劉文萍，呂 偉，任果香，文 飛，韓俊梅，申登高，孫 建，樂美旺

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，山西 太原 030031；2.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，江西南昌 330013）

天然異交率通常是指同種作物不同品種間的自然雜交頻率，天然異交率受作物種類、距離、風(fēng)向風(fēng)力、天氣以及傳粉昆蟲數(shù)量等因素的影響。天然異交率是促進(jìn)植物基因漂移、重組和加速植物進(jìn)化的重要因素之一，有利于物種的生存與適應(yīng)。但是，在作物生產(chǎn)過程中，天然異交率是作物種子純度降低、種性退化的重要因素。研究作物天然異交率，對品種的天然繁育和種子生產(chǎn)研究具有重要意義，其結(jié)果是制定品種繁育、隔離、純化和種子生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程的重要參考依據(jù)。芝麻是我國重要的油料作物之一，以物美價廉而享譽(yù)世界。西北地區(qū)是我國芝麻生產(chǎn)六大生態(tài)區(qū)之一［1］。芝麻是一種開放式開花習(xí)性的作物，具有較大的花冠和蜜腺，是蜜蜂等傳粉昆蟲的重要訪問對象，因此，在芝麻繁育、隔離、純化和種子生產(chǎn)中，天然異交率是一個不容忽視的客觀問題。我們于2013—2014年以單花芝麻汾黑芝3號和三花芝麻晉芝3號為材料，在山西省汾陽市對西北芝麻異交率進(jìn)行了研究，現(xiàn)報道如下。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試芝麻品種為單花芝麻汾黑芝3號和三花芝麻晉芝3號，均為黑芝麻，由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所提供。

1.2 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)設(shè)在山西省汾陽市山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行。當(dāng)?shù)氐乩砦恢脰|經(jīng)111?26′、北緯37?08′，海拔747.7 m。試驗(yàn)地地勢平坦，肥力中等，試驗(yàn)地土壤為壤土，土質(zhì)為粘土，前茬為玉米。試驗(yàn)地周邊500 m內(nèi)沒有芝麻種植。東面有圍墻，南北種植玉米，西面種植谷子。芝麻盛花期當(dāng)?shù)刂饕鞖馇闆r為平均溫度23.6℃，光照243.0 h，無風(fēng)。于2013年5月7日底施農(nóng)家肥12 000 kg/hm2、氮磷鉀三元復(fù)合肥（N-P2O5-K2O為28-6-6）600 kg/hm2、普通過磷酸鈣（含P2O512%）150 kg/hm2后灌水，5月17日整地，5月22日播種，6月24日間苗，7月3日定苗，9月11日收獲。及時防治地老虎、蚜蟲等害蟲。2014年5月7日底施農(nóng)家肥12 000 kg/hm2、氮磷鉀三元復(fù)合肥（N-P2O5-K2O 為 28-6-6）600 kg/hm2、普通過磷酸鈣（含P2O512%）150 kg/hm2后灌水，除不間苗外，其余田間管理措施同2013年。

1.3 試驗(yàn)原理

利用芝麻單花為顯性，三花為隱性，通過單花與三花雜交后代中單花性狀的比率來確定芝麻天然異交率。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計

1.4.1 混合播種 2013年將單花芝麻汾黑芝3號和三花芝麻晉芝3號種子等量混合，按相同的行株距種植5行，按單株收獲三花（晉芝3號）植株上的種子。2014年將收獲的種子種植于試驗(yàn)田，調(diào)查和統(tǒng)計異株（單花植株）數(shù)，并計算天然異交率。行編號分別為混1行、混2行、混3行、混4行、混5行。

1.4.2 單株播種 2013年以與混合播種空1行為保護(hù)行，種植單花芝麻汾黑芝3號10行，在第4行、第8行距離兩端1/4的位置種植2株三花芝麻晉芝3號，收獲三花芝麻晉芝3號植株上的種子。2014年將收獲的種子種植于試驗(yàn)田，調(diào)查和統(tǒng)計異株（單花芝麻植株）數(shù)，并計算天然異交率。2株編號為單1號和單2號。

1.4.3 不同行距播種 2013年連接單株播種，按以下順序播種，種植1行單花芝麻汾黑芝3號和1行三花芝麻晉芝3號；種植汾黑芝3號和晉芝3號各2行；種植5行汾黑芝3號，空1行種植20行晉芝3號；空2行種植5行汾黑芝3號和30行晉芝3號。成熟后，每行收獲4株晉芝3號，即距離兩端3/8處收獲2株，距離兩端1/8處收獲2株，并將收獲的種子于2014年種植于試驗(yàn)田，調(diào)查單花植株數(shù)，測定天然異交率。行編號為第1行、第2行、…，第69行（將空行也列入行編號）。

2013年試驗(yàn)芝麻均按行距40 cm，株距20 cm，行長2.0 m播種，播種區(qū)面積為68.0 m2（2.0 m×34.0 m），播種區(qū)留50cm走道。2014年種植2013年收獲的芝麻種子，每份種子播種1小區(qū)，不設(shè)重復(fù)，小區(qū)面積為20.0 m2（2.5 m×8.0 m），各小區(qū)均按行距40 cm，株距20 cm，行長2.5 m播種，播種密度15 000株/hm2，植株分布均勻，不間苗。

1.5 觀測指標(biāo)

2013年記載芝麻盛花期的試驗(yàn)所在地主要天氣情況。芝麻盛花期分別于8月12日、13日、14日、16日、17日每天上午分3次，每次30 min，調(diào)查昆蟲訪問數(shù)量及頻率。2014年芝麻成熟時按小區(qū)分別收獲，統(tǒng)計總植株數(shù)和單花株數(shù)，并計算異交率（單花芝麻占總植株數(shù)的百分比）。

2 結(jié)果與分析

2.1 芝麻盛花期昆蟲訪問情況

從表1可知，芝麻盛花期田間訪問數(shù)量最多的昆蟲是蜂類，30 min內(nèi)平均訪問數(shù)量為32.3只，比蝶蛾類昆蟲多出30.1個，比其余昆蟲多出30.0只；蝶蛾類昆蟲和其余昆蟲30 min內(nèi)平均訪問數(shù)量較少，分別為2.2只、2.3只。訪問次數(shù)也是蜂類最高，30 min內(nèi)平均昆蟲訪問次數(shù)為18.1次，比蝶蛾類多出16.9次，比其余昆蟲類多出16.8次；蝶蛾類昆蟲和其余昆蟲30 min內(nèi)平均昆蟲訪問次數(shù)較少，分別為1.2次、1.3次。

表1 芝麻盛花期昆蟲訪問情況

2.2 混合播種芝麻的異交率

從表2可以看出，單花芝麻汾黑芝3號和三花芝麻晉芝3號種子混合種植，混2行收獲的種子最多，單花株數(shù)最多，異交率最大，達(dá)18.71%；混3行異交率最小，只有10.45%，比混2行減少8.26百分點(diǎn)；混4行異交率較小，為11.85%，比混2行減少6.86百分點(diǎn)。但3個混合播種處理的芝麻異交率均大于10%。

表2 混合播種芝麻的異交率

2.3 單株播種芝麻的異交率

從表3可知，單株播種后收獲三花種植的總株數(shù)相差不大，異交率也相差不大，其中單2號異交率較高，為10.13%，比單1號多1.08百分點(diǎn)?？偟膩砜矗瑔沃瓴シN比混合播種的異交率小。

表3 單株播種芝麻的異交率

2.4 不同行距播種芝麻的異交率

從表4可知，第2行異交率最高，為11.56%，因該處理種植在單花芝麻2行的中間，距離單花芝麻最近，在昆蟲訪問時容易接受異源花粉。第5行異交率4.96%，第6行異交率4.43%，異交率相差無幾，與單花芝麻的距離也基本相同；比第2行異交率低6.60～7.13百分點(diǎn)，離單花芝麻較遠(yuǎn)。第13行至第32行晉芝3號連續(xù)種植20行，其中以第13行異交率最高，為4.28%，距離單花芝麻汾黑芝3號較近，與第5行、第6行位置基本一致，異交率數(shù)值也相差無幾；其次是第14行，為3.05%；其它行異交率都低，甚至為0，較高的只有第32行，異交率僅2.26%。表明距離單花芝麻遠(yuǎn)的三花芝麻難以接受到異源花粉。第40行至第69行連續(xù)種植30行三花芝麻，種植于接近單花芝麻的第40行、第41行異交率最高，分別為2.97%、1.93%；遠(yuǎn)離單花芝麻的第42行至第69行異交率低，只有0～0.25%。

3 小結(jié)與討論

1）試驗(yàn)結(jié)果表明，在芝麻盛花期蜂類昆蟲比蝶蛾類昆蟲和其余類昆蟲訪問數(shù)量大，訪問次數(shù)也多，可見對于芝麻這種昆蟲傳粉的作物，蜂類對其異交率影響大［1］。同時可以看出，混合播種的芝麻異交率高于單株播種和不同行距播種設(shè)計，其最高達(dá)到18.71%。單株播種設(shè)計異交率低于混合播種，但高于不同行距播種。三花芝麻種植在第離單花芝麻較近、且周邊單花芝麻較多的環(huán)境下異交率較高，以第2行的異交率最高，達(dá)到11.56%；距離單花芝麻遠(yuǎn)、且周邊單花芝麻較少的環(huán)境下異交率較低，第42行～第69行的異交率只有0～0.25%。

2）天然雜交率與地形、風(fēng)力、昆蟲活動情況及開花天氣有較大關(guān)系，如果地形、天氣較適宜，昆蟲活動又多的話，天然雜交率就高［2-3］。昆蟲訪問數(shù)量和次數(shù)隨著溫度、濕度、光照、降水、風(fēng)力、周邊種植的作物等條件變化而變化，異交率也會隨之變化，即使在同一區(qū)域同樣品種不同環(huán)境條件下異交率數(shù)值也不相同。芝麻天然異交率一般5%左右［4-5］，但在氣候異常和昆蟲數(shù)量大時，異交率可高達(dá)65%。在印度，芝麻行間間作1～3行高粱或芝麻行距2 m時，對自然異交程度沒有影響，但Sikka和Gupta在芝麻田間觀察到，通過間作或把行距擴(kuò)大到17 m后，自然異交率有所改變［6］。王文泉等認(rèn)為，芝麻制種要求100 m內(nèi)不能種植非父本芝麻［7］。本研究結(jié)果與上述觀點(diǎn)一致，三花芝麻種植在距離單花芝麻較近、且周邊單花芝麻較多的環(huán)境下異交率較高，種植在距離單花芝麻較遠(yuǎn)、且周邊單花芝麻較少的環(huán)境下異交率低。所以，如果要在育種中需要得到較高的天然異交率，在正常的昆蟲傳粉環(huán)境中，三花芝麻應(yīng)種植在距離單花較近且周邊單花芝麻較多的位置；同理，如需得到較高的天然異交率，應(yīng)種植在與異源花粉較近且異源花粉較多的位置。

3）本研究僅針對在西北氣候條件，西北地區(qū)與其它黃淮、江淮、華南、東北、華北的區(qū)域氣候條件不同，本研究結(jié)果在其它區(qū)域不適用。

表4 不同行距播種芝麻的異交率

［1］ 劉文萍，衛(wèi)雙玲，任果香，等.栽培方式對汾芝2號產(chǎn)量及干物質(zhì)的影響［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2012（9）：21-23.

［2］ 馮祥運(yùn).中國芝麻種質(zhì)資源研究Ⅱ.保存與更新［J］.中國油料作物學(xué)報，2000，22（1）：43-44.

［3］ 王煒勇，馮清拾，潘鋼敏.低酚棉不同隔離條件與天然雜交率的關(guān)系［J］. 中國棉花，1994，21（11）：14-15.

［4］ 馮海生，陳集賢，解俊峰.（栽培二粒小麥×大賴草）F2與普通小麥天然雜交的產(chǎn)生及后代表現(xiàn)［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，1997，6（2）：20-22.

［5］ 詹英賢.芝麻及其栽培［M］.北京：科學(xué)技術(shù)出版社，1958：90.

［6］ 屠禮傳.芝麻.中國農(nóng)業(yè)百科全書（農(nóng)作物卷下冊）［M］.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1991：811-812.

［7］ OSMAN HE.芝麻與紅花現(xiàn)狀和潛力［G］//聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織.國際紅花芝麻專家磋商會議會刊.出版地不詳：出版者不詳，1987：84-88.

［8］ 王文泉，鄭永戰(zhàn)，柳家榮，等.芝麻雄性核不育兩系制種效果的研究［J］. 中國油料，1995，17（1）：12-15.