CN105493919B - 利用兰索拉唑提高bns小麦雄性不育系花粉败育率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用兰索拉唑提高BNS小麦雄性不育系花粉败育率的方法，在黄淮小麦主产地区，将温敏核不育小麦BNS在不育期播种条件下即9月23日至10月17日播种形成不育系，自雄蕊发育至雌雄蕊原基分化期开始，至麦穗刚完全从旗叶叶鞘中抽出为止，从第一天起每4天一次，采用质量浓度为90‑360mg/L的兰索拉唑溶液对BNS植株进行全株喷施处理，喷施量为50‑80L/亩，其它参照一般大田栽培管理模式。本发明通过大田栽培，采用兰索拉唑溶液处理，从而使BNS不育系花粉败育率接近全不育水平，自交结实率为0，达到杂交小麦生产中对不育系的要求，本发明操作相对简单，所投成本较低，省时省力，具有广阔的应用前景。

Description

利用兰索拉唑提高BNS小麦雄性不育系花粉败育率的方法
技术领域
本发明属于温敏核不育小麦BNS花粉育性化学调控技术领域，具体涉及一种利用兰索拉唑提高BNS小麦雄性不育系花粉败育率的化学调控方法。
背景技术
小麦光温敏雄性不育（PTSMS）的利用，是杂交小麦研究的一个重大进步。我国发现的小麦光温敏不育系，如ES、C49S、ZP、BS、YS和BNS等类型，已成为杂交小麦研究的重要试材。
温敏核不育小麦BNS，由茹振钢于2002年培育成功，BNS具有不育彻底和育性转换彻底的特性，育性变化趋势为：完全败育-半不育-完全可育。低温是影响BNS育性转换的主要原因，表现低温不育，高温可育。BNS感受低温的敏感部位为发育的幼穗。BNS育性转换敏感期在抽穗前5-18d，即雌雄蕊分化期至四分体形成期，在温度敏感期内，温度低于8℃时表现彻底不育，形成不育系；8-12℃是育性转换温度；温度高于12℃时表现完全可育，形成可育系即为保持系。在豫北地区，9月23日至10月17日播种，表现彻底不育，可用于生产杂交种；11月18日以后播种均表现完全可育，可以自交繁殖不育系种子。BNS不育系在我国的黄淮小麦主产地区表现不育性好、转换容易和有特定恢复性的优良特性，是一个非常有利用价值的可用于杂交小麦的不育系材料。在BNS育性转换敏感期，经常出现最低气温周期性波动，在某段时间最低气温出现高于8℃的情况，其育性稳定性也受到干扰而发生波动，由彻底不育出现部分育性恢复，可检测到部分可育花粉粒，自交结实率也有所回升，这会降低制种田杂交种子的纯度，将是两系杂交小麦在大面积生产应用中的一个潜在的严重威胁。
克服最低气温周期性波动对BNS育性稳定性干扰的基本对策理论上存在多种可能。一种可能是配合小麦对光周期的敏感性，育成对光周期和低温均敏感的双重敏感核不育系，但这需要漫长的科学研究过程才有实现的可能，目前对此仅限于理论分析，实践中仍无实现可能。另一种可能是采用现代化农业设施控制短期温度升高，但这对设施要求较高，难以满足大面积杂交制种的需要。在育性转换敏感期已受气温周期性波动影响，或预测会出现气温周期性波动影响情况下，同期辅之适宜的化学调控措施杀雄，也可以作为一种补救措施以提高制种田两系杂交种子纯度。前人研究指出，乙烯利等现有化学杀雄剂可以达到有效杀雄的效果，但乙烯利使用后存在小麦花发育进程减慢，抽穗困难，容易贪青晚熟和容易感染病虫害等诸多问题，其他现有化学杀雄剂多存在对小麦植株毒性大，降低雄性育性的同时，对雌蕊育性也有强烈的抑制效应，人工辅助授粉后结实率低且籽粒不饱满，药品价格成本较高，因而限制了已有化学杀雄剂在生产上的应用，且采用已有化学杂交剂用于克服育性转换敏感期气温周期性波动对温敏核不育小麦BNS不育系育性稳定性干扰的研究，目前报道较少，利用兰索拉唑提高BNS小麦雄性不育系花粉败育率的研究目前尚未见报道。针对温敏核不育小麦BNS不育系，筛选对雄性育性降低程度较大和雌性育性降低幅度不大，且价格低廉的新型化学杂交剂，用于促进BNS不育系彻底不育，对于其在杂交小麦制种中的有效利用，降低制种成本具有重要的意义。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种利用兰索拉唑提高BNS小麦雄性不育系花粉败育率的方法，以使BNS不育系不育彻底，进而保障杂交种子的纯度和制种效率，降低杂交小麦的制种成本。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案：利用兰索拉唑提高BNS小麦雄性不育系花粉败育率的方法，其特征在于：在黄淮小麦主产地区，将温敏核不育小麦BNS在不育期播种条件下即9月23日至10月17日播种形成不育系，自雄蕊发育至雌雄蕊原基分化期开始，至麦穗刚完全从旗叶叶鞘中抽出为止，从第一天起每4天一次，采用质量浓度为90-360mg/L的兰索拉唑溶液对BNS植株进行全株喷施处理，喷施量为50-80L/亩，其它参照一般大田栽培管理模式，其中雌雄蕊原基分化期具体为植株第一节间伸长至0.9-1.1cm，显微镜下观察到穗中部小穗第一位小花中部的圆形雌蕊原基和外围的三个圆形凸起状且无微型纵沟的雄蕊原基，兰索拉唑溶液的喷施时间为当天的18:00-19:00。
进一步优选，所述的温敏核不育小麦BNS不育系是由温敏核不育小麦BNS于10月13日播种而形成的。
本发明采用化学药物对BNS植株进行喷雾处理，这样能够弥补温度控制技术的缺陷，更方便地调控BNS育性，提高其不育系花粉败育率，自交结实率为零，达到杂交小麦制种对不育系的要求，对设施要求不是很严格。采用本发明的方法能够免除控制温度对设施和人工的要求，投入较少。
本发明选用质量浓度为90-360mg/L的兰索拉唑溶液对BNS植株进行喷施处理，仅参照一般大田栽培管理模式即可。通过大田栽培，采用质量浓度为90-360mg/L的兰索拉唑溶液处理，从而使BNS不育系花粉败育率达到全不育水平，自交结实率为0，达到杂交小麦生产中对不育系的要求，目前，已经通过试验获得了成功。本发明操作相对简单，所投成本较低，省时省力，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
以温敏核不育小麦BNS为试验材料，2013年10月13日播种，即形成BNS不育系。试验地点为河南师范大学小麦试验田，土壤为砂壤土，0-30cm土层的土壤含有机质10.7g/kg、全氮0.46g/kg、碱解氮60.1mg/kg、速效磷为31.1mg/kg和速效钾92.1mg/kg。小区面积为1.5m×3m（4.5m2），行距24cm，株距10cm（先采用低于10cm株距摆播，待出苗后再按10cm株距定苗）。随机区组排列，重复3次。各小区于耕地前施干鸡粪1.7t/亩，史丹利（三安）复混肥料50kg/亩，N-P2O5-K2O=18:18:18，总养分≥54%，N-P2O5-K2O的亩用量为9kg，于拔节期和孕穗期分别配合浇水追施史丹利（三安）复混肥料各25kg/亩，N-P2O5-K2O的亩用量分别为4.5kg，史丹利化肥（平原）有限公司生产。于籽粒灌浆初期即开花后15d，补充叶面肥为12.5g/L（净含量1.238×10g/L）磷酸二氢钾，磷酸二氢钾由山东科赛基农控股有限公司生产，KH2PO4≥99%，K2O≥34%，P2O5≥52%。从温敏核不育小麦BNS早播不育系雄蕊发育至雌雄蕊原基分化期（植株第一节间伸长至0.9-1.1cm，显微镜下可观察到穗中部小穗第一位小花中部的圆形雌蕊原基和外围的三个圆形凸起状且无微型纵沟的雄蕊原基）开始，至麦穗刚完全从旗叶叶鞘中抽出停止，从第一天起每4天一次，采用质量浓度为90-360 mg/L兰索拉唑溶液对BNS不育系植株进行全株喷施处理。以自然生长为对照1，以喷清水为对照2。所有喷施措施包括对照2（清水）、质量浓度为90-360mg/L的兰索拉唑溶液喷施处理均以5.0mL/L吐温-80为助粘剂，以便其在叶片上的粘附，喷施量均为50-80L/亩，于当天傍晚18:00-19:00进行。
根据雄蕊发育进程观察记录，BNS不育系在2014年3月16日进入雌雄蕊分化期，至2014年3月30日出现四分体，此期间为其育性转换敏感期，最低气温逐天记录显示为6℃（3月16日）、8℃（3月17日）、7℃（3月18日）、5℃（3月19日）、4℃（3月20日）、5℃（3月21日）、9℃（3月22日）、10℃（3月23日）、9℃（3月24日）、12℃（3月25日）、12℃（3月26日）、15℃（3月27日）、13℃（3月28日）、13℃（3月29日）、12℃（3月30日），即在BNS不育系持续15天的育性转换敏感期中，尽管平均最低气温为7.9℃，为BNS育性表现彻底不育的温度，但其中有7天最低气温为8-12℃，为育性转换温度，自3月27日后连续3天最低气温高于12℃，为育性表现完全可育的温度，这种最低气温波动干扰了BNS不育系育性的稳定性，自交结实率也有一定程度回升，在利用BNS进行杂交小麦育种过程中，不利于保障杂交小麦种子的纯度。
在每畦中间区域（畦两端和两边不取材），每处理于始花期取10个当天即将开花的穗子，以手动剥开中部小穗第1、2小花后看到花药为黄色且花丝伸长至将要伸出但尚未伸出颖壳为准。每穗为一个样品，分别取中部小穗自下而上，每1、2小花中各取花药1枚共3枚，在载玻片上尽可能挤出花药中所有花粉，去除花药壁碎片后，用质量浓度为1% 的I-KI染色，显微镜下观察育性。镜检计数正常可育花粉率和败育花粉粒，以5个视野求其平均值为一个测定值并求花粉败育率。将10穗所得10个测定值及所得花粉败育率再求平均值为最终测定值。
败育率（%）=败育花粉粒数/（正常花粉粒数+败育花粉粒数）×100% 。
在每畦中间区域（畦两端和两边不取材），在抽穗后开花前在每个区随机取10株套袋，每株套主茎穗，收获时测定其结实率求平均值；同时在每个区随机取10株，每株套主茎穗，用普通小麦周麦18花粉进行人工饱和授粉，测定饱和授粉结实率；成熟时每个区（畦两端和两边不取材）随机收10株未套袋植株主茎穗，测定异交结实率。同时采用国内法和国际法统计结实率。结实率计算公式分别为：
结实率（%）=（基部小花结实数/小穗数×2）×100%（国内法）；
结实率（%）=（穗粒数/小穗数×2）×100%（国际法）。
BNS不育系育性测定结果见表1。
表1 温敏核不育小麦BNS不育系在不同处理方法下的育性比较
注：数据后的大小写字母分别表示同列数字在0.01和0.05水平上的差异显著性。
实验证明：参照一般大田栽培管理模式，质量浓度为90-360mg/L的兰索拉唑溶液处理能够增加温敏核不育小麦BNS不育系花粉败育率使其达到100%全不育水平，自交结实率为0，且与对照2（清水）相比，饱和授粉结实率和异交结实率下降虽有一定程度下降，但仍可以维持一定水平，从而证明这种促使温敏核不育小麦BNS不育系花粉彻底败育的新技术确实能够克服气温波动对其育性的干扰，保持其彻底不育，保障杂交种子的纯度和制种效率，有利于降低杂交小麦的制种成本和风险。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (2)

1.利用兰索拉唑提高BNS小麦雄性不育系花粉败育率的方法，其特征在于：在黄淮小麦主产地区，将温敏核不育小麦BNS在不育期播种条件下即9月23日至10月17日播种形成不育系，自雄蕊发育至雌雄蕊原基分化期开始，至麦穗刚完全从旗叶叶鞘中抽出为止，从第一天起每4天一次，采用质量浓度为90-360mg/L的兰索拉唑溶液对BNS植株进行全株喷施处理，喷施量为50-80L/亩，其它参照一般大田栽培管理模式，其中雌雄蕊原基分化期具体为植株第一节间伸长至0.9-1.1cm，显微镜下观察到穗中部小穗第一位小花中部的圆形雌蕊原基和外围的三个圆形凸起状且无微型纵沟的雄蕊原基，兰索拉唑溶液的喷施时间为当天的18:00-19:00。
2.根据权利要求1所述的利用兰索拉唑提高BNS小麦雄性不育系花粉败育率的方法，其特征在于：所述的温敏核不育小麦BNS不育系是由温敏核不育小麦BNS于10月13日播种而形成的。
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