防虫网隔离对水稻花粉飘移的影响研究

汪德锋，雷新民，曹 明，袁经天，任 红，杨小锋（三亚市南繁科学技术研究院，海南 三亚 572000）

防虫网隔离对水稻花粉飘移的影响研究

汪德锋，雷新民，曹 明，袁经天，任 红，杨小锋
（三亚市南繁科学技术研究院，海南 三亚 572000）

以恢复系测64-7和不育系珍汕97A为材料，研究防虫网隔离对水稻花粉飘移距离的影响。结果表明：孔径0.075、0.048、0.038 mm的防虫网均能影响花粉漂移的频率，但三者隔离效果差异不显著；花粉漂移频率与风向和风速大小密切相关，即下风口的漂移频率显著高于上风口的漂移频率，但经防虫网隔离后二者差异不显著；4个试验处理漂移频率总体趋势相同，即随着距离的增加，漂移频率逐渐减小。因此生产原种应该使用孔径0.048 mm的防虫网。

水稻；防虫网隔离；花粉漂移

汪德锋，雷新民，曹明，等. 防虫网隔离对水稻花粉飘移的影响研究［J］.广东农业科学，2016，43（8）：16-21.

水稻为自花授粉植物，其花粉在风、昆虫等传播媒介的作用下向四周扩散，导致一定的异交率。Messeguer［1-2］、卢宝荣［3-4］、贾士荣［5］、Sun［6］和Oh［7］等以转基因水稻和常规稻或杂交稻分别作为供体花粉源和花粉受体研究花粉漂移，得到花粉漂移产生的异交结实率在0.011%～3.04%之间，说明水稻是典型的自花授粉作物，供体花粉漂移对常规稻或杂交稻影响较小。贾士荣研究团队以8个籼、粳稻不育系为花粉受体进行研究，发现漂移产生的异交率最高可达92.01%，最大飘移距离可远至320 m［5］，说明供体花粉漂移对不育系影响极大。因此，不育系材料是研究花粉漂移的最佳材料。目前，在杂交水稻的制种过程中，为了保证品种的纯度，应该采取某些措施避免除花粉供体花粉外的漂移事件的发生。大面积制种一般采用的措施是距离隔离和花期隔离［8］，能在一定程度上避免花粉漂移影响制种。为了节省土地资源和不误农时，小面积制种或育种通常采用屏障隔离如隔离布等。防虫网具有易透风、易固定、耐用等特点，在小面积制种或育种上同样也受到一些人的青睐，但相关研究报道很少，尤其是基础研究十分缺乏。因此，我们拟对防虫网隔离对水稻花粉飘移距离的影响进行研究，以期为生产上小面积制种或育种使用合适目数的防虫网提供理论依据和数据支持。

1　材料与方法

1.1试验材料

供试材料为籼稻恢复系测64-7（花粉供体）和籼稻不育系珍汕97A（花粉受体），试验于2015年2～7月在海南三亚国家农业科技园试验基地进行，试验田面积2 km2。基地内安装有Watchdog2550自动气象仪，可实时提供气温、湿度、风速、风向、气压和雨量等气象数据。

1.2试验方法

选取地势较为平坦的地块，在田块中央划出半径为5 m的圆圈，其内种植供体花粉源籼稻恢复系测64-7。为确保水稻花期相遇，测64-7分3期播种，分别于2015年2月11、18、25日播种；珍汕97A于3月2日播种。采用防虫网物理隔离的方法对花粉漂移的控制进行研究，防虫网高度3 m，顶部敞开。试验田间布局见图1。试验设孔径0.075、0.048 mm、0.038 mm防虫网隔离和不用防虫网隔离的对照4个处理。

图1　试验田间布局

花粉供体圆圈外四周按一定的株行距种植大于30 m长的不育系珍汕97A花粉受体带，种植后按当地常规的水肥管理，期间主要使用的农药有三唑磷、毒死蜱、杀虫双等。水稻花期前，利用防虫网将花粉供体与花粉受体隔离开；抽穗达到5%～10%时，分3～4次喷施“九二○”，每667 m2用420 g，其中母本360～370 g，父本50～60 g；在水稻花期记载风向、风力、降雨、相对湿度及温度等气候因子。

在水稻成熟后，以花粉供体水稻种植中心为圆点、边界为取样起点，从东、东北、北、西北、西、西南、南、东南8个方向分别采集距花粉供体圆区1、2、3、4、5、6、7、10、12、15、20、25、30 m处花粉受体植株所结种子，各处理同一距离范围内的种子随机分3次重复采集，脱粒后分别统计数量。

利用Excel和SPSS19.0软件，对不同方向、距离花粉受体植株结实情况进行统计分析，花粉漂移频率通过计算各方向各处花粉供体水稻与受体不育系的异交结实率即可得出，计算公式为：漂移频率（%）= 同方向同距离的受体不育系的实粒数 / 同处不育系的总粒数×100。

2　结果与分析

2.1在无防虫网隔离条件下不同距离的漂移频率比较

花粉供体区即花粉源的面积为78.5 m2。花粉受体花期与三期花粉供体都有相遇，与二期花粉供体相遇较好。从表1可以看出：扬花期以西南风为主，测得最大漂移频率为26.688%，发生在东北方向；东北方向：1 m处的漂移频率与其他各处的漂移频率存在显著差异；2、5、7 m处的漂移频率无显著差异，但与其他各处的漂移频率存在显著差异；10、12、15 m处的漂移频率无显著差异。正北方向：各处的漂移频率均存在显著差异。正东方向：7 m以内，各处的漂移频率均存在显著差异；7 m处的漂移频率与10、12 m处的漂移频率均无显著差异，但与15 m处的漂移频率存在显著差异。东南方向：1、2、3 m处的漂移频率分别与各处的漂移频率存在显著差异；4、5 m处的漂移频率无显著差异，但与其他各处的漂移频率均存在显著差异。正南方向：1、2、3 m处的漂移频率分别与各处的漂移频率存在显著差异，4、5、6、7 m处的漂移频率无显著差异。正西方向：1、2、3、4 m处的漂移频率无显著差异，5、6、7 m处的漂移频率无显著差异，但1、2、3、4 m处分别与5、6、7 m各处的漂移频率均存在显著差异。西北方向：15 m以内，各处的漂移频率分别与其他各处的漂移频率均存在显著差异，12 m后，各处的漂移频率逐渐趋于稳定。西南方向：漂移频率逐渐减少，且各处的漂移频率分别与其他各处的漂移频率存在显著差异。最小的漂移频率为0.024%，发生在西北方向；30 m处还有异交结实存在；从北、东、东北、东南、南、西、西北和西南8个方向来看，各方向的花粉漂移频率随着距离的增大，漂移频率逐渐减少，大部分存在显著差异，12 m后的漂移频率无显著差异；东北方向漂移频率最大，为26.688%，西南方向最小，为0.435%；漂移事件主要以东北方向为主，与各方向同一距离的漂移频率相比存在显著差异；西和西南方向较少发生漂移事件，漂移频率都小于1%；花粉源5 m外，南、西、西北和西南4个方向较少发生漂移事件；花粉源15 m以内，北、东、东北、东南4个方向的漂移频率都大于1%，特别是东北方向的漂移频率大于8%。

表1　不用防虫网隔离下同一方向不同距离的漂移频率比较

2.2在无防虫网隔离条件下各方向的漂移频率比较

从表2可以看出，北、东、东北和东南4个方向各距离处的漂移频率都大于南、西、西北和西南4个方向对应各处的漂移频率；东北方向各处的漂移频率与其他各方向同距离处的漂移频率相比存在显著差异；从各方向花粉源等距离各处来看：4 m以内，东面、北面和东南面等距离各处的漂移频率无显著差异，但与其他几个方向的漂移频率存在显著差异；南面和西北面无显著差异，但与其他几个方向的漂移频率存在显著差异；西面和西南面无显著差异，但与其他几个方向的漂移频率存在显著差异。4、5、6、7 m处，南、西和西南各方向等距离各处的漂移频率无显著差异，但与其他几个方向的漂移频率存在显著差异。4～7 m范围内，北面和西北面各处的漂移频率分别与其他几个方向等距离各处存在显著差异。4、7 m处，东面的漂移频率分别与其他几个方向等距离各处存在显著差异。10～15 m范围内，东面和东南面等距离各处的漂移频率无显著差异，但与东北和西北方向等距离各处存在显著差异。20～30 m范围内，东南方向和西北方向等距离各处的漂移频率存在显著差异。

2.3在防虫网隔离条件下花粉漂移的距离和频率

从表3可以看出，经防虫网隔离后，各方向同一距离各处的漂移频率明显下降，且与对照同方向等距离各处的漂移频率相比存在显著差异；除1 m处，其他各处的漂移频率均小于0.1%；经孔径0.075、0.048、0.038 mm防虫网隔离后，各方向等距离各处的漂移频率均随着距离增加而递减，且对应各处的漂移频率无显著差异；同方向等距离各处的漂移频率大小顺序为：孔径0.075 mm＞0.048 mm＞0.038 mm，但相互之间无显著差异。防虫网隔离后，最小的漂移频率为0.001%，分别发生在东、南、西南面孔径0.038 mm防虫网隔离的20、25、30、12 m处；最大的漂移频率为0.159%，发生在东南面孔径0.075 mm防虫网隔离的1 m处。

表2　不用防虫网隔离下同一距离不同方向的漂移频率比较

防虫网隔离后，各方向等距离各处的漂移频率均随着距离增加而递减，且对应各处的漂移频率差异无显著差异；同方向等距离各处的漂移频率的大小顺序为：孔径0.075 mm＞0.048 mm＞0.038 mm，但相互之间无显著差异。防虫网隔离后，最小的漂移频率为0.001%，分别发生在东、南、西南面孔径0.038 mm防虫网隔离的20、25、30、12 m处；最大的漂移频率为0.159%，发生在东南面孔径0.075 mm防虫网隔离的1 m处。

3　讨论

长期以来，中国杂交水稻制育种中应用最为普遍的纯度保障技术是用隔离布作为防护风障［9］。本试验结果表明：利用孔径0.075、0.048、0.038 mm的防虫网隔离均能将花粉漂移频率控制在0.2%以下，若相隔1 m以上的距离，可将漂移频率控制在0.1%以下，使种子纯度保证在99.9%以上，达到原种的纯度要求。不同孔径的防虫网比较试验发现：孔径0.075、0.048、0.038 mm防虫网隔离后，均能极大地减少花粉漂移频率，三者无显著差异，说明孔径0.075 mm防虫网隔离后，隔离效果趋于平缓，继续减小防虫网的孔径，对花粉漂移频率影响不大，但在1 m距离内，孔径0.075 mm防虫网不能把漂移频率控制在0.1%以下，为了达到原种的纯度，应减小防虫网的孔径，因此，使用孔径0.048 mm防虫网能够满足生产原种的要求。

水稻也是风力传粉作物，花粉漂移量的多少受到开花期间风向和风力的影响。Yuan等［10］、肖国樱等［11］研究发现花粉的漂移频率与开花期的风向有密切关系，下风口的漂移频率显著高于上风口的漂移频率。本试验结果与Yuan等［10］、肖国樱等［11］的结果一致，对照试验下风口的漂移频率为8.474%～26.888%，显著高于上风口的漂移频率0.138%～0.435%。但经孔径0.075、0.048、0.038 mm防虫网隔离后，下风口的漂移频率为0.02%～0.085%，上风口的漂移频率为0.01%～0.076%，两者无显著差异。说明防虫网隔离极大地影响了水稻花粉漂移。

表3　不同孔径防虫网隔离对花粉漂移频率（%）的影响

水稻花粉的扩散主要取决于气象条件，如Song等［12-13］认为风速是决定花粉扩散的主要气象因子之一，且风速大小与最大花粉扩散距离成正比。本试验结果表明：对照的花粉漂移频率为0.024%～26.688%，而经过防虫网隔离后，花粉漂移频率为0.001%～0.159%，两者存在显著差异，且前者与后者相差24～168倍。这是由于防虫网的阻挡，使风速降低，能透过防虫网的花粉自然比较少，导致频率比较低。随着距离的增加，漂移频率出现逐渐下降的趋势，这是因为随着与花粉源距离的增大，空气中的花粉密度逐渐降低［6，13-14］。而同时，在转基因水稻周围存在非转基因水稻，不同来源花粉此消彼长的结果导致了漂移频率的迅速下降［15］。因此，水稻花粉漂移受风速影响。

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［10］ Yuan Q H，Shi L ，Wang F ，et al. Investigation of rice transgene flow in compass sectors by using male sterile line as a pollen detector［J］. Tag. theoretical & Applied Genetics.theoretische Und Angewandte Genetik，2007，115（4）：549-560.

［11］ 肖国樱. 抗除草剂转基因水稻花粉漂移距离及生态风险分析［J］. 杂交水稻，2009，24（4）：78-80.

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［13］ Song Z，Lu B R，Chen J. Pollen flow of cultivated rice measured under experimental conditions［J］. Biodiversity & Conservation，2004，13（3）：579-590.

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［15］ Song Z，Li B，Chen J，et al. Genetic diversity and conservation of common wild rice（Oryza rufipogon）in China［J］. Plant Species Biology，2005，20（2）：83-92.

（责任编辑 杨贤智）

Effects of fly net separating on pollen flow of rice

WANG De-feng，LEI Xin-min，CAO Ming，YUAN Jing-tian，REN Hong，YANG Xiao-feng
（Sanya Science and Technology Academy for Crop Winter Multiplication，Sanya 572000，China）

A restorer line rice Ce64-7 and a male sterile rice Zhenshan 97A were used as materials，the effects of fly net separating on pollen flow of rice were studied. The results showed that fly nets with 200 mesh，300 mesh and 400 mesh all could affect the frequency of pollen flow，but there was no significant difference among the three nets. Frequency of pollen flow was closely related to wind direction，the frequency of pollen flow in down-wind direction was significantly higher than that in up-wind direction，but frequency in the two directions showed no significant difference after fly net separating. The overall trend of drift frequency was the same in the four treatments，the drift frequency decreased with the increase of distance. Results indicated that during the prime seed production period，we should use fly net with 300 mesh.

rice；fly net separating；pollen flow

S511.03.51

A

1004-874X（2016）08-0016-06

2016-04-11

海南省重大科技项目（ZDZX2013010）

汪德锋（1987-），男，硕士，研究实习员，E-mail：463161974@qq.com

杨小锋（1977-），男，博士，研究员，E-mail：hnmelon2008@163.com