五个杂交水稻大穗型父本制种特性研究

肖 晓,易著虎,*,张海清,陈 秒,张栋梁,刘爱民

(1湖南农业大学 ,长沙 410128;2湖南隆平种业有限公司,长沙 410125)

自杂交水稻育成以来,为了提高杂交水稻制种产量,人们对杂交水稻母本制种特性研究较多,对父本制种特性研究较少[1]。然而,杂交水稻制种产量的高低,是由母本与父本相互协调的异交特性所决定的,研究父本制种特性对提高制种产量亦有重要意义。近年来,我国杂交水稻育种技术发展较快,育成了一批高配合力父本,尤其是育成了特异株叶形与大穗型的超级杂交水稻父本[2,3],其中 R527,R353,R747,9311,RB207-1等父本配合力强,所配杂交组合增产潜力大,已选配一批被评审为国家和省级的超级杂交水稻组合。笔者对 R527,R353,R747,9311,RB207-1等 5个大穗型父本的生育期温光特性、穗部性状、花粉亲和力、抽穗与开花习性进行了研究,以为该 5个大穗型父本所配杂交组合的制种提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

父本 R527,R353,9311,RB207-1,R747,R207(对照);母本 T98A,资 100A,Y58S。种子由湖南杂交水稻研究中心和湖南隆平种业有限公司提供。

1.2 试验方法

1.2.1 种植方法

试验于 2009年在长沙(湖南农业大学)基地进行。从 3月至 6月安排分期播种,即 3月 30日,4月 30日,5月30日,6月30日播种4期,每期5叶期移栽100单株,株行距 20 cm×34 cm,小区面积 5.6 m2,重复 3次。采用杂交水稻制种对父本的培养方式进行田间管理。

1.2.2 观察记载与考查内容及方法

(1)生育期及主茎叶片数。每小区定点10株,观察记载主茎出叶动态。记载小区群体见穗(抽穗5%)期、始穗 (10%)期、齐穗 (80%)期、完穗 (95%～ 100%)期 ,计算播种至始穗历期、始穗至齐穗历期、见穗至完穗历期。以播始历期为依据,按照湖南省杂交水稻协作组水稻生育期温光特性分级方法 [抽穗促进率(%)=(较早播期播始历期-较晚播期播始历期)/较早播期播始历期×100]将供试材料进行感温感光特性分级。

(2)穗部性状。在成熟期,在定点的10穴中相间取5穴考查有效穗数、株高、穗长、每穗总粒数与实粒数、着粒密度(在5穴中每穴取主穗与1个大分蘖穗,穗中部 10 cm内的总粒数[4]),计算单株总颖花数。

(3)花粉亲和力。根据各供试母本的播始历期种植母本 T98A,Y58S和资100A。母本始穗期按制种要求喷施“九二○”。开花期以各父本花粉分别对母本各2株授粉,每天授粉后分别用白色羊皮纸袋(30 cm×20 cm)套袋。授粉期结束后7 d揭袋,12 d取全部有效穗(结实 5粒以上为有效穗)考查结实率。

(4)抽穗开花习性观察。从见穗期到完穗期,每小区连续定10穴,每天18:00调查当天的抽穗数,以日抽穗率超过10%的时段为盛穗期。从始花期至终花期,每小区定 2穴,每天16:00调查当天的开花数,以日开花率超过10%的时段为盛花期。在供试父本第一、二、三播期的开花盛期,连续 3 d的 8:00～ 12:00,每 30 min观察1次,用剪颖法标开花数。

2 结果与分析

2.1 供试父本生育期温光特性

从最早播期(03-30)到最迟播期(06-30),R207,R353,R527,9311,RB207-1,R747的播始历期分别减少了 28,24,22,21,36,24 d;抽穗促进率分别为28.57%,24.00%,21.78%,19.81%,30.51%,21.05%;随播种期推迟,播始历期相应缩短,播始有效积温相对稳定,感温级别分别为Ⅵ ,Ⅴ ,Ⅴ ,Ⅳ ,Ⅶ,Ⅴ级,表明供试父本对温度较敏感,感温级别均达到中感以上,其中 RB207-1达到Ⅶ级的高感水平(表 1)。

表1 供试父本生育期感温特性

2.2 供试父本农艺及穗部性状

从表2看出,R747和 RB207-1平均每穗总粒数分别为408.2和 341.1,表现为超大穗型,R353,R527和9311平均每穗总粒分别为 244.4,208.3和 207.6粒,均为大穗型[5],对照父本 R207平均每穗总粒只有180.6粒,为中穗型。R747株高为130 cm,显著高于其它供试父本,其它父本间株高差异不显著,R353,9311和 R747的株高与对照 R207的差异均达到显著水平。供试父本的穗长均显著长于对照 R207。试验表明,每穗总粒数越多,其着粒密度一般也越大,并且表现为着粒密度与结实率呈负相关关系。除 R527外,其它各供试父本的结实率均显著低于 R207。从每穗总粒数接近的两个材料 R527和 9311来看,R527的着粒密度比9311少12粒 /10 cm,其结实率比9311高11.8%。上述结果表明,大穗型父本普遍存在穗大有余而结实率不高的矛盾,在每穗总粒数接近的情况下,以着粒密度较小的材料结实率较高。

表2 供试父本株高及穗部性状

2.3 供试父本花粉亲和力

从表 3可知,大穗型父本 R353,R527,9311,RB207-1与 T98A配组授粉的结实率分别为 33.57%,55.61%,59.84%,58.96%,均低于 R207与 T98A授粉结实率(64.42%),其中 R353,R527授粉的结实率与对照 R207的差异达到极显著水平,RB207-1授粉的结实率与对照的差异达到显著水平,9311与对照的差异不显著。从供试父本与资100A授粉来看,结实率普遍较低,在13.39%～ 27.14%间。从供试父本与 Y58S配组授粉的结实率来看,R353,9311授粉的结实率极显著低于对照 R207,而 R527授粉结实率与对照差异不显著。从供试父本分别与 3个母本授粉平均结实率分析,以 RB207-1授粉的平均结实率最高,R353授粉的结实率最低。由此表明,在供试父本中,RB207-1和R207的花粉亲和力较高,R527和9311的花粉亲和力次之,R353的花粉亲和力最低。

表3 大穗型父本与几个不育系杂交的结实率(%)

2.4 抽穗开花动态与花时表现

2.4.1 父本群体抽穗与开花历期

抽穗历期的长短体现群体的抽穗速度。从试验结果看出,5个供试大穗型父本抽穗历期为 10～ 11 d,较R207长 1或 2 d,表明5个大穗型父本抽穗较 R207慢。除 R353和 R747的抽穗盛期分别需要 5,4 d外,其它 3个父本抽穗盛期均为 3 d。抽穗盛期的日抽穗率以RB207-1最高,为28.07%,表现抽穗高峰期集中;其次为 R527,为 24.08%;以 R353最低 ,只有 14.75%,表现抽穗高峰期欠集中;R747和 9311抽穗盛期的日抽穗率与R207没有显著差异。大穗型父本除R353与R207的开花历期均为 14 d外,其它父本的开花历期分别较R207短 1～ 4 d,其中以 R527的开花历期最短,只有 10 d。大穗型父本的开花盛期分别较 R207(4d)长1～ 2 d,开花盛期的日开花率以 R207最高(17.28%),其次为R527(16.16%),R353,9311,BR207-1,R747开花盛期的日开花率分别只有 13.28%,14.90%,12.49%,12.94%。由此表明大穗型父本的开花盛期高峰没有中穗型父本 R207突出(表 4)。

2.4.2 大穗型父本花时表现

连续 3 d的花时表现,供试父本始花时都在 8:00左右,9:00～11:00为盛花,10:00左右达到开花高峰时刻。 R353,R527,9311,RB207-1,R747与 R207相比,始花时间约早 30 min,而终花时间基本一致,均在12:00左右。由此表明,大穗型父本开花时间表现正常,每天开花时间较集中,盛花时短。大穗型父本由于单株颖花量大,单位面积颖花量大,在花时表现正常的情况下,必然导致单位时间、空间内花粉密度增大,有利于提高母本接受花粉的机率。

表4 供试父本抽穗开花动态

3 小结与讨论

3.1 大穗型父本选育与应用

国际水稻研究所新株型育种计划设计中定义,每穗总颖花 200粒以上为大穗型品种[2]。随着水稻育种产量目标的不断提高,不少育种者朝着大穗型品种进行研究,相继育成了不少大穗型品种。水稻杂种优势利用目标朝着超级杂交水稻方向发展,也相继育成了大穗型父本,如湖南杂交水稻研究中心近年来育成了R747,RB207-1,R353等超大穗型或大穗型父本,平均每穗总颖花数分别达到 408.2,341.1,208.3粒,并选配出超级杂交水稻组合,充分体现了水稻杂种优势的产生确有“水涨船高”的规律,即大穗型或超大穗型亲本可配制超级杂交水稻组合。

3.2 大穗型父本的农艺性状与制种特性

大穗型品种表现穗大粒多,往往着粒密度大,结实率相应较低,普遍存在穗大有余而结实率不高的矛盾[5,7]。有些大穗型父本用于杂交水稻制种时,表现单位面积有效穗数较少,而单株颖花数却多于或接近于中、小穗型父本,但单穗开花历期较长,开花散粉习性较中小穗型父本差。笔者对目前已用于杂交水稻制种的 5个大穗型父本进行的制种特性研究结果表明,大穗型父本并非均表现制种特性差。在供试父本中,生育期感温特性较强,播始历期的有效积温较稳定,制种时应根据生长发育期的气温变化及时预测与调节花期。大穗型父本分蘖力较弱,单株有效穗数少,着粒密度大,单穗和群体抽穗历期较长,但群体开花历期较中穗型父本稍短,开花盛期的高峰没有中穗型父本突出。但是每天开花时间较集中,盛花时短,有利于提高母本接受花粉的机率。大穗型父本 RB207-1和中穗型父本R207的花粉亲和力高,R527和 9311的花粉亲和力也较高,只有 R353的花粉亲和力低。制种时母本异交结实率的高低取决于父母本双方,本试验中的母本资100A与供试父本配组授粉,均表现异交结实能力低。

3.3 大穗型父本在制种时的培养方式

杂交水稻制种是由典型的自交栽培改变为完全的异交栽培,在父母本花期相遇的前提下,应强调父母本群体结构的合理,双亲异交态势的相互协调,才能获得较高的制种产量和较高的种子质量。笔者认为,针对大穗型父本分蘖力较弱,单株有效穗数少,单穗和群体抽穗历期较长等特性,在制种栽培技术上可增加每穴基本苗数,即增加每穴株数,适当抑制大穗特性的发挥,将大穗型定向培养成中等穗型或中等偏大穗型,以提高父本群体整齐度,缩短单穗和群体抽穗开花历期,达到提高母本异交结实率的目的。对于大穗型父本制种时最佳的定向培养方式,改良大穗型父本的授粉态势尚需进一步研究。

[1]易著虎,吴升高,肖层林,等.杂交水稻父本制种特性研究进展 [J].湖南农业科学,2009,(7):17-19.

[2]武小金,许秋生,龙和平,等.两系法杂交水稻安全高效种子生产技术 [M].北京:中国农业出版社,2005.2-111.

[3]杨仁崔.国际水稻研究所的超级稻育种 [J].世界农业,1996,(2):25-27.

[4]程式华,翟虎渠.水稻亚种间超高产杂交组合若干株型因子的比较 [J].作物学报,2000,(6):714-718.

[5]中国农业科学院.中国稻作学 [M].北京:中国农业出版社,1986.235.

[6]姚友礼 ,王余龙,蔡建中.水稻大穗形成机理的研究 Ⅰ[J].江苏农学院学报,1994,15(2):33-38.

[7]姚友礼 ,王余龙,蔡建中.水稻大穗形成机理的研究 Ⅱ[J].江苏农学院学报,1994,15(4):24-29.

[8]姚友礼 ,王余龙,蔡建中.水稻大穗形成机理的研究 Ⅲ[J].江苏农学院学报,1995,16(2):11-16.