、處理2、處理3的兩個(gè)棉花材料均穩(wěn)定不育，7月3～13日，處理4兩個(gè)棉花材料均穩(wěn)定不育，7月14～19日，處理4兩個(gè)材料部分花朵恢復(fù)育性，7月20～25日，兩個(gè)材料均穩(wěn)定不育，7月1～25日，對(duì)照（CK）兩個(gè)棉花材料全部穩(wěn)定可育。通過(guò)田間觀察，7月14～19日，處理4兩個(gè)材料雖然出現(xiàn)一些可育花，但育性較差，散粉也較弱，花粉量較少，中間出現(xiàn)這種部分恢復(fù)育性情況的原因可能是第1次和第2次噴施除草劑時(shí)間間隔較長(zhǎng)，第1次噴施除草劑的藥效已經(jīng)減弱而第2次噴施除草劑的藥效并不能當(dāng)天起效。從各處理不去雄人工授粉和對(duì)照人工去雄授粉成鈴情況來(lái)看，對(duì)照成鈴率最高，各處理成鈴次之，其中處理間以處理3的成鈴情況最好，處理1的成鈴情況最差，處理2與處理3成鈴情況較對(duì)照沒(méi)有明顯差異，因此得出時(shí)間間隔短雖然能有效控制雄性不育，但對(duì)植株及雌蕊可能造成一定的傷害，對(duì)成鈴有影響。從不同材料的成鈴情況來(lái)看，各處理及對(duì)照均以CH4成鈴情況較CH8好，這可能與材料的開(kāi)花習(xí)性有關(guān)，同時(shí)與花器結(jié)構(gòu)有關(guān)，CH4雄蕊花絲較短，花粉敗育后雌蕊柱頭突顯，人工授粉操作方便簡(jiǎn)單，而CH8雄蕊花絲較長(zhǎng)，甚至長(zhǎng)過(guò)雌蕊柱頭，導(dǎo)致人工授粉不方便，授粉時(shí)柱頭不容易沾到花粉。

［1］ 張小全，朱偉，呂有軍. 棉花雜種優(yōu)勢(shì)利用途徑研究進(jìn)展. 種子，2008，27，（6）：39～42

［2］ 袁國(guó)保，耿月明，楊祖榮，等. 長(zhǎng)江流域雜交棉生產(chǎn)應(yīng)用的困境與出路.中國(guó)棉花，2010，（12）：37～38

［3］ 孟慶忠，王貴春，李國(guó)榮，等. 草甘膦作為棉花殺雄劑應(yīng)用研究初報(bào).湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，49，（11）：2 706～2 708

［4］ 王霞，馬燕斌，吳霞，等. 國(guó)內(nèi)抗草甘膦轉(zhuǎn)基因棉花及相關(guān)抗性基因研究概述. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40，（7）：796～799

*基因項(xiàng)目：轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項(xiàng)——洞庭湖棉區(qū)高產(chǎn)高效轉(zhuǎn)基因棉花新品種培育（2016ZX08005001-007）湖南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系