陳云風(fēng)，余秋英，傅軍如，朱昌蘭，賀曉鵬，陳小榮，歐陽林娟，彭小松*，賀浩華*

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院/作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點實驗室，江西 南昌 330045;2.宜春學(xué)院 生命科學(xué)院，江西 宜春 336000)

20世紀70年代，我國水稻雜種優(yōu)勢利用上實現(xiàn)了三系配套，水稻單產(chǎn)大幅度提高，雜交水稻一般比常規(guī)稻增產(chǎn)20%以上，雜交水稻推廣應(yīng)用為我國糧食生產(chǎn)做出了巨大貢獻，利用雜種優(yōu)勢理論，充分發(fā)揮雜交水稻的高產(chǎn)優(yōu)勢，進一步發(fā)展雜交水稻，對于解決糧食問題具有十分重要的意義［1－6］。育種實踐表明，優(yōu)良雜交水稻的選育與利用是發(fā)展雜交水稻的關(guān)鍵，水稻不育系的異交特性影響不育系的繁殖與雜交種制種產(chǎn)量，影響種子的生產(chǎn)成本，從而影響到不育系及雜交水稻能否大面積應(yīng)用于生產(chǎn)［4－10］。不育系的異交特性主要包括開花習(xí)性、柱頭外露率、柱頭活力、開穎角度等［10－13］。本試驗通過對新育成的水稻不育系井岡1A、井岡2A、井岡3A、井岡4A、井岡5A和金23A(CK)6個不育系的主要異交特性進行田間觀察和測定，對各不育系在異交特性上的差異進行了比較和評價，為選育優(yōu)良的水稻不育系提供參考，同時為提高不育系的繁殖與制種產(chǎn)量采取針對性措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為江西農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳育種課題組新選育的水稻三系不育系5個，分別為井岡1A、井岡2A、井岡3A、井岡4A、井岡5A;以三系不育系金23A為對照，由江西先農(nóng)種業(yè)有限責(zé)任公司提供。田間異交結(jié)實率和不育系柱頭活力測定的供粉材料為自育的水稻恢復(fù)系昌恢121。

1.2 研究方法

1.2.1 不育系開花習(xí)性研究 本試驗是2009年7月21日—30日連續(xù)10 d在江西農(nóng)業(yè)大學(xué)科技園進行。根據(jù)各不育系的播始歷期，將各不育系于5月21日、6月7日、6月23日分三批播種，在不育系的盛花期，選天氣晴朗、微風(fēng)、空氣濕度適宜的某天，分別從各不育系株系中選始穗1～2 d 10個主穗，從07:00—17:00每隔30 min觀察1次開花動態(tài)，并且記載單株從開始開花至開花完畢的天數(shù)、日開花數(shù)及測量開穎角度。測定的具體指標如下:

(1)單穗開花歷期:觀察各穗從第一朵穎花開放至終花期天數(shù)，10個主穗的平均值即為單穗開花歷期。

(2)花時分布動態(tài):記錄各不育系每天各個時段開花數(shù)，每天各時段開花數(shù)與總開花數(shù)的百分比值即反應(yīng)花時分布動態(tài)。

1.2.2 不育系柱頭活力測定 本試驗在江西農(nóng)業(yè)大學(xué)南繁育種中心(海南三亞)進行。每個供試不育系取剛始穗的10個單株，從2010年3月22日開始，每個不育系去除已開過的和未開的穎花，留下當(dāng)天自然開放的穎花剪穎，套袋防止外來花粉異交，每個不育系每天套三個袋子，每個袋子2～3個單穗，依次連續(xù)剪穎套袋7 d(3月22日、23日、24日、25日、26日、27日、28日)。在第7天(3月28日)上午用制種田里正處盛花期的供試恢復(fù)系(昌恢121)，對每個不育系6天前到當(dāng)天開花的穗子各授粉3袋，供粉恢復(fù)系粉源充足，每個供試不育系穗子授粉均勻。授粉20 d后調(diào)查結(jié)實率，以此來判斷各不育系的柱頭活力。

1.2.3 柱頭外露率和包頸率測定 本試驗在海南三亞、江西南昌、江西宜春三地都進行了測定調(diào)查。對同時抽穗的各不育系隨機取30個已開花完畢的穗子，考察柱頭單雙邊外露率及包頸率。測定的具體指標如下:

1.2.4 不育系田間異交結(jié)實率測定 本試驗在江西農(nóng)業(yè)大學(xué)南繁育種中心(海南三亞)進行。在2009年12月—2010年1月，父本(昌恢121)分3期播種，每期間隔10 d，根據(jù)父母本生育錯期安排母本播期，使各個不育系及父本同期抽穗開花。任其自然異交，成熟時每個不育系隨機抽取5株，考察異交結(jié)實率，求其平均值，重復(fù)2次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用DPS和Excel軟件進行數(shù)據(jù)處與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不育系的開花習(xí)性

2.1.1 開花歷期 由表1可知，5個新育成不育系的見穗到始花平均歷期為1.3～2.4 d，單穗開花歷期相對都較短，平均為5.3～6.8 d，最短的是井岡5A為5.3 d，最長的是井岡2A為6.8 d，表明各不育系單穗揚花都比較集中。從表1還可以看出，不育系的見穗到始花歷期與開花歷期間具有一定的正相關(guān)關(guān)系，見穗到始花歷期長的開花歷期也相應(yīng)長，反之也相應(yīng)短。

表1 5個水稻三系新不育系的見穗到始花與開花歷期Tab.1 The days from heading to flowering and the flowering duration of five new CMS lines

2.1.2 單穗開花動態(tài)和花時表現(xiàn) 從圖1中的不育系單穗開花動態(tài)觀察結(jié)果表明，各不育系開花較集中，井岡1A和井岡5A集中開花時間在抽穗后1～6 d，累計開花率分別為92.88%、98.57%，開花高峰期分別在第4天和第3天;井岡3A和井岡4A集中開花時間在抽穗后的2～6 d，累計開花率分別為 98.39%、94.95%，開花高峰期都在第4天;井岡2A直到抽穗后3～6 d才進入盛花期，累計開花率達88.89%，開花高峰期在第4天，在制種時要考慮該不育系開花慢的特性。

從圖2中的不育系日開花動態(tài)觀察結(jié)果表明，各不育系日開花都比較早，并每日均有相應(yīng)的高峰期，主要開花集中在12:00前，井岡1A、井岡2A、井岡3A、井岡4A和井岡5A午前開花率分別為 89.11%、77.03%、82.40%、83.23% 和 84.59%;井岡1A開花高峰集中在10:00—12:00，高峰期明顯;井岡 3A、井岡4A開花主要集中在08:00—12:00，無明顯的高峰期;井岡5A在08:00之前的開花率達28.32%，并為一天中最高開花率時段，在11:00之前開花率達73.84%，開花時間早;井岡2A在各時間段開花相對均勻，主要開花期在11:00之前，開花時間較早。

圖1 5個三系不育系單穗開花動態(tài)Fig.1 Daily flowering rates of single panicle of the five CMS lines

圖2 5個三系不育系花時分布Fig.2 Daily flowering time of single panicle of the five CMS lines

2.1.3 開花及張穎特性 從表2中可以看出，5個供試不育系的開花率均超過50%，其中最高是井岡5A，開花率達92.2%，閉穎率最低，僅為8.8%，其次是井岡2A、井岡3A、井岡4A，開花率分別為87.9%、76.6%、73.4%，岡1A開花率最低，閉穎率最高，分別為53.4%和46.6%;5個不育系的張穎角度介于20°到40°，其中以井岡4A、井岡5A 為較大，分別為 39.4°和39.2°，井岡2A 為最小，為 26.5°。

表2 5個三系不育系的穎花張開特性Tab.2 The opening and closing performance of the spikelet of the five CMS lines

2.2 柱頭活力

制種實踐證明，不育系柱頭活力強，有利于異交結(jié)實，從而提高制種產(chǎn)量［11－13］。由表3逐日授粉結(jié)實率的變化可以看出，供試不育系柱頭活力總體較強，7 d內(nèi)總的柱頭活力除井岡2A略低于對照金23A，其他不育系均高于對照。不育系的柱頭活力與不育系的開花剪穎后的天數(shù)有關(guān)，供試不育系在開花后1～2 d柱頭活力最強，人工授粉結(jié)實率達到40%以上，在開花后4 d一直能保持比較強的柱頭活力，人工授粉結(jié)實率都在30%以上。其中，井岡1A開花后第2天柱頭活力特強，結(jié)實率達85.7%，強于第1天35.7個百分點，其余不育系的柱頭活力在開花第1天均強于第2天;柱頭活力保持最長的是井岡3A，在開花后第7天人工授粉結(jié)實率仍達27.5%;井岡4A柱頭活力保持時間最短，到第7天結(jié)實率為0。

表3 供試材料開花后不同天數(shù)的人工授粉結(jié)實率Tab.3 The seed setting rates in artificial pollination in the days after the flowering

2.3 柱頭外露率和包頸率

各不育系在海南、南昌、宜春三地的柱頭外露率和包頸率觀察結(jié)果表明:各不育系的柱頭外露率大小在海南依次為井岡5A＞井岡1A＞金23A＞井岡4A＞井岡3A＞井岡2A，在南昌依次為井岡5A＞井岡4A＞井岡3A＞井岡2A＞井岡1A，在宜春依次為井岡5A＞井岡1A＞金23A＞井岡3A＞井岡4A＞井岡2A。各不育系的柱頭外露率最高的是井岡5A，總外露率最高可達92.3%;最低是井岡2A，總外露率都在50%以下;井岡3A、井岡4A外露率相當(dāng);井岡1A外露率也較高，在宜春、南昌都能達到70%以上，但外露率受高溫影響較大，在南昌異常的條件下，閉穎率達46.6%，外露率僅為28.5%。

包頸最重的是井岡1A，其包頸粒率與包頸度率在三地觀察結(jié)果都在30%以上，井岡2A包頸最輕，包頸粒率與包頸度都在20%以下，井岡5A、井岡4A、金23A、井岡3A的包頸粒率與包頸度介于兩者之間。

2.4 異交結(jié)實率

表5表明，異交結(jié)實率最高的是井岡5A，比對照金23A高9.9個百分點，與柱頭外露率觀察結(jié)果完全成正相關(guān)關(guān)系;井岡2A、井岡3A異交結(jié)實率與對照差異不顯著，分別高0.3、1.0個百分點;比對照低的是井岡1A、井岡4A，分別低14.1、15.7個百分點。

表4 供試材料的柱頭外露率Tab.4 The stigma exsertion rate(SER)of the tested materials

表5 不育系的異交結(jié)實率Tab.5 Out-crossing rates of five sterile lines

3 小結(jié)與討論

對新育成的5個水稻三系不育系異交特性進行了觀察與分析，各不育系異交特性表現(xiàn)不盡相同。綜合這幾個不育系異交特性來看，井岡1A開花歷期長，高峰期明顯，包頸重，閉穎率較高，具有高溫天氣對其張穎特性影響顯著的特點;井岡2A開花慢，見穗到開花平均要2.4 d，開花歷期長，單日內(nèi)開花無明顯高峰期;井岡3A柱頭活力特強，剪穎后7天結(jié)實率能達27.5%;井岡4A柱頭活力下降快，剪穎后7天結(jié)實率為0;井岡5A異交性能總體最好，開花歷期長，午前開花率高，張穎特性好，柱頭活力強，柱頭外露率高，在海南測高達92.3%，田間異交結(jié)實率為48.1%。

綜合不育系異交特性相關(guān)因素，針對各不育系自身的特點，改進不育系繁種與制種技術(shù)，可以提高不育系的異交性能，從而到達提高繁種與制種產(chǎn)量的目的。井岡1A異交性能受天氣影響較大，高溫天氣對其開花影響大，柱頭外露率顯著下降，繁種與制種時應(yīng)考慮其花期要與高溫季節(jié)錯開;井岡2A開花率高，但柱頭外露率低，可能是因為它的開穎角度小，從而影響柱頭在開花后外露，制種時要求在其開花高峰期父本花粉量大為合適;井岡3A柱頭活力保持時間長，田間異交結(jié)實率較高，井岡4A柱頭活力強但下降快，田間異交結(jié)實率偏低，分析認為柱頭活力可能是引起這兩個不育系田間結(jié)實率相差大的根本原因，制種時應(yīng)考慮應(yīng)根據(jù)各自特性，揚長避短，可以通過增加父本插種批次和調(diào)整父母本播期等措施來提高制種產(chǎn)量。

育種實踐中，在制種安排時往往是根據(jù)父母本播始歷期來計算時間，安排父母本錯期播種使之花期相遇。本試驗研究了不育系從見穗到開花時間，發(fā)現(xiàn)不同的不育系表現(xiàn)有很大的差異，井岡2A見穗后要2～3 d才會開花，而井岡5A開花很快，一般見穗當(dāng)天或第2天一早就會開花。在制種實踐中，安排父母本播期時，將不育系從見穗到開花的時間考慮進去，能更好的調(diào)節(jié)父母本開花授粉時間，有利于提高雜交種產(chǎn)量。

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