杜雪樹+夏明元+戚華雄

摘要：對(duì)新選育的幾個(gè)水稻（Oryza sativa L.）兩系不育系和其他幾個(gè)常用兩系不育系柱頭外露率和柱頭活力進(jìn)行了觀察和比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以廣占63S為遺傳背景育成的2個(gè)兩系不育系MS004S和MS2080S的平均總柱頭外露率分別為36.0%和35.9%，與廣占63-4S基本相當(dāng)；MS004S和MS2080S平均活力系數(shù)分別為2.06和1.86，也與廣占63-4S基本相當(dāng)。抽穗時(shí)適宜的溫度可提高不育系的柱頭外露率和柱頭活力。

關(guān)鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）；不育系；柱頭外露率；柱頭活力

中圖分類號(hào)：S511；S334 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）24-6357-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.24.009

雜交水稻的推廣曾經(jīng)為中國的糧食生產(chǎn)做出了重大的貢獻(xiàn)。但是自進(jìn)入21世紀(jì)以來，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)乃至氣候環(huán)境都發(fā)生了巨大的變化，水稻（Oryza sativa L.）的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式受到了前所未有的挑戰(zhàn)。當(dāng)前條件下，水稻包括雜交種子的生產(chǎn)逐步向規(guī)?；⒓s化、機(jī)械化和專業(yè)化方向發(fā)展，這就一方面要求水稻品種耐肥抗倒、生物和非生物抗性好、生育期適宜、適應(yīng)機(jī)械化種植，另一方面要求選育具有超高異交結(jié)實(shí)率的不育系，制種高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，適應(yīng)機(jī)械化制種[1]。

廣占63S具有株型好、米質(zhì)優(yōu)、配合力高、雜種組合優(yōu)勢強(qiáng)等特點(diǎn)，是當(dāng)前湖北省主要的兩系核不育系之一，其配組的揚(yáng)兩優(yōu)6號(hào)、廣兩優(yōu)272、廣兩優(yōu)香66被農(nóng)業(yè)部確認(rèn)為超級(jí)稻品種；廣兩優(yōu)476連續(xù)2年被湖北省農(nóng)業(yè)廳推薦為中稻主推品種，其推廣面積達(dá)到8.7萬hm2以上。但因?yàn)槠渖锖头巧锬婢晨剐圆?，制種產(chǎn)量不理想等因素，限制了廣占系列組合的進(jìn)一步推廣。本課題通過分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)將抗性基因?qū)氲綇V占63S中，獲得了一系列以廣占63S為遺傳背景的兩系不育系。本研究擬通過觀察比較MS004S、MS2080S和另外幾個(gè)不育系的柱頭外露率和柱頭活力，進(jìn)一步了解這2個(gè)兩系不育系的柱頭外露率和柱頭活力表現(xiàn)，系統(tǒng)研究和評(píng)價(jià)了其在生產(chǎn)中的應(yīng)用前景，明確了下一步育種工作的方向。

1 材料與方法

1.1 材料

湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所抗褐飛虱兩系不育系品系MS004S、MS2080S、佳豐68S、158S以及生產(chǎn)上常用兩系不育系廣占63-4S、Y58S、1892S和C815S。MS004S、MS2080種子由本課題夏明元老師提供，佳豐68S種子由武曉智老師提供，158S種子由費(fèi)震江老師提供。廣占63-4S、Y58S和C815S種子由本課題組自繁。不育系于2015年5月15日和5月30日在本所試驗(yàn)田（武漢）分期播種，將花期安排在7月下旬至8月上旬和8月中下旬。

1.2 方法

1.2.1 柱頭外露率的調(diào)查 通過兩個(gè)不同播種期，使得不育系分別在適溫和高溫條件下抽穗。選擇2期不育系調(diào)查柱頭外露率。在終花后2 d（始花后7～9 d）取樣，每個(gè)不育系取5株，每株取2個(gè)單穗。去除包頸的穎花后，統(tǒng)計(jì)柱頭雙露數(shù)、單露數(shù)和不露數(shù)，獲得其相應(yīng)的柱頭外露率[2]。柱頭外露率按以下公式計(jì)算：

柱頭總外露率=

1.2.2 柱頭活力分析 分別在不育系2個(gè)不同花期分析柱頭活力。不育系始穗后，在盛花期每個(gè)材料選取鏡檢花粉育性為0的單株穗子50個(gè)，留下當(dāng)天開花的穎花，剪去開過的和未開的穎花后套袋。取揚(yáng)稻6號(hào)的花粉充足授粉，授粉2次（30 min之內(nèi)），授粉完畢后掛牌記錄當(dāng)天日期。從處理當(dāng)天起（第一天）每天授粉5個(gè)處理過的套袋穗子，7 d后全部授粉完畢。在授粉后20 d調(diào)查不同時(shí)間授粉稻穗的異交結(jié)實(shí)率，以此結(jié)實(shí)率表示柱頭活力[3]。根據(jù)田大成[4]提出的公式計(jì)算柱頭活力系數(shù)，即開花后第二至四天柱頭活力和與開花當(dāng)天柱頭活力之比。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不育系柱頭外露率的表現(xiàn)

2.1.1 不育系不同播種期總柱頭外露率的表現(xiàn) 從圖1中可以看出，在8個(gè)不育系中，158S的平均總柱頭外露率最高，達(dá)到了69.7%，MS004S和MS2080S的平均總柱頭外露率分別為36.0%和35.9%，與廣占63-4S基本相當(dāng)。但是與包括158S在內(nèi)的幾個(gè)總柱頭外露率高的不育系相比，廣占63-4S及MS004S、MS2080S這2個(gè)以廣占63S作為遺傳背景的不育系在2個(gè)不同播種期之間柱頭外露率變化較大，分別提高了13.6%和30.1%。這可能是因?yàn)椴挥翟诔樗霑r(shí)遇到的氣溫不同所導(dǎo)致。相比之下Y58S、1892S、C815S、佳豐68S和158S的柱頭外露率分別只提高了0.9%、0.9%、9.1%、0.2%和0.6%。這說明以廣占63S為背景的不育系總柱頭外露率可能對(duì)溫度更為敏感。

2.1.2 不同播種期對(duì)不育系雙柱頭外露率在總柱頭外露率中所占比重的影響 由圖2、圖3可見，在8個(gè)不育系材料的柱頭外露率中，雙柱頭外露率在總柱頭外露率中所占比重最高的是C815S，平均為63.2%。且在兩個(gè)不同播種期中，C815S的雙柱頭外露率在總柱頭外露率中所占比重都是最高的，分別為60.6%和65.8%。而雙柱頭外露率在總柱頭外露率中所占比重最低的是MS2080S，平均為19.1%。且同樣在兩個(gè)播種期中，MS2080S的雙柱頭外露率在總柱頭外露率中所占比重都是最低的，分別為16.5%和21.7%。MS004S雙柱頭外露率在總柱頭外露率中所占的比重平均25.0%。不育系在5月30日播種時(shí)，其雙柱頭外露率在總柱頭外露率中所占比重較5月15日播種時(shí)均有不同程度的提高。其中，不育系Y58S、1892S和C815S雙柱頭外露率在總柱頭外露率中所占比重提高的幅度較小，分別提高了6.6%、4.5%和5.2%；廣占63-4S、MS004S和MS2080S提高的幅度較大，分別為19.5%、12.8%和5.2%。佳豐68S的雙柱頭外露率占比略有下降，而158S的雙柱頭外露率占比則基本保持不變。這可能說明不育系抽穗時(shí)的氣溫會(huì)影響不育系雙柱頭外露率在總柱頭外露率中所占的比重，但在不同遺傳背景下影響的程度不同。

2.2 不育系不同播種期的柱頭活力表現(xiàn)

從圖4、圖5中可以看出，廣占63-4S、MS004S和MS2080S的結(jié)實(shí)率在開花后的第二天最高，之后隨著時(shí)間的延長，結(jié)實(shí)率逐漸下降，第六天結(jié)實(shí)率為0。說明這3個(gè)不育系的柱頭活力在第二天最高，之后柱頭活力下降，到第六天完全喪失；其余5個(gè)不育系的結(jié)實(shí)率在開花當(dāng)天最高，之后結(jié)實(shí)率逐漸下降，到第七天時(shí)結(jié)實(shí)率為0，說明Y58S、1892S、C815S、佳豐68S和158S的柱頭活力在開花的第一天最高，之后隨著時(shí)間逐漸減弱，到第七天時(shí)柱頭活力基本喪失。8個(gè)不育系在5月30日播種柱頭活力比在5月15日播種時(shí)的柱頭活力高，且8個(gè)不育系在5月30日播種的柱頭活力下降程度小于5月15日播種的不育系，說明不育系抽穗期遇到高溫可導(dǎo)致柱頭活力降低[5]。MS004S和MS2080S 2個(gè)來源于廣占63S的不育系柱頭活力與廣占63-4S基本相當(dāng)，柱頭活力隨時(shí)間變化趨勢與廣占63-4S基本一致。

3 討論

一個(gè)不育系是否能夠在生產(chǎn)上大面積推廣使用，除了不育系的配合力、株型、米質(zhì)、育性等要素外，其制種的容易程度以及制種的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)也至關(guān)重要。柱頭外露率高、柱頭活力強(qiáng)的不育系品種顯然更容易獲得更高的制種產(chǎn)量，更受到種企的歡迎。因此，選育柱頭外露率高，柱頭活力強(qiáng)的不育系品種也是今后不育系育種的一個(gè)方向。

以廣占63S為輪回親本選育的2個(gè)不育系MS004S和MS2080S的平均總柱頭外露率分別36.0%、35.9%，同廣占63-4S基本相當(dāng)。而在柱頭活力方面，MS004S和MS2080S的平均柱頭活力系數(shù)分別為2.06和1.86，同樣與廣占63-4S基本相當(dāng)。 3個(gè)具有培矮64S血緣的不育系Y58S、1892S和C815S的柱頭外露率和柱頭活力比較類似，說明種質(zhì)在一定程度上決定了柱頭外露率和柱頭活力。因此選擇合適的種質(zhì)是選育具有高柱頭外露率和柱頭活力的不育系的基礎(chǔ)[6]。同時(shí)比較8個(gè)不育系在不同播種期的柱頭外露率和柱頭活力。5月15日播種的8個(gè)不育系，除1892S在7月下旬抽穗外，余下7個(gè)不育系均在8月上旬抽穗。在抽穗的這段時(shí)間里武漢最高氣溫徘徊在35～36 ℃，不育系抽穗受到高溫的影響。5月30日播種的不育系，抽穗期在8月中下旬。8月中旬武漢最高氣溫徘徊在33 ℃左右，且8月下旬大部分時(shí)間最高氣溫只有30 ℃，氣溫較為適宜，8個(gè)不育系的柱頭外露率和柱頭活力均有所提高。這說明抽穗期適宜的溫度有利于提高柱頭外露率和柱頭活力[7]。同時(shí)也說明制種時(shí)充分考慮父母本的特性，合理安排花期，揚(yáng)長避短，可提高雜交種產(chǎn)量。

當(dāng)前極端天氣頻發(fā)，這就要求育種家在考慮不育系育性、配合力、生物逆境抗性等的同時(shí)，需要將比以往更多的注意力投入到不育系的高異交結(jié)實(shí)率、雜交種制種的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)上。筆者認(rèn)為選育高柱頭外露率和高柱頭活力不育系可以從以下兩個(gè)方面著手：一方面，選用高柱頭外露率和高柱頭活力的種質(zhì)資源作為親本，在選育過程中持續(xù)關(guān)注轉(zhuǎn)育材料的柱頭外露率和柱頭活力；另一方面，通過分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)來選育高柱頭外露率和高柱頭活力的不育系[8]。但需要注意的是，當(dāng)前雖然已經(jīng)定位了諸多控制水稻柱頭外露率的QTL，但單個(gè)QTL對(duì)柱頭外露率的貢獻(xiàn)并不大，實(shí)際應(yīng)用中需要將多個(gè)QTL聚合在一起，才能產(chǎn)生理想的作用[9]。

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