孟祥龍，常劍淵，張海清，肖層林

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙410128)

兩系法雜交稻的育種實踐表明，光溫敏核不育系是兩系法雜交稻發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵[1]。與三系法雜交水稻比較，兩系法的優(yōu)越性在于能自由配組，不受恢保關(guān)系制約，選配強優(yōu)組合幾率大[2～4]，因而在雜交稻育種上易于擴大育種親本的遺傳復(fù)雜程度和雙親的遺傳距離，利于選育雜種優(yōu)勢更強的組合。

為對新選育的水稻光溫敏核不育系280S和望S在湖南長沙地區(qū)進行審定前的鑒定，本課題組將試驗材料分期播種(確保其在整個水稻生產(chǎn)季節(jié)得到充分表現(xiàn))，并對其生育期特性、主莖葉片數(shù)、育性轉(zhuǎn)換的光溫敏特性、株葉穗等性狀、自交繁殖特性、田間抗性及其性狀的遺傳穩(wěn)定性等進行鑒定，利用當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料分析供試材料的性狀表現(xiàn)及其變化規(guī)律，客觀評價其實用性，為其在生產(chǎn)上應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

不育系280S由湘西自治州農(nóng)科所提供，望S由湖南希望種業(yè)公司提供，陸18S(對照)由亞華種業(yè)科學(xué)院提供。

1.2 試驗設(shè)計

從2010年4月7日至7月30日，逢10、20、30日播種，共12個播期。4.5～5.5葉齡移栽，每播期移栽50單株，株行距14 cm×20 cm。按一般水稻大田生產(chǎn)進行田間管理。

1.3 農(nóng)藝性狀的觀察與記載

生育期:記載播期、移栽期、見穗期(抽穗3% ～5%)、始穗期(抽穗10%)，計算播始歷期天數(shù)。

主莖葉片數(shù):每播期移栽時定10株，每3 d或4 d記載1次葉齡，獲得每播期主莖總?cè)~片數(shù)。

株高:每播期在田間量3個單株的株高，求出每播期和12個播期的平均值。

每穗穎花數(shù):每播期選取1個單株，數(shù)計每個有效穗的穎花數(shù)，求出每播期平均每穗穎花數(shù)和12個播期平均每穗穎花數(shù)。

基地溫度與天氣觀察記載:按照氣象觀察要求，設(shè)置百葉箱，每年從第一播期播種日開始至試點鑒定結(jié)束日止進行日最高溫度、日最低溫度、日平均溫度、相對濕度、天氣狀況的記載。

1.4 育性轉(zhuǎn)換光溫條件的確定

(1)花粉育性鏡檢

鏡檢時期:從第一播期始花之日起至10月上旬為鏡檢時期。在鏡檢時期內(nèi)，若某一天發(fā)現(xiàn)染色花粉，從該天起至不出現(xiàn)染色花粉之日后兩天止(育性波動期)，堅持天天鏡檢;在全不育期每2 d或3 d鏡檢1次。

取樣、制片與觀察:每天上午開花前，在隨機選取的3～5株(雜株除外)有效穗上，分別取當(dāng)天能開花的穎花3朵(穎花內(nèi)花藥伸長至穎花長度的1/2以上)，分株鏡檢，計數(shù)各類型花粉的數(shù)量(每片數(shù)3個視野)，并計算百分率。

花粉分類標準:

無花粉型——花藥內(nèi)無任何類型花粉，在顯微鏡下只見黃色的花藥壁。

典敗花粉——花粉形狀不規(guī)則(不成圓形)，不染色。

圓敗花粉——花粉成圓形，不染色。

染敗花粉——花粉成圓形，大小與正?；ǚ巯嗤旧珳\或染色部分小于2/3。

正?；ǚ邸獔A形，大小正常，全部染色或染色部分大于2/3。

(2)自交結(jié)實率

從鏡檢時發(fā)現(xiàn)有染色或染敗花粉的材料中隨機取5個單株，帶泥搬至安全隔離條件下，或用隔離袋(長40 cm，寬30 cm，白色羊皮紙袋)套罩整株，齊穗后20 d考查自交結(jié)實率。

(3)育性轉(zhuǎn)換起點溫度

從當(dāng)?shù)貧庀笥^測點的資料中找出供試材料從第一播期的育性敏感期至9月出現(xiàn)日均溫相對較低(24℃以下)的時段，對照鏡檢和自交結(jié)實率考查結(jié)果，分析育性轉(zhuǎn)換起點溫度范圍。

1.5 冷水處理池鑒定及育性考查

試驗于2010年在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所進行。先在秧田育秧，4.5～5.5葉齡移栽至大田，移栽100單株，株行距14 cm×20 cm，按一般水稻大田生產(chǎn)進行田間管理。幼穗分化第Ⅲ～Ⅳ期，選擇典型單株20株轉(zhuǎn)為盆栽，每盆4株。每個鑒定材料備5盆(每盆栽6株)用于自然條件對照，其中1盆用于幼穗發(fā)育進度觀察。按中等苗情進行肥水管理。在自然長日高溫季節(jié)，在主穗發(fā)育的第Ⅳ期開始分別在 22.0℃、22.5℃、23.0℃、23.5℃ 下處理 6 d，每天光照時間≥14 h，光照強度為自然光照。

處理結(jié)束后，將處理材料移到自然條件下，對葉枕距為1～3 cm的幼穗進行掛牌標記，在標記穗開花時，每天上午取當(dāng)天將開花的穎花鏡檢花粉育性，連續(xù)觀察5 d。對出現(xiàn)染色花粉的材料進行套袋，成熟時考查結(jié)實率。

2 結(jié)果與分析

2.1 育性表現(xiàn)

2010年6月至9月的低溫時段氣象資料如表1所示。

表1 2010年6月至9月低溫時段的溫度

長沙點6月1日至11日連續(xù)日均溫低于23.0℃后，花粉鏡檢結(jié)果(表2)并對照氣象資料分析表明，不育系280S在7月14日始穗，花粉鏡檢未出現(xiàn)不育性波動。在8月26至27日2 d(日均溫低于22.1℃)后該材料發(fā)生輕微的不育性波動，染色花粉率為1.02%～1.49%，但自交結(jié)實率為零。在利用該不育系制種時，育性敏感期若遇上連續(xù)2 d日均溫22.1℃天氣，雖表現(xiàn)有染色花粉，但無自交結(jié)實現(xiàn)象，制種不會產(chǎn)生純度風(fēng)險。280S分別以22.5℃、23.5℃冷水處理6 d，染色花粉率和自交結(jié)實率均為零。由此可見，280S育性轉(zhuǎn)換起點溫度＜22.5℃，表明該不育系育性轉(zhuǎn)換起點溫度低，且忍受低溫持續(xù)時間較長，進一步證明該不育系具有安全可用性。

表2 280S花粉育性鏡檢結(jié)果

不育系望S長沙點6月1至11日連續(xù)日均溫低于23.0℃后，花粉鏡檢結(jié)果(表3)并對照氣象資料分析表明，該材料在7月1日始穗，花粉鏡檢未出現(xiàn)不育性波動。在8月26至27日2 d(日均溫低于22.1℃)后該材料發(fā)生輕微的不育性波動，染色花粉率為1.26% ～21.37%，自交結(jié)實率為7.03%。在利用該不育系制種時，育性敏感期若遇上連續(xù)2 d日均溫22.1℃天氣，制種風(fēng)險大。對望S以23.5℃冷水處理6 d，染色花粉率和自交結(jié)實率均為零。由此可見，望S育性轉(zhuǎn)換起點溫度＜23.5℃，表明該不育系育性轉(zhuǎn)換起點溫度較低，且忍受23.5℃低溫持續(xù)時間較長，同樣進一步證明該不育系也具有安全可用性。

表3 望S花粉育性鏡檢結(jié)果

2.2 主要農(nóng)藝性狀

2.2.1 生育期及主莖葉片數(shù)

不育系280S為中熟中稻類型。4月7日播種，7月14日始穗，播始歷期98 d，主莖總?cè)~片數(shù)平均13.2葉(12.6～14.0葉)。4月30日、5月30日、6月30日和7月20日等主要播種期，分別于7月26日、8月14日、9月10日和9月24日始穗，播始歷期分別為87、76、72和66 d，主莖總?cè)~片數(shù)分別為13.6、13.0、12.6和13.0葉。全年12播期的播始歷期和有效積溫平均為79.8 d和1 037.8℃。

不育系望S為中熟中稻類型。4月7日播種，7月13日始穗，播始歷期97 d，主莖總?cè)~片數(shù)平均13.8葉(13.2～14.2葉)。4月30日、5月30日、6月30日和7月20日主要播種期，分別于7月21日、8月16日、9月14日和9月22日始穗，播始歷期分別為82、78、76和64 d，主莖總?cè)~片數(shù)分別為14.0、14.2、13.2和13.7葉。全年12播期的播始歷期和有效積溫平均為71.3 d和911.8℃。

2.2.2 株高及穗粒性狀

在不同播期中，由于植株的生長發(fā)育受氣候變化的影響，性狀表現(xiàn)不穩(wěn)定。由表4可知，280S在12個播期中平均株高83.9 cm(76.1～92.5 cm)，分蘗力中等，平均每株有效穗11.1穗(8.0～14.0穗)，平均穗長24.6 cm(23.5～25.7 cm)，平均每穗總粒數(shù)199.2粒(157.4～248.0粒)，黑粉病感染率為2.23%。望S在12播期中平均株高69.6 cm(64.5～73.9 cm)，分蘗力中等，平均每株有效穗11.2穗(8～14.5穗)，平均穗長25.4 cm(23.7～27.7 cm)，平均每穗總粒數(shù)128.9粒(118.3～147.6粒)，黑粉病感染率為6.84%。根據(jù)不育系280S和望S的株、葉、穗、粒性狀表現(xiàn)，有利于培養(yǎng)母本高產(chǎn)苗穗結(jié)構(gòu)，建立高產(chǎn)制種群體。

表4 2個不育系的株高和穗粒性狀表現(xiàn)

3 小結(jié)與討論

對新選育的280S、望S鑒定結(jié)果表明，兩個不育系的農(nóng)藝性狀良好，群體性狀穩(wěn)定，育性轉(zhuǎn)換起點均低于23.5℃，且能忍受6 d低溫。

兩系法雜交水稻能否推向生產(chǎn)，不僅取決于要有強優(yōu)勢雜交稻組合，而且取決于要有純度高、價格便宜的雜交水稻種子，其關(guān)鍵就是光溫敏核不育系是否具有實用性。實用性問題主要表現(xiàn)在育性、配合力、異交性、抗性及米質(zhì)等諸方面。其中育性的穩(wěn)定性是光溫敏核不育系實用的首要條件。本試驗供試材料280S、望S均達到了湖南省水稻光溫敏不育系審定標準，可以向品種審定委員會推薦審定。

前人研究表明，光溫敏不育系個體間育性轉(zhuǎn)換起點溫度存在一定差異，在按常規(guī)品種繁育程序和方法選種留種后，群體中育性轉(zhuǎn)換溫度較高的個體因結(jié)實種子的數(shù)量逐代增加，在群體的比例逐代增大，使群體育性轉(zhuǎn)換起點溫度逐代升高。培矮64S在1991年技術(shù)鑒定時，育性轉(zhuǎn)換起點溫度23.3℃，按常規(guī)方法繁殖到1993年，育性轉(zhuǎn)換起點溫度已上升到24.2℃，1994年有些種子育性轉(zhuǎn)換起點溫度高達26℃左右[5，6]。兩系法雜交水稻制種失敗主要是由于低溫引起不育系高起點溫度個體育性恢復(fù)，導(dǎo)致種子不純，不能用于生產(chǎn)[7，8]。湖南省種子管理站分析認為，1993，1996，1999年部分兩系雜交水稻種子嚴重不純的根本原因是兩系不育系不育起點溫度已漂高[9]。

曾漢來等[10]研究表明，采用等間距的多期播種，品種在同一年度的不同時段中生長發(fā)育，不同時段的光溫環(huán)境不同，不育系的生育特性、主莖葉片數(shù)、株葉穗粒數(shù)和田間抗性等性狀有著一定規(guī)律性的變化。本試驗將不育系材料280S和望S在自然條件下分12期播種對其主要農(nóng)藝性狀進行觀察記載，發(fā)現(xiàn)不同播期對播始歷期的影響較大，播期與播始歷期負相關(guān);不同播期的有效積溫存在差異，從而引起生育期的變化，導(dǎo)致主莖葉片數(shù)的不同，有效積溫與主莖葉片數(shù)呈負相關(guān);隨著播期的往后推移，穗粒數(shù)越來越少，有效積溫與穗粒數(shù)呈負相關(guān)。經(jīng)本次試驗表明，水稻光溫敏不育系新材料280S和望S由于受持續(xù)低溫的影響，發(fā)生了不同程度的育性波動，其中望S自交結(jié)實現(xiàn)象比較嚴重，這在雜交制種過程當(dāng)中是不允許的，會導(dǎo)致利用價值降低。因此，不育系280S和望S的育性轉(zhuǎn)換起點溫度、繁殖的育性溫度及自交結(jié)實溫度有待進一步鑒定。

[1]盧興桂，顧銘洪，李成荃，等.兩系雜交水稻理論與技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社，2001.284－285.

[2]袁隆平.雜交水稻育種的戰(zhàn)略[A].兩系法雜交水稻論文集[C].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，1992.1－50.

[3]陳小榮，田振濤，錢海豐，等.兩系法雜交水稻種子生產(chǎn)中存在的問題及解決的途徑[J].種子，2002，(1):59－60

[4]鄧曉娟，常劍淵，肖層林，等.影響兩系雜交稻制種純度的主要原因及對策[J].作物研究，2010，24(1):46－51.

[5]曾漢來，張自國，元生朝，等.光敏核不育水稻育性轉(zhuǎn)換的溫度敏感期研究[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1993，12(5):401－406.

[6]畢春群，李澤炳，萬經(jīng)猛.盛夏低溫對光敏核不育水稻育性穩(wěn)定性的影響[J].中國水稻科學(xué)，1990，4(4):184－186.

[7]鄧曉建，李仁端，周開達.兩系法雜交水稻研究概況[J].種子，1999，(1):28 －30.

[8]廖伏明，袁隆平.光溫敏不育水稻育性表達不穩(wěn)定的遺傳機制與原因綜述[J].雜交水稻，2003，18(2):14－16.

[9]李行潤，楊世元，袁隆平，等.重組型光溫敏核不育系選育[J].華中師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2001，35(1):77－79.

[10]曾漢來，張自國，元生朝，等.光敏核不育水稻育性轉(zhuǎn)換的溫度敏感期研究[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，1993，12(5):404－406.