王宗文，孔凡金，王景會，鄧永勝，韓宗福，申貴芳，段冰，李汝忠

（山東棉花研究中心/農業(yè)部黃淮海棉花遺傳改良與栽培生理重點實驗室，山東濟南250100)

棉花具有較強的雜種優(yōu)勢[1-4]，但由于其無限生長等生物學特性，棉花雜種優(yōu)勢利用的主要形式依然是手工剝花、去雄雜交制種。雜交制種用工多、成本高一直是棉花雜種優(yōu)勢利用的主要限制因素[5]。利用棉花胞質不育的“三系法”（不育系、保持系和恢復系）雜交制種，無需剝花去雄，是棉花雜種優(yōu)勢利用的理想方法之一[6]。近年來，我國強優(yōu)勢“三系”雜交棉選育與應用取得了較大進展[7-8]。棉花花粉、柱頭對溫度、光周期[9]、空氣濕度[10]等環(huán)境條件較為敏感，會直接影響其活力，進而影響雜交制種產量和制種技術規(guī)程的制定。前人研究表明，花粉活力極易受外界因素，尤其是溫度的影響[11-15]；開花期32℃以上的平均溫度會導致花粉?；盍档汀⒒ㄋ幉婚_裂、棉鈴脫落、產量降低。在避光、超低溫條件下，花粉保藏效果更好，活力持續(xù)時間會大大延長[16-17]，并提出了一些行之有效的提高棉花雜交制種產量的方式方法[18-19]。然而，對胞質不育系花粉活力的研究卻少見報道。本研究以本團隊選育的骨干胞質不育系、恢復系為親本，配制3個雜交組合，以雜交結鈴率為評價指標，研究不同處理下恢復系花粉活力的差異，以期為提高棉花“三系”法雜交制種效率提供指導和借鑒。

1 材料與方法

試驗于2015年在山東棉花研究中心臨清試驗站進行。以本團隊選育的具有哈克尼西棉遺傳背景的3個骨干胞質不育系588A、547A、666A為母本，2個骨干育性恢復系31R、75R為父本，配制3個雜交組合 588A×31R、666A×75R、547A×75R，于盛花期 （7月20－25日）17時取恢復系次日要開的花，經不同溫度和不同放置時間處理后，分別為不育系中部第一果節(jié)花 （開花當天或第2天的花）授粉，共設置11個處理（表1），以正常授粉雜交處理（開花當日上午取恢復系花粉為不育系中部第一果節(jié)當日開花的柱頭授粉）為對照（CK）。

于每天上午9時和下午4時開始授粉，授完為止。每個處理授粉40～50朵花，設3次重復，授粉后掛牌標記。8月25日調查記錄各處理的成鈴數(shù)，計算成鈴率。用Excel 2007和SPSS 11.0進行數(shù)據統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

3個雜交組合在不同處理下的成鈴率見表2。

在給當日花授粉的前7個花粉處理中，3個組合有4個處理的平均成鈴率高于CK，其中T3處理成鈴率最高，平均達46.7%，較CK增加13.6百分點；T2次之，平均成鈴率為44.1%，較CK增加11.0百分點。兩處理成鈴率較CK增幅均達顯著水平。T6位列第三，平均成鈴率為39.3%，較CK增加6.2百分點。而T5處理平均成鈴率為34.6%，較CK僅增1.5百分點。以T4處理成鈴率最低，僅為23.9%，較CK降低9.2百分點。2℃低溫保存分別至第3天后上、下午授粉的T7、T8兩處理的成鈴率仍分別達28.9%和26.4%，分別較CK降低4.2和6.7百分點。上述結果說明，恢復系花粉室溫放置過夜（夜間室內溫度高于田間溫度）和短時間適當高溫處理，可提高其活力。低溫保存可有效延長花粉活力，但在低溫條件下花粉活力受到抑制，授粉前需提前置于室溫一段時間或適當高溫處理以恢復其活力。

表1 試驗處理

就不同組合成鈴率來看，表現(xiàn)出較為一致的趨勢，但組合間仍有一定差異。以588A×31R組合不同處理成鈴率最為穩(wěn)定，在給當日開花柱頭授粉的處理中除T4、T8處理成鈴率較CK略有降低外，其他處理成鈴率都有提高，其中，T2處理成鈴率達53.5%，較CK增加20.9百分點，達顯著水平。而666A×75R組合除T2、T3處理外，其他處理成鈴率較CK均大幅度降低。547A×75R組合除T2、T3處理成鈴率較對照提高外，T6處理成鈴率亦較CK提高了7.7百分點，其他處理成鈴率均有降低，但降幅小于666A×75R組合。后兩組合父本為同一恢復系，成鈴率的差異，反映了母本不育系的遺傳背景對成鈴的影響。

無論是當日花粉，還是低溫保存處理花粉，給花后第2天的柱頭授粉，成鈴率都大幅降低。T9～T11處理3組合平均較CK降低22.9～28.1百分點，均達極顯著水平。以2℃低溫保存36 h、室溫放置至第3天下午授粉處理（T11）最低，2℃保存24h、室內放置過夜至第3天上午授粉處理（T10）稍高。T10成鈴率略高于開花當天恢復系花粉（T9）結果與前述花粉活力差異相吻合。3組合表現(xiàn)出高度的一致性，降幅均達顯著水平，其中547A×75R組合T11處理成鈴率僅為2.7%，較CK降低32.6百分點，差異極顯著。

3 討論與結論

前人研究表明，4℃低溫保存可有效延緩棉花花粉活力的下降速度[20-21]。本研究結果表明，2℃低溫保存可有效延長胞質不育恢復系花粉活力，與前人對常規(guī)棉花粉活力的研究結果相一致。但本研究結果同時還表明，低溫條件下恢復系花粉活力受到抑制，恢復系花粉離體室溫放置過夜和室溫放置過夜加短時間適當高溫（35℃）處理，可顯著提高恢復系花粉活力，這可能是由于棉花胞質不育恢復系對溫度更加敏感，擬或是胞質不育恢復系花粉發(fā)育成熟需要更高的積溫，有待于進一步研究。

不同授粉處理的雜交結鈴率差異是雜交親本花粉與柱頭活力的綜合體現(xiàn)。景憶蓮等[18]研究表明，常規(guī)棉柱頭活力保持時間僅為1.5 d，開花當天柱頭活力呈“不對稱雙峰”特征，9:30―10:30及15:30―16:30是柱頭活力旺盛時段。崔瑞敏等[19]研究表明，棉花柱頭在每天10時和16時活力最強。張昭偉等[22]對三系雜交棉親本花粉和柱頭活力研究表明，不育系柱頭活力可從開花當天持續(xù)到第2天上午，開花當天下午到第2天上午授粉仍可獲得一定的結鈴率。本研究結果表明，棉花胞質不育系柱頭活力與前人對常規(guī)棉柱頭活力的研究結果基本一致，不論是用恢復系當日花粉還是低溫保存花粉授粉，開花翌日不育系柱頭活力都極顯著低于開花當日柱頭，但仍有9.9%和10.2%的成鈴率。利用2℃低溫保存36 h花粉授粉，不育系次日下午柱頭成鈴率仍達5.0%。

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表2 不同花粉處理的成鈴率

利用棉花胞質不育三系配套雜交制種，省去了人工剝花去雄過程，可大幅度減少制種用工，但在大規(guī)模雜交制種時，如同手工剝花去雄制種一樣，只是上午授粉制種，就會造成下午勞動力閑置，不利于降低制種成本。本研究結果表明，通過低溫保存恢復系花粉，全天授粉制種是可行的，這可大幅提高勞動效率，降低制種成本。基于本研究和借鑒前人研究結果，推薦胞質不育“三系”雜交制種模式為：17時左右取下恢復系次日要開的花，分成兩份，其中一份置于室內均勻攤放過夜，次日上午采粉、授粉。另一份則放入冰箱2℃下低溫保存，次日上午10時左右從冰箱中取出，置于室內均勻攤放5～6 h，于下午4時左右采粉、授粉。如制種期間遇雨，當日不能完成授粉，在勞動力允許的情況下，可同時給開花次日的柱頭補授粉，以最大限度增加雜交成鈴，提高制種產量。

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