陳佳娜，周美蘭*，茹振剛，陳 靜，楊文平

(1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128;2河南科技學(xué)院小麥中心，新鄉(xiāng)453003)

目前，中國(guó)小麥需求缺口很大。雖然中國(guó)小麥播種面積近年來(lái)有所增加，但提高小麥單產(chǎn)仍是保持小麥持續(xù)增產(chǎn)能力的主要途徑［1～3］。雜種優(yōu)勢(shì)利用可顯著提高小麥產(chǎn)量和改善品質(zhì)［4～6］。有研究表明，小麥溫光敏核不育系以其不需要保持系、一系兩用、不存在異源細(xì)胞質(zhì)對(duì)農(nóng)藝性狀的負(fù)效應(yīng)、操作簡(jiǎn)單、雜交種子成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用的熱點(diǎn)［7～14］。在生態(tài)型小麥雄性不育系研究中，溫度和光照是影響其育性的重要因子，筆者采用分期播種試驗(yàn)，對(duì)BNS(為河南科技學(xué)院發(fā)現(xiàn)并育成的兩系小麥溫光敏雄性不育系［7］)花粉育性與氣象因子的關(guān)系進(jìn)行分析，旨在探討B(tài)NS的花粉育性轉(zhuǎn)化規(guī)律，為進(jìn)一步研究BNS育性表現(xiàn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試小麥品種為溫光敏雄性不育小麥BNS、百農(nóng)矮抗58和揚(yáng)麥13。百農(nóng)矮抗58和揚(yáng)麥13為對(duì)照品種，其中BNS和百農(nóng)矮抗58均由河南科技學(xué)院選育，種子由河南科技學(xué)院小麥中心提供。揚(yáng)麥13，由揚(yáng)州大學(xué)選育，種子由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2009年9月至2010年5月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)基地進(jìn)行。采用分期播種試驗(yàn)方法，分12個(gè)播種期，以9月23日為第一個(gè)播期，以后每8天一期，即:9月23日、10月1日、10月9日、10月17日、10月25日、11月2日、11月10日、11月18日、11月26日、12月4日、12月12日、12月20日。裂區(qū)設(shè)計(jì)，以播期為主區(qū)，材料為副區(qū)，3次重復(fù)。每個(gè)材料種4行，行距25 cm，行長(zhǎng)150 cm，壟與壟之間50 cm。栽培管理措施同大田生產(chǎn)。

2.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

生育期記載:分別記載播種期、出苗期、3葉期、分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、開花期、成熟期的發(fā)生日期。

花粉育性測(cè)定:從每播期始花期至開花結(jié)束為止，每天早上8:00至9:30采樣，用數(shù)碼顯微鏡DMBI－223進(jìn)行花粉鏡檢。取樣時(shí)分別取任意3株小穗上當(dāng)日開的6朵穎花，每朵穎花取3個(gè)花藥進(jìn)行混合制片，用1%I2－KI溶液染色，在10×10倍顯微鏡下觀察3個(gè)視野并拍照，分別數(shù)計(jì)3個(gè)視野內(nèi)典敗、圓敗、染敗和可育花粉的個(gè)數(shù)，并計(jì)算其花粉敗育率。每個(gè)材料做2個(gè)重復(fù)的花粉玻片。

花粉敗育率=(染敗花粉數(shù)+圓敗花粉數(shù)+典敗花粉數(shù))/(花粉總數(shù))×100%

花粉不育率分級(jí)標(biāo)準(zhǔn):

不育等級(jí) 正常可育 低不育 半不育 高不育 全不育不育花粉率(%) ﹤50 50～69 70～94 ﹥95 100

相關(guān)氣象資料由湖南長(zhǎng)沙馬坡嶺國(guó)家基本氣象站提供(表1)。

表1 2006～2010年湖南長(zhǎng)沙日平均溫度和日照時(shí)數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播期BNS的育性表現(xiàn)

從表2、表3可以看出，BNS花粉育性隨播期的變化而變化，出現(xiàn)了從完全不育到可育的育性轉(zhuǎn)換過(guò)程，11月10日前播種花粉敗育率為95%以上，表現(xiàn)為高度不育。11月10日播期在不同測(cè)定日期中花粉敗育率差異顯著(表3)，11月18日、11月26日播期趨勢(shì)相同，說(shuō)明這3個(gè)播種期是BNS花粉育性的轉(zhuǎn)換期，此后隨播期推遲BNS花粉敗育率逐漸降低，最后趨于平穩(wěn)。

表2 BNS不同播期的生育期及其育性表現(xiàn)

表3 BNS同一播期不同測(cè)定日期的花粉敗育率

各個(gè)觀察日期的花粉鏡檢結(jié)果 (表4)顯示，BNS在4月3日前開花，花粉完全敗育，4月4日開花的花粉開始轉(zhuǎn)育，4月5日至8日是不育系花粉育性轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵，此時(shí)開花的花粉敗育率明顯下降，可育花粉增多。

表4 BNS在同一花粉測(cè)定日期內(nèi)不同播期的花粉敗育率

花粉鏡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，BNS的花粉敗育類型以典型敗育為主，在育性轉(zhuǎn)變過(guò)程中，花粉由典敗→圓敗→染敗→完全可育轉(zhuǎn)變，同時(shí)田間觀察發(fā)現(xiàn)，花粉不育時(shí)花藥不外露，而轉(zhuǎn)為可育時(shí)，花藥外露并散粉。

2.2 BNS花粉育性與溫度的關(guān)系

從表5可以看出，BNS的花粉敗育率與抽穗前10～15 d的日平均溫度和抽穗前7～15 d的日平均最低溫度均達(dá)到極顯著水平，相關(guān)系數(shù)在－0.922 4～－0.768 9，其中以抽穗前10～12 d的相關(guān)系數(shù)最大，說(shuō)明此階段為BNS育性轉(zhuǎn)換的敏感期，該階段的氣溫變化對(duì)BNS育性有顯著影響，花粉敗育率隨溫度的升高而降低。

表5 BNS抽穗前1～30 d每3 d滑動(dòng)平均最低溫度、平均溫度與花粉敗育率的相關(guān)系數(shù)

2.3 BNS育性轉(zhuǎn)換的臨界溫度

比較BNS育性轉(zhuǎn)換最敏感時(shí)期的日平均溫度(表6)可以看出，BNS的花粉敗育率隨日平均溫度的升高而降低，呈極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明低溫是造成BNS育性轉(zhuǎn)換的主要原因，在敏感期內(nèi)平均溫度低于8.9℃時(shí)，BNS花粉敗育率大于94% ，表現(xiàn)為高度不育，當(dāng)平均溫度高于8.9℃時(shí)，育性逐步增加。

表6 不同播期下BNS花粉敗育率與抽穗前10～15 d的平均溫度

2.4 BNS花粉育性與日照時(shí)數(shù)的關(guān)系

由表7可知，BNS的花粉敗育率與抽穗前10～15 d的日照時(shí)數(shù)的相關(guān)達(dá)到極顯著水平，相關(guān)系數(shù)在－0.903 1～－0.631 6，其中抽穗前13～15 d的相關(guān)系數(shù)最大，說(shuō)明此階段為BNS育性轉(zhuǎn)換的敏感期，該階段的日照時(shí)數(shù)變化對(duì)BNS育性有顯著影響，花粉敗育率隨日照時(shí)數(shù)的增加而降低。

表7 BNS抽穗前1～30 d每3 d滑動(dòng)日照時(shí)數(shù)與花粉敗育率的相關(guān)系數(shù)

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)分析結(jié)果表明，BNS花粉育性隨播期的推遲而變化，出現(xiàn)了從完全不育到可育的育性轉(zhuǎn)換過(guò)程，其花粉敗育率與抽穗前10～15 d的平均溫度、抽穗前7～15 d的平均最低溫度和抽穗前10～15 d的日照時(shí)數(shù)的相關(guān)達(dá)到極顯著水平，均呈極顯著負(fù)相關(guān);BNS在4月3日以前開花，花粉完全敗育，4月4日開花的花粉開始轉(zhuǎn)可育，4月 5、6、7、8日是不育系花粉育性轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵時(shí)期。這與前人［15～18］的研究結(jié)果基本一致。但這次試驗(yàn)結(jié)果中，BNS的花粉最低敗育率為80%，并未出現(xiàn)從完全不育→半不育→可育的走勢(shì)，這與2010年異常的天氣情況有關(guān)(表1)，2010年的2月中旬和3月上旬平均溫度比前3年明顯要低，而這兩段時(shí)間又剛好處在BNS的育性敏感期內(nèi)，導(dǎo)致BNS花粉敗育率較高，對(duì)照楊麥13和百農(nóng)58的育性表現(xiàn)(表2)證明了這一點(diǎn)。

針對(duì)BNS花粉育性的表現(xiàn)，低溫是影響B(tài)NS育性轉(zhuǎn)換的主要原因，表現(xiàn)低溫不育，適溫可育，當(dāng)日平均溫度低于8.9℃時(shí)表現(xiàn)徹底不育，此后隨著溫度的升高育性逐步增加，說(shuō)明BNS的育性轉(zhuǎn)化溫度為9℃左右，比同類型的不育材料 13s－1［19］、LT －1－ 3A［20］、Es － 50［21］、A3314［22］、BS210［23］等的轉(zhuǎn)化溫度要低，這對(duì)調(diào)控雄性不育的表現(xiàn)十分有利。

總之，溫度和日照時(shí)數(shù)對(duì)BNS花粉育性均有極顯著相關(guān)性，且其溫度的影響大于日照時(shí)數(shù)的影響。但各氣象因子與不同類型的敗育花粉(典敗花粉、圓敗花粉、染敗花粉)之間的相關(guān)性及BNS育性轉(zhuǎn)換機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

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