水稻光温敏核不育系280S和望S的育性转换特性研究

孟祥龙，常剑渊，张海清，肖层林

(湖南农业大学农学院，长沙410128)

两系法杂交稻的育种实践表明，光温敏核不育系是两系法杂交稻发展的基础和关键[1]。与三系法杂交水稻比较，两系法的优越性在于能自由配组，不受恢保关系制约，选配强优组合几率大[2～4]，因而在杂交稻育种上易于扩大育种亲本的遗传复杂程度和双亲的遗传距离，利于选育杂种优势更强的组合。

为对新选育的水稻光温敏核不育系280S和望S在湖南长沙地区进行审定前的鉴定，本课题组将试验材料分期播种(确保其在整个水稻生产季节得到充分表现)，并对其生育期特性、主茎叶片数、育性转换的光温敏特性、株叶穗等性状、自交繁殖特性、田间抗性及其性状的遗传稳定性等进行鉴定，利用当地的气象资料分析供试材料的性状表现及其变化规律，客观评价其实用性，为其在生产上应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

不育系280S由湘西自治州农科所提供，望S由湖南希望种业公司提供，陆18S(对照)由亚华种业科学院提供。

1.2 试验设计

从2010年4月7日至7月30日，逢10、20、30日播种，共12个播期。4.5～5.5叶龄移栽，每播期移栽50单株，株行距14 cm×20 cm。按一般水稻大田生产进行田间管理。

1.3 农艺性状的观察与记载

生育期:记载播期、移栽期、见穗期(抽穗3% ～5%)、始穗期(抽穗10%)，计算播始历期天数。

主茎叶片数:每播期移栽时定10株，每3 d或4 d记载1次叶龄，获得每播期主茎总叶片数。

株高:每播期在田间量3个单株的株高，求出每播期和12个播期的平均值。

每穗颖花数:每播期选取1个单株，数计每个有效穗的颖花数，求出每播期平均每穗颖花数和12个播期平均每穗颖花数。

基地温度与天气观察记载:按照气象观察要求，设置百叶箱，每年从第一播期播种日开始至试点鉴定结束日止进行日最高温度、日最低温度、日平均温度、相对湿度、天气状况的记载。

1.4 育性转换光温条件的确定

(1)花粉育性镜检

镜检时期:从第一播期始花之日起至10月上旬为镜检时期。在镜检时期内，若某一天发现染色花粉，从该天起至不出现染色花粉之日后两天止(育性波动期)，坚持天天镜检;在全不育期每2 d或3 d镜检1次。

取样、制片与观察:每天上午开花前，在随机选取的3～5株(杂株除外)有效穗上，分别取当天能开花的颖花3朵(颖花内花药伸长至颖花长度的1/2以上)，分株镜检，计数各类型花粉的数量(每片数3个视野)，并计算百分率。

花粉分类标准:

无花粉型——花药内无任何类型花粉，在显微镜下只见黄色的花药壁。

典败花粉——花粉形状不规则(不成圆形)，不染色。

圆败花粉——花粉成圆形，不染色。

染败花粉——花粉成圆形，大小与正常花粉相同，染色浅或染色部分小于2/3。

正常花粉——圆形，大小正常，全部染色或染色部分大于2/3。

(2)自交结实率

从镜检时发现有染色或染败花粉的材料中随机取5个单株，带泥搬至安全隔离条件下，或用隔离袋(长40 cm，宽30 cm，白色羊皮纸袋)套罩整株，齐穗后20 d考查自交结实率。

(3)育性转换起点温度

从当地气象观测点的资料中找出供试材料从第一播期的育性敏感期至9月出现日均温相对较低(24℃以下)的时段，对照镜检和自交结实率考查结果，分析育性转换起点温度范围。

1.5 冷水处理池鉴定及育性考查

试验于2010年在湖南农业大学水稻研究所进行。先在秧田育秧，4.5～5.5叶龄移栽至大田，移栽100单株，株行距14 cm×20 cm，按一般水稻大田生产进行田间管理。幼穗分化第Ⅲ～Ⅳ期，选择典型单株20株转为盆栽，每盆4株。每个鉴定材料备5盆(每盆栽6株)用于自然条件对照，其中1盆用于幼穗发育进度观察。按中等苗情进行肥水管理。在自然长日高温季节，在主穗发育的第Ⅳ期开始分别在 22.0℃、22.5℃、23.0℃、23.5℃ 下处理 6 d，每天光照时间≥14 h，光照强度为自然光照。

处理结束后，将处理材料移到自然条件下，对叶枕距为1～3 cm的幼穗进行挂牌标记，在标记穗开花时，每天上午取当天将开花的颖花镜检花粉育性，连续观察5 d。对出现染色花粉的材料进行套袋，成熟时考查结实率。

2 结果与分析

2.1 育性表现

2010年6月至9月的低温时段气象资料如表1所示。

表1 2010年6月至9月低温时段的温度

长沙点6月1日至11日连续日均温低于23.0℃后，花粉镜检结果(表2)并对照气象资料分析表明，不育系280S在7月14日始穗，花粉镜检未出现不育性波动。在8月26至27日2 d(日均温低于22.1℃)后该材料发生轻微的不育性波动，染色花粉率为1.02%～1.49%，但自交结实率为零。在利用该不育系制种时，育性敏感期若遇上连续2 d日均温22.1℃天气，虽表现有染色花粉，但无自交结实现象，制种不会产生纯度风险。280S分别以22.5℃、23.5℃冷水处理6 d，染色花粉率和自交结实率均为零。由此可见，280S育性转换起点温度＜22.5℃，表明该不育系育性转换起点温度低，且忍受低温持续时间较长，进一步证明该不育系具有安全可用性。

表2 280S花粉育性镜检结果

不育系望S长沙点6月1至11日连续日均温低于23.0℃后，花粉镜检结果(表3)并对照气象资料分析表明，该材料在7月1日始穗，花粉镜检未出现不育性波动。在8月26至27日2 d(日均温低于22.1℃)后该材料发生轻微的不育性波动，染色花粉率为1.26% ～21.37%，自交结实率为7.03%。在利用该不育系制种时，育性敏感期若遇上连续2 d日均温22.1℃天气，制种风险大。对望S以23.5℃冷水处理6 d，染色花粉率和自交结实率均为零。由此可见，望S育性转换起点温度＜23.5℃，表明该不育系育性转换起点温度较低，且忍受23.5℃低温持续时间较长，同样进一步证明该不育系也具有安全可用性。

表3 望S花粉育性镜检结果

2.2 主要农艺性状

2.2.1 生育期及主茎叶片数

不育系280S为中熟中稻类型。4月7日播种，7月14日始穗，播始历期98 d，主茎总叶片数平均13.2叶(12.6～14.0叶)。4月30日、5月30日、6月30日和7月20日等主要播种期，分别于7月26日、8月14日、9月10日和9月24日始穗，播始历期分别为87、76、72和66 d，主茎总叶片数分别为13.6、13.0、12.6和13.0叶。全年12播期的播始历期和有效积温平均为79.8 d和1 037.8℃。

不育系望S为中熟中稻类型。4月7日播种，7月13日始穗，播始历期97 d，主茎总叶片数平均13.8叶(13.2～14.2叶)。4月30日、5月30日、6月30日和7月20日主要播种期，分别于7月21日、8月16日、9月14日和9月22日始穗，播始历期分别为82、78、76和64 d，主茎总叶片数分别为14.0、14.2、13.2和13.7叶。全年12播期的播始历期和有效积温平均为71.3 d和911.8℃。

2.2.2 株高及穗粒性状

在不同播期中，由于植株的生长发育受气候变化的影响，性状表现不稳定。由表4可知，280S在12个播期中平均株高83.9 cm(76.1～92.5 cm)，分蘖力中等，平均每株有效穗11.1穗(8.0～14.0穗)，平均穗长24.6 cm(23.5～25.7 cm)，平均每穗总粒数199.2粒(157.4～248.0粒)，黑粉病感染率为2.23%。望S在12播期中平均株高69.6 cm(64.5～73.9 cm)，分蘖力中等，平均每株有效穗11.2穗(8～14.5穗)，平均穗长25.4 cm(23.7～27.7 cm)，平均每穗总粒数128.9粒(118.3～147.6粒)，黑粉病感染率为6.84%。根据不育系280S和望S的株、叶、穗、粒性状表现，有利于培养母本高产苗穗结构，建立高产制种群体。

表4 2个不育系的株高和穗粒性状表现

3 小结与讨论

对新选育的280S、望S鉴定结果表明，两个不育系的农艺性状良好，群体性状稳定，育性转换起点均低于23.5℃，且能忍受6 d低温。

两系法杂交水稻能否推向生产，不仅取决于要有强优势杂交稻组合，而且取决于要有纯度高、价格便宜的杂交水稻种子，其关键就是光温敏核不育系是否具有实用性。实用性问题主要表现在育性、配合力、异交性、抗性及米质等诸方面。其中育性的稳定性是光温敏核不育系实用的首要条件。本试验供试材料280S、望S均达到了湖南省水稻光温敏不育系审定标准，可以向品种审定委员会推荐审定。

前人研究表明，光温敏不育系个体间育性转换起点温度存在一定差异，在按常规品种繁育程序和方法选种留种后，群体中育性转换温度较高的个体因结实种子的数量逐代增加，在群体的比例逐代增大，使群体育性转换起点温度逐代升高。培矮64S在1991年技术鉴定时，育性转换起点温度23.3℃，按常规方法繁殖到1993年，育性转换起点温度已上升到24.2℃，1994年有些种子育性转换起点温度高达26℃左右[5，6]。两系法杂交水稻制种失败主要是由于低温引起不育系高起点温度个体育性恢复，导致种子不纯，不能用于生产[7，8]。湖南省种子管理站分析认为，1993，1996，1999年部分两系杂交水稻种子严重不纯的根本原因是两系不育系不育起点温度已漂高[9]。

曾汉来等[10]研究表明，采用等间距的多期播种，品种在同一年度的不同时段中生长发育，不同时段的光温环境不同，不育系的生育特性、主茎叶片数、株叶穗粒数和田间抗性等性状有着一定规律性的变化。本试验将不育系材料280S和望S在自然条件下分12期播种对其主要农艺性状进行观察记载，发现不同播期对播始历期的影响较大，播期与播始历期负相关;不同播期的有效积温存在差异，从而引起生育期的变化，导致主茎叶片数的不同，有效积温与主茎叶片数呈负相关;随着播期的往后推移，穗粒数越来越少，有效积温与穗粒数呈负相关。经本次试验表明，水稻光温敏不育系新材料280S和望S由于受持续低温的影响，发生了不同程度的育性波动，其中望S自交结实现象比较严重，这在杂交制种过程当中是不允许的，会导致利用价值降低。因此，不育系280S和望S的育性转换起点温度、繁殖的育性温度及自交结实温度有待进一步鉴定。

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