越冬盖与不盖膜条件下“蓝败”与“蓝矮败”两个小麦不育系的生育期与农艺性状比较

武利峰 刘渤 耿爱民

摘要：

对越冬盖膜与不盖膜条件下“蓝败”、“蓝矮败”小麦不育系及其共同回交亲本进行了生育期及农艺性状的比较研究。结果表明，“蓝矮败”抽穗迟、开颖晚，常规栽培下与回交父本花期不遇，必须地膜覆盖才能花期相遇，且其群体小，制种产量相对较低；“蓝败”抽穗期、开花期均与回交父本相近，花期自然相遇，结实率高，制种产量与回交父本相当，是一个极具发展前景的不育系，有助于推动杂交小麦种植迈向市场化。

关键词：小麦不育系；蓝败；蓝矮败；农艺性状；杂交制种

中图分类号：S512.1文献标识号：A文章编号：1001-4942（2016）08-0010-05

AbstractThe growth period and agronomic characters of the male-sterile and dwarf male-sterile wheat lines with a blue seed marker and their common backcross male parent were comparatively analyzed under the conditions of film mulching or not in overwintering period. The results showed that the dwarf male-sterile wheat line with a blue seed marker owned delayed heading stage and late glume-opening， which leading to the flowering asynchronism with its backcross male parent under conventional cultivation， thus it must be covered with plastic film to keep the flowering period match. Besides， the population of dwarf male-sterile wheat line with a blue seed marker was small， which caused the yield of seed production relatively lower. The male-sterile wheat line with a blue seed marker was same or similar with its backcross male parent in heading and flowering periods， so their flowering phase naturally matched. Its seed setting rate was high， and its yield was equivalent to that of its backcross male parent. Therefore， the male-sterile wheat line with a blue seed marker was a very promising wheat male-sterile line， which was benefit for promoting the marketization of hybrid wheat.

KeywordsWheat sterile line； Male-sterile wheat line with a blue seed marker； Dwarf male-sterile wheat line with a blue seed marker； Agronomic characters； Hybrid seed production

小麦是迄今为止仍未大面积应用杂交种的主要粮食作物。“蓝败”是具有蓝粒标记的太谷核不育小麦种质，“蓝矮败”是蓝粒、矮秆、花药败育三个性状连锁标记的小麦不育种质，两者都是具有蓝粒标记的Ms2显性核不育系，都能在种子下地前区分育性。其分拣出的蓝粒种子所长成的植株完全不育，授以任何品种的花粉均可正常结实，若授以白粒品种花粉，同一穗结出蓝、白两种籽粒，蓝粒约占1/4，分拣这些蓝粒种子继续种植其植株仍不育，授粉结实情况仍如前述；种植分拣出的白粒种子，其植株完全可育，可以正常自交结实，所结种子全部为白粒，继续种植这些种子仍然如此。基于“蓝败”与“蓝矮败”两种不育系共同的育性特征，它们均可用于小麦杂交制种和轮回选择，是小麦杂种优势利用的重要基础材料。实践中智能色选机的制造与应用，向世人展现了小麦杂种优势大规模利用的可行性[1]。本研究拟在越冬盖膜与不盖膜条件下对“蓝败”与“蓝矮败”两种不育系的生育期及农艺性状进行观察比较研究，以充分了解两个不育系，探索其杂交制种的关键技术，为该途径杂交小麦的生产应用提供试验数据及技术支撑。

1 材料与方法

1.1供试材料

试验于2014年在本单位彭集试验基地进行。试验地壤土，中等肥力，上下茬均为玉米，小麦666.7m2产量600 kg左右。供试小麦品种黑马一号由山东滨州黑马种业有限公司/滨州市作物研究所育成[4]，黑马一号“蓝矮败” [2]（以下简称“蓝矮败”）、黑马一号“蓝败” [3]（以下简称“蓝败”）均由滨州市作物研究所/山东滨州黑马种业育成，本课题组提供。转育冬性（半冬性）“蓝矮败”的基础材料矮败蓝标型小麦[5-7，10]由四川省农业科学院作物研究所提供。

1.2试验设计

3份参试材料黑马一号（A1）、“蓝败”（A2）、“蓝矮败”（A3）分盖膜（B1）与不盖膜（B2）两种方式越冬，共设6个处理。处理1（A1B1）：黑马一号盖膜；处理2（A2B1）：“蓝败”盖膜；处理3（A3B1）：“蓝矮败”盖膜；处理4（A3B2）：“蓝矮败”不盖膜；处理5（A2B2）：“蓝败”不盖膜；处理6（A1B2，对照）：黑马一号不盖膜。

试验小区宽2 m，所有材料均种植6行，行距20 cm，两侧各播种一行回交父本（处理1与处理6父本位置播种黑马一号），父本距不育材料30 cm，父本外20 cm预留搭建隔离墙。行长2 m，小区间设小走道0.5 m。6个处理分别设立隔离区，试验不设重复，各处理顺序排列，试验总面积为15 m×2 m=30 m2。

1.3田间管理

10月初玉米秸秆粉碎还田，666.7m2基施三元复合肥（N∶P2O5∶K2O=28∶12∶8）50 kg，灭茬旋耕3遍，镇压耙实后于10月8日播种。中间6行机播，每行排种100粒（折合666.7m2基本苗15.4万）；父本开沟人工撒种，每行排种200粒。11月12日用苯磺隆化学除草，用吡虫啉防治蚜虫，12月12日于越冬封冻前对B1（3个盖膜处理中间6行）实施地膜覆盖。2015年春大田小麦起身期，于3月21日（春分）揭膜，同日浇水，结合浇水666.7m2撒施尿素20 kg。4月中旬使用鸭蛋竹、铁丝、塑料编织布搭建隔离墙，墙高1 m。4月底至5月上旬各处理陆续开颖开花，开花期用小竹竿拨动父本人工辅助授粉。6月上中旬各处理成熟前拔取单株留作考种，每处理收获中间6行脱粒计产，按2.6 m2计产，父本行收割后不单独计产。

1.4调查记载及考种

小麦生长期间适时调查记载物候期，收获前每小区拔取20株进行株高、茎粗、株穗数、穗粒数、穗长、结实小穗数、不孕小穗数、千粒重等性状考种。考种与记载均参照《农作物品种区域试验技术规程 小麦》（NY/T1301-2007）执行。

结实率采用国际算法：

结实率（%）=整穗结实总粒数/（有效结实小穗数×2）×100。

2结果与分析

2.1生育期比较

由表1可以看出，盖膜对生育进程有明显的促进作用。越冬盖膜与不盖膜相比，黑马一号（A1）抽穗提前7天，开花提前6天；“蓝败”（A2）分别提前6天和5天，“蓝矮败”（A3）分别提前8天和7天。

不论盖膜与否，3份材料从抽穗至开花天数差别不大，均为4～5天。但开花持续时间却差别很多，黑马一号（A1）开花持续时间为4～5天，集中扬花期3天；两个不育系“蓝败”（A2）、“蓝矮败”（A3），如果花期相遇开颖期持续时间7～10天，如果花期不遇其开颖期持续时间18天左右，并且其下落穗持续出现，陆续抽穗开颖，群体的开颖期持续达30天，直到后期高温植株整株枯死为止。

从表1中还可看出不同处理的花期相遇状况。“蓝矮败”越冬不盖膜（A3B2）花期基本不遇，直至父本整个开花期结束才刚抽穗2～3天，多数穗尚未开颖；而越冬盖膜的“蓝矮败”（A3B1）与不盖膜的边行父本抽穗期基本相同，其开颖期正逢父本开花期，花期正好相遇。“蓝败”同期播种不盖膜（A2B2）其抽穗与开颖期均与父本黑马一号（A1）同期，可以实现花期正常相遇；“蓝败”越冬盖膜（A2B1）开颖期与父本抽穗期相同，开颖比父本扬花期提早4天，开颖持续期较长（10天以上），属于母本等父本，授粉结实很好。

可见越冬地膜覆盖是“蓝矮败”必须采取的措施，否则花期不遇；“蓝败”不必越冬地膜覆盖即可花期相遇，盖膜后为母本等父本，结实性会更好。因此，在回交转育及杂交制种时，“蓝败”比“蓝矮败”更易与父本花期相遇，更便于利用。

2.2植株性状与群体性状比较

盖膜对茎粗基本没有影响，对株高促进作用不大，但可以通过增加单株成穗数进而显著增加单位面积穗数（表2）。3份材料中，A2与 A1不论株高、茎粗还是单位面积穗数均比较接近，但是A3茎秆最粗，植株最矮，单位面积穗数最少（表3）。“蓝败”单位面积穗数与其转育亲本大致相当，以“蓝败”盖膜处理（A2B1）单位面积穗数最多（表4）。

2.3穗部性状与结实性比较

盖膜后所有材料穗长、结实小穗数都略有增加，不孕小穗数略微减少，影响较小；但对结实率与穗粒数的影响较大（表5）。其影响主要是盖膜改进了“蓝矮败”这类种质的花期相遇状况，进而影响到结实率与穗粒数。

A3、A2的平均穗长均比A1长，小穗数也多，这可能与两个不育系材料没有花药发育和养分消耗有关，A3更加明显。按照结实率国际算法，A1的结实率高达117.95%，穗粒数44.49粒，表明回交亲本A1是一个多花多实的材料；两个不育系结实率及穗粒数均不及回交亲本，A3差距更大（表6）。

盖膜处理对不同种质穗部性状的影响程度大不相同，A1、A2盖不盖膜其结实率与穗粒数受影响较小，结实率与穗粒数均较高；但对A3影响较大，盖膜其结实率为77.36%，穗粒数达32.74粒，不盖膜结实率仅为12.88%，穗粒数仅有5.24粒（表7）。

2.4籽粒性状比较

回交父本黑马一号（A1）为全白粒品种，两个不育系A2、A3的蓝粒比例差距不大，均接近1/4，盖不盖膜影响较小（表8）。总体来看，种质材料间千粒重差距不大，盖膜对千粒重有一定提高作用，处理4千粒重最高，这可能与其结实率低、穗粒数少的补偿作用有关。

2.5小区产量比较

由表9可以看出，A1、A2各处理小区产量都比平均产量高，只有A3比平均产量低。 A2盖不盖膜产量均与对照相当；A3两处理中，不盖膜因花期不遇产量极低，其产量仅相当于对照产量的1/9左右，即便是地膜覆盖其产量也比不盖膜的A2产量要低两成。

3讨论

遗传机理问题：三个显性单基因（显性矮秆基因Rht10、显性核不育基因Ms2、具有显性遗传效应的易位系蓝粒4D/4E基因）连锁遗传的“蓝矮败”及“蓝败”其蓝粒均约占1/4，目前其遗传机理尚不完全清晰。蒲宗君、田宁等对双标显性核不育（“蓝矮败”）的研究认为，蓝粒标记来自易位于4D染色体的（4D/4E）单体附加系[5-7，10]。基于“蓝败”与“蓝矮败”具有相同或相近的蓝白粒分离比例和育性特征并且两者均是高代材料，因此，我们推测“蓝败”小麦可能含有小麦-长穗偃麦草4D/4E易位系，这需要今后利用分子标记或基因组原位杂交进行确证。

“蓝矮败”晚熟与花期调控问题：“蓝矮败”抽穗开颖晚、成熟晚，这一点与“矮败”有相似之处[8，9]，可能与一组晚抽穗、晚开颖基因连锁，正常种植与回交父本花期不遇，回交及杂交制种时必须进行越冬地膜覆盖。越冬地膜覆盖，春季揭膜时机的掌控是花期调节的技术关键，揭膜过早只增加越冬生长量，而起不到促进早抽穗开颖、花期调节的作用；揭膜过晚会造成严重的高温烧苗或超前抽穗死蘖死苗，甚至绝产。通过几年的探索实践，我们认为以物候期确定揭膜时期相对较为稳妥，当不盖膜的回交父本起身后、生理拔节初期，盖膜的“蓝矮败”已经拔2节时揭膜较为适宜，揭膜后应立即浇水施肥。

“蓝败”的利用前景：由于“蓝败”有粒色标记，在种子下地前便可区分育性，可用于小麦杂交制种生产，并且常规管理下花期可与父本自然相遇，制种产量高，因此，在小麦杂种优势利用方面极具应用前景，是一个理想的不育系。利用经过连续回交转育稳定的某品种的“蓝败”作母本，用另一个与其杂交具有强优势的品种为父本杂交制种（建议采用6∶1或6∶2行比），将生产的种子利用色选机进行色选，分选出的约3/4的白粒种子即是F1小麦杂交种。

4结论

本研究对盖膜与不盖膜两种条件下的“蓝败”、“蓝矮败”小麦及其共同回交亲本进行了生育性状及农艺性状的比较研究。结果表明，“蓝矮败”抽穗迟、开颖晚，常规栽培下与回交父本花期不遇，必须地膜覆盖才能花期相遇，且其群体小，制种产量相对较低；“蓝败”抽穗期、开花期均与回交父本相近，花期自然相遇，结实率高，制种产量与回交父本相当，是一个极具发展前景的不育系，有助于推动杂交小麦市场化。

参考文献：

[1]

耿爱民，武利峰，刘渤，等. “蓝矮败”——小麦杂种优势利用的第五途径[J]. 山东农业科学，2010（2）：31-33.

[2]耿爱民，武利峰，刘渤，等. 一种创制冬性蓝矮败小麦的方法：201510074344.1[P]. 2015-02-13.

[3]耿爱民，武利峰，刘渤，等. 一种小麦蓝败不育种质及其选育方法：201510826606.5[P]. 2015-11-26.

[4]耿爱民，武利峰，刘渤，等. 黑马 1、2 号与超级麦育种理念探讨[J] . 山东农业科学，2008（9）：14-15.

[5]蒲宗君，饶世达，杨武云，等. 蓝标型显性核不育小麦的特性及其F1杂种优势分析[J].麦类作物学报，2007， 27（6）：961-964.

[6]蒲宗君，颜泽洪，郑有良，等. 矮败蓝标型小麦的选育[J]. 西南农业学报，2004，17（2）：137-140.

[7]田宁. 太谷核不育小麦标记蓝粒性状研究初报[J]. 山西农业科学，1991（1）：6-7.

[8]孙正娟，高庆荣，王茂婷，等. Rht10基因对鲁麦15农艺性状和光合生理特性的影响[J]. 西北植物学报，2011，31（3）：525-530.

[9]刘秉华，王山荭，杨丽，等. 不同遗传背景矮败小麦的性状表现[J]. 作物学报，2001，27（2）：207-211.

[10]蒲宗君，颜泽洪. 矮败蓝标型小麦不育系的选育与研究[J]. 植物遗传资源学报，2004，5（1）：31-34.