杂草稻落粒粳种子的耐冷性评价

孙兴强， 周勇军， 陆永良， 陈丽娟， 余柳青

(1.云南农业大学农学与生物技术学院，云南昆明 650201； 2.中国水稻研究所，浙江杭州 310006)



杂草稻落粒粳种子的耐冷性评价

孙兴强1,2， 周勇军2， 陆永良2， 陈丽娟1， 余柳青2

(1.云南农业大学农学与生物技术学院，云南昆明 650201； 2.中国水稻研究所，浙江杭州 310006)

采用低温处理方法评价了杂草稻落粒粳(OrayzasativaL.)种子的耐冷潜力。浸种0～48 h，落粒粳种子平均含水量为17.038%，显著低于栽培稻春江11的20.533%和赣早籼的20.180%，落粒粳颖壳具有比两种栽培稻更强的水分阻隔能力。在相同含水量条件下，经过低温-20 ℃处理3 h和28 ℃条件下培养4 d的落粒粳种子发芽率显著高于春江11和赣早籼，落粒粳种子具有更强的耐冷能力。

杂草稻； 落粒粳(OryzasativaL.)； 种子； 耐冷性

美国的杂草稻由于种皮红色被称为红稻,主要有两类，最普遍的一类为稻草黄果壳红稻，另一类为黑果壳红稻。Vaughan等[1]从美国南方的德克萨斯、路易斯安那、阿肯色和密西西比州采集样品，采用简单序列长度多态性(SSLP)标记分析确定了红稻的遗传特性，其中有18份样品接近栽培籼稻(Oryzasativassp.indica),1份样品接近栽培粳稻(O.sativassp.japonica)，7份样品接近尼瓦拉野稻(Oryzanivara)和普通野稻(Oryzarufipogon)。红稻在美国南方稻区危害成为仅次于稗草和千金子的第三大杂草，全季度干扰使水稻减产61%。红稻密度为2～40株/m2时使水稻Lemont减产19%～89%。全美由于红稻危害造成的经济损失每年约5 000万美元[2]。

近年在我国辽宁丹东发现了杂草稻落粒粳(OrayzasativaL.)，在未防治条件下密度可达100～110株/m2,对当地水稻生产构成潜在威胁。其植株明显高于当地大多数栽培品种，颖果呈中长型，成熟后容易掉粒；果壳稻草色或黄间黑灰色，小穗无芒或有芒，芒长4～12 cm；颖果千粒重23.5 g，种皮橘红色，其形态类似于美国杂草稻红稻[3]。

落粒粳的抗逆境生物学特性已有初步研究和报道。采用稗草根长法测得的化感作用很弱，其耐盐碱水平与常规粳稻品种春江11相当[3]。落粒粳种子可以度过东北严寒的冬季，来年春季萌发出苗。

水稻芽期冷害是我国长江中下游早稻种植区和东北、西北及云贵高原一季稻区水稻生产中的重要限制因素之一，产量损失严重。发掘水稻耐冷资源，为抗冷害水稻新品种的培育提供遗传材料，具有重要理论意义和生产应用价值。本试验的目的是评价杂草稻落粒粳种子的耐冷水平，确定落粒粳的应用潜力。

1 材料与方法

供试水稻材料有杂草稻落粒粳、常规粳稻春江11、籼稻赣早籼。落粒粳采集自辽宁丹东东港，冰柜(-20 ℃)保存备用。落粒粳植株明显高于当地大多数栽培品种，成熟后容易掉粒，颖果果壳稻草色或黄间黑灰色，小穗无芒或有芒，芒长4～12 cm,果柄端灰色，果尖端黄色，颖果千粒重23.5 g，种皮橘红色。其余水稻种子由本所水稻种质资源库提供。

10粒水稻种子接种于培养皿(直径9 cm)中，加入10 mL蒸馏水，重复4次，浸种时间分别为0 h、6 h、12 h、24 h和48 h。在水稻种子浸种前后分别称重，计算含水量。然后，将水稻种子移入低温冰柜-20 ℃条件下处理3 h。从低温冰柜中取出水稻种子，置室温条件下2 h，然后加入蒸馏水5 mL/皿。样品移入自动控制人工气候箱，28 ℃，光照12 h(7：00-19：00)，黑暗12 h(19：00-7：00)，人工光照，光密度70 000 lx，培养4 d。调查水稻种子发芽数，计算发芽率。

全部数据用DPS软件作方差分析和差异显著性测验，差异显著性测验采用Tukey法[4]。

2 结果与分析

杂草稻落粒粳及2个水稻品种，经过0～48 h浸种处理，落粒粳的平均含水量明显低于春江11和赣早籼。浸种前的起始含水量没有差异，但随着浸种时间延长，春江11和赣早籼的含水量显著高于落粒粳。表明落粒粳颖壳阻隔水分的能力更强。由于含水量低，经过-20 ℃低温处理3 d,然后在常温28 ℃条件下培养4 d，落粒粳种子发芽率显著高于春江11和赣早籼,显示出更高的耐低温能力(表1)。

表1 种子含水量与发芽率

注：表中同列相同字母表示在5%水平差异不显著。表2、表3同。 随着浸种时间的增加，落粒粳(无芒)、春江11和赣早籼的含水量显著提高。随着含水量的提高，经过低温(-20 ℃)处理3 h，然后在28 ℃条件下培养4 d，水稻种子的发芽率显著降低(表2)。表明水稻种子的含水量愈高，生命活动更加活跃，对低温冷害的抵御能力愈差。

表2 不同浸种时间的种子含水量与发芽率

在23.66%～25.19%含水量条件下，经过低温处理的种子发芽率强弱顺序为落粒粳>春江11>赣早籼。在18.79%～21.68%含水量条件下，种子发芽率强弱顺序为落粒粳>春江11=赣早籼。在9.99%～12.63%含水量条件下，落粒粳及2个水稻品种的种子发芽率无显著差异(表3)。在相同含水量条件下，经过-20 ℃低温处理3 h和28 ℃条件下培养4 d的落粒粳种子发芽率显著高于春江11和赣早籼。这表明杂草稻落粒粳种子具有比两种栽培稻更强的耐冷能力(表3)。

3 讨论

我国杂草稻尚未造成大规模蔓延和重要经济损失[5]。而近几年来辽宁丹东的杂草稻已成蔓延之势，对水稻产量和质量均构成了潜在威胁。其传入途径还难以定论，只能分析它的一些可能性。江西东乡野生稻(Oryza rufipogon)是迄今世界上分布最北的野生稻种质资源[6]，而辽宁不适宜野生稻生长栖息，就不存在野生稻与栽培稻杂交演变成当地杂草稻的可能性。

表3 种子的吸水特性与耐冷特性

复旦大学Cao Qian-jin和Lu Bao-Rong等采用微卫星标记(SSR)和非加权平均数(UPGMA)进行了聚类分析，分析了30份采自辽宁的杂草稻和30份栽培稻及野生稻的遗传多样性，结果认为辽宁杂草稻的遗传多样性相对较高，其遗传距离与栽培粳稻最近，故其可能来源为栽培粳稻[7]。

沈阳农业大学马殿荣等于2008年报道，他们于2003—2005年对辽宁杂草稻进行了初步考察、收集和整理，对杂草稻46份、栽培稻20份和野生稻5份，采用SSR和UPGMA聚类分析，研究了辽宁杂草稻的遗传多样性。结果显示，辽宁杂草稻植物学特性变异较大，且具有较高的遗传多样性，其群体间的遗传分化较大，遗传差异明显。发现辽宁杂草稻与当地粳型栽培稻血缘关系很近，与籼稻和野生稻的遗传关系较远。认为有可能起源于当地栽培稻品种，是栽培稻种个体间自然杂交、回复突变等产生的退化类型，远距离种子调运促进了它的进一步扩散[8]。

在相同浸种时间条件下，杂草稻落粒粳种子的含水量显著低于栽培稻常规粳稻春江11和籼稻赣早籼，表明落粒粳的颖果壳具有更强的阻隔水分的能力。虽然随着含水量的增加，水稻种子的生命活动更趋活跃，导致它们的耐低温能力明显下降。但是，在相同(或差异不显著)含水量条件下，杂草稻落粒粳种子的耐冷性显著高于栽培稻常规粳稻春江11和籼稻赣早籼。

落粒粳种子由于其吸收水分的速度低于栽培稻,在低温条件下可保持较低的生命活动状态,从而显示出更强的耐低温能力。但其阻隔水分的机理还有待进一步研究阐明。

[1]Vaughan L K,Ottis B V,Prazak-Havey A M,et al. Is all red rice fond in commercial rice reallyOryzasativa?[J]. Weed Sci,2001,49:468-476.

[2]Khodayari K,Smith R J Jr,Black H L. Red rice (Oryzasativa) control with herbicide treatment in soybeans (Glycinemax)[J]. Weed Science,1987,35:127-129.

[3]余柳青，Mortimer A M,玄松南,等. 杂草稻落粒粳的抗逆境特性研究[J]. 应用生态学报，2005，16(4)：717-720.

[4]唐启义,冯明光. 实用统计分析及其DPS数据处理系统[M]. 北京：中国科学出版社，2002.

[5]丁 颖. 中国栽培稻种的起源及其演变[J]. 农业学报,1957，8(3)：243-260.

[6]陈大洲，贺浩华，刘宜柏,等. 东乡野生稻耐冷性研究进展[J]. 江西农业大学学报，2003，25(4)：482-486.

[7]Cao Q J，Lu B R，Xia H,et al. Genetic diversity and origin of weedy rice(Oryzasativaf.spontanea) populations found in North-eastern China revealed by simple sequence repeat (SSR) markers[J]. Annals of Botany,2006,98:1241-1252.

[8]马殿荣，李茂柏，王 楠,等. 中国辽宁省杂草稻遗传多样性及群体分化研究[J]. 作物学报,2008,34(3):403-411.

Evaluation of The Cold Tolerance for Weedy Rice Luolijing (OryzasativaL.) Seeds

Sun Xing-qiang1，2, Zhou Yong-jun2, Lu Yong-liang2, Chen Li-juan1, Yu Liu-qing2

(1.College of Agronomy and Biotechnology,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China； 2.China National Rice Research Institute,Hangzhou 310006,China)

The cold tolerance potential of weedy rice Luolijing (OryzasativaL.) seeds has been evaluated with low temperature treatment. The average water content of Luolijing seeds reached to 17.038% after water soaking for 0～48 h which could be lower than 20.533% of Chuenjiang 11 and 20.180% of Ganzaoxian significantly. It indicated that the hulls of Luolijing caryopses presented a stronger capacity for water obstruction than that of the two cultivated rice varieties. Under the similar condition with the same water contents of seeds,the germination rate of Luolijing seeds could be significantly higher than that of Chunjiang 11 and Ganzaoxian by a -20 ℃ pretreatment for 3 hand germination at 28℃ for 4 days. It showed that Luolijing seeds possessed more potential for cold tolerance than that of the two cultivated rice varieties.

weedy rice; Luolijing (OryzasativaL.); seeds; cold tolerance

2011-03-30

国家自然科学基金(编号：30860057)；现代水稻产业技术体系专项(编号：nycytx-01);转基因生物新品种培育重大专项课题(编号：2008ZX08011-001)。

孙兴强(1986—)，男，山东德州人，硕士研究生， 从事杂草稻生物学研究。E-mail：eaglesxq@126.com。

余柳青，研究员。E-mail:liuqyu53@yahoo.com.cn。

S451

A

1003-935X(2011)02-0054-03