CN101884335A - 一种十字花科作物化学杀雄剂组合物及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于十字花科作物化学杀雄剂组合物及其应用方法；它是将苄嘧磺隆和异丙隆按一定比例混合均匀即可。该化学杀雄剂在油菜“平头”期喷施，对十字花的油菜杀雄彻底，雄性败育率100％，雌蕊育性正常，植株生长发育无不良影响，异交结实正常，种子杂交率可达100％。该杀雄剂在油菜隐性细胞核雄性不育制种中进行“化杀除杂”和细胞质雄性不育制种中进行“化控微粉”及常规油菜品种“化杀育种”；其制备方法简单、生产成本低、环境友好、应用简单、易于推广。

Description

一种十字花科作物化学杀雄剂组合物及其应用方法

技术领域：

本发明属于作物育种类；涉及一种十字花科作物化学杀雄剂组合物，并在油菜GMS、CMS、CHA制(育)种中应用方法。

技术背景：

十字花科(油菜、甘蓝、白菜、白萝卜)作物在农产品中占有重要位置，油菜的种植面积在十字花科中占90％左右；油菜等十字花科作物的杂交优势十分明显，目前，国内外进行油菜杂交优势利用的途径主要有3种：1、细胞质雄性不育(CMS)，2、隐性细胞核雄不育(GMS)，3、化学杀雄(CHA)诱导雄性不育。

CMS是细胞质雄性不育系，早在上世纪七、八十年代，以波里玛不育系和陕2A不育系的育成，我国油菜杂交实现了三系配套，油菜杂交优势得以应用；但这类不育系的不育性很不稳定，对温度反应十分敏感，在蕾苔期如遇低温、高湿、寡照的天气，CMS大量小花出现微量花粉，其育性由自交不育变成了自交可育，母本自交结实，使杂交种变为自交种，严重影响F1代种子纯度及生产安全，导致大田生产受损和杂种优势的发挥，对种子企业的损失是巨大的。从遗传角度上讲，GMS的微粉危害是无法解决的“世界难题”；而通过本发明技术可彻底解决CMS微粉危害。

GMS是隐形细胞核雄性不育系，其特点是不育株小花雄性败育彻底，不育性很稳定，但GMS中有50％的是可育株，在制种中，须将50％可育株人工拔除，故GMS两系制种单产低，种子成本高，费工费时，大量生产GMS杂交种子比较困难。

CHA是利用化学物质诱导油菜雄性败育，以此获得雄性败育而雌蕊发育正常的油菜群体，从而实现杂交育(制)种之目的；CHA育(制)种方法不通过遗传途径获得不育群体，通过喷施化学杀雄剂直接获得油菜大量不育群体，从而进行配制组合，其育种方法简单、快捷、测配组合随机，亲本优良性状不会因不育(保持)系的转育而丢失，育种周期短，成本低，F1代种子使用无风险，是具有良好前景的育种方法。但由于目前缺乏理想的化学杀雄剂，CHA育种尚未生产应用。本发明的研制成功，CHA育种应用于生产成为可能。CHA能否应用于生产，主要取决于化学化雄剂的效果，一个理想的化学化雄剂应具有：安全阈值宽，高效持久，环境友好，应用方便等。上世纪九十年代，国内不少单位用杀雄剂1号(甲基砷酸锌)及化杀2号(甲基砷酸钠)进行CHA育种，相继选育出多个油菜杂交组合，但由于砷类化合物有致癌作用，未能推广；赤霉素(CA3)，N-C(膦酸甲基)甘氨酸，NaCI，ENE、XP(主要成分不详)均有一定的杀雄作用，但对施药技术要求苛刻，末能大面积应用，作为良好的化学杀雄剂较困难。

根据申请人检索，中国专利文献公开了两种解决方案：

杂交油菜制种不育系微量花粉控制方法，申请号03105011，其特征是，在油菜造胞细胞分化期～单核期，用浓度为0.15～0.3(重量)％的GENESIS对油菜进行喷施处理。该发明可以显著减少不育系微量花粉，在保证正常制种产量的同时，显著提高油菜杂交种纯度，制种纯度可达90～94％，而且GENESIS杀雄宽容度大，制种后残毒低，容易分解，有利于环境保护，同时使用方便，可提高人工施用效率，降低成本。

一种化学杂交剂组合物的使用方法，申请号：03105389，其特征在于该组合物含有化合物2-[3-(4-甲氧基-6-甲基-1，3，5-三嗪-2-基)-3-甲基脲基磺酰基]苯甲酸甲酯，本组合物杀雄效果彻底，对不同基因型品种杀雄效果基本一致，不育株率可达95％～100％。利用SX-1可诱导油菜雄性不育，配制油菜化学杂交种。利用SX-1对CMS进行辅助制种，可以减少CMS的前期微粉，提高制种纯度。

发明内容

本发明目的是筛选出理想的十字花科作物化学杀雄剂及GMS的“化学除杂”、CMS的“化控微粉”和CHA的“化杀育(制)种”应用技术。

本发明采用如下的技术方案

一种十字花科作物化学杀雄剂组合物及其应用方法，制得该化学杀雄剂成品中含有苄嘧磺隆和异丙隆，二者的质量比为：苄嘧磺隆∶异丙隆＝1∶100

所述苄嘧磺隆化学名称是2-{[(4.6-＝甲氧基嘧啶-2-基)氨基羰基氨基]磺酰基甲基}苯甲基甲酯，化学结构是为：

所述异丙隆的化学名称是1.1-＝甲基-3-(4-异丙基本基)脲，化学结构式是：

使用时，用PH≈7的水稀释1000倍，按0.1g/L，用农用喷雾器在油菜蕾苔期对植株进行喷施，每株喷施药液3-6毫升，即可获得理想效果。

本发明的特点及机理

原理：

在现有农药中，具有十字花科作物杀雄作用的药剂很多，但杀雄效果良锈不一，利用不同药剂杀雄作用特点的互补性，进行试验、筛选、组配，优化配方，研制出二元复配十字花科化学杀雄剂，其突出特点是：

1、杀雄专一：雄蕊彻底败育，而雌蕊发育正常，自交不结实，异交正常，能获得100％的杂交种子。

2、安全阈值宽：0.045g/L-0.42g/L浓度安全有效，对标耙作物极为安全。

3、应用范围广：对油菜GMS、CMS、CHA及所有十字花科作物均有良好效。

4、对环境有好：苄嘧磺隆和异丙隆是一种常用的化学除草剂，广涉用于农业生产；苄嘧磺隆原药小鼠急性经口LD₅₀＞10985mg/Kg；异丙隆原药小鼠急性经口LD₅₀＞5000mg/Kg，均为非重金属类化合物，在试验条件下，对动物未发现致畸、致突变、致癌作用；且应用浓度是化学除的1/20，在土壤中易降解，对环境更安全。

5、使用简便、成本低廉、易于推广。

本发明的作用机制：

本发明内吸性强，在植物体内易于传导，有效成分活性高；通过华中农业大学刘志勇等对本发明作用机理系统研究后认为：“油菜经本发明诱导后，促进了内源乙烯的生物合成量，增加了内源乙烯的释放量，导致雄蕊败育；处理后的油菜花药中乙烯释放量的增加，是本发明诱导油菜雄性不育表现出来的直接效果；此外，喷施本发明后吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)均有显著降低，1AA的检测从0.15mgL.^-1降低到0.015mg.L^-1，GA3从0.500mg.L^-1降低到0.080mg.L^-1，ABA从0.100mg.L^-1降低到0.025mg.L^-1”(详见2006.6华中农业大学硕士学位论文：《新型化学杀雄剂化杀灵诱导油菜雄性不育研究》)。湖南农业大学杨高礼等对本发明研究后认为：“本发明对雄蕊作用专一，喷施本发明后药壁变薄，绒毡层解体，染色加深；花壁变薄和绒毡层解体导致花粉因发育所需营养终断而不能发育，从而形成雄蕊败育”(详见2006.5湖南农业大学硕士学位论文：《新型药物对油菜的杀雄效果及机制研究》)。四川农业大学唐志康等对本发明深入研究后得出的结论与刘志勇、杨高礼相同(详见2009.5四川农业大学硕士学位论文：《化杀灵诱导甘蓝型油菜雄性不育研究》)。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明

实施例

上述用于十字花科化学化雄剂组合物的配制方法步骤：

1、秤取10％苄嘧磺隆可湿性粉剂1克。

2、秤取75％的异丙隆可湿性粉剂100克。

3、将上述的苄嘧磺隆和异丙隆混合均匀即得101克成品。

使用时，用PH≈7的水稀释1000倍，按0.1g/L，用农用喷雾器在油菜蕾苔期对植株进行喷施，每株喷施药液3-6毫升，即可获得理想效果。

本发明致力于探索、优化配方，从安全、高效、广谱、低毒入手，筛选复配出二元十字花科化杀剂，在油菜GMS、CMS、CHA制种中试验成功，并在CMS制种“化控微粉”中大面积应用。

下面是申请人给出的是举证，根据多年使用证明，本发明不限于下列证例。

例1本发明对GMS“化杀除杂”实验：

1、材料与方法

1.1材料

油菜GMS两系母本04-1AB，恢复系11R，均为自育；本发明用LS-16P背负式喷雾器喷施。用60目尼龙纱网进行隔离制种。

1.2试验方法

制种试验在勉县农场·柳营进行；于2005年9月11日播种育苗，10月8日移栽；试验地前茬水稻，中等肥力；网室面积36.26m²。父母本行比1∶2；株行距70×20cm，父、母本双株移栽；移栽前每小区施碳酸氢铵3kg，过磷酸钙2kg；试验设1号网室和2号网室。1号网室进行进行“化杀除杂”制种，2006年2月25日和3月6日对1号网室内的母本04-1AB用本发明以0.04g/L浓度喷药2次进行“化杀除杂”；小区单次喷药液量1.8L；2号网室在开花前用“挤浆”技术进行人工多次拔除04-1AB中的可育株04-1B；开花前对2个网室用竹杆搭架，覆盖纱网隔离制种。对化杀处理的1号网室内的母本在初花、盛花、终花期分别对04-1B株进行化杀效果调查，记载标准：雄蕊明显呈倒三角型、花药苍小、淡白色，无花粉粒，记为全不育花朵；雄蕊/雌蕊＞1/2，花药淡黄色，且见少量花粉的记为微粉花朵；每次调查不少于20株，每株调查不少于20个花朵；花期对“化杀除杂”和“人工除杂”的两个网室均进行人工传粉，每天传粉2-3次，母本终花后取掉纱网。成熟期分别对1号网室的04-1AB和2号网室的04-1A的母本株进行考种，考查异交结实情况，并分别收获两个网室的母本种子，进行F1纯度鉴定及产量比较试验。

1.3、纯度鉴定：鉴定于2006年10月2日播种，植播，行距80cm，鉴定面积73m²；重复3次。每小区施碳酸氢铵和过磷酸钙各5kg和2.5kg；现蕾期和初花期分别对“化杀除杂”和“人工除杂”的F1代进行纯度鉴定，并对株高、叶片、雌、雄蕊发育等进行考查；每次调查不少于300株；成熟后收获实产、比较产量差异。

2、结果与分析

2.1“化杀除杂”效果调查

利用化杀技术对GMS可育株进行“化杀除杂”，在初花、盛花、尾花期分别对可育株04-1B进行杀雄效果调查，结果表明，利用本发明喷药2次，对04-1AB中的可育株04-1B的平均杀雄效果为96.67％。表1。

表1本发明对GMS中可育株杀雄效果调查表  2006

2.2本发明处理04-1AB后异交结实情况调查

通过对04-1AB喷施本发明后，株角果数、角粒数与人工除杂后的04-1A(CK)比较，其角果数、角粒数有无明显差异；由于“化杀除杂”保留了GMS中50％的可育株，故“化杀除杂”较“人工除杂”制种单产增加25.25％(表2)，人工费用减少50％左右，缓解了农村劳力短缺的矛盾。

表2GMS化杀除杂与人工除杂异交结实试验结果表  2006

2.3“化杀除杂”与“人工除杂”F1代种子纯度鉴定及产量比较

通过对“化杀除杂”和“人工除杂”所收的F1代种子在相同种植条华下分别进行纯度鉴定，并观察植株性状及其产量差异，实验结果表明，04-1AB“化杀除杂”和“人工除杂”制种所得杂种纯度及F1代产量无明显差异。(表3)

表3化杀除杂与人工除杂F1代纯度鉴定及产量试验  2007

3、结论

利用本发明技术对GMS中的可育株进行“化杀除杂”，在父母本行比相同的情况下，单位面积内的母本株数较“人工除杂”多了50％，制种单产增加25％以上，F1代纯度及优势无明差异，制种费用大幅下降，缓解农村劳力紧缺的矛盾；“化杀除杂“是GMS两系制种除杂方法的一种创新。

实例2本发明对CMS“化控微粉”实验：

1、不同化学杀雄剂对陕2A微粉控制效果比较

该实验设3个处理、3次重复、小区面积33m²、父母本行比2∶2，以高肥、高产的栽培管理，诱导大量微粉的产生；组合秦油2号，母本陕2A；药剂选用：①本发明以0.14g/L浓度喷施1次；②化杀2号6ml/L浓度喷施1次。在上年度试验的基础上开展此实验。

1.1材料方法

化杀2号则由中科院广州化工研究所提供；喷药期以母本主花序“平头”期为准，调查微粉的时期：以盛花期前雨后天晴上午进行；每小区调查15株，

平行隔株跳跃取样，每株检查新开放的小花20朵，统计微粉花朵数；收获前每小区按平行跳跃取30株，混合脱粒后为纯度鉴定种样。纯度以种植鉴定为准，不设重复、直播

不同化学杀雄剂对陕2A微粉控制效果比较

表1

不拣苗，纯度鉴定在盛花期进行，调查样本大于300株。经连续2年试验，本发明与化杀2号两种药剂对陕2A微粉的产生均有明显的控制作用，两种药剂2年平均控制微粉效果分别是95.13％和60.38％；种子平均纯度较CK分别提高17和5.67个百分点。

表1

2、本发明不同浓度对陕2A微粉控制效果比较

实验设7个处理，3次重复；母本陕2A；喷药时间2001年2月28日，调查微粉在4月4日。本发明不同浓度的处理，微粉控制效果较CK提高77.39-100％；种子纯度比CK提高8.52-22.34百分点。表2

本发明不同用药浓度对陕2A微粉控制比较实验  表2

3、结论

油菜CMS微粉危害通过遗传手段是难以解决的“世界难题”，也是油菜CMS制种普遍存在的一大隐患。长江流域油菜秋播三系制种在土壤肥力较高或初花期遇连阴雨，或制种单产超过1050kg/nm²，所产的种子很难达到85％的二级纯度指标；对制种单位的损失是毁灭性的。正确的应用本发明技术能将CMS微粉控制由“天控”变为“人控”；种子纯度稳定提高到93％以上、制种单产超过1500Kg/hm²的“双高”目标是比较容易实现的。

例3本发明对CHA“化杀育种”实验：

1.方法

实验在勉县农场·柳营进行；2006年9月13日播种育

本发明对不同常规油菜品种杀雄效果调查表  勉县2007.4

表1

苗，10月8日移栽；试验地前茬水稻，中等肥力；每小区40m²，移栽前每小区施碳酸氢铵3kg，过磷酸钙1.5kg；不设重复。本发明处理后的各小区在初花、盛花、终花期进行化杀效果调查，记载标准：雄蕊明显呈倒三角型、花药苍小、淡白色，无花粉粒，记为全不育花朵；雄蕊/雌蕊＞1/2，花药淡黄色，且见少量花粉粒的记为微粉花朵；每次调查不少于20株，每株调查不少于20个花朵。

2、结论：本发明处理不同类型油菜常规品种自交系，化杀效果平均为98.73％(详见表1)；个别小花虽有微粉，但无生活力，套袋后没有自交结实。在国内多个省，利用本发明测配的油菜新品种已进入省级区域试验。此外本发明在甘蓝、白菜中的杀雄效果也很稳定。

Claims (2)

1.一种十字花科作物化学杀雄剂组合物，其特征在于它由苄嘧磺隆和异丙隆组成，二者的质量比为：苄嘧磺隆∶异丙隆＝1∶100

所述苄嘧磺隆化学名称是2-{[(4.6-＝甲氧基嘧啶-2-基)氨基羰基氨基]磺酰基甲基}苯甲基甲酯，化学结构是为：

所述异丙隆的化学名称是1.1-＝甲基-3-(4-异丙基本基)脲，化学结构式是：

2.一种十字花科作物化学杀雄剂组合物的应用方法，其特征在于，根据权利要求1中由苄嘧磺隆和异丙隆组成的组合物，用PH≈7的水稀释1000倍，按0.1g/L，用农用喷雾器在油菜蕾苔期对植株进行喷施，每株喷施药液3-6毫升。