谷子光温敏雄性不育系A2高产繁育技术研究

王晓明，宋国亮，冯小磊，范光宇（张家口市农业科学院，河北省杂交谷子工程技术研究中心，河北张家口075000）

谷子光温敏雄性不育系A2高产繁育技术研究

王晓明，宋国亮，冯小磊，范光宇
（张家口市农业科学院，河北省杂交谷子工程技术研究中心，河北张家口075000）

光温敏雄性不育现象是作物杂种优势利用的新途径之一，谷子光温敏两系杂交种的应用使得谷子产量大幅度提高。目前，主要杂交谷子品种的母本是谷子光温敏雄性不育系A2。采用四因素（播期、密度、底肥、追肥）正交试验设计，在海南省三亚市对其南繁高产技术进行了研究。结果表明：除播期对不育系A2产量有极显著影响外，其他因素对产量影响均不显著。正交试验产量结果显示，12月5日播种、种植密度60万株/hm2、底肥施用量150.0kg/hm2、追肥施用量150.0kg/hm2条件下，谷子光温敏雄性不育系A2繁种产量最高，达到了438.30kg/hm2。本研究结果可为不育系A2南繁高产技术的制订提供基础数据。

光温敏雄性不育系；谷子；高产繁殖技术

光温敏雄性不育是指不育材料在不同的光照和温度条件下育性可以发生转换的现象，其是两系杂交育种的基础。1973年石明松在湖北沙湖原种场一季晚粳农垦58的成熟大田中首先发现了不育株，随后成功培育出光敏核不育系农垦58S[1]。目前，光温敏雄性不育系已经在水稻、小麦、玉米、谷子等作物中得到了广泛应用。

20世纪80年代，张家口市农业科学院通过“澳大利亚谷伊中卫竹叶青”回交二代与宁黄谷测交，筛选出性状整齐度一致、雄性不育率保持较好的宁黄A；1989年选育出在不同光照条件下具有育性转换特性的雄性不育材料A1[2]；随后，在谷子光敏不育源292杂交后代中选育出光（温）敏不育系821[3]。目前，主要杂交谷子品种的母本A2就来自光温敏不育系821的衍生不育系。

不育系A2农艺性状优良，配合力强，育性受光温条件控制，对光周期和温度的育性敏感时期为幼穗生长锥伸长至雄蕊原基分化期，对温度的敏感期为花粉母细胞四分体时期。其在光周期14 h以上、夜间温度12耀15益条件下表现不育，不育度高达95豫耀100%，自交结实率仅为0耀5%；在光周期13 h以下、昼夜温度19耀29益条件下育性恢复可育，自交结实率可达到40豫耀60%。该不育系的不育基因受1对隐性核基因控制，一般品种都能使其恢复育性作为恢复系。

截至目前，利用光温敏不育系A2已经培育出了10多个谷子杂交品种。谷子繁育产量与杂交种制种成本关系密切，但是有关不育系A2高产繁育栽培技术的研究较少，仅见到邱风仓等[4，5]对其高产栽培技术进行了初步探索。我们从产量影响因素出发，研究了不同播期（光照）、密度和施肥量对谷子产量的影响，以期为谷子光温敏不育系A2南繁高产提供技术支持。

1　材料与方法

试验材料为谷子光温敏雄性不育系A2，2013年冬在海南省三亚市老罗村张家口市农业科学院试验站进行高产繁育技术试验。该区属热带季风气候，年平均气温23益、降雨量1 150 mm，冬季日照时间较短，适合光温敏不育系亲本繁育。

采用四因素正交试验设计（表1），其中，因素A为播期，设6个水平，11月25日进行第1期播种，以后每隔5 d播种1期，共播6期，依次用A1耀A6表示；因素B为密度，设3个水平，以常用密度为2水平（B2），常用密度的0.75倍为1水平（B1），常用密度的1.5倍为3水平（B3）；因素C为底肥，因素D为追肥，均设3个施肥水平，施肥量均分别为112.5、150.0和 225.0 kg/hm2，依次为1耀3水平。每小区（6行/区，行长2 m）1个处理，2次重复。其他田间管理措施与海南谷子常规管理相同。

记录每个处理的谷子生育期（从播种到收获所需要的时间）。收获时，每处理均选取有代表性的植株10株，调查株高、穗长、分蘖数、穗粗、茎粗、茎节数、叶长、叶宽、穗重、穗粒重、千粒重和产量。利用EXCEL 2010软件对数据进行作图，利用SAS 8.1软件进行数据的差异显著性分析。

表1　正交试验设计的因素及其水平Table1　Factors and levels of orthogonal experimental design

2　结果与分析

2.1不同因素对谷子光温敏雄性不育系A2生育期的影响

生育期除了与作物品种自身特性密切相关外，还与气候条件、栽培条件和管理措施等有一定的关系。方差分析结果（表2）显示，除播期对不育系A2生育期有极显著影响外，其他3个因素对不育系A2生育期影响均不显著。

表2　不同因素对谷子光温敏雄性不育系A2生育期影响的方差分析Table2　Variance analysis of the effects of different factors on the growth period of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

图1　不同播期对谷子光温敏雄性不育系A2生育期的影响Fig.1Effects of different sowing date on the growth period of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

随着播期推迟，不育系A2的生育期逐渐缩短，且不同水平处理的差异均达到了显著水平（图1）。其中，第1播期的谷子生育期为91 d，最后1期播种的谷子生育期仅76 d。谷子是短日照作物，只有日照长度约其临界日长时才能开花结实。本研究播期范围内，随着播期的推迟，日照长度基本呈逐渐缩短趋势，所以谷子的生育期也会明显缩短。但是，可能会因为日照时数缩短后不能满足谷子生育期的要求而导致其提早成熟，造成产量和品质下降。因此，适期播种对提高谷子产量至关重要。

2.2不同因素对谷子光温敏雄性不育系A2产量的影响

作物产量除了与品种自身特性有关外，还与气候条件、栽培条件和管理措施等有一定的关系。方差分析结果（表3）显示，除播期对不育系A2产量有极显著影响外，其他3个因素对不育系A2产量影响均不显著。

表3　不同因素对谷子光温敏雄性不育系A2产量影响的方差分析Table3　Variance analysis of the effects of different factors on the yield of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

随着播期推迟，不育系A2的产量呈先升高后降低趋势，其中，12月5日播种产量最高，12月10日播种次之，二者差异不显著，但均显著跃其他播期处理（图2）。表明光温敏雄性不育系A2高产的适宜播种期为12月5耀10日。

图2　不同播期对谷子光温敏雄性不育系A2产量的影响Fig.2Effects of different sowing date on the yield of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

虽然密度、底肥和追肥3个因素对不育系A2产量影响均不显著，但各因素不同水平下的产量并不相同，其中，产量最高的密度、底肥施用量、追肥施用量分别为60万株/hm2、150.0 kg/hm2、225.0 kg/hm2（图3耀5）。

图3　不同种植密度对谷子光温敏雄性不育系A2产量的影响Fig.3Effects of different planting density on the yield of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

图4　不同底肥施用量对谷子光温敏雄性不育系A2产量的影响Fig.4Effects of different application amount base fertilizer on the yield of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

图5　不同追肥施用量对谷子光温敏雄性不育系A2产量影响Fig.5Effects of different application amount dressing fertilizer on the yield of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

2.3不同因素与水平组合处理对谷子光温敏雄性不育系A2主要性状的影响

不同因素与水平组合处理间除分蘖数差异不显著外，其他性状差异均达到了显著水平（表4）。其中，千粒重以12月10日及之前播种普遍较高，穗粒重和产量均以中期（12月5耀10日）和前中期（11月30日）播种普遍较高，而其他性状均以稍晚（12月18日及以后）播种普遍较高。这可能主要与不同播期下谷子的生育期不同有关。播种较早时，不育系生育期长，有利于籽粒灌浆饱满，结实性好；播种较晚时，虽然有利于植株的营养生长，株高和叶片性状等指标值较高，但是结实率低、灌浆不饱满，无法达到理想产量的指标要求。

正交试验产量结果显示，处理8（A3B2C2D2组合）产量最高，达到了438.30 kg/hm2。由此认为，谷子光温敏雄性不育系A2南繁高产的因素与水平组合为A3B2C2D2，即：12月5日播种，种植密度60万株/hm2，底肥施用量150.0 kg/hm2，追肥施用量150.0 kg/hm2。

对不育系A2主要性状之间的相关性进行分析，结果（表5）显示，穗长、穗粗和茎节数与株高呈极显著正相关，且相关系数均达到了0.8左右，而穗长、穗粗、茎节数之间也存在高度的相关性；产量与穗重和穗粒重呈极显著正相关，与茎节数呈显著负相关，与其他性状相关性不显著。因此，植株整体指标的增长可能不一定带来产量的提高，只有适宜长势才能实现产量最大化。

表4　不同处理对谷子光温敏雄性不育系A2主要性状的影响Table4　Effects of different factors on main characters of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

表5　谷子光温敏雄性不育系A2主要性状之间的相关分析Table5　Correlation analysis between main characters of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

3　结论与讨论

杂种优势利用是大幅提高作物产量的最有效途径。光温敏两系育种与三系配套育种和化学杀雄相比具有恢复源较广、容易筛选出强杂优组合、制种成本低[6]等明显优势，已经在水稻和小麦等作物中得到了广泛应用[7耀10]。谷子耐旱、抗贫瘠，长期以来在我国一直作为一种粮草兼用的作物[11耀15]。目前，主要杂交谷子品种的母本是光温敏雄性不育系A2[16耀20]。该不育系综合性状优良，恢复源广，一般品种都能使其恢复育性作为恢复系。其在张家口地区夏季种植表现高度不育，可以进行杂交种制种；而冬季在海南地区种植则保持较高的自交结实率，可以进行亲本繁种[4，5]。但是，由于缺乏系统的栽培技术研究，其亲本繁种产量相对较低，造成谷子杂交种成本增加。

本研究结果显示，播期、种植密度以及底肥和追肥水平均对谷子光温敏雄性不育系A2繁育产量有一定的影响，其中播期对产量的影响达到了极显著水平。随着播期推迟，产量呈先增加后降低趋势，其中，12月5日播种产量（380.4 kg/hm2）最高，其次是11月30日、12月18日、12月23日播种，11月25日播种产量最低只有171.15 kg/hm2。这与邱风仓等[5]“光温敏谷子不育系A2南繁时最好于12月上旬前或者翌年1月左右进行播种”的研究结果基本一致。分析原因可能与谷子生长某些时期海南温度低有关，最终影响繁育产量。另外，本研究结果还显示，密度、底肥和追肥对不育系A2产量影响均不显著。这可能与谷子在海南种植时生育期普遍较短，植株整体较小，需肥量较少有关。

正交试验产量结果显示，A3B2C2D2组合处理的不育系A2繁种产量最高，达到了438.30 kg/hm2。由此认为，12月5日播种、种植密度60万株/hm2、底肥施用量150.0 kg/hm2、追肥施用量150.0 kg/hm2条件下，谷子光温敏雄性不育系A2繁种产量最高。

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Research of High Yield Propagation Technique for Photo-thermo-sensitive Genic Male Sterility of Foxtail Millet

WANG Xiao-ming，SONG Guo-liang，FENG Xiao-lei，FAN Guang-yu
（Zhangjiakou Academy of Agricultural Sciences，Engineering Technology Research Center of Hybrid Millet in Hebei Province，Zhangjiakou 075000，China）

The phenomenon of photo-thermo-sensitive genic male sterility（TGMS）is one of the new ways to use heterosis，millet yield is greatly enhanced with the application of millet photo-thermo-sensitive two-line hybrid.At present，the male sterility of mainly varieties of hybrid millet is photo-thermo-sensitive genic male sterility A2.In this research，the high yield propagation technique in Sanya City of Hainan Province had been studied with the orthogonal design of four factors（sowing time，density，fertilizer，top原dressing）.The results showed that sowing date had a significant influence on yield.However，density，base fertilizer and top dressing were not significant.Orthogonal experiment results showed that the best parental reproduction of the male sterile line A2 was the combination A3B2C2D2，namely sowing period was Decem原ber 5，the density was 600 000 plants/hm2，the base and topdressing fertilizer were each 150.0 kg/hm2，un原der the condition the yield reached 438.30 kg/hm2.This will provide data for the A2 parental reproduction.

Photo-thermo-sensitive genic male sterility；Foxtail millet；High yield propagation technique

S515

A

1008-1631（2016）02-0005-05

2015-08-05

国家“十二五”科技支撑计划项目（2011BAD06B02）

王晓明（1974-），男，河北尚义人，研究员，硕士，主要从事谷子杂优利用研究。E-mail：wang_xm635@126.com。