转基因抗除草剂两系杂交早稻香125S/Bar68-1的制种技术

刘爱民，蒋天智，2，廖翠猛，肖国樱

(1 湖南隆平种业有限公司，长沙 410007； 2 永州市零陵区农业局，湖南永州 425000； 3 中国科学院亚热带农业生态研究所，长沙 410125)

转基因抗除草剂两系杂交早稻香125S/Bar68-1的制种技术

刘爱民1，蒋天智1，2，廖翠猛1，肖国樱3*

(1 湖南隆平种业有限公司，长沙 410007； 2 永州市零陵区农业局，湖南永州 425000； 3 中国科学院亚热带农业生态研究所，长沙 410125)

总结了转基因抗除草剂两系杂交早稻香125S/Bar68-1在湖南省永州市零陵区的春播制种技术，包括适宜制种基地的选择、制种季节安排、母本不育性安全性分析、亲本特性、父母本播差期安排、理想花期相遇及预测标准、父母本群体培育技术、赤霉素喷施等措施。

水稻；转基因；两系杂交早稻；制种技术

从全球范围来看，杂草造成的农作物产量损失高于有害动物和病原微生物危害造成的产量损失[1]。随着我国劳动力成本的日益提高和减轻劳动强度的迫切要求，水稻轻简栽培技术日益普及，由此带来的稻田草害也越来越普遍和严重，草害成为水稻产量损失的主要因素之一[2]。水稻光温敏核不育系和少数核质互作型雄性不育系的育性受温度影响，制种过程遇异常低温或高温会导致其部分自交结实，从而使杂交种子中因混杂有不育系种子而失去种用价值。利用转Bar基因抗除草剂的两系早稻恢复系Bar68-1[3]与不育系香125S杂交制种，生产出的杂交早稻香125S/Bar68-1，既具有与两系优质杂交早稻香两优68相似的特性和杂种优势，又具有抗除草剂的特性[4]。这种杂交种子可以在大田生产过程中施用广谱除草剂草铵膦，全面解决杂草危害，方便水稻的免耕抛秧和直播栽培，同时可用除草剂包衣种子或者在秧田喷施除草剂杀死其中混杂的不育系，提高大田种植纯度，解决两系制种因遇异常低温引起母本育性波动、产生自交结实而导致种子报废的问题。此外，还可以通过秧苗喷施除草剂实现杂交稻种子纯度的快速鉴定。

水稻抗除草剂基因工程是转基因水稻研究的重要领域。利用香125S和转基因抗除草剂恢复系Bar68-1配制的抗除草剂杂交稻香125S/Bar68-1已经完成中间试验(农基安办字2003-T023)、环境释放(农基安审字[2004]第052号)和生产性试验(农基安审字[2005]第095号)，结果表明，它保持了两系杂交早稻香两优68的优质高产特性，比对照株两优819(超级稻)增产1.47%。为了完善相关配套技术、形成杂交种子生产能力，在国家转基因专项重点课题“转基因抗除草剂两系杂交早稻中试与示范(2012ZX08013005)”资助下，笔者开展了抗除草剂杂交早稻香125S/Bar68-1的制种技术研究。

1 制种概况

2012-2013年，在湖南杂交水稻春制优势区域永州市零陵区，选择自然隔离区，进行香125S/Bar68-1试制，探索转基因抗除草剂两系杂交早稻在湘南的春制技术。2012年，试制面积0.17 hm2，结果因母本比父本早抽穗6 d，花期相遇差，产量仅有1.845 t/hm2；同时因母本6月28日始穗，育性转换敏感期遇到低温导致育性波动，种子纯度为84.5%。大田试种时，秧苗期经除草剂处理，大田种植的杂交稻纯度达到99.7%，证明利用抗除草剂父本配制杂交稻可以通过除草剂处理来解决不育系混杂问题。2013年试制面积0.2 hm2，抽穗期安排在7月5～10日，不育系花粉完全败育，花期相遇好，杂交种子产量2.79 t/hm2，种子纯度达到98.5%。

2 制种基地选择与季节安排

转基因水稻环境释放和种子生产的隔离要求与杂交水稻制种隔离要求基本相同[5]。需要选取自然隔离条件好、周边100 m范围内无水稻种植、土地肥力较好、排灌通畅、无严重病虫害的地点。对含外源基因的父本Bar68-1要采取严格的防止外源基因逃逸措施，由专人严格管控种子，移栽后剩余的秧苗全部拔除晒干，开花授粉结束后立即割除稻草并晒干，全田收割后翻耕，当年不再种植水稻。

两系法杂交水稻制种在湖南均只能安排在湘南、湘西南中低海拔稻区进行夏季制种，种子生产成本高，不利于两系杂交稻的推广应用。将香125S/Bar68-1制种基地选择在湘南零陵区的杂交水稻春制优势基地，进行春季制种，制种后再种植秋玉米，可降低种子生产成本，提高稻田复种指数。分析湖南零陵基地20年的日平均温度资料，计算出不育起点温度为24.0℃的香125S在零陵7月上旬开花的不育性安全系数为0.75，不育性波动的风险大。考虑到父本Bar68-1抗除草剂的特点，即使制种时母本因遇异常低温引起不育性波动、产生自交结实、造成杂交种子纯度不合格，也可通过使用除草剂草铵膦处理来提高大田种植纯度，因此，将制种花期安排在7月5日后。2012～2013年制种父母本的发育进程见表1。

表1 香125S/Bar68-1亲本的发育进程

3 亲本的特征特性

转Bar基因抗除草剂恢复系Bar68-1为早籼稻，是两系杂交早稻恢复系D68通过转基因技术获得的抗除草剂两系杂交早稻恢复系[3]。株型松散适中，叶色淡绿，叶片较长，茎秆细，易倒伏，分蘖力一般，单株分蘖6～7个，成穗率较高，花粉量足，花期短，单株开花历期5 d左右，群体开花历期8～10 d，主茎叶片数10～12叶。在零陵5月中旬播种，7月上旬始穗，播始历期55 d左右，对赤霉素敏感，制种时父母本同喷赤霉素后，父本不需要单喷。

水稻温敏不育系香125S为早籼稻，不育基因来源于安农S-1，且具有爪哇稻Lemont的血缘[6]。不育临界温度约24.0℃，不育性易受低温影响而转换为可育。株高50 cm左右，分蘖力较强，穗型较小，穗长18 cm，每穗70～80粒，籽粒有香味。叶色浓绿，叶鞘、叶舌、叶耳、稃尖均为紫色，第5叶至剑叶向叶背卷曲。在零陵5月上旬播种，7月上旬始穗，播始历期63 d左右，主茎总叶数10～12叶，单株开花历期7 d左右，母本柱头外露率60%以上，柱头生活力较强，异交结实性好，对赤霉素敏感；种子裂颖率较低。叶瘟抗性4级，穗瘟抗性5级，白叶枯病抗性5级。

4 制种技术要点

4.1 父母本理想花期相遇标准及措施

因父本Bar68-1播始历期仅有55 d左右，需栽插4～5粒谷秧苗的多本。父本抽穗开花历期短，而母本分蘖成穗力强、花期较长，因此父本比母本迟2～3 d始穗为理想花期。2012～2013年连续2年制种均未达到理想花期相遇标准。

为确保父本比母本迟始穗和第2期比第1期父本迟始穗以延长父本花期，采取母本叶龄4.5叶左右时先分厢移栽，待第1期父本叶龄4.0～4.5叶后再移栽入厢中，第2期父本比第1期父本迟移栽3～4 d的技术措施。

父母本花期预测标准为母本比父本早3～5 d开始幼穗分化，即母本幼穗发育至第Ⅲ期初、余叶1.9叶时，父本开始进入幼穗分化、余叶2.5～2.7叶。

4.2 培育多蘖壮秧及适龄移栽

由于香125S和Bar68-1的播始历期都较短，因而培育多蘖壮秧和栽插多本是该组合制种高产的关键。首先要用足种，大田父本用种量15 kg/hm2，两期父本各占50%，母本用种量45 kg/hm2；其次要备足秧田，保证秧田播种量为225～250 kg/hm2，均匀播种；三是秧田应施足底肥，及时追肥，水分管理以浅水湿润为主；四是秧苗适龄移栽，父母本均要在叶龄4.5叶左右带蘖移栽。

4.3 合理行比，插足基本苗

父母本行比2∶10，厢宽220 cm，父母本行间距27 cm，两期父本各栽插1行，行距14 cm，株距14 cm。父本每蔸栽4～5粒谷秧，密度为6万～6.5万蔸/hm2。母本株行距17 cm×17 cm，4.5～5.0叶移栽，每蔸插3～4粒谷秧，每公顷栽植密度30万～33万蔸、即195万～225万基本苗。

4.4 父本起垄栽培

母本浅水移栽，返青活蔸2～3 d，期间保持田间薄水。先在父本将要移栽位置施45%复合肥60 kg/hm2、尿素45 kg/hm2，再起低垄，垄宽约20 cm、高3～5 cm，起垄后第2天移栽第1期父本，3～4 d后移栽第2期父本，有利于搁田促父本早分蘖和增强父本抗倒伏力。

4.5 科学肥水管理，培育稳健群体

应施足底肥，母本移栽前每公顷用磷肥600 kg、碳铵600 kg作面肥，母本插后5 d内每公顷施尿素150 kg、钾肥150 kg；在结束晒田复水后母本幼穗分化第Ⅴ～Ⅵ期，根据母本叶色补施肥。赶粉结束后每公顷喷施磷酸二氢钾7.5 kg。

水分管理上，插秧后寸水活蔸，浅水促分蘖，够苗晒田，后期干湿壮粒，收割前5 d排干水。

适时适量喷施赤霉素，提高异交结实率。赤霉素的总用量165 g/hm2；母本抽穗15%～20%时喷施第1次，每公顷用赤霉素45 g、调花宝60 g；第2天喷施第2次，每公顷用赤霉素75 g；盛花期连续养花3 d，每天每次喷赤霉素15 g/hm2，父母本同时喷施。

4.6 其他技术措施

辅助授粉、病虫害防治、除杂保纯等其他技术措施，按照一般杂交水稻春制技术方案[7]实施即可。 按照GB/T 29371.4—2012，两系法杂交水稻种子生产技术体系“杂交制种技术规范”的要求操作，根据对母本不育性的监控结果，分析判断出种子的纯度状况，为种子的使用提供依据。

5 杂交种子纯度快速检测

杂交种子按照常规方法测定发芽率。芽谷在盆中按照常规密度播种，秧苗3叶1心期喷施0.5 g/L草铵膦至叶片挂满水雾，7～10 d后调查死亡苗数。计算杂交种子的纯度，杂交种子纯度=(总苗数-死苗数)/总苗数×100%。

[1] Erich-Christian Oerke.Crop losses to pests[J].Journal of Agricultural Science，2006，144：31-43.

[2] 董 坤，董 艳，王海龙，等.水稻多元有害生物为害特征及产量损失量化[J].生态学报，2014，34(21)：6124-6136.

[3] 肖国樱，唐 俐，袁定阳，等.转Bar基因抗除草剂两系杂交早稻恢复系Bar68-1的培育研究[J].杂交水稻，2007，22(6)：57-61.

[4] Xiao Guo-ying，Yuan Long-ping，Sun Samuel Sai-ming.Strategy and utilization of a herbicide resistance gene in two-line hybrid rice[J].Molecular Breeding，2007，20 (3)：287-292.

[5] 肖国樱，陈 芬，孟秋成，等.我国转基因抗除草剂水稻的生态风险与控制[J].农业生物技术学报，2015，23(1)：1-11.

[6] 尹华奇，袁隆平，尹华觉.香型水稻两用核不育系(香125S)的选育和利用研究[J].湖南农业科学，1995 (1)：8-9.

[7] 成和平，陈小华，陈同明.杂交水稻T优272春制优质高产技术[J].杂交水稻，2011，26(2)：25-26.

Summary of Seed Production Technique of Transgenic Herbicide-resistant Early Season Two-line Hybrid Rice Xiang 125S/Bar68-1M

LIU Ai-min1，JIANG Tian-zhi1，2，LIAO Cui-meng1，XIAO Guo-ying3*

(1 Hunan Longping Seed Industry Co.Ltd，Changsha，Hunan 410007,China; 2 Agriculture Bureau of Lingling District，Yongzhou， Hunan 425000,China; 3 Institute of Subtropical Agriculture，Chinese Academy of Sciences，Changsha，Hunan 410125,China)

This paper summarizes the spring-sowing seed production technique of transgenic herbicide-resistant early season two-line hybrid rice Xiang 125S/Bar68-1 in Lingling District，Yongzhou City，Hunan Province.The technique approaches and parameters include selection of suitable place for seed production，choice of seed production season，risk evaluation of male sterility fluctuation of male sterile line on heading stage，characters of parental lines，arrangement of seeding interval between parental lines，ideal heading date synchronization and forecasting standard，making up suitable populations of parental lines，and gibberellin application，etc.

rice;herbicide resistance; early season two-line hybrid rice; hybrid seed production

2014-10-16

刘爱民(1965-)，男，湖南新宁人，研究员，主要从事种子科学与工程研究，Email：lam@lpht.com.cn。*通信作者，肖国樱，Email：xiaoguoying@isa.ac.cn

农业部转基因专项(2012ZX08013005)。

S511.3+10.351

C

1001-5280(2015)02-0197-04

10.3969/j.issn.1001-5280.2015.02.22