杀雄剂SQ-1诱导玉米雄性不育效果研究

袁佳辰 杨妍 石艳锋 刘士境 朱钰 师恭曜

摘要[目的]分析杀雄剂SQ-1对玉米的杀雄效果。[方法]对5个不同的玉米品种（浚单22、德农20、吉祥一号、郑单958、蠡玉）在散粉前7 d喷施浓度为5 kg/hm2的SQ-1处理，利用离体萌发法、碘-碘化钾染色法和TTC染色法3种方法分别鉴定花粉活力，并对比分析其穗型、顶端雄穗育性以及植株整体生长情况。[结果]经SQ-1处理的玉米植株，其穗小且籽粒少，顶端雄穗花粉数量少且活力差，花粉粒活性变弱。[结论]SQ-1对玉米花粉有较显著的杀雄效果，可以作为玉米化学杀雄的有效途径之一。

关键词玉米;SQ-1;杀雄剂;雄性不育

中图分类号S513文献标识码A

文章编号0517-6611（2019）03-0036-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.03.011

利用化学杀雄剂培育品种是一种新型的作物育种方法，在国内外应用广泛[1-5]，它是指在植物雄性器官分化前或发育过程中，喷施内吸性化学药剂，经过一系列生理生化过程，阻止花粉的形成或抑制花粉的正常发育，诱导形成生理性雄性不育，不存在像细胞核质互作雄性不育体系中所要求的恢保关系。化学杀雄剂的优点主要表现为亲本选择范围广、可任意组配杂交组合，可有效代替人工去雄、大大减轻育种工作量，不需要较长的时间来进行三系的研制、转育、测试和培育，缩短育种周期，提高选种效率。此外，化学杀雄剂还可以为单倍体育种、人工诱导孤雌生殖简化杂交去雄手续，扩大杂种群体。

新型杀雄剂SQ-1是国内自主研制出的一种优良高效的小麦杀雄剂[6-10]，试验表明在适宜条件下可诱导小麦杀雄率达到95%～100%，异交结实率超过85%，对小麦发育无任何不良影响。近几年的许多试验都将SQ-1应用于禾本科作物，如糜子、谷子等的杀雄研究，都显示良好的试验效果[7-10]。

但是由于这些作物都是自花授粉甚至是闭花授粉，异交结实率很低，这极大地限制了将处理后的植株用于杂交育种以及杂交优势上的研究。鉴于此，笔者对5个不同的玉米品种（浚单22、德农20、吉祥一号、郑单958、蠡玉）在散粉前7 d给予表面喷施剂量为5 kg/hm2的SQ-1后，以离体萌发法、I2-KI染色法和TTC染色法3种方法鉴定花粉活力，并从穗形、顶端雄穗、植株整体生长情况和玉米育性4个方面比较了未经杀雄剂处理和经SQ-1处理后的差异，旨在探究SQ-1对单子叶植物玉米的杀雄效果，扩大SQ-1的使用范围，实现玉米杂种优势的利用。

1材料与方法

1.1试验材料

浚单22、郑单958、吉祥一号、蠡玉和德农20共5个玉米品种均由河南省农业科学院提供。杀雄剂SQ-1由西北农林科技大学张改生教授惠赠。

1.2田间设计

2011年5月中旬将5个玉米品种播种于郑州大学实验田。按玉米品种分为5个区，每区3行，行距40～50 cm，株距30～40 cm，其他管理同大田。选定最佳喷施时期和喷施浓度，即玉米由营养生长过渡到生殖生长阶段的大喇叭口时期，喷施剂量为5 kg/hm2，喷药后挂牌标记，以备后期观察记录。

1.3花粉活力检测

开花前用不同方法测定花粉活力以评判杀雄效果。2011年7月，分别采集将要散粉的未处理和SQ-1处理过的玉米雄蕊，放入冰盒，快速带回实验室待测。用离体萌发法、碘-碘化钾染色法和TTC染色法3种方法鉴定花粉活力。

1.3.1

离体萌发法。将新鲜花粉从花药中剥出后，滴于平铺在载玻片上的培养基（15%蔗糖+3%琼脂+0.05%硼酸+ 0.1% CaCl2）中，以移液枪吹吸均匀，置于37 ℃恒温培养箱中培养2 h。在显微镜下随机选取5个视野进行计数，统计花粉萌发率，计算平均值。花粉管长度大于花粉直径为有活力花粉，否则为无活力花粉。

1.3.2

碘-碘化钾染色法。将1.3 g KI溶于10 mL蒸馏水中，然后加入0.3 g I2，待完全溶解后定容至100 mL。在载有花粉的载玻片上滴加1～2滴碘-碘化钾染液，用移液枪吹吸均匀后盖上盖玻片，即可在显微镜下观察，随机选取5个视野进行计数，统计有活力花粉的百分率并计算平均值。被染成蓝色的表示花粉中含有較大量淀粉，即默认其有活力，未被染色或呈黄褐色的为无生活力的花粉。

1.3.3

TTC染色法。在载有花粉的载玻片上滴加1滴1%TTC染液，以移液枪吹吸均匀后盖上盖玻片。放置于室温下30 min。随机选取5个视野在显微镜下观察并计算，统计有活力的花粉的百分率，计算平均值。被染成红色的花粉其生活力强，淡红色的次之，无色或黄褐色的为没有活力的花粉。

1.4统计方法

离体萌发法：花粉活力=花粉管长度大于花粉直径的花粉/观察到的所有花粉×100;

碘-碘化钾染色法：花粉活力=被染成蓝色的花粉/（未被染色或呈黄褐色的花粉+被染成蓝色的花粉）×100;

TTC染色法：花粉活力=（被染成红色的花粉+被染成淡红色的花粉）/（无色或黄褐色的的花粉+被染成红色的花粉+被染成淡红色的花粉）×100。

2结果与分析

2.1杀雄剂对玉米植株整体生长情况的影响

经杀雄剂SQ-1处理的植株稍为纤细，植株整体颜色稍淡，叶绿素含量少，这可能是杀雄剂间接影响产量的一个主要途径[5]。有资料显示，SQ-1所属的二氮苯衍生物类的杀雄剂都能产生高度的雄性不育，但往往也对植株有较严重的药害，并导致部分雌性不育。该研究也发现了这种现象，有些植株在喷药7 d后即从喷药部位开始腐败，并向植株全身蔓延，导致整个植株死亡;还有少数植株的药害表现稍弱，只在喷药部位腐败，并未殃及全身，不过植株长势及产量明显受到影响。而未处理的植株整体为深绿色，生长茁壮。