王 輝

(南平市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局種子站，福建南平 354200)

20世紀(jì)70年代，三系雜交水稻的成功問(wèn)世使我國(guó)成為世界上第一個(gè)成功培育出雜交水稻并大面積應(yīng)用的國(guó)家。90年代的兩系法雜交稻的育種技術(shù)革新，又開(kāi)辟了雜交稻育種的新途徑，豐富了水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用理論，對(duì)我國(guó)的雜交水稻發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。兩系法雜交稻的發(fā)展及迅速推廣，得益于光溫敏不育水稻的發(fā)現(xiàn)和利用。1973年，石明松從粳稻品種“農(nóng)墾58”中發(fā)現(xiàn)了光溫敏核不育突變株，并于1985年育成的光溫敏不育系農(nóng)墾58S首次通過(guò)技術(shù)鑒定。截至2020年底，我國(guó)累計(jì)已有2 046個(gè)兩系雜交水稻組合通過(guò)省級(jí)或國(guó)家級(jí)審定，使我國(guó)的雜交水稻得以迅猛發(fā)展，并保持世界領(lǐng)先地位。制種產(chǎn)量是影響雜交水稻大面積推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。影響不育系異交結(jié)實(shí)率的性狀主要包括柱頭外露率、開(kāi)穎角度、柱頭活力、開(kāi)花動(dòng)態(tài)、開(kāi)花時(shí)間等。Y58S系湖南雜交水稻中心選育的優(yōu)異多基因累加，廣適性水稻光溫敏不育系配組了95個(gè)品種，共129次通過(guò)省級(jí)以上審定。至2020年，共有Y兩優(yōu)900、Y兩優(yōu)1號(hào)等7個(gè)組合被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部冠名為超級(jí)稻品種，推廣區(qū)域覆蓋了長(zhǎng)江上游、長(zhǎng)江中下游和華南稻區(qū)，累計(jì)推廣超過(guò)0.13億hm，是我國(guó)審定組合最多、應(yīng)用范圍最廣的兩系雜交稻骨干親本，以Y58S為骨干親本衍生的不育系也達(dá)13個(gè)。為推進(jìn)該不育系配組的雜交組合大面積推廣應(yīng)用，筆者以母本Y58S為供試材料，系統(tǒng)研究該不育系的農(nóng)藝性狀、開(kāi)花習(xí)性及異交特性，通過(guò)遺傳相關(guān)、多元逐步回歸和通徑分析等統(tǒng)計(jì)分析，探尋影響該不育系高產(chǎn)制種的關(guān)鍵因素，為Y兩優(yōu)系列雜交組合的大面積推廣應(yīng)用提供技術(shù)保障。

1 材料與方法

采用秈型光溫敏兩系不育系Y58S為供試材料，異交結(jié)實(shí)率的考察父本為福建農(nóng)林大學(xué)選育的恢復(fù)系R639，以上材料均為福建農(nóng)林大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供。

試驗(yàn)于2020年5月20日在南平市延平區(qū)西芹鎮(zhèn)播種，6月15日大田移栽，單本種植。不育系每小區(qū)插植4行，每行7株；制種的異交結(jié)實(shí)率以父、母本行比2∶10插植。父本分2期播種，合理安排錯(cuò)期，確保花期相遇。株行距25 cm×25 cm。田間管理同一般大田。

農(nóng)藝性狀調(diào)查。取具有代表性的不育系9株進(jìn)行考種，主要考察株高、主穗長(zhǎng)、粒型、柱頭外露率、開(kāi)穎角度和異交結(jié)實(shí)率等，計(jì)算平均值。其中，開(kāi)穎角度考察是在開(kāi)花高峰期，每株選取3穗，每穗選取3朵正在開(kāi)花的穎花，分別測(cè)量出每朵穎花的開(kāi)穎角度。異交結(jié)實(shí)率考察主要在父母本不噴920的情況下趕粉7 d，20 d后取結(jié)實(shí)的不育系 10穗，調(diào)查結(jié)實(shí)率并計(jì)算平均值。

柱頭活力測(cè)定。進(jìn)入盛花期時(shí)，隨機(jī)抽取2株不育系，取頂端已開(kāi)花1/4左右的單穗，剪去已開(kāi)花和下部幼嫩穎花，分別套取7個(gè)套袋，每袋2穗。每天上午采用恢復(fù)系R639的父本花粉對(duì)不育系進(jìn)行飽和授粉，連續(xù)逐袋授粉 7 d，20 d后取回室內(nèi)分別考察結(jié)實(shí)率，用異交結(jié)實(shí)率的變化來(lái)估算柱頭活力。

日開(kāi)花動(dòng)態(tài)觀察。在不育系盛花期，隨機(jī)抽取1株不育系，分別選取已開(kāi)花1/4左右的單穗3穗，調(diào)查08：30—13：30 的穎花開(kāi)放數(shù)量，每隔30 min觀察1次調(diào)查開(kāi)放穎花數(shù)量，取3穗平均值。穎花開(kāi)放持續(xù)時(shí)長(zhǎng)以取08：30開(kāi)放5朵穎花進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并取平均值。

采用Excel整理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，繪制各不育系日開(kāi)花動(dòng)態(tài)和柱頭活力下降趨勢(shì)圖；采用軟件DPS 7.05逐步回歸方法，以制種結(jié)實(shí)率為因變量，以上述考察的所有性狀為自變量，分析性狀間相關(guān)系數(shù)和影響異交結(jié)實(shí)率通徑系數(shù)等。

2 結(jié)果與分析

從表1可以看出，Y58S平均株高70.08 cm，主穗長(zhǎng)23.52 cm，粒長(zhǎng)、粒寬和長(zhǎng)寬比分別為8.56 mm、2.58 mm和3.34，千粒重23.77 g，柱頭雙邊外露率59.15%，單邊外露率29.42%，總外露率高達(dá)88.57%。Y58S柱頭長(zhǎng)度1.43 mm，柱頭寬度0.42 mm，柱頭面積0.60 mm，柱頭體積0.21 mm。在開(kāi)花習(xí)性上，該不育系開(kāi)穎角度20.21°，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)2.38 h，變幅為1.50～3.11 h。制種平均異交結(jié)實(shí)率數(shù)53.62%，變異幅度51.18%～56.38%，變異系數(shù)3.38%，異交結(jié)實(shí)率相對(duì)穩(wěn)定。綜上可知，Y58S是一個(gè)綜合性狀優(yōu)良的兩系不育系，掌握好父母本花期，提高趕粉質(zhì)量可以顯著提高制種產(chǎn)量，降低雜交種子成本。

表1 Y58S主要農(nóng)藝性狀和開(kāi)花習(xí)性比較

圖1 Y58S花時(shí)動(dòng)態(tài)分布Fig.1 Dynamic distribution of the flower time of Y58S

Y58S開(kāi)花動(dòng)態(tài)分布圖見(jiàn)圖1。由圖1可知，Y58S在08：30已逐漸開(kāi)放。11：00為開(kāi)花期高峰，穎花開(kāi)放率占22.22%。至12點(diǎn)前的午前開(kāi)花率占74.07%，開(kāi)花較為集中。水稻穎花開(kāi)放后，柱頭活力會(huì)隨時(shí)間延長(zhǎng)持續(xù)下降，接受花粉能力逐漸減弱。因此，不育系的柱頭活力是影響其制種產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。Y58S柱頭活力的下降趨勢(shì)見(jiàn)圖2。擬合結(jié)果顯示，Y58S柱頭活力下降線性方程為=-69707+57943，即表明每增加1 d，柱頭活力下降6.97%左右。

圖2 Y58S柱頭活力下降趨勢(shì) Fig.2 Declining trend of the stigma vitality of Y58S

制種異交結(jié)率與該研究考察的9個(gè)性狀均呈正相關(guān)，表明影響異交特性受不育系的諸多性狀共同影響。從表2可以看出，與異交結(jié)實(shí)率()相關(guān)系數(shù)最高的是總柱頭外露率(=040)，達(dá)到極顯著性水平，其他性狀與異交結(jié)實(shí)率的相關(guān)系數(shù)依次為雙邊柱頭外露率(=039)>開(kāi)穎時(shí)長(zhǎng)(=037)>單邊柱頭外露率(=035)>柱頭面積(=034)>開(kāi)穎角度(=033)>柱頭體積(=016)>柱頭長(zhǎng)度(=012)>柱頭寬度(=010)。其中，異交結(jié)實(shí)率與雙邊柱頭外露率達(dá)到極顯著相關(guān)水平，與開(kāi)穎時(shí)長(zhǎng)顯著相關(guān)。由此表明，決定一個(gè)不育系異交特性最重要的性狀為柱頭外露率，且以雙邊柱頭外露率為主，其次為接受花粉的柱頭面積和開(kāi)穎時(shí)長(zhǎng)，這些性狀共同影響了不育系授粉結(jié)實(shí)的概率。

利用逐步回歸方法建立異交結(jié)實(shí)率()、單邊外露率()、雙邊外露率()、總外露率()、柱頭長(zhǎng)度()、柱頭寬度()、柱頭面積()、柱頭體積()、開(kāi)穎角度()、開(kāi)穎時(shí)長(zhǎng)()的多元線性回歸方程為：=1873 6+0466 6+0718 7+0735 4+0246 2+0739 9+0712 0+0291 6+0027 6+0943 8，決定系數(shù)=0884 7，調(diào)整相關(guān)系數(shù)’=0.604 7，該模型較為全面考慮了異交結(jié)實(shí)因變量的作用因子，從方程可以得出，所有參與模型構(gòu)建的因子都與異交結(jié)實(shí)率存在相關(guān)性。采用這個(gè)方程能比較直觀的得出異交結(jié)實(shí)率與各因子間的變化，當(dāng)總外露率在74.37%～97.19%，總外露率每增加1.00%，異交結(jié)實(shí)率提高0.74%；雙邊外露率在43.83%～66.71%，雙邊外露率提高1.00%，異交結(jié)實(shí)率提高0.72%；當(dāng)開(kāi)穎時(shí)長(zhǎng)在1.5～3.1 h，開(kāi)穎時(shí)長(zhǎng)增加1.0 h，異交結(jié)實(shí)率平均提高0.71%；柱頭面積在0.24～0.95 mm，柱頭面積每增加1 mm，異交結(jié)實(shí)率平均增長(zhǎng)0.94%。從偏相關(guān)系數(shù)(表3)來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證可知，雙邊外露率、總外露率、柱頭面積、開(kāi)穎時(shí)長(zhǎng)與異交結(jié)實(shí)率密切相關(guān)，偏相關(guān)系數(shù)分別為0.729 8、0.769 6、0.712 3、0.751 8，這與相關(guān)性分析的結(jié)果基本一致。

表2 Y58S異交特性與異交結(jié)實(shí)率相關(guān)系數(shù)

表3 不同性狀與異交結(jié)實(shí)率偏相關(guān)系數(shù)

由表4可知，各性狀對(duì)異交結(jié)實(shí)率貢獻(xiàn)大小依次為柱頭雙邊外露率(17.28%)>柱頭總外露率(16.84%)>開(kāi)穎時(shí)長(zhǎng)(13.22%)>單邊外露率(10.92%)>開(kāi)穎角度(10.66%)>柱頭面積(10.28%)>柱頭體積(5.52%)>柱頭長(zhǎng)度(3.62%)>柱頭寬度(2.62%)，其中與雙邊外露率和總外露率的直接通徑系數(shù)分別為0.443 1和0.421 1，其次為開(kāi)穎時(shí)長(zhǎng)(0.357 2)、單邊外露率(0.312 1)和開(kāi)穎角度(0.323 1)。由表5可知，開(kāi)穎時(shí)長(zhǎng)通過(guò)單邊外露率、雙邊外露率、總外露率、柱頭長(zhǎng)度、柱頭寬度、柱頭面積和柱頭體積的間接通徑系數(shù)為正值，分別為0.148 2、0.073 8、0.487 8、0.035 4、0.074 2、0.336 9和0.114 9；與柱頭外露率相關(guān)的柱頭長(zhǎng)度和寬度的間接通徑系數(shù)表明，柱頭外露率通過(guò)柱頭長(zhǎng)度促進(jìn)了異交結(jié)實(shí)，而柱頭寬度對(duì)柱頭外露率有負(fù)作用，說(shuō)明細(xì)長(zhǎng)的柱頭相對(duì)扁短柱頭更有利于柱頭外露率的提高。綜合所有性狀可以得出，影響Y58S異交結(jié)實(shí)率的主要因素為柱頭外露率和開(kāi)穎時(shí)長(zhǎng)，其他性狀如柱頭長(zhǎng)度和開(kāi)穎角度的優(yōu)化也可以提高其制種的異交結(jié)實(shí)率。

表4 不同性狀與異交結(jié)實(shí)率直接通徑系數(shù)和貢獻(xiàn)率

表5 不同性狀與異交結(jié)實(shí)率間接通徑系數(shù)

3 結(jié)論與討論

在雜交水稻制種生產(chǎn)中，水稻穎花器官的構(gòu)造及開(kāi)花特性對(duì)制種產(chǎn)量的高低起著決定性作用。研究表明，水稻不育系的柱頭外露率、柱頭長(zhǎng)度直接影響異交結(jié)實(shí)率的高低。研究也報(bào)道不育系的午前開(kāi)花率與異交結(jié)實(shí)率存在顯著相關(guān)。該研究對(duì)柱頭外露率、柱頭特性、開(kāi)穎時(shí)長(zhǎng)等8個(gè)性狀進(jìn)行相關(guān)、多元回歸和通徑分析，也得到相似的結(jié)果。有關(guān)開(kāi)穎時(shí)長(zhǎng)與異交結(jié)實(shí)率相關(guān)性的研究較少，一般情況下認(rèn)為開(kāi)穎時(shí)間越長(zhǎng)，水稻異交結(jié)實(shí)率越高。該研究表明，在選用Y58S制種過(guò)程中，優(yōu)化開(kāi)穎角度可促進(jìn)柱頭的單邊外露率和雙邊外露率，同時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)開(kāi)穎時(shí)長(zhǎng)可有效提高不育系的異交結(jié)實(shí)率。

該研究的相關(guān)系數(shù)分析顯示，柱頭外露率與柱頭長(zhǎng)度呈正相關(guān)，與柱頭寬度呈負(fù)相關(guān)。在通徑分析中柱頭外露率通過(guò)柱頭長(zhǎng)度對(duì)異交結(jié)實(shí)率有間接促進(jìn)作用，這與前人研究結(jié)果基本一致。賀立偉研究表明，柱頭相關(guān)性狀遺傳率高，現(xiàn)有大量的不育系種質(zhì)資源具有良好的柱頭外露率、開(kāi)穎時(shí)長(zhǎng)等性狀，可以通過(guò)遺傳改良來(lái)提高水稻不育系的異交結(jié)實(shí)率。秈型兩用核不育系Y58S制種產(chǎn)量主要受柱頭外露率和開(kāi)穎時(shí)間影響，制種生產(chǎn)中應(yīng)保證在陽(yáng)光充足的區(qū)域且盛花期保持水層，以提高柱頭外露率和開(kāi)穎時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)合理調(diào)控花期、噴施赤霉酸等措施，保持開(kāi)花習(xí)性，提高柱頭活力，最大限度發(fā)揮秈稻兩用核不育系Y58S的制種潛力，促進(jìn)其相關(guān)組合的推廣應(yīng)用。