張習(xí)春 孫建華 王倩 王洪亮 李佳麗 張大雙 朱速松*
(1 貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所,貴州貴陽 550006;2 安順學(xué)院農(nóng)學(xué)院,貴州安順 561000;3 貴州師范大學(xué),貴州貴陽 550001;4貴州省農(nóng)業(yè)科技發(fā)展中心,貴州貴陽 550001;#共同第一作者:18358168852@163.com;*通訊作者:susongzhu@139.com.)
水稻是主要的糧食作物,全球超過50%的人口以稻米為主食[1],水稻穩(wěn)產(chǎn)對保障世界糧食安全具有至關(guān)重要的作用。稻瘟病是全球范圍內(nèi)對水稻生產(chǎn)危害最重且持續(xù)性最長的病害,流行年份造成的產(chǎn)量損失一般為11%~30%,嚴重時可達50%以上,甚至絕收,同時導(dǎo)致稻米品質(zhì)嚴重下降[2]。長期研究發(fā)現(xiàn),稻瘟病的危害呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢[3]。稻瘟病是由Pyricularia oryzae Car引起的真菌性病害[4],在水稻全生育期都會發(fā)生危害,影響較重的是穗頸瘟和葉瘟。目前防治措施主要是化學(xué)防治和培育抗性品種,化學(xué)防治藥劑在生產(chǎn)和使用過程中會對自然環(huán)境產(chǎn)生污染和破壞,同時增加生產(chǎn)成本和農(nóng)藥殘留,影響食品安全;培育和應(yīng)用抗稻瘟病的水稻品種是降低生產(chǎn)成本、保護環(huán)境、增加收益最為有效的措施。
20世紀以來,多個國家和科研機構(gòu)開展了稻瘟病致病機理和抗性基因克隆的研究,目前至少報道了69個抗稻瘟病位點的84個抗病基因[5-7],其中已經(jīng)克隆的24個基因中,pik、pi9、pigm等具有廣譜抗性[8-10],因此現(xiàn)階段已有豐富的抗性基因可供MAS應(yīng)用。目前已通過MAS途徑育成多個抗性材料和品種,如桂恢663、創(chuàng)5S、抗瘟1701等[11-13]。因此,開展分子標(biāo)記輔助選擇培育抗病品種是一種快捷、準確、有效的育種途徑。本研究以含有廣譜抗性基因pi9的DW808為供體親本,導(dǎo)入?yún)^(qū)域適應(yīng)較好的受體親本R894中,通過雜交、回交、自交,進行分子標(biāo)記檢測、田間自然鑒定和人工接種鑒定,選育出中抗稻瘟病、配合力較高的恢復(fù)系黔恢101。
黔恢101是2009年貴州省水稻研究所利用含有pi9恢復(fù)系DW808和高配合力恢復(fù)系R894雜交選育的,對BC1F1、BC2F1、BC3F1進行pi9基因的分子標(biāo)記檢測,以含有pi9單株作為母本,R894作為父本進行回交,在BC4F1之后開始連續(xù)自交。材料種植于湄潭縣稻瘟病高發(fā)區(qū),結(jié)合株葉形態(tài)、田間抗病表現(xiàn),對目標(biāo)單株和株系進行分子標(biāo)記檢測,在2013年春季從BC4F2中選單株進行檢測,43個單株中14個單株陽性,10個單株雜合,19個單株陰性(圖1-A);2013年夏季種植24個陽性和雜合株系,結(jié)合田間表現(xiàn)鑒定其中12個株系,其中篩選到陽性和雜合株系9個(圖1-B);2014年夏季對BC4F5進行標(biāo)記檢測,共檢測到含pi9抗性基因的株系5個(圖1-C)。2014年育成株葉型好、整齊一致、大穗大粒的穩(wěn)定株系QR101,2018年通過技術(shù)鑒定,定名為黔恢101,具體選育流程如圖2所示。
株高120 cm,分蘗中等,株型松散適中;莖稈粗壯,葉片適中、直立,葉鞘、葉緣、葉耳、葉枕、葉環(huán)、穎尖無色;后期莖稈、葉色及籽粒轉(zhuǎn)色較好;穗長25.7 cm,穗著粒較密,有頂芒,穗總粒數(shù)180.9粒,長寬比為3.1,千粒重31.2 g;2017年夏季委托貴州省植物保護研究所進行稻瘟病抗性鑒定,鑒定結(jié)果為中抗稻瘟病。
表1 2017—2018年安優(yōu)101在貴州省區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗的產(chǎn)量
圖1 A-BC4F2;B-BC4F3;C-BC4F5
圖2 黔恢101選育流程
2014年冬季在三亞將黔恢101與安豐A、H79A、H111A等進行小組合配組,2015年在貴州和海南進行多點組合鑒選。經(jīng)過兩季多點鑒選,發(fā)現(xiàn)安豐A/黔恢101株型緊湊,熟期與早熟對照香早優(yōu)2017相當(dāng),多個試驗點表現(xiàn)出較好的豐產(chǎn)性。該組合于2017和2018年參加貴州省中秈早熟組區(qū)域試驗,2018年同時開展生產(chǎn)試驗(如圖3)。兩年區(qū)試和一年生產(chǎn)試驗的結(jié)果表明:該組合生育期適中、抗病性強、增產(chǎn)優(yōu)勢顯著,于2019年5月通過貴州省農(nóng)作物品種審定委員會審定。
圖3 安優(yōu)101選育流程
安優(yōu)101具有較好的抗病性和豐產(chǎn)性,2017年區(qū)試平均產(chǎn)量641.22 kg/667 m2,比早熟對照香早優(yōu)2017增產(chǎn)8.52 %,增產(chǎn)點率達到85.7%,全生育期149.6 d,比對照早熟0.9 d。2018年續(xù)試平均產(chǎn)量651.18 kg/667 m2,比香早優(yōu)2017增產(chǎn)11.33%,增產(chǎn)點率100%,全生育期154.9 d,比對照早熟0.3 d。兩年區(qū)試平均產(chǎn)量637.87 kg/667 m2,比對照增產(chǎn)9.51%,兩年平均增產(chǎn)點率為92.9%。2018年在5個不同的生態(tài)試驗區(qū)開展生產(chǎn)試驗,安優(yōu)101平均產(chǎn)量523.37 kg/667 m2,比對照增產(chǎn)7.3%,增產(chǎn)點率達到66.7%(見表1)。
安優(yōu)101屬中秈早熟類型,在貴陽于4月中旬播種,全生育期152.2 d。株型緊湊,株高101.1 cm。劍葉挺立,葉片寬,葉色濃綠,總?cè)~片數(shù)16~17葉,葉鞘、葉色、葉耳均為無色。每叢2株栽插,每667 m2有效穗數(shù)14.9萬,穗長24.2 cm,每穗總粒數(shù)185.3粒,結(jié)實率為80.0%,千粒重為30.5 g。
安優(yōu)101糙米率為78.3%,整精米率57.1%,長寬比3.0,堊白粒率55%,堊白度10.3%,直鏈淀粉含量15.3%,膠稠度52 mm,堿消值4.5級,透明度1級,未達到國標(biāo)規(guī)定的優(yōu)質(zhì)米標(biāo)準。
采用田間自然鑒定和人工接種鑒定考察其稻瘟病抗性,2017年在麻江和湄潭實施稻瘟病自然鑒定,在貴陽開展人工接種鑒定,綜合抗性鑒定為5級,評價為中感,同組參試的12個品種(系)中,僅泰優(yōu)98(3級)抗性強于安優(yōu)101。2018年在相同的試驗點進行鑒定,綜合抗性為5級,評價為中感,同組12個品種(系)未有品種抗性強于安優(yōu)101。兩年的稻瘟病抗性鑒定結(jié)果表明,安優(yōu)101較同期參加初試或續(xù)試的16個品種具有穩(wěn)定且較強的稻瘟病抗性。
2017年和2018年連續(xù)在高海拔的貴陽、安順和畢節(jié)開展耐冷性鑒定,2017年在3個點的耐冷性都表現(xiàn)為較強,同組12個品種(系)僅有和豐優(yōu)6377耐冷性強于安優(yōu)101;2018年耐冷性表現(xiàn)為極弱,同組12個品種(系)都表現(xiàn)為較弱或極弱。綜合兩年的耐冷性結(jié)果發(fā)現(xiàn),安優(yōu)101的耐冷性受氣候影響較大,年際間穩(wěn)定性差,同期參加試驗的16個品種(系)表現(xiàn)出相同的趨勢。
安優(yōu)101屬于高海拔地區(qū)中秈早熟品種,盡量因地制宜,適期早播,預(yù)防后期溫度低延長成熟期,避免10月份以后的連續(xù)陰雨導(dǎo)致收割困難。建議采用兩段育秧,培育壯秧,移栽秧齡一般35~45 d,依據(jù)育苗期間氣溫狀況適度調(diào)整為宜。氮肥采取“前重、中控、后補”的施肥原則,同時重視磷鉀肥的配合施用,促進根系和莖稈發(fā)育,培育壯秧促分蘗。大田水分管理堅持淺水插秧、寸水活棵、苗期干濕交替、深水孕穗及揚花、干濕壯籽、無水收割的原則。病蟲害的防治采取預(yù)防為主的措施,重點防治稻縱卷葉螟和稻飛虱;同時注意稻瘟病的防治,在孕穗期噴施一定量的“富士一號”預(yù)防穗頸瘟的發(fā)生。安優(yōu)101具有較好的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)能力,適當(dāng)?shù)脑耘嗪凸芾泶胧┠鼙U县S產(chǎn)安全,增產(chǎn)增收。