汪德鋒，雷新民，曹 明，袁經(jīng)天，任 紅，楊小鋒（三亞市南繁科學(xué)技術(shù)研究院，海南 三亞 572000）

防蟲(chóng)網(wǎng)隔離對(duì)水稻花粉飄移的影響研究

汪德鋒，雷新民，曹 明，袁經(jīng)天，任 紅，楊小鋒
（三亞市南繁科學(xué)技術(shù)研究院，海南 三亞 572000）

以恢復(fù)系測(cè)64-7和不育系珍汕97A為材料，研究防蟲(chóng)網(wǎng)隔離對(duì)水稻花粉飄移距離的影響。結(jié)果表明：孔徑0.075、0.048、0.038 mm的防蟲(chóng)網(wǎng)均能影響花粉漂移的頻率，但三者隔離效果差異不顯著；花粉漂移頻率與風(fēng)向和風(fēng)速大小密切相關(guān)，即下風(fēng)口的漂移頻率顯著高于上風(fēng)口的漂移頻率，但經(jīng)防蟲(chóng)網(wǎng)隔離后二者差異不顯著；4個(gè)試驗(yàn)處理漂移頻率總體趨勢(shì)相同，即隨著距離的增加，漂移頻率逐漸減小。因此生產(chǎn)原種應(yīng)該使用孔徑0.048 mm的防蟲(chóng)網(wǎng)。

水稻；防蟲(chóng)網(wǎng)隔離；花粉漂移

汪德鋒，雷新民，曹明，等. 防蟲(chóng)網(wǎng)隔離對(duì)水稻花粉飄移的影響研究［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，43（8）：16-21.

水稻為自花授粉植物，其花粉在風(fēng)、昆蟲(chóng)等傳播媒介的作用下向四周擴(kuò)散，導(dǎo)致一定的異交率。Messeguer［1-2］、盧寶榮［3-4］、賈士榮［5］、Sun［6］和Oh［7］等以轉(zhuǎn)基因水稻和常規(guī)稻或雜交稻分別作為供體花粉源和花粉受體研究花粉漂移，得到花粉漂移產(chǎn)生的異交結(jié)實(shí)率在0.011%～3.04%之間，說(shuō)明水稻是典型的自花授粉作物，供體花粉漂移對(duì)常規(guī)稻或雜交稻影響較小。賈士榮研究團(tuán)隊(duì)以8個(gè)秈、粳稻不育系為花粉受體進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)漂移產(chǎn)生的異交率最高可達(dá)92.01%，最大飄移距離可遠(yuǎn)至320 m［5］，說(shuō)明供體花粉漂移對(duì)不育系影響極大。因此，不育系材料是研究花粉漂移的最佳材料。目前，在雜交水稻的制種過(guò)程中，為了保證品種的純度，應(yīng)該采取某些措施避免除花粉供體花粉外的漂移事件的發(fā)生。大面積制種一般采用的措施是距離隔離和花期隔離［8］，能在一定程度上避免花粉漂移影響制種。為了節(jié)省土地資源和不誤農(nóng)時(shí)，小面積制種或育種通常采用屏障隔離如隔離布等。防蟲(chóng)網(wǎng)具有易透風(fēng)、易固定、耐用等特點(diǎn)，在小面積制種或育種上同樣也受到一些人的青睞，但相關(guān)研究報(bào)道很少，尤其是基礎(chǔ)研究十分缺乏。因此，我們擬對(duì)防蟲(chóng)網(wǎng)隔離對(duì)水稻花粉飄移距離的影響進(jìn)行研究，以期為生產(chǎn)上小面積制種或育種使用合適目數(shù)的防蟲(chóng)網(wǎng)提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試材料為秈稻恢復(fù)系測(cè)64-7（花粉供體）和秈稻不育系珍汕97A（花粉受體），試驗(yàn)于2015年2～7月在海南三亞國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園試驗(yàn)基地進(jìn)行，試驗(yàn)田面積2 km2。基地內(nèi)安裝有Watchdog2550自動(dòng)氣象儀，可實(shí)時(shí)提供氣溫、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓和雨量等氣象數(shù)據(jù)。

1.2試驗(yàn)方法

選取地勢(shì)較為平坦的地塊，在田塊中央劃出半徑為5 m的圓圈，其內(nèi)種植供體花粉源秈稻恢復(fù)系測(cè)64-7。為確保水稻花期相遇，測(cè)64-7分3期播種，分別于2015年2月11、18、25日播種；珍汕97A于3月2日播種。采用防蟲(chóng)網(wǎng)物理隔離的方法對(duì)花粉漂移的控制進(jìn)行研究，防蟲(chóng)網(wǎng)高度3 m，頂部敞開(kāi)。試驗(yàn)田間布局見(jiàn)圖1。試驗(yàn)設(shè)孔徑0.075、0.048 mm、0.038 mm防蟲(chóng)網(wǎng)隔離和不用防蟲(chóng)網(wǎng)隔離的對(duì)照4個(gè)處理。

圖1　試驗(yàn)田間布局

花粉供體圓圈外四周按一定的株行距種植大于30 m長(zhǎng)的不育系珍汕97A花粉受體帶，種植后按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)的水肥管理，期間主要使用的農(nóng)藥有三唑磷、毒死蜱、殺蟲(chóng)雙等。水稻花期前，利用防蟲(chóng)網(wǎng)將花粉供體與花粉受體隔離開(kāi)；抽穗達(dá)到5%～10%時(shí)，分3～4次噴施“九二○”，每667 m2用420 g，其中母本360～370 g，父本50～60 g；在水稻花期記載風(fēng)向、風(fēng)力、降雨、相對(duì)濕度及溫度等氣候因子。

在水稻成熟后，以花粉供體水稻種植中心為圓點(diǎn)、邊界為取樣起點(diǎn)，從東、東北、北、西北、西、西南、南、東南8個(gè)方向分別采集距花粉供體圓區(qū)1、2、3、4、5、6、7、10、12、15、20、25、30 m處花粉受體植株所結(jié)種子，各處理同一距離范圍內(nèi)的種子隨機(jī)分3次重復(fù)采集，脫粒后分別統(tǒng)計(jì)數(shù)量。

利用Excel和SPSS19.0軟件，對(duì)不同方向、距離花粉受體植株結(jié)實(shí)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，花粉漂移頻率通過(guò)計(jì)算各方向各處花粉供體水稻與受體不育系的異交結(jié)實(shí)率即可得出，計(jì)算公式為：漂移頻率（%）= 同方向同距離的受體不育系的實(shí)粒數(shù) / 同處不育系的總粒數(shù)×100。

2　結(jié)果與分析

2.1在無(wú)防蟲(chóng)網(wǎng)隔離條件下不同距離的漂移頻率比較

花粉供體區(qū)即花粉源的面積為78.5 m2?；ǚ凼荏w花期與三期花粉供體都有相遇，與二期花粉供體相遇較好。從表1可以看出：揚(yáng)花期以西南風(fēng)為主，測(cè)得最大漂移頻率為26.688%，發(fā)生在東北方向；東北方向：1 m處的漂移頻率與其他各處的漂移頻率存在顯著差異；2、5、7 m處的漂移頻率無(wú)顯著差異，但與其他各處的漂移頻率存在顯著差異；10、12、15 m處的漂移頻率無(wú)顯著差異。正北方向：各處的漂移頻率均存在顯著差異。正東方向：7 m以?xún)?nèi)，各處的漂移頻率均存在顯著差異；7 m處的漂移頻率與10、12 m處的漂移頻率均無(wú)顯著差異，但與15 m處的漂移頻率存在顯著差異。東南方向：1、2、3 m處的漂移頻率分別與各處的漂移頻率存在顯著差異；4、5 m處的漂移頻率無(wú)顯著差異，但與其他各處的漂移頻率均存在顯著差異。正南方向：1、2、3 m處的漂移頻率分別與各處的漂移頻率存在顯著差異，4、5、6、7 m處的漂移頻率無(wú)顯著差異。正西方向：1、2、3、4 m處的漂移頻率無(wú)顯著差異，5、6、7 m處的漂移頻率無(wú)顯著差異，但1、2、3、4 m處分別與5、6、7 m各處的漂移頻率均存在顯著差異。西北方向：15 m以?xún)?nèi)，各處的漂移頻率分別與其他各處的漂移頻率均存在顯著差異，12 m后，各處的漂移頻率逐漸趨于穩(wěn)定。西南方向：漂移頻率逐漸減少，且各處的漂移頻率分別與其他各處的漂移頻率存在顯著差異。最小的漂移頻率為0.024%，發(fā)生在西北方向；30 m處還有異交結(jié)實(shí)存在；從北、東、東北、東南、南、西、西北和西南8個(gè)方向來(lái)看，各方向的花粉漂移頻率隨著距離的增大，漂移頻率逐漸減少，大部分存在顯著差異，12 m后的漂移頻率無(wú)顯著差異；東北方向漂移頻率最大，為26.688%，西南方向最小，為0.435%；漂移事件主要以東北方向?yàn)橹?，與各方向同一距離的漂移頻率相比存在顯著差異；西和西南方向較少發(fā)生漂移事件，漂移頻率都小于1%；花粉源5 m外，南、西、西北和西南4個(gè)方向較少發(fā)生漂移事件；花粉源15 m以?xún)?nèi)，北、東、東北、東南4個(gè)方向的漂移頻率都大于1%，特別是東北方向的漂移頻率大于8%。

表1　不用防蟲(chóng)網(wǎng)隔離下同一方向不同距離的漂移頻率比較

2.2在無(wú)防蟲(chóng)網(wǎng)隔離條件下各方向的漂移頻率比較

從表2可以看出，北、東、東北和東南4個(gè)方向各距離處的漂移頻率都大于南、西、西北和西南4個(gè)方向?qū)?yīng)各處的漂移頻率；東北方向各處的漂移頻率與其他各方向同距離處的漂移頻率相比存在顯著差異；從各方向花粉源等距離各處來(lái)看：4 m以?xún)?nèi)，東面、北面和東南面等距離各處的漂移頻率無(wú)顯著差異，但與其他幾個(gè)方向的漂移頻率存在顯著差異；南面和西北面無(wú)顯著差異，但與其他幾個(gè)方向的漂移頻率存在顯著差異；西面和西南面無(wú)顯著差異，但與其他幾個(gè)方向的漂移頻率存在顯著差異。4、5、6、7 m處，南、西和西南各方向等距離各處的漂移頻率無(wú)顯著差異，但與其他幾個(gè)方向的漂移頻率存在顯著差異。4～7 m范圍內(nèi)，北面和西北面各處的漂移頻率分別與其他幾個(gè)方向等距離各處存在顯著差異。4、7 m處，東面的漂移頻率分別與其他幾個(gè)方向等距離各處存在顯著差異。10～15 m范圍內(nèi)，東面和東南面等距離各處的漂移頻率無(wú)顯著差異，但與東北和西北方向等距離各處存在顯著差異。20～30 m范圍內(nèi)，東南方向和西北方向等距離各處的漂移頻率存在顯著差異。

2.3在防蟲(chóng)網(wǎng)隔離條件下花粉漂移的距離和頻率

從表3可以看出，經(jīng)防蟲(chóng)網(wǎng)隔離后，各方向同一距離各處的漂移頻率明顯下降，且與對(duì)照同方向等距離各處的漂移頻率相比存在顯著差異；除1 m處，其他各處的漂移頻率均小于0.1%；經(jīng)孔徑0.075、0.048、0.038 mm防蟲(chóng)網(wǎng)隔離后，各方向等距離各處的漂移頻率均隨著距離增加而遞減，且對(duì)應(yīng)各處的漂移頻率無(wú)顯著差異；同方向等距離各處的漂移頻率大小順序?yàn)椋嚎讖?.075 mm＞0.048 mm＞0.038 mm，但相互之間無(wú)顯著差異。防蟲(chóng)網(wǎng)隔離后，最小的漂移頻率為0.001%，分別發(fā)生在東、南、西南面孔徑0.038 mm防蟲(chóng)網(wǎng)隔離的20、25、30、12 m處；最大的漂移頻率為0.159%，發(fā)生在東南面孔徑0.075 mm防蟲(chóng)網(wǎng)隔離的1 m處。

表2　不用防蟲(chóng)網(wǎng)隔離下同一距離不同方向的漂移頻率比較

防蟲(chóng)網(wǎng)隔離后，各方向等距離各處的漂移頻率均隨著距離增加而遞減，且對(duì)應(yīng)各處的漂移頻率差異無(wú)顯著差異；同方向等距離各處的漂移頻率的大小順序?yàn)椋嚎讖?.075 mm＞0.048 mm＞0.038 mm，但相互之間無(wú)顯著差異。防蟲(chóng)網(wǎng)隔離后，最小的漂移頻率為0.001%，分別發(fā)生在東、南、西南面孔徑0.038 mm防蟲(chóng)網(wǎng)隔離的20、25、30、12 m處；最大的漂移頻率為0.159%，發(fā)生在東南面孔徑0.075 mm防蟲(chóng)網(wǎng)隔離的1 m處。

3　討論

長(zhǎng)期以來(lái)，中國(guó)雜交水稻制育種中應(yīng)用最為普遍的純度保障技術(shù)是用隔離布作為防護(hù)風(fēng)障［9］。本試驗(yàn)結(jié)果表明：利用孔徑0.075、0.048、0.038 mm的防蟲(chóng)網(wǎng)隔離均能將花粉漂移頻率控制在0.2%以下，若相隔1 m以上的距離，可將漂移頻率控制在0.1%以下，使種子純度保證在99.9%以上，達(dá)到原種的純度要求。不同孔徑的防蟲(chóng)網(wǎng)比較試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：孔徑0.075、0.048、0.038 mm防蟲(chóng)網(wǎng)隔離后，均能極大地減少花粉漂移頻率，三者無(wú)顯著差異，說(shuō)明孔徑0.075 mm防蟲(chóng)網(wǎng)隔離后，隔離效果趨于平緩，繼續(xù)減小防蟲(chóng)網(wǎng)的孔徑，對(duì)花粉漂移頻率影響不大，但在1 m距離內(nèi)，孔徑0.075 mm防蟲(chóng)網(wǎng)不能把漂移頻率控制在0.1%以下，為了達(dá)到原種的純度，應(yīng)減小防蟲(chóng)網(wǎng)的孔徑，因此，使用孔徑0.048 mm防蟲(chóng)網(wǎng)能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)原種的要求。

水稻也是風(fēng)力傳粉作物，花粉漂移量的多少受到開(kāi)花期間風(fēng)向和風(fēng)力的影響。Yuan等［10］、肖國(guó)櫻等［11］研究發(fā)現(xiàn)花粉的漂移頻率與開(kāi)花期的風(fēng)向有密切關(guān)系，下風(fēng)口的漂移頻率顯著高于上風(fēng)口的漂移頻率。本試驗(yàn)結(jié)果與Yuan等［10］、肖國(guó)櫻等［11］的結(jié)果一致，對(duì)照試驗(yàn)下風(fēng)口的漂移頻率為8.474%～26.888%，顯著高于上風(fēng)口的漂移頻率0.138%～0.435%。但經(jīng)孔徑0.075、0.048、0.038 mm防蟲(chóng)網(wǎng)隔離后，下風(fēng)口的漂移頻率為0.02%～0.085%，上風(fēng)口的漂移頻率為0.01%～0.076%，兩者無(wú)顯著差異。說(shuō)明防蟲(chóng)網(wǎng)隔離極大地影響了水稻花粉漂移。

表3　不同孔徑防蟲(chóng)網(wǎng)隔離對(duì)花粉漂移頻率（%）的影響

水稻花粉的擴(kuò)散主要取決于氣象條件，如Song等［12-13］認(rèn)為風(fēng)速是決定花粉擴(kuò)散的主要?dú)庀笠蜃又?，且風(fēng)速大小與最大花粉擴(kuò)散距離成正比。本試驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)照的花粉漂移頻率為0.024%～26.688%，而經(jīng)過(guò)防蟲(chóng)網(wǎng)隔離后，花粉漂移頻率為0.001%～0.159%，兩者存在顯著差異，且前者與后者相差24～168倍。這是由于防蟲(chóng)網(wǎng)的阻擋，使風(fēng)速降低，能透過(guò)防蟲(chóng)網(wǎng)的花粉自然比較少，導(dǎo)致頻率比較低。隨著距離的增加，漂移頻率出現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，這是因?yàn)殡S著與花粉源距離的增大，空氣中的花粉密度逐漸降低［6，13-14］。而同時(shí)，在轉(zhuǎn)基因水稻周?chē)嬖诜寝D(zhuǎn)基因水稻，不同來(lái)源花粉此消彼長(zhǎng)的結(jié)果導(dǎo)致了漂移頻率的迅速下降［15］。因此，水稻花粉漂移受風(fēng)速影響。

［1］ Messeguer J，F(xiàn)ogher C，Guiderdoni E，et al. Field assessments of gene flow from transgenic to cultivated rice（Oryza sativa L.） using a herbicide resistance gene as tracer marker［J］. Theoretical and Applied Genetics，2001，103 （8）：1151-1159.

［2］ Messeguer J，Marfa V，Catala M M，et al. A field study of pollen-mediated gene flow from Mediterranean GM rice to conventional rice and the red rice weed［J］. Molecular Breeding，2004，13（1）：103-112.

［3］ Rong J，Song Z，Su J，et al. Low frequency of transgene flow from Bt/CpTI rice to its nontransgenic counterparts planted at close spacing［J］. New Phytologist，2005，168（3）：559-566.

［4］ Rong J，Xia H，Zhu Y，et al. Asymmetric gene flow between traditional and hybrid rice varieties （Oryza sativa）indicated by nuclear simple sequence repeats and implications for germplasm conservation［J］. New Phytologist，2004，163 （2）：439-445.

［5］ Jia S，Wang F，Shi L，et al. Transgene flow to hybrid rice and its male-sterile lines［J］. Transgenic Research，2007，16（4）：491-501.

［6］ Sun G，Dai W，Cui R，et al. Gene flow from glufosinate-resistant transgenic hybrid rice Xiang 125S/Bar68-1 to weedy rice and cultivated rice under different experimental designs［J］. Euphytica，2015，204（1）：211-227.

［7］ Oh S D，Lee S M，Sohn S I，et al. Assessment of gene flow from disease resistant（OsCK1）genetically modified rice to its non-GM rice and weedy rice［C］. The Korea breeding society Seminar，2015：183-183.

［8］ 何美丹. 利用物理屏障控制轉(zhuǎn)基因水稻基因飄流的研究［D］. ?？冢汉Ｄ洗髮W(xué)，2012.

［9］ 周業(yè)嫻，劉壽東，胡凝，等. 基于隔離布防護(hù)的水稻冠層上方風(fēng)速分布特征［J］. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（21）：28-31.

［10］ Yuan Q H，Shi L ，Wang F ，et al. Investigation of rice transgene flow in compass sectors by using male sterile line as a pollen detector［J］. Tag. theoretical & Applied Genetics.theoretische Und Angewandte Genetik，2007，115（4）：549-560.

［11］ 肖國(guó)櫻. 抗除草劑轉(zhuǎn)基因水稻花粉漂移距離及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析［J］. 雜交水稻，2009，24（4）：78-80.

［12］ Song Z P，Lu B R，Zhu Y J. Gene flow from cultivated rice to the wild species Oryza rufipogon under experimental field conditions［J］. New Phytologist，2003，157（3）：657-665.

［13］ Song Z，Lu B R，Chen J. Pollen flow of cultivated rice measured under experimental conditions［J］. Biodiversity & Conservation，2004，13（3）：579-590.

［14］ 俞龍.轉(zhuǎn)基因水稻熱區(qū)外源基因漂移的檢測(cè)［J］.中國(guó)科技博覽，2015（34）：176-178.

［15］ Song Z，Li B，Chen J，et al. Genetic diversity and conservation of common wild rice（Oryza rufipogon）in China［J］. Plant Species Biology，2005，20（2）：83-92.

（責(zé)任編輯 楊賢智）

Effects of fly net separating on pollen flow of rice

WANG De-feng，LEI Xin-min，CAO Ming，YUAN Jing-tian，REN Hong，YANG Xiao-feng
（Sanya Science and Technology Academy for Crop Winter Multiplication，Sanya 572000，China）

A restorer line rice Ce64-7 and a male sterile rice Zhenshan 97A were used as materials，the effects of fly net separating on pollen flow of rice were studied. The results showed that fly nets with 200 mesh，300 mesh and 400 mesh all could affect the frequency of pollen flow，but there was no significant difference among the three nets. Frequency of pollen flow was closely related to wind direction，the frequency of pollen flow in down-wind direction was significantly higher than that in up-wind direction，but frequency in the two directions showed no significant difference after fly net separating. The overall trend of drift frequency was the same in the four treatments，the drift frequency decreased with the increase of distance. Results indicated that during the prime seed production period，we should use fly net with 300 mesh.

rice；fly net separating；pollen flow

S511.03.51

A

1004-874X（2016）08-0016-06

2016-04-11

海南省重大科技項(xiàng)目（ZDZX2013010）

汪德鋒（1987-），男，碩士，研究實(shí)習(xí)員，E-mail：463161974@qq.com

楊小鋒（1977-），男，博士，研究員，E-mail：hnmelon2008@163.com