郭桂英 王青林魯偉林 馬漢云 沈光輝 全瑞蘭 余新春 扶定 霍二偉

（信陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，河南信陽(yáng)464000；*通訊作者：Wangqinglin868@Sina.com）

秈型光溫敏核不育系柱頭性狀表現(xiàn)

郭桂英 王青林*魯偉林 馬漢云 沈光輝 全瑞蘭 余新春 扶定 霍二偉

（信陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，河南信陽(yáng)464000；*通訊作者：Wangqinglin868@Sina.com）

以5個(gè)秈型光溫敏核不育系為材料，分別對(duì)其柱頭外露率、柱頭長(zhǎng)度、柱頭寬度、柱頭面積和柱頭體積以及柱頭活力等指標(biāo)進(jìn)行了觀察測(cè)定，并以柱頭外露率作為首要指標(biāo)進(jìn)行排序，得出了參試光溫敏核不育系材料柱頭綜合性狀表現(xiàn)結(jié)果，依次為F168S、信矮10-4S、矮青34S、廣占63-4S、信豐9826S。

光溫敏不育系：柱頭外露率：柱頭面積：柱頭體積：柱頭活力

水稻不育系的異交特性是影響不育系繁殖與雜交水稻制種產(chǎn)量及種子生產(chǎn)成本的重要因素之一[1]。Virmani等[2]研究指出，水稻的異交特性是選育優(yōu)良雜交稻親本與制種上采取相應(yīng)措施的重要依據(jù)。因此，不育系優(yōu)良的異交特性成為雜交水稻制種的關(guān)鍵[3-5]。水稻不育系異交特性主要包括穗部特點(diǎn)（包頸長(zhǎng)度、包頸粒率）、柱頭特性（柱頭形態(tài)、柱頭活力、柱頭外露率）、開(kāi)花習(xí)性（花時(shí)、張穎角度、張穎歷時(shí)）等性狀，其中最主要的是柱頭特性[6-7]。另外，不育系的異交結(jié)實(shí)情況除受到自身的遺傳因素引起的異交特性的差異外，還受到父母本花期相遇情況、父本花粉密度、開(kāi)花天氣狀況等諸多因素的影響[8]。可見(jiàn)，在雜交水稻制種過(guò)程中，不育系的異交結(jié)實(shí)率是諸多因素綜合作用的結(jié)果。本文通過(guò)對(duì)5個(gè)實(shí)用型水稻光溫敏核不育系的柱頭特性進(jìn)行比較研究，旨在為雜交水稻種子生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以信豐9826S（信豐9826突變育成）、信矮10-4S（培矮 64S/信 318）、矮青 34S（培矮 64S/信 95-28）、F168S（Y58S/P88S）和廣占 63-4S（廣占 63S系選）等 5個(gè)秈型光溫敏核不育系為材料，以廣占63-4S作為對(duì)照。另外，用信豐704作恢復(fù)系配組進(jìn)行柱頭活力測(cè)定。信豐9826S、信矮10-4S、矮青34S和F168S均由河南省信陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻所育成。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年、2016年在信陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)田進(jìn)行，按照不育系的生育期長(zhǎng)短進(jìn)行分期播種，使各不育系均在8月上中旬抽穗，在相同的時(shí)間段內(nèi)觀察各不育系的柱頭性狀。株行距13.3 cm×20.0 cm，每行20株，不育系每個(gè)材料種6行；為保證充足的花粉量，種植大量的父本材料。實(shí)施常規(guī)肥水管理措施。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 柱頭外露率

每個(gè)材料隨機(jī)取剛剛終花的10個(gè)稻穗，將葉鞘外的穎花分成柱頭雙露、柱頭單露和柱頭不露3部分，分別計(jì)算柱頭雙露率、柱頭單露率和柱頭總外露率[9]。柱頭雙露率（%）=葉鞘外柱頭雙露穎花數(shù)/葉鞘外柱頭穎花總數(shù)×100；柱頭單露率（%）=葉鞘外柱頭單露穎花數(shù)/葉鞘外柱頭穎花總數(shù)×100；柱頭總外露率=（葉鞘外柱頭單露穎花數(shù)+葉鞘外柱頭雙露穎花數(shù)）/葉鞘外柱頭穎花總數(shù)×100。

1.3.2 柱頭面積大小和柱頭體積

隨機(jī)取10個(gè)開(kāi)放的穎花，放在刻度載玻片上，在顯微鏡下測(cè)量單個(gè)柱頭的長(zhǎng)和寬，計(jì)算柱頭表面積[9]和柱頭體積[8]。柱頭表面積=（[柱頭長(zhǎng)度×柱頭寬度×3.14）+（柱頭寬度/2）2×3.14]×2；柱頭體積=3.14×柱頭長(zhǎng)度×（柱頭寬度/2）2。

1.3.3 柱頭活力測(cè)定

測(cè)定前，需在盛花期的每個(gè)不育系植株上隨機(jī)取10個(gè)稻穗鏡檢樣，再用顯微鏡觀察不育系花粉是否可育，然后篩選花粉不育植株進(jìn)行柱頭活力測(cè)定。柱頭活力測(cè)定需隨機(jī)選取35個(gè)伸出葉鞘1/3長(zhǎng)度稻穗，剪去已經(jīng)開(kāi)花和下部幼嫩的穎花，留下當(dāng)天開(kāi)花穎花，剪穎并套袋，自當(dāng)天起，每天選5穗進(jìn)行2次人工授粉，連續(xù)授粉7 d，每天授以基本相同的恢復(fù)系花粉量，25 d后調(diào)查不同時(shí)間授粉稻穗的異交結(jié)實(shí)率，用異交結(jié)實(shí)率的變化衡量柱頭活力，并計(jì)算柱頭活力系數(shù)。柱頭活力系數(shù)=穎花開(kāi)花后2～7 d異交結(jié)實(shí)率/穎花開(kāi)花當(dāng)天異交結(jié)實(shí)率。

表1 供試材料的柱頭外露率（%）

表2 供試材料的柱頭特性

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與作圖，并采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 柱頭外露率

由表1可以看出，柱頭外露率各個(gè)不育系之間存在明顯差異，其中，F(xiàn)168S的柱頭總外露率和柱頭雙外露率均最高，分別為85.97%和55.02%，比對(duì)照廣占63-4S分別高出31.26個(gè)和40.41個(gè)百分點(diǎn)，但單外露率比對(duì)照低了9.16個(gè)百分點(diǎn)；信豐9826S的柱頭總外露率和柱頭雙外露率最低，分別為38.14%和3.71%，柱頭單外露率為34.51%，其單外露率比對(duì)照廣占63-4S低5.59個(gè)百分點(diǎn)，但比矮青34S和F168S分別高7.47個(gè)和3.57個(gè)百分點(diǎn)；信矮10-4S和矮青34S的柱頭總外露率均比對(duì)照高。矮青34S、F168S的柱頭雙外露率高于柱頭單外露率，這對(duì)于提高異交結(jié)實(shí)率非常有利。

2.2 柱頭大小及形態(tài)特征

由表2可以看出，信豐9826S和F168S的柱頭長(zhǎng)度最長(zhǎng)，分別為1.88 mm和1.81 mm；其次是廣占63-4S和矮青34S；信矮10-4S最短，僅為1.52 mm。5個(gè)不育系柱頭寬度差異不大，最寬的是F168S，為0.86 mm；其次是廣占63-4S、信豐9826S、信矮10-4S；最小的是矮青34S，為0.60 mm。柱頭表面積以F168S最大，達(dá)10.94 mm2；其次為廣占 63-4S（9.17 mm2）、信豐 9826S（8.48 mm2）和矮青 34S（7.01 mm2）；信矮 10-4S 的柱頭表面積最小，僅為6.98 mm2。不育系的柱頭表面積越大，接受外來(lái)花粉的機(jī)會(huì)越多，越有利于異交結(jié)實(shí)率的提高。柱頭體積較大的是F168S和廣占63-4S，分別為1.05 mm3和0.78 mm3；其次為信豐9826S和信矮10-4S；最小的是矮青 34S，僅 0.48 mm3。

總之，不育系柱頭長(zhǎng)度和寬度值越大，柱頭表面積和柱頭體積就越大，越有利于不育系異交結(jié)實(shí)率提高。

2.3 不育系柱頭活力表現(xiàn)

2.3.1 供試不育系柱頭活力變化規(guī)律

由圖1可以看出，除矮青34S外，其他4個(gè)不育系材料均是在開(kāi)花第1 d柱頭活力較低，之后稍有波動(dòng)，第2 d到第4 d柱頭活力達(dá)到高峰，后隨開(kāi)花后的天數(shù)增加，柱頭活力呈不同程度下降。其中，矮青34S開(kāi)花后第1 d柱頭活力最高，第1～2 d較平穩(wěn)下降，隨后急劇下降，到第7 d柱頭活力幾乎完全喪失；F168S柱頭生活力從開(kāi)花后1～3 d呈上升趨勢(shì)，第3 d柱頭活力達(dá)到高峰，第4～7 d呈平緩下降趨勢(shì)；信矮10-4S的柱頭活力在開(kāi)花后1～3 d呈較快上升趨勢(shì)，到第3 d達(dá)到最高，開(kāi)花后第4 d柱頭生活力迅速下降，到第6 d稍有波動(dòng)，但總體呈下降趨勢(shì)；信豐9826S開(kāi)花第1 d，柱頭活力在這5個(gè)不育系中最低，但其開(kāi)花后第2 d柱頭活力就達(dá)到高峰，第3 d明顯下降，直到第7 d柱頭活力幾乎完全喪失；廣占63-4S（CK）開(kāi)花后第1～4 d柱頭活力在第3 d稍有波動(dòng)，整體呈較明顯上升趨勢(shì)，在開(kāi)花后第4 d達(dá)到最高，第5 d柱頭活力迅速下降，第6 d、第7 d柱頭活力幾乎完全喪失。F168S異交結(jié)實(shí)率峰值高達(dá)66.21%，明顯高于其他4個(gè)不育系；廣占63-4S（CK）結(jié)實(shí)率接近40.0%；其他3個(gè)不育系結(jié)實(shí)率峰值均低于40.0%。

2.3.2 供試材料柱頭活力和活力系數(shù)

從柱頭活力系數(shù)看，F(xiàn)168S和信矮10-4S柱頭活力最強(qiáng)，活力系數(shù)分別為8.52和8.43，說(shuō)明它們的柱頭維持高活力時(shí)間比較長(zhǎng)，柱頭活力下降比較慢。F168S在開(kāi)花后第7 d的異交結(jié)實(shí)率仍達(dá)到40.74%，信矮10-4S在開(kāi)花后第7 d的異交結(jié)實(shí)率仍可以達(dá)到10.03%；柱頭活力中等的為信豐9826S和廣占63-4S，柱頭生活力系數(shù)分別為6.90和4.81；柱頭活力最低的為矮青34S，雖其開(kāi)花第1 d和第2 d結(jié)實(shí)率較高，但開(kāi)花后第3 d起柱頭生活力急劇下降，柱頭活力系數(shù)僅為0.87，說(shuō)明其柱頭生活力保持時(shí)間較短（表3）。

圖1 5個(gè)秈稻光溫敏核不育系材料的柱頭活力變化

表3 供試材料的柱頭活力表現(xiàn)

表4 觀察項(xiàng)目間的相關(guān)系數(shù)

2.3.2 供試材料觀察項(xiàng)目間的相關(guān)系數(shù)

從表4可以看出，柱頭寬與柱頭面積和柱頭活力系數(shù)呈極顯著正相關(guān)（r均為 0.96，P＜0.01）；柱頭面積與柱頭活力系數(shù)呈顯著正相關(guān)（r=0.83，P＜0.05）；柱頭體積與柱頭活力系數(shù)呈極顯著正相關(guān)（r=0.89，P＜0.01）。

3 結(jié)論與討論

3.1 水稻不育系柱頭外露率

吳爽等[10]研究表明，柱頭外露率與異交結(jié)實(shí)率呈顯著正相關(guān)。林建榮等[11]研究發(fā)現(xiàn)，不育系柱頭外露率的高低直接影響著其異交結(jié)實(shí)率的高低。另外，也有研究指出，柱頭外露率與異交結(jié)實(shí)率呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.979**[12]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，參試不育系的柱頭總外露率和柱頭雙外露率從高到低為F168S＞信矮10-4S＞矮青34S＞廣占63-4S＞信豐9826S。在雜交水稻制種時(shí)，選擇柱頭外露率高的F168S、信矮10-4S和矮青34S不育系材料有助于提高異交結(jié)實(shí)率，也能在一定程度上提高雜交水稻制種和繁種產(chǎn)量。對(duì)于信豐9826S可通過(guò)雜交重組后連續(xù)多代回交的育種手段進(jìn)行改良，但如果考慮到傳統(tǒng)的遺傳改良很難保證基因聚合效率和避免連鎖累贅（Linkage drag），那么分子輔助選擇可成為信豐9826S柱頭外露率改良的最佳方法。

3.2 水稻不育系柱頭大小及形態(tài)特征

不育系柱頭長(zhǎng)度、寬度、表面積、體積等性狀指標(biāo)是衡量柱頭大小的重要依據(jù)。喻婷等[13]通過(guò)性狀相關(guān)和通徑分析的結(jié)果顯示，與柱頭外露率關(guān)系最密切的花器性狀為柱頭長(zhǎng)、柱頭寬和穎花長(zhǎng)寬比。有研究指出，柱頭的長(zhǎng)度和寬度對(duì)柱頭外露率有一定的影響[10，13]。柱頭面積大的不育系接受外來(lái)花粉機(jī)會(huì)多，有利于提高異交結(jié)實(shí)率[9]。也有研究得出，水稻不育系異交結(jié)實(shí)率與柱頭長(zhǎng)度、柱頭寬度、柱頭面積、柱頭體積均呈顯著正相關(guān)[8]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，參試不育系柱頭面積和柱頭體積最大的為F168S，其次為廣占63-4S，信豐9826S居中，矮青34S和信矮10-4S較小。因此，F(xiàn)168S、柱頭接受外來(lái)花粉機(jī)會(huì)最多，廣占63-4S和信豐9826S次之，矮青34S和信矮10-4S則因其柱頭面積和柱頭體積較小而接受花粉機(jī)會(huì)較少，對(duì)于異交結(jié)實(shí)率的提高影響不大。

3.3 水稻不育系柱頭活力

異交結(jié)實(shí)率的提高依賴于母本不育系柱頭外露率與柱頭存活率的協(xié)同作用，因此，對(duì)不育系外露柱頭活力的研究十分重要。有研究表明，柱頭活力越高，相應(yīng)的異交結(jié)實(shí)率就越高[14]。換句話說(shuō)，就是不育系外露柱頭保持接受花粉的能力越高，接受外來(lái)花粉受精結(jié)實(shí)的可能性就越大，異交結(jié)實(shí)率就越高[15]。研究得出，不育系開(kāi)花后第2 d，仍有65%以上外露的柱頭保持著受粉能力[16]。不育系柱頭活力這一特性，在雜交稻制種生產(chǎn)中有很高的利用價(jià)值[6，17]，對(duì)提高制種產(chǎn)量有極大的幫助。通過(guò)測(cè)定柱頭活力可以很好地了解不育系的有效授粉時(shí)間，在花期不能很好相遇或遇上陰雨天氣時(shí)，利用母本開(kāi)花閉穎后外露柱頭的活力，仍可通過(guò)把握有效授粉時(shí)間來(lái)提高結(jié)實(shí)率。在正?；ㄆ谙嘤銮闆r下，可通過(guò)增加授粉次數(shù)，充分利用柱頭活力增加結(jié)實(shí)率，提高制種產(chǎn)量。本試驗(yàn)結(jié)果表明，參試不育系柱頭活力從大到小為 F168S＞廣占 63-4S＞信矮 10-4S＞信豐9826S＞矮青34S。因此，對(duì)于柱頭外露率和柱頭活力均最高的F168S來(lái)說(shuō)，其異交結(jié)實(shí)率也最高，制種和繁種容易，又可節(jié)約制種成本；廣占63-4S、信矮10-4S柱頭活力較好，但因信矮10-4S柱頭外露率和柱頭雙外露率高于廣占63-4S，所以信矮10-4S的異交結(jié)實(shí)率高于廣占63-4S，制種較容易；信豐9826S雖柱頭活力高于矮青34S，但因其柱頭外露情況差，所以異交結(jié)實(shí)率應(yīng)該低于矮青34S，制種難、成本高。

田大成[14]早期研究就發(fā)現(xiàn)，不育系的柱頭活力系數(shù)越高，相應(yīng)的異交結(jié)實(shí)率越高。也有研究指出，異交結(jié)實(shí)率與柱頭的活力系數(shù)之間相關(guān)性不顯著[8]?？梢?jiàn)，柱頭活力系數(shù)與異交結(jié)實(shí)率之間的研究，不同的研究者之間存在一定的差異。對(duì)于柱頭活力系數(shù)大的不育系，如F168S、信矮10-4S、信豐9826S，可在雜交水稻制種生產(chǎn)過(guò)程中適當(dāng)延長(zhǎng)輔助授粉時(shí)間，從而提高異交結(jié)實(shí)率；對(duì)于柱頭活力系數(shù)較低的不育系，如廣占63-4S和矮青34S，可適時(shí)進(jìn)行輔助授粉，挖掘不育系的異交結(jié)實(shí)潛能，結(jié)合優(yōu)良的田間栽培條件，使不育系植株體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)狀況不斷改善，提高其異交特性，并采取一定的技術(shù)措施提高其柱頭活力系數(shù)。

因此，選育高柱頭外露率且其余性狀均衡的新不育系對(duì)于提高雜交水稻制種產(chǎn)量、節(jié)約制種成本都具有十分重要的意義。

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Performance of the Stigma Traits of Indica PTGMS Lines

GUO Guiying,WANG Qinglin*,LU Weilin,MA Hanyun,SHEN Guanghui,QUAN Ruilan,YU Xinchun,FU Ding,HUO Erwei
（Rice Research Institute,Xinyang Academy of Agricultural Sciences,Xinyang,Henan 464000,China;*Corresponding author:Wangqinglin868@Sina.com）

In order to investigate and contrast the stigma characters of indica PTGMS Lines,using 5 indica PTGMS as materials,we observed and measured the exposure rate of stigma,stigma length,stigma width,stigma size,stigma volume and stigma vigor.The results showed that the stigma characters performance of F168S was best,then followed by Xinai10-4S,Aiqing 34S,Guangzhan 63-4S,Xinfeng 9826S,based on the exposure rate of stigma as the primary index.

indica PTGMS line;the exposure rate of stigma;stigma size;stigma volume;stigma vigor

S511.1+1

A

1006-8082（2017）06-0104-04

2017－07－22

國(guó)家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目“高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雜交糯稻嘉糯Ⅰ優(yōu)721試驗(yàn)與示范”（2014D000000 63）；河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)“優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)糯稻新品種選育及應(yīng)用”（162102110022）；河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)“秈粳亞種間雜交強(qiáng)優(yōu)恢復(fù)系的創(chuàng)制與應(yīng)用”（152102110035）；河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)“高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雜交稻新組合培育與示范”（142102110029）；國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金（CARS-01-61）；河南省農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金（Z2012-04-01）；河南省科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目“水稻拋植苗原床泥質(zhì)露天育秧法”（14220111038）