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(1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，太原 030031；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所，太原 030031)

谷子是傳統(tǒng)的糧、飼、草兼用作物，也是我國(guó)北方重要的糧食作物。谷子生產(chǎn)中，間苗是一項(xiàng)極其繁重的勞動(dòng)，不但費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而且勞動(dòng)效率低下，難于進(jìn)行集約化規(guī)模種植，嚴(yán)重制約著谷子的大面積生產(chǎn)，簡(jiǎn)化栽培谷子品種的選育成為目前的主要育種目標(biāo)之一[1-3]。河北省農(nóng)林科學(xué)院1993 年從國(guó)外引進(jìn)了谷子抗除草劑基因，并將其成功導(dǎo)入到栽培種中，谷子的抗除草劑育種由此開(kāi)始[4]，2003年河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所提出了“簡(jiǎn)化栽培谷子品種選育及其配套栽培方法”，提出在培育抗、感拿撲凈同型姊妹系的過(guò)程中，苗期通過(guò)噴施拿撲凈同步實(shí)現(xiàn)化學(xué)間苗、化學(xué)除草，這一理論思想為谷子育種開(kāi)拓了新的思路[5]。

谷子抗拿撲凈除草劑類(lèi)型遺傳基礎(chǔ)簡(jiǎn)單，同時(shí)具有抗性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是拿撲凈對(duì)雙子葉雜草無(wú)效，田間除草不徹底，但可以配套使用“谷友”防治雙子葉雜草，從而達(dá)到徹底除草的目的。自抗“拿撲凈”谷子栽培種成功獲得后，抗“拿撲凈”除草劑材料在全國(guó)范圍內(nèi)引入研究，為谷子抗除草劑新品種的選育，解決谷田雜草提供了理論依據(jù)和技術(shù)保障。如何快速準(zhǔn)確地鑒定谷子的拿撲凈抗性，并將其抗性應(yīng)用到谷子雜交及系譜選育過(guò)程中，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

谷子中抗“拿撲凈”基因Srf來(lái)源于谷子的一個(gè)近緣物種青狗尾草的突變株，其抗性由細(xì)胞核顯性單核基因控制[6-7]。F1代便可以進(jìn)行真雜種鑒定，解決了在沒(méi)有指示性狀，谷子由于顆粒小，去雄困難，鑒定真雜種難的問(wèn)題。植物除草劑抗性鑒定的方法主要有整株植物測(cè)定法、組織或器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)比較鑒定法、生理生化鑒定法、DNA分子水平鑒定法等[8-10]。整株植物測(cè)定法和形態(tài)結(jié)構(gòu)鑒定法簡(jiǎn)單、重復(fù)性好，適用于植物的大批量鑒定或田間進(jìn)行抗性植株的篩選，但鑒定結(jié)果不太準(zhǔn)確，且工作量大；生理生化和分子檢測(cè)法方法比較快捷，但較難掌握，試驗(yàn)條件要求嚴(yán)格[8-10]。因此，育種工作者和種子相關(guān)企業(yè)常采用培養(yǎng)皿法進(jìn)行種子抗性的快速鑒定。傳統(tǒng)的培養(yǎng)皿鑒定技術(shù)一般是在種子出芽后噴施除草劑，反應(yīng)慢，周期長(zhǎng)，在此過(guò)程中，如果加水不及時(shí)或出現(xiàn)低溫等情況，容易造成芽死亡，最終影響判斷結(jié)果。張婷等[9]采用的是將種子置于濾紙上即噴藥處理，該方法簡(jiǎn)便快捷，但在藥劑量上把握不夠準(zhǔn)確。因此，本研究以抗除草劑品種、后代材料及常規(guī)品種進(jìn)行濃度和時(shí)間梯度試驗(yàn)，旨在選擇一種更快更準(zhǔn)確的方法進(jìn)行鑒定，從而為谷子育種提供理論支撐和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料為河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所選育的冀谷41號(hào)、冀谷36號(hào)及山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所選育的后代材料K 1043及常規(guī)谷子新品種晉谷36號(hào)，測(cè)試除草劑為拿撲凈。

1.2 試驗(yàn)方法

為了獲取最佳的拿撲凈除草劑處理劑量及浸泡時(shí)間，設(shè)置0.1%、0.2%、0.4%、0.6% 4個(gè)不同的濃度梯度；浸泡時(shí)間設(shè)置10，20，30，40，50，60 min 6個(gè)梯度。

每份樣品選取100粒健康飽滿(mǎn)的種子，按照試驗(yàn)要求浸泡完成后將種子晾干進(jìn)行培養(yǎng)皿發(fā)芽，2次重復(fù)；培養(yǎng)皿內(nèi)放置約0.5 cm厚的海綿，加水至海綿吸足后，濾去多余的水分，發(fā)芽時(shí)間4～5 d；記錄種子發(fā)芽粒數(shù)，定義為“出芽數(shù)”，種子發(fā)芽后，由于部分種子沒(méi)有抗性，出芽的幼苗后期失去活力，最終枯萎。死亡的種子粒數(shù)，定義為“死苗數(shù)”，后期正常生長(zhǎng)的種子粒數(shù)，定義為“存活數(shù)”。

發(fā)芽培養(yǎng)箱采用DHP-90508智能型電熱恒溫培養(yǎng)箱，設(shè)定27 ℃恒溫。

1.3 統(tǒng)計(jì)方法

采用Excel 2007 軟件處理原始數(shù)據(jù)，SPSS 16.0軟件進(jìn)行繪圖與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 拿撲凈浸泡液濃度對(duì)種子抗性的影響

應(yīng)用冀谷41號(hào)進(jìn)行試驗(yàn)，在相同浸泡時(shí)間下，隨著拿撲凈浸泡液濃度的提高，種子發(fā)芽并正常生長(zhǎng)即種子的存活率逐漸降低，不同的浸泡時(shí)間，種子的存活率降幅為0.5%～15.5%(表1)，最低降幅發(fā)生在浸泡時(shí)間10 min，浸泡液濃度由b=0.2%提高至c=0.4%，最高降幅發(fā)生在浸泡達(dá)50 min，濃度由c=0.4%提高至d=0.6%。

在相同拿撲凈浸泡液濃度下，前3個(gè)時(shí)間梯度(10，20，30 min)下種子的存活率持續(xù)降低，當(dāng)浸泡濃度為d=0.6%時(shí)，此時(shí)間梯度內(nèi)，種子存活率由81.5%降低至70.0%，延長(zhǎng)濃度c和濃度d的浸泡時(shí)間，發(fā)現(xiàn)浸泡時(shí)間延長(zhǎng)后，種子存活率開(kāi)始提高，并沒(méi)有持續(xù)下降，其中原因有待進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。

表1 不同濃度梯度不同浸泡時(shí)間下冀谷41號(hào)存活率

注：濃度梯度a=0.1%，b=0.2%，c=0.4%，d=0.6%；ck表示種子沒(méi)有浸泡時(shí)間；梯度1=10 min，2=20 min，3=30 min，4=40 min，5=50 min，6=60 min。下同。

2.2 不同品種對(duì)拿撲凈浸泡液反應(yīng)差異

在品種進(jìn)行田間抗性選擇或純化的過(guò)程中，隨著田間拿撲凈選擇的壓力，品種的抗性水平有些增強(qiáng)，有些降低。由表2和圖1可以看出，2個(gè)抗性品種在拿撲凈除草劑的浸泡下，種子存活率較對(duì)照均有下降，同一品種在不同拿撲凈濃度浸泡下，種子存活率的下降水平有差異，濃度越高，下降程度越大，冀谷36號(hào)在濃度c和濃度d浸泡下，與對(duì)照相比，種子存活率下降百分比分別為11.33%和17.17%；冀谷41分別為9.50%和14.75%。

表2 不同品種不同藥液濃度浸泡時(shí)間的發(fā)芽率

圖1 冀谷36號(hào)和冀谷41號(hào)浸泡前后的發(fā)芽率差

2.3 育種后代材料的鑒定分離

從后代抗性分離規(guī)律中(表3)，發(fā)現(xiàn)隨著拿撲凈濃度的提高和浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，種子死苗數(shù)的比例逐漸提升，同樣當(dāng)浸泡時(shí)間超過(guò)30 min后，種子的存活數(shù)開(kāi)始有所提升，然后隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，開(kāi)始下降?？剐耘c非抗性材料的比例在所有處理中均未符合3∶1的分離比例，且隨著拿撲凈濃度的提高，種子的存活數(shù)下降很大，在同樣浸泡10 min的處理下，0.6%濃度較0.4%濃度種子的存活率下降高達(dá)30.0%，這表明后代材料對(duì)拿撲凈藥液的敏感程度很強(qiáng)。

對(duì)常規(guī)谷子新品種晉谷36號(hào)進(jìn)行同樣濃度和梯度的試驗(yàn)，結(jié)果顯示，在最低濃度0.1%且浸泡最短時(shí)間10 min處理下，種子存活率仍然為零，這表明對(duì)于不抗除草劑的谷子品種對(duì)拿撲凈藥液的敏感程度更強(qiáng)。因此建議對(duì)后代材料進(jìn)行抗性判斷時(shí)，應(yīng)用低濃度浸泡10 min即可。

表3 后代材料K 1043抗性分離規(guī)律

3 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)抗拿撲凈谷子新品種冀谷36號(hào)、冀谷41號(hào)及K 1043進(jìn)行不同濃度和不同時(shí)間梯度的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)同一浸泡時(shí)間下，隨著拿撲凈濃度的提高，種子的存活率有所下降；同一浸泡濃度下，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，種子的存活率逐漸下降，且拿撲凈浸泡30 min是一個(gè)時(shí)間拐點(diǎn)，因種子的發(fā)芽率受諸多因素影響，其中原因有待進(jìn)一步分析。隨著田間藥劑的噴施選擇，有些抗性增強(qiáng)，有些降低，后代材料表現(xiàn)最敏感，本研究中不同谷子品種表現(xiàn)的敏感程度不一致。培養(yǎng)皿試驗(yàn)排除了大田的誤差，驗(yàn)證了不同材料對(duì)除草劑濃度的敏感程度不同。

谷子中抗“拿撲凈”基因是由一對(duì)顯性單核基因控制[6-7]，F(xiàn)1代抗感分離比例理論值為3∶1，但種子的發(fā)芽率受很多因素影響，種子的發(fā)芽性能還取決于種子本身的遺傳特性及種子的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理活性等[11-12]，因此應(yīng)用培養(yǎng)皿進(jìn)行后代分離鑒定不一定符合抗感分離比例，但仍可以作為快速鑒定方法進(jìn)行應(yīng)用，且后代材料和常規(guī)谷子品種對(duì)拿撲凈敏感，本研究建議采用低濃度浸泡10 min即可進(jìn)行抗性判斷。這種方法較大田種植進(jìn)行苗期鑒定省時(shí)、省力，且不受季節(jié)限制，可以縮短育種周期，提高育種效率。