水稻亲本材料及其杂交组合开花灌浆期耐热性评价

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水稻亲本材料及其杂交组合开花灌浆期耐热性评价

吕直文，严明建，黄成志，雷树凡，黄文章，胡景涛，卿明敬
(重庆三峡农业科学院， 重庆 万州 404155)

以自选的恢复系和保持系及其丰产性较好的杂交水稻品种(组合)为材料，搭棚盖膜人工模拟高温胁迫处理(7月1日—8月10日，09：30—14：30,35～43 ℃)，研究花期高温胁迫对水稻材料结实特性的影响。结果表明，根据高温胁迫指数，万恢88、万恢815、R 2664、R 1004和万3 B、万9 B表现耐热性强，其中恢复材料R 2664和R 1004的耐热性优于对照明恢63，保持材料万3 B和万9 B的耐热性优于对照宜香1 B。供试杂交水稻中耐热品种(组合)有万香优1号、万优9号、万优2号、万9 A×万恢815、万9 A×R 2664和宜香1 A×R 1004，其中万9 A×R 2664和宜香1 A×R 1004的耐热性明显优于对照汕优63。进一步分析表明，高温胁迫指数与水稻在自然条件下结实率、空壳率和秕谷率之间相关不显著，但与胁迫环境下结实率和空壳率的相关性达显著水平。花期高温胁迫致使水稻亲本材料及杂交品种(组合)的结实率下降，空壳率大幅上升。

亲本材料； 杂交水稻； 高温胁迫； 育性分析

三峡库区地处重庆市东部，每年夏季7—8月是高温伏旱的常发期，水稻生长中后期易遭受高温热害。为了确保本区域粮食稳定安全生产，选育高产耐热杂交水稻品种应用于生产是解决高温热害的有效途径，而评价筛选耐热性育种材料是培育耐热杂交水稻品种的关键。本研究对自选恢复系和不育系及其所配杂交水稻组合进行开花灌浆期耐热性测评及育性分析，旨在为选育耐热性强的杂交品种提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料有已育成恢复系4个，分别是万恢88、万恢355、万恢481和万恢815，及表现较好的恢复材料3个，分别是R 1156、R 2664和R 1004，还有耐热性强的明恢63[1]作为对照。有已育成不育系3个，分别是万3 B、万6 B和万9 B，及表现较好的不育材料3个，分别是5023 B、4073 B和2013 B，耐热性强的宜香1 B[2]作为对照。还有丰产较好的杂交水稻品种(组合)14个，分别是万香优1号(宜香1 A×万恢88)、万优9号(万3 A×万恢88)、万优2号(宜香1 A×万恢355)、万9 A×万恢355、万香481(宜香1 A×万恢481)、万优481(万3 A×万恢481)、陵优815(陵1 A×万恢815)、万9 A×万恢815、万9 A×R 1156、4073 A×R 1156、万9 A×R 2664、5023 A×R 2664、万9 A×R 1004和宜香1 A×R 1004，还有耐热性较强的汕优63[3]作为对照。

1.2 试验方法

供试水稻材料在4月10日播种，把生育期较短的保持系和水稻品种(组合)于4月25日播种，安排开花期在7月中下旬。试验在2种环境下进行：一是在棚外自然条件下，每份材料单株栽50株，移栽规格为16.7 cm×26.7 cm，期间开花时(7月1日—8月10日)的穗层平均温度为29.3 ℃，平均最高温度为36.7 ℃，平均相对湿度为68.5%。二是棚内高温胁迫条件下，在7月1日—8月10日搭棚，棚中高4.5 m，两边高3.0 m，顶部盖透明塑料膜，膜离地面0.5～1.0 m，保持底部通风，棚内温度调控到35～43 ℃，模拟高温天气环境，每份材料单株栽30株，移栽规格同为16.7 cm×26.7 cm，期间开花时(7月1日—8月10日)的穗层平均温度为34.1 ℃，平均最高温度为40.2 ℃，平均相对湿度为85.5%。棚内外均以明恢63、宜香1 B和汕优63作为对照。水稻成熟后取样考种，测定项目为每穗着粒数、结实率、空壳数、秕粒数和千粒重。

表1 开花结实期高温胁迫对水稻亲本材料结实的影响

亲本材料 结实率(%) 空壳率(%) 千粒重(g) 对照ck高温胁迫对照ck高温胁迫对照ck高温胁迫高温胁迫指数万恢8884．34a42．66b13．67a40．65b28．15a18．86b0．4941万恢35579．67a21．34b18．44a66．68b27．54a15．45b0．7321万恢48183．24a39．85b16．11a64．55b28．45a14．88b0．5212万恢81585．86a50．44b13．58a43．43b27．65a20．43b0．4125R115680．22a22．55b17．83a62．48b26．63a12．83b0．7188R266486．35a51．64b12．92a38．56b25．85a18．55b0．4019R100488．56a45．23b9．85a43．44b28．12a17．86b0．4892明恢63(ck)78．52a40．76b19．25a42．35b28．85a19．68b0．4808万3B66．51a35．46b25．66a54．34b24．64a14．55b0．4668万6B71．64a16．76b21．54a75．66b25．76a16．23b0．7660万9B68．55a41．35b27．85a53．96b26．12a17．64b0．39605023B58．45a26．74b35．34a68．34b25．67a13．87b0．54254073B60．44a14．86b36．21a72．64b26．55a15．35b0．75412013B72．65a18．53b23．58a70．67b24．85a14．54b0．7449宜香1B(ck)69．62a35．48b24．55a56．75b28．62a18．45b0．4903

注：同一性状对照与高温处理数据后跟不同字母者表示差异达0.05显著水平。下同。

1.3 数据处理及统计分析

根据结实率计算高温胁迫指数，即高温胁迫指数=(对照结实率-高温胁迫条件下的结实率)/对照结实率，其中对照结实率为未进行高温处理(即棚外自然条件下)的结实率，高温胁迫条件下的结实率为棚内高温处理下的结实率。数据均采用SPSS 11.5软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 花期高温胁迫对水稻亲本材料结实的影响

由表1可知，花期高温胁迫显著降低供试水稻亲本材料的结实率，平均降幅约42.06%。在恢复材料中，平均降幅为44.93%，以万恢355和R 1156降幅最大，万恢815和R 2664降幅最低，比对照恢复系明恢63(37.76%)还低，降幅依次为58.33%、57.67%、35.46%和34.71%。在保持材料中，平均降幅为40.74%，以万6 B和2013 B降幅最大，万3 B、万9 B和5023 B降幅最低，比对照保持系宜香1 B(34.14%)还低，降幅依次为54.88%、54.12%、31.05%、27.15%和31.71%。试验材料的空壳率因花期高温胁迫而大幅度上升，平均增幅达191.40%，恢复材料的增幅(平均236.16%)明显高于不育材料(平均140.25%)，其中增幅达200%以上的材料是万恢355、万恢481、万恢815、R 1156、R 1004和万6 B。水稻材料的千粒重同样也因花期高温胁迫而下降，但降幅存在材料间差异，和对照相比，高温胁迫致使千粒重平均下降38.37%。根据符冠富等[1]采用高温胁迫指数作为水稻耐热性等级划分，将试验材料的耐热性分为四类，第一类热钝感型，其高温胁迫指数在0～0.20之间，无此类材料。第二类耐热型，其高温胁迫指数在0.20～0.50之间，有万恢88、万恢815、R 2664、R 1004、明恢63(ck)、万3 B、万9 B和宜香1 B(ck)属于此类，其中恢复材料R 2664和R 1004的耐热性优于对照明恢63，保持材料万3 B和万9 B的耐热性优于对照宜香1 B。第三类不耐热型，其高温胁迫指数在0.50～0.80之间，有7个水稻试验材料：万恢355、万恢481、R 1156、万6 B、5023 B、4073 B和2013 B。第四类热敏感型，其高温胁迫指数大于0.80，无此类水稻亲本材料。

2.2 花期高温胁迫对杂交水稻品种(组合)结实特性的影响

从表2可看出，花期高温胁迫显著降低供试杂交水稻品种(组合)的结实率，平均降幅约55.20%，其中万9 A×R 1156和4073 A×R 1156降幅最大，万9 A×R 2664和宜香1 A×R 1004降幅最低，降幅依次为70.66%、81.66%、39.66%和35.97%。试验品种(组合)的空壳率因花期高温胁迫而大幅度上升，平均增幅达203.36%，其中增幅达200%以上的杂交水稻品种(组合)是万香优1号、万优9号、万优2号、万9 A×万恢355、万香481、陵优815、万9 A×R 1156、4073 A×R 1156和万9 A×R 1004，增幅比对照汕优63(147.28%)低的是万9 A×万恢815、万9 A×R 2664和宜香1 A×R 1004。水稻材料的千粒重同样也因花期高温胁迫而下降，但降幅存在材料间差异，和对照相比，高温胁迫致使千粒重平均下降40.56%。根据其高温胁迫指数，供试杂交水稻中耐热品种(组合)有万香优1号、万优9号、万优2号、万9 A×万恢815、万9 A×R 2664和宜香1 A×R 1004，其中万9 A×R 2664和宜香1 A×R 1004的耐热性明显优于对照汕优63。不耐热的试验品种(组合)有：万9 A×万恢355、万香481、万优481、陵优815、万9 A×R 1156和5023 A×R 2664。热敏感型组合是4073 A×R 1156。

表2 开花结实期高温胁迫对水稻杂交品种(组合)结实特性的影响

杂交水稻品种 (组合) 结实率(%) 空壳率(%) 千粒重(g) 对照ck高温胁迫对照ck高温胁迫对照ck高温胁迫高温胁迫指数万香优1号84．87a45．56b14．53a44．56b30．48a18．45b0．4631万优9号83．21a42．68b15．34a47．42b26．54a17．26b0．4870万优2号83．25a41．75b15．02a50．15b28．56a20．34b0．4984万9A×万恢35581．56a30．63b15．68a59．32b27．23a13．87b0．6244万香48185．67a40．82b13．55a39．24b29．65a15．35b0．5235万优48180．43a26．47b18．64a61．65b27．85a14．54b0．6708陵优81582．64a32．58b16．78a58．60b28．25a14．85b0．6057万9A×万恢81581．56a42．25b17．44a38．86b26．78a18．42b0．4819万9A×R115682．35a24．16b16．21a57．63b27．82a12．56b0．70664073A×R115678．85a14．46b20．86a71．22b28．74a14．77b0．8166万9A×R266483．34a50．28b15．65a34．93b26．96a17．82b0．39665023A×R266478．52a27．34b19．56a53．44b27．55a13．64b0．6518万9A×R100488．11a44．27b10．41a42．69b26．52a18．68b0．4975宜香1A×R100482．38a52．74b16．15a29．05b28．72a21．38b0．3597汕优6382．75a41．55b15．67a38．75b26．78a16．44b0．4978

2.3 亲本材料及其杂交水稻品种(组合)花期高温胁迫与结实特性的关系

从表1可以发现，自选水稻亲本材料的高温胁迫指数与结实率、每穗粒数、秕谷率、空壳率和千粒重之间相关性均不显著，但在高温胁迫处理下其高温胁迫指数与结实率和空壳率的相关达显著水平，相关系数分别为-0.935和0.811，而与千粒重之间相关不显著。从表2看出，供试的杂交水稻品种(组合)的高温胁迫指数与结实率、每穗粒数、秕谷率、空壳率和千粒重之间均没有显著相关性，但在高温胁迫处理下其高温胁迫指数与结实率和空壳率的相关达极显著水平，相关系数分别为-0.996和0.929，同样与每穗粒数、千粒重之间相关不显著。

3 讨 论

水稻花期高温热害指水稻在抽穗前后一段时期内遭遇35 ℃以上高温，引起花器官发育不良和受粉行为障碍，导致结实率严重下降而造成水稻大幅度减产的一种灾害现象[4]。张桂莲等认为，水稻花期35 ℃高温连续3～5 d，可影响产量的形成[5]。而陶龙兴等认为，高温38 ℃以上，持续15 d，才能真正造成水稻高温热害[6]。但符冠富等认为，我国长江中下游稻作区，7—8月份，连续3～5 d平均气温≥30 ℃或最高温≥35 ℃的天气出现的频率较高[1]。每年都有关于水稻高温热害导致减产的报道[7]，但减产程度较低，或者仅限于某些水稻品种。根据重庆市气象记录，2006年7—8月重庆大部分区县出现历史上罕见的高温天气，日最高温度超过40 ℃，持续了40～67 d，在此期间我们对高温热害影响水稻生产的调查也证明了这一点。本研究设计的35～43 ℃高温，花期胁迫41 d，使水稻材料均处于“严酷”的高温胁迫环境。

本研究结果表明，高温胁迫显著降低水稻材料及其杂交水稻品种(组合)的结实率，致使空壳率大幅上升。但这种花期高温热害存在水稻材料间的差异，比如恢复材料中，以万恢355和R 1156降幅最大，万恢815和R 2664降幅最低；在保持材料中，以万6 B和2013 B降幅最大，万3 B、万9 B和5023 B降幅最低；在杂交水稻品种(组合)中，万9 A×R 1156和4073 A×R 1156降幅最大，万9 A×R 2664和宜香1 A×R 1004降幅最低。本研究结果还表明，水稻花期高温胁迫指数与对照结实率、秕谷率、空壳率和千粒重之间相关性均不显著，但在高温胁迫处理下高温胁迫指数与结实率和空壳率的相关达显著水平，水稻花期耐热性与其本身的结实特性没有明显的关系。此外，本研究结果可知，杂交水稻品种(组合)的耐热性与其亲本材料的耐热性是相关的，比如万香优1号、万9 A×R 2664和宜香1 A×R 1004耐热性强，其亲本万恢88、R 2664、R 1004、宜香1 A和万9 A的耐热性较强，因此评价筛选耐热性育种材料是培育耐热杂交水稻品种的关键。

目前，水稻的耐热特性研究较多，但其耐热性的等级划分还没有统一标准，往往出现针对不同材料划分标准不一致的现象，划分标准不统一将会无法给水稻耐热性育种提供标准的信息。在本研究中，采用符冠富等[1]高温胁迫指数作为水稻耐热性等级的依据比较合符实情。从表1和表2可看出，高温胁迫指数在0.20～0.50之间的有14个，在0.50～0.80之间的有12个，在0.80以上的只有1个。从自选的水稻供试材料中发现耐热性强的亲本材料及杂交水稻品种(组合)较多，达50%，可能与水稻育种环境有关。水稻育种基地处于重庆市东部，每年7—8月是高温伏旱的常发期，水稻长期处于高温条件后生理生化发生变化，使之能更好地忍耐以后出现的高温胁迫(即热锻炼的结果)，是否属实还要进一步研究证明。

搭棚盖膜人工模拟高温胁迫条件评价水稻材料耐热性的设计方法，其优点是成本低，试验处理的水稻材料量大，缺点是温度和湿度不好准确控制。在本耐热鉴定试验中，高温总是伴随着高湿，尤其在人工大棚膜中空间较小，高湿问题尤为严重，同时温度过高及温度不稳定，搭棚盖膜人工模拟高温胁迫条件与高温热害气候环境有偏差。为了把温度控制在35～43 ℃，水稻开花期间每日09：30—14：30时通过控制塑料膜离地面0.5～1.0 m，增加棚内通风条件使得棚内外的空气湿度相差不大，达到了模拟自然高温热害的预期效果，反映了水稻试验材料耐热程度的真实性。

[1]符冠富,宋健,廖西元,等.中国常用水稻保持系及恢复系开花灌浆期耐热性评价[J].中国水稻科学,2011,25(5):495-500.

[2]杨从金,张杰,林纲,等.宜香1 A特征特性和宜香系列组合高产制种技术[J].种子科技,2007,12(3):23-24.

[3]苏鹏,冯慧,陈浩,等.杂交水稻在自然高温胁迫下的耐热性研究[J].西南农业学报,2013,26(4):1 387-1 391.

[4]田小海,松井勤,李守华,等.水稻花期高温胁迫研究进展与展望[J].应用生态学报,2007,18(11):2 632-2 636.

[5]张桂莲,陈立云,雷东阳,等.水稻耐热性研究进展[J].杂交水稻,2005,20(1):4-8.

[6]陶龙兴,谈惠娟,王熹,等.高温胁迫对国稻6号开花结实习性的影响[J].作物学报,2007,34(4):669-674.

[7]谢晓金,李秉柏,李映雪,等.长江流域近55年水稻花期高温热害初报[J].江西农业学报,2009,25(1):28-32.

Evaluation on Heat-resistance of Rice Parents and Their Hybrid Rice Combinations to High Temperatue Stress During Flowering and Early Grain Filling Stages

LÜZhiwen,YANMingjian,HUANGChengzhi,LEIShufan,HUANGWenzhang,HUJingtao,QINGMingjing

2016-02-25

重庆市和万州区水稻研究项目“优质高效突破性水稻品种培育与高产示范”(编号：cstc 2012 ggB 80004)；“水稻特异育种材料的创建”(编号：cstc 2012 ggB 80005)；“水稻耐热种质资源收集及新材料创制”(编号：301401003)。

吕直文(1967—)，男，重庆万州人；高级农艺师，主要从事水稻新品种选育与栽培技术研究；E-mail:lv.zhi.wen@163.com。

黄成志(1982—)，男，贵州晴隆人；农艺师，主要从事水稻新品种选育与栽培技术研究；E-mail:huangchengzhi662@sohu.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.07.069

S 511

A

1001-4705(2016)07-0069-04