王曉明，宋國亮，馮小磊，范光宇（張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河北省雜交谷子工程技術(shù)研究中心，河北張家口075000）

谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2高產(chǎn)繁育技術(shù)研究

王曉明，宋國亮，馮小磊，范光宇
（張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河北省雜交谷子工程技術(shù)研究中心，河北張家口075000）

光溫敏雄性不育現(xiàn)象是作物雜種優(yōu)勢利用的新途徑之一，谷子光溫敏兩系雜交種的應(yīng)用使得谷子產(chǎn)量大幅度提高。目前，主要雜交谷子品種的母本是谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2。采用四因素（播期、密度、底肥、追肥）正交試驗設(shè)計，在海南省三亞市對其南繁高產(chǎn)技術(shù)進行了研究。結(jié)果表明：除播期對不育系A(chǔ)2產(chǎn)量有極顯著影響外，其他因素對產(chǎn)量影響均不顯著。正交試驗產(chǎn)量結(jié)果顯示，12月5日播種、種植密度60萬株/hm2、底肥施用量150.0kg/hm2、追肥施用量150.0kg/hm2條件下，谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2繁種產(chǎn)量最高，達(dá)到了438.30kg/hm2。本研究結(jié)果可為不育系A(chǔ)2南繁高產(chǎn)技術(shù)的制訂提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

光溫敏雄性不育系；谷子；高產(chǎn)繁殖技術(shù)

光溫敏雄性不育是指不育材料在不同的光照和溫度條件下育性可以發(fā)生轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象，其是兩系雜交育種的基礎(chǔ)。1973年石明松在湖北沙湖原種場一季晚粳農(nóng)墾58的成熟大田中首先發(fā)現(xiàn)了不育株，隨后成功培育出光敏核不育系農(nóng)墾58S[1]。目前，光溫敏雄性不育系已經(jīng)在水稻、小麥、玉米、谷子等作物中得到了廣泛應(yīng)用。

20世紀(jì)80年代，張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院通過“澳大利亞谷伊中衛(wèi)竹葉青”回交二代與寧黃谷測交，篩選出性狀整齊度一致、雄性不育率保持較好的寧黃A；1989年選育出在不同光照條件下具有育性轉(zhuǎn)換特性的雄性不育材料A1[2]；隨后，在谷子光敏不育源292雜交后代中選育出光（溫）敏不育系821[3]。目前，主要雜交谷子品種的母本A2就來自光溫敏不育系821的衍生不育系。

不育系A(chǔ)2農(nóng)藝性狀優(yōu)良，配合力強，育性受光溫條件控制，對光周期和溫度的育性敏感時期為幼穗生長錐伸長至雄蕊原基分化期，對溫度的敏感期為花粉母細(xì)胞四分體時期。其在光周期14 h以上、夜間溫度12耀15益條件下表現(xiàn)不育，不育度高達(dá)95豫耀100%，自交結(jié)實率僅為0耀5%；在光周期13 h以下、晝夜溫度19耀29益條件下育性恢復(fù)可育，自交結(jié)實率可達(dá)到40豫耀60%。該不育系的不育基因受1對隱性核基因控制，一般品種都能使其恢復(fù)育性作為恢復(fù)系。

截至目前，利用光溫敏不育系A(chǔ)2已經(jīng)培育出了10多個谷子雜交品種。谷子繁育產(chǎn)量與雜交種制種成本關(guān)系密切，但是有關(guān)不育系A(chǔ)2高產(chǎn)繁育栽培技術(shù)的研究較少，僅見到邱風(fēng)倉等[4，5]對其高產(chǎn)栽培技術(shù)進行了初步探索。我們從產(chǎn)量影響因素出發(fā)，研究了不同播期（光照）、密度和施肥量對谷子產(chǎn)量的影響，以期為谷子光溫敏不育系A(chǔ)2南繁高產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1　材料與方法

試驗材料為谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2，2013年冬在海南省三亞市老羅村張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗站進行高產(chǎn)繁育技術(shù)試驗。該區(qū)屬熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫23益、降雨量1 150 mm，冬季日照時間較短，適合光溫敏不育系親本繁育。

采用四因素正交試驗設(shè)計（表1），其中，因素A為播期，設(shè)6個水平，11月25日進行第1期播種，以后每隔5 d播種1期，共播6期，依次用A1耀A6表示；因素B為密度，設(shè)3個水平，以常用密度為2水平（B2），常用密度的0.75倍為1水平（B1），常用密度的1.5倍為3水平（B3）；因素C為底肥，因素D為追肥，均設(shè)3個施肥水平，施肥量均分別為112.5、150.0和 225.0 kg/hm2，依次為1耀3水平。每小區(qū)（6行/區(qū)，行長2 m）1個處理，2次重復(fù)。其他田間管理措施與海南谷子常規(guī)管理相同。

記錄每個處理的谷子生育期（從播種到收獲所需要的時間）。收獲時，每處理均選取有代表性的植株10株，調(diào)查株高、穗長、分蘗數(shù)、穗粗、莖粗、莖節(jié)數(shù)、葉長、葉寬、穗重、穗粒重、千粒重和產(chǎn)量。利用EXCEL 2010軟件對數(shù)據(jù)進行作圖，利用SAS 8.1軟件進行數(shù)據(jù)的差異顯著性分析。

表1　正交試驗設(shè)計的因素及其水平Table1　Factors and levels of orthogonal experimental design

2　結(jié)果與分析

2.1不同因素對谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2生育期的影響

生育期除了與作物品種自身特性密切相關(guān)外，還與氣候條件、栽培條件和管理措施等有一定的關(guān)系。方差分析結(jié)果（表2）顯示，除播期對不育系A(chǔ)2生育期有極顯著影響外，其他3個因素對不育系A(chǔ)2生育期影響均不顯著。

表2　不同因素對谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2生育期影響的方差分析Table2　Variance analysis of the effects of different factors on the growth period of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

圖1　不同播期對谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2生育期的影響Fig.1Effects of different sowing date on the growth period of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

隨著播期推遲，不育系A(chǔ)2的生育期逐漸縮短，且不同水平處理的差異均達(dá)到了顯著水平（圖1）。其中，第1播期的谷子生育期為91 d，最后1期播種的谷子生育期僅76 d。谷子是短日照作物，只有日照長度約其臨界日長時才能開花結(jié)實。本研究播期范圍內(nèi)，隨著播期的推遲，日照長度基本呈逐漸縮短趨勢，所以谷子的生育期也會明顯縮短。但是，可能會因為日照時數(shù)縮短后不能滿足谷子生育期的要求而導(dǎo)致其提早成熟，造成產(chǎn)量和品質(zhì)下降。因此，適期播種對提高谷子產(chǎn)量至關(guān)重要。

2.2不同因素對谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2產(chǎn)量的影響

作物產(chǎn)量除了與品種自身特性有關(guān)外，還與氣候條件、栽培條件和管理措施等有一定的關(guān)系。方差分析結(jié)果（表3）顯示，除播期對不育系A(chǔ)2產(chǎn)量有極顯著影響外，其他3個因素對不育系A(chǔ)2產(chǎn)量影響均不顯著。

表3　不同因素對谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2產(chǎn)量影響的方差分析Table3　Variance analysis of the effects of different factors on the yield of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

隨著播期推遲，不育系A(chǔ)2的產(chǎn)量呈先升高后降低趨勢，其中，12月5日播種產(chǎn)量最高，12月10日播種次之，二者差異不顯著，但均顯著躍其他播期處理（圖2）。表明光溫敏雄性不育系A(chǔ)2高產(chǎn)的適宜播種期為12月5耀10日。

圖2　不同播期對谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2產(chǎn)量的影響Fig.2Effects of different sowing date on the yield of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

雖然密度、底肥和追肥3個因素對不育系A(chǔ)2產(chǎn)量影響均不顯著，但各因素不同水平下的產(chǎn)量并不相同，其中，產(chǎn)量最高的密度、底肥施用量、追肥施用量分別為60萬株/hm2、150.0 kg/hm2、225.0 kg/hm2（圖3耀5）。

圖3　不同種植密度對谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2產(chǎn)量的影響Fig.3Effects of different planting density on the yield of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

圖4　不同底肥施用量對谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2產(chǎn)量的影響Fig.4Effects of different application amount base fertilizer on the yield of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

圖5　不同追肥施用量對谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2產(chǎn)量影響Fig.5Effects of different application amount dressing fertilizer on the yield of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

2.3不同因素與水平組合處理對谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2主要性狀的影響

不同因素與水平組合處理間除分蘗數(shù)差異不顯著外，其他性狀差異均達(dá)到了顯著水平（表4）。其中，千粒重以12月10日及之前播種普遍較高，穗粒重和產(chǎn)量均以中期（12月5耀10日）和前中期（11月30日）播種普遍較高，而其他性狀均以稍晚（12月18日及以后）播種普遍較高。這可能主要與不同播期下谷子的生育期不同有關(guān)。播種較早時，不育系生育期長，有利于籽粒灌漿飽滿，結(jié)實性好；播種較晚時，雖然有利于植株的營養(yǎng)生長，株高和葉片性狀等指標(biāo)值較高，但是結(jié)實率低、灌漿不飽滿，無法達(dá)到理想產(chǎn)量的指標(biāo)要求。

正交試驗產(chǎn)量結(jié)果顯示，處理8（A3B2C2D2組合）產(chǎn)量最高，達(dá)到了438.30 kg/hm2。由此認(rèn)為，谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2南繁高產(chǎn)的因素與水平組合為A3B2C2D2，即：12月5日播種，種植密度60萬株/hm2，底肥施用量150.0 kg/hm2，追肥施用量150.0 kg/hm2。

對不育系A(chǔ)2主要性狀之間的相關(guān)性進行分析，結(jié)果（表5）顯示，穗長、穗粗和莖節(jié)數(shù)與株高呈極顯著正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)均達(dá)到了0.8左右，而穗長、穗粗、莖節(jié)數(shù)之間也存在高度的相關(guān)性；產(chǎn)量與穗重和穗粒重呈極顯著正相關(guān)，與莖節(jié)數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，與其他性狀相關(guān)性不顯著。因此，植株整體指標(biāo)的增長可能不一定帶來產(chǎn)量的提高，只有適宜長勢才能實現(xiàn)產(chǎn)量最大化。

表4　不同處理對谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2主要性狀的影響Table4　Effects of different factors on main characters of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

表5　谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2主要性狀之間的相關(guān)分析Table5　Correlation analysis between main characters of millet photo-thermo-sensitive genic male sterility

3　結(jié)論與討論

雜種優(yōu)勢利用是大幅提高作物產(chǎn)量的最有效途徑。光溫敏兩系育種與三系配套育種和化學(xué)殺雄相比具有恢復(fù)源較廣、容易篩選出強雜優(yōu)組合、制種成本低[6]等明顯優(yōu)勢，已經(jīng)在水稻和小麥等作物中得到了廣泛應(yīng)用[7耀10]。谷子耐旱、抗貧瘠，長期以來在我國一直作為一種糧草兼用的作物[11耀15]。目前，主要雜交谷子品種的母本是光溫敏雄性不育系A(chǔ)2[16耀20]。該不育系綜合性狀優(yōu)良，恢復(fù)源廣，一般品種都能使其恢復(fù)育性作為恢復(fù)系。其在張家口地區(qū)夏季種植表現(xiàn)高度不育，可以進行雜交種制種；而冬季在海南地區(qū)種植則保持較高的自交結(jié)實率，可以進行親本繁種[4，5]。但是，由于缺乏系統(tǒng)的栽培技術(shù)研究，其親本繁種產(chǎn)量相對較低，造成谷子雜交種成本增加。

本研究結(jié)果顯示，播期、種植密度以及底肥和追肥水平均對谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2繁育產(chǎn)量有一定的影響，其中播期對產(chǎn)量的影響達(dá)到了極顯著水平。隨著播期推遲，產(chǎn)量呈先增加后降低趨勢，其中，12月5日播種產(chǎn)量（380.4 kg/hm2）最高，其次是11月30日、12月18日、12月23日播種，11月25日播種產(chǎn)量最低只有171.15 kg/hm2。這與邱風(fēng)倉等[5]“光溫敏谷子不育系A(chǔ)2南繁時最好于12月上旬前或者翌年1月左右進行播種”的研究結(jié)果基本一致。分析原因可能與谷子生長某些時期海南溫度低有關(guān)，最終影響繁育產(chǎn)量。另外，本研究結(jié)果還顯示，密度、底肥和追肥對不育系A(chǔ)2產(chǎn)量影響均不顯著。這可能與谷子在海南種植時生育期普遍較短，植株整體較小，需肥量較少有關(guān)。

正交試驗產(chǎn)量結(jié)果顯示，A3B2C2D2組合處理的不育系A(chǔ)2繁種產(chǎn)量最高，達(dá)到了438.30 kg/hm2。由此認(rèn)為，12月5日播種、種植密度60萬株/hm2、底肥施用量150.0 kg/hm2、追肥施用量150.0 kg/hm2條件下，谷子光溫敏雄性不育系A(chǔ)2繁種產(chǎn)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，F(xiàn)ENG Xiao-lei，F(xiàn)AN 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

國家“十二五”科技支撐計劃項目（2011BAD06B02）

王曉明（1974-），男，河北尚義人，研究員，碩士，主要從事谷子雜優(yōu)利用研究。E-mail：wang_xm635@126.com。