赤霉素在杂交水稻中的应用研究

宋志远 聂波

【摘   要】 赤霉素的应用是杂交水稻育种中最常见，最为关键，最复杂的技术环节之一。对于特定的品种，在特定时间使用一定剂量赤霉素后，可以显著提高授粉率，提高产量。对于相关领域科研工作者和同行业工作人员具有十分重要的参考意义。

【关键词】 赤霉素;杂交水稻;植物生长调节剂

中图分类号：S511               文献识别码：A               文章编号：2096-1073（2020）09-0065-66

Application of Gibberellin in Hybrid Rice

SONG Zhiyuan， NIE Bo

（Jiangxi Xinruifeng Biochemistry Co.， Ltd.   Ji'an， Jiangxi   331300）

[Abstract]  The application of gibberellin is one of the most common， key and complex technical links in hybrid rice breeding. For specific varieties， after using a certain dose of gibberellin at a specific time， it can significantly increase the pollination rate and increase the yield. It has very important reference significance for the researchers in related fields and the staff in the same industry.

[Key words] gibberellin; hybrid rice; plant growth regulator

1  引言

交水稻仅是由两个遗传背景相同的不育系和恢复系杂交后形成的第一代杂交种。杂交水稻育种主要是利用水稻雄性不育系作为遗传工具。以下遗传系统是已知用于开发水稻杂交种的两个系统。首先，用于发展三系杂交水稻的细胞质遗传雄性不育。其次，用于开发两系杂交水稻的光敏和/或热敏遗传雄性不育。

赤霉素GA3的应用是一种有效的植物生长激素，可刺激细胞伸长。赤霉素GA3是在杂交水稻制种中获得高种子产量的关键。赤霉素GA3可以增加剑叶的圆锥花序消耗，增加柱头消耗率，调节植物株高，增加小花开放的持续时间，并使后期更高的高产。赤霉素GA3对植物生长和发育的影响取决于品种和环境。有必要进行研究以研究赤霉素GA3浓度对一些杂交水稻品种的影响。预期该研究将提供有关适当的赤霉素GA3浓度水平的一些信息，以支持雄性不育系与恢复系之间的授粉过程。

2  材料和方法

实验中使用的赤霉素GA3粉末的浓度为90%，四级浓度为0、100、200、300g/hm2。CMS（A）和恢復系（R）的苗期为21天。播种单行A线，然后每隔三天播种三行R线，自上次播种起还间隔六天和九天间隔播种A线R线播种。随后，在移栽前将幼苗与播种的三个日期等比例混合。将恢复系成对成行移植，每头山三个苗木，间距为30x15cm，A系为15x15cm，A和R系之间的间距为20cm，面积为4x5m2。实验中使用2：8的行比。每个实验都是在现场独立进行的。在开花期使用大于3m的聚乙烯塑料作为屏障隔离实验区域，以确保F1种子纯度。使用背负式喷雾器将赤霉素GA3以两次喷雾的方式喷雾到每个小区。第一次喷涂时，A线处于抽穗期的5%～10%。第一次喷涂后三天进行第二次喷涂。将一个未处理的用作对照。在每个重复的10个随机选择的植物上记录了9个定量特征的数据。研究的性状为：株高（cm），包颈长（cm），柱头活力（d），结实率（%）和产量（kg/hm2）。数据收集的一般参考是稻米标准评估系统。使用分割图设计中的方差分析（ANOVA）对收集到的数据进行统计分析，使用5%的范围试验（DMRT）显着性水平比较了产生显着效果的治疗方法。

3  结果与讨论

不同剂量GA3对父本、母本植株农艺性状的影响比较见表1。

分析表明，赤霉素GA3浓度显着影响除分数以外的所有观察参数。株高、包颈长、柱头活力，结实和产量显示出品种与赤霉素GA3浓度之间的相互作用。赤霉素GA3还影响穗花活动，开花特性（例如柱头活动）和小花开放的持续时间。植株高度受赤霉素GA3喷雾的影响很大，在100g/hm2的浓度下，株高的增加率在11.56至13.56cm之间。赤霉素GA3浓度为200g/hm2时，可使株高增加14.60～25.10cm，而浓度为300g/hm2时，株高增加为24.28～29.32cm。由于细胞分裂，扩大和伸长的活性增加，株高增加。赤霉素是调节植物生长和发育的各个过程的植物激素，这在茎伸长中特别重要。穗长和穗长受品种与赤霉素GA3浓度相互作用的影响。与所有品种的对照相比，以100、200、300g/hm2的浓度喷洒赤霉素GA3显着增加了穗长。由赤霉素GA3喷雾引起的穗伸长范围为2.45～4.84cm。由于细胞分裂和延长，赤霉素GA3增加穗长。通过从旗叶鞘出来的穗长度与穗的总长度比较来衡量穗的活力。赤霉素GA3的施用对所有测试的杂交品种均显着显示出增加穗活力的积极影响。与对照组（74.79%～79.82%）和100g/hm2（82.84%～86.23%）相比，赤霉素GA3在200和300g/hm2时显示出最高的效果（86.42～92.43%）。赤霉素GA3对雄性不育系穗基伸长的影响，穗可以从旗叶鞘中充满，从而使形成种子的机会变大。

在这项研究中，在赤霉素GA3浓度为200和300g/hm2时，几乎所有小穗都出现了。对雄性不育系的研究表明，如果运动率未达到100%，赤霉素GA3对穗运动的最佳效果，但仍会出现小穗。穗粒百分率的百分百会因风和雨而导致穗粒变脆，因此会降低产量，尤其是在雨季。穗活力增加可积极改善种子结实。圆锥花序的发芽将增加结实的机会，因为覆盖有旗叶的圆锥花序的一部分将开放并允许杂交育种。在雄性不育系上应用赤霉素GA3可以使穗粒消耗增加20%～30%，从而使谷物产量增加35%～60%。在这项研究中，由于赤霉素GA3喷雾而使结实增加了5.7%～48.8%。通过计数花朵开花结束后仍在柱头之外的花朵数量来观察柱头的活力。柱头在随着赤霉素GA3浓度增加产生了积极影响，受到影响的柱头会影响种子（种子集）的形成，这是因为关闭花朵后在外面的柱头会导致几天的授粉，增加赤霉素GA3浓度后所有柱头都会增加活力。在100、200，300g/hm2的浓度下，CMSA1分别增加 42.69、60.56和67.65%。CMSA2分别增加24.54、34.29和55.87%。在CMSA6处发现的柱头活力增加19.53、22.57、29.12%，在CMSA7處增加了38.21、40.46、53.47%。根据这些结果，看来CMSA1和A7对赤霉素GA3喷涂反应最灵敏。与对照相比，赤霉素GA3喷洒对小花开放的持续时间和角度有显着影响。小花开放的持续时间和角度影响种子（种子集）的成功形成，这是因为交叉花粉的机会越来越长。先前的研究表明，杂交水稻的高度异花授粉受小花开放时间长，柱头表面大和小花开放角度影响。允许更长的授粉时间。

赤霉素GA3施用后所有测试的CMS均提高了生产率。赤霉素GA3浓度为200g/hm2时，比300g/hm2倾向于获得更高的生产率结果。发生这种情况的原因是，由于雨和风导致穗茎断裂，导致产量损失。由于植物高度和穗粒的增加，高浓度的赤霉素GA3施用有可能增加穗破裂，特别是在雨季。因此，赤霉素GA3的应用必须适应雄性不育系，农业生态条件和季节的响应。

施用赤霉素后，杂交水稻植株恢复正常，并建立了较好的穗结构，开花较早时明显。这表明赤霉素对开花没有直接影响，因此无需在生产中考虑。通常使用赤霉素来调节生产后期父母的开花期。应该注意的是，如果提前在适当的时间和剂量使用赤霉素，则早期抽穗的效果是显而易见的。由于从幼穗形成到成熟的时期相对稳定，所以预先拔出的耳朵还不成熟，必须成熟才能开花。因此，早期抽穗是明显的，但是早期开花的效果非常有限（1-2天）。如果给药时间过早，频率太大或剂量太大，则副作用是明显的。生产实践中，确定了某品种的最佳起始施用期后，由于上述的种种复杂因素和赤霉素效果的不可逆性，为谨慎起见，一般都只提前不推后。

4  结论

使用三种不同赤霉素GA3浓度的处理可显着增加株高、柱头活力的持续时间，改善了某些开花和生长性状，能够使种子产量增加0.2～1t/公顷。赤霉素GA3的浓度为200g/hm2，与对照和其他赤霉素GA3的浓度相比，结果最好，这在所有测试的CMS中均以最高的结实率和最高的生产率表明。浓度为300g/hm2的赤霉素GA3导致细胞伸长增加，使水稻容易掉落，并且在大雨和大风的条件下，穗容易折断。

参考文献：

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（编辑：李丹）