具紫色标记性状光温敏水稻核不育系紫红10 S的育性特征及应用研究

黎淳锋， 林志豪， 黄世旅， 蒙秀锋,2， 叶万余， 蒋常河， 罗 云， 刘晨雨

(1.广西壮族自治区农业科学院贺州分院/贺州市农业科学院， 广西 贺州 542813；2.广西绿田种业有限公司， 广西 贺州 542803)

水稻光温敏核不育系的育性主要受光温条件控制，因各地区光温条件的不同，易发生育性波动，从而影响杂交制种的安全。光温敏核不育系育性转换起点温度越低，越具有实用价值或育性质量越符合实用标准[1-2]。因此，掌握光温敏核不育系育性特征和准确鉴别育性转换起点温度是两系杂交水稻制种的关键[3]。紫红10 S是贺州市农业科学院选育的具紫色标记性状光温敏核不育系，该不育系具有育性转化起点温度低、不育性稳定、配合力强、柱头发达、成穗率高、制种容易等特点，于2013年通过广西壮族自治区农作物品种审定委员会组织的技术鉴定。为更好利用紫红10 S，本试验对其育性特征特性作进一步系统研究，并进行繁种制种实践，以期为大规模的繁种、制种等提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试材料为籼型光温敏核不育系紫红10 S、培矮64 S(ck)。

1.2 方 法

1.2.1自然条件下育性特征观测

试验于 2014 年分别在贺州农业科学院试验田(23° 58′N)、广西南宁五塘镇(22° 56′N)进行。3月20日—5月30日，每隔10 d播种一期，共8期，每期种植 120 株，单亲本，插植规格25 cm×20 cm，肥水管理同大田。

在抽穗期每隔1 d取穗进行镜检，每次镜检10穗，分别在每穗上、中、下部各取2个(共6朵颖花)花药混合压片镜检，计算花粉败育度。每期随机套袋10穗，成熟后计算自交结实率。在盛花期08：00—18：00时每隔30 min 调查一次颖花张开数，每次调查10穗，反映一天的开花动态。在已开花的不育系随机抽取10穗，调查单穗的开花历期、柱头外露率、开颖角度和包颖粒率。

1.2.2育性转换临界温度鉴定

在不育系主穗发育进入花粉母细胞形成期时，移入人工气候箱进行恒温培育。气候箱条件设置为：23.0 ℃/14.5 h、23.0 ℃/12.5 h、25.0 ℃/14.5 h、25.0 ℃/12.5 h、自然温度/14.5 h。计算各条件下紫红10 S的花粉败育度与自交结实率，推算紫红10 S育性转换临界温度。

1.2.3繁种及制种实践

根据紫红10 S的育性特征，分别在广西金秀县(海拔1 182 m)、贺州进行大田繁种和制种实践。

2 结果与分析

2.1 自然条件下的育性表现

由表1可知，紫红10 S、培矮64 S在贺州、南宁的抽穗期均集中在6月上旬至8月中旬，紫红10 S在贺州、南宁等地的抽穗期均比对照培矮64 S提前4～5 d。紫红10 S在贺州的花粉败育度比培矮64 S高0.22%，自交结实率比对照低0.75%；而在南宁花粉败育度高达99.98%，比对照高0.24%，自交结实率也低至0.02%，比对照低0.62%。说明紫红10 S比培矮64 S育性更稳定，越往南、气温越高的地区制种越安全。

表1 自然条件下紫红10 S的育性

2.2 人工光温育性鉴定结果

由表2可知，紫红10 S在恒温23.0 ℃、光周期14.5 h的条件下，花粉败育度与培矮64 S相当，而在12.5 h的光周期比培矮64 S高7.24%；在恒温25.0 ℃、光周期14.5 h与12.5 h的条件下，比培矮64 S分别高0.27%和0.56%；在自然温度、光周期14.5 h的条件下，花粉败育度达到100%，比培矮64 S高0.28%。在5种鉴定条件下，紫红10 S的自交结实率均为100%；而培矮64 S在恒温23.0 ℃、光周期12.5 h的条件下，自交结实率为3.23%。说明紫红10 S在人工气候箱的育性比培矮64 S稳定。对光温敏不育系的育性评价标准，以花粉败育度为 1.0%时的温度作为育性转换温度[4-5]，并结合自然条件的育性表现判断，紫红10 S育性转换起点温度在23.0 ℃以下。

表2 紫红10 S在人工气候箱育性

2.3 生育特征

2.3.1日开花时间

由图1可见，紫红10 S开花时间呈峰型分布，主要集中在09：00—11：30时，10：30进入开花盛期，且开颖量较培矮64 S大19.29%，随后逐渐减少，在15：00时左右结束。紫红10 S午前开花量占91.64%以上。

图1 紫红10 S开花时间分布

2.3.2开花历期

由图2可见，紫红10 S单穗开花历期为8 d，与培矮64 S相当，抽穗第4天为开花盛期，开花率达25.28%。在抽穗后1～5 d，紫红10 S累计开花率为80.39%，较培矮64 S高7.87%。说明紫红10 S开花时间比培矮64 S集中，更利于制种产量的提高。

图2 紫红10 S与培矮64 S抽穗后逐日开花率比较

2.3.3开花习性

由表3可知，紫红10 S柱头总外露率比培矮64 S略低，柱头单边外露率与培矮64 S相当；开颖历时较长，较培矮64 S长10～15 min；开颖角度比培矮64 S大0.13%；包颈粒率比培矮64 S少4.1%。从以上开花习性分析，紫红10 S在制种过程中易授粉，从而有利于获得制种高产。

表3 紫红10 S与培矮64 S的开花习性比较

2.4 繁殖及制种

2.4.1不育系繁殖

根据紫红10 S育性特性，在广西金秀高海拔地区(海拔1 182 m左右)自然低温条件下对紫红10 S进行繁殖实践，5月上旬播种，秧龄25 d左右进行移栽，7月中旬始穗，在幼穗分化期第Ⅴ、Ⅵ期能满足日平均温度 20～23 ℃的转育温度条件，并保持 6～9 d，发现自交结实率最好，繁殖产量2.87 t/hm2以上；在同年7月上旬，割茬在金秀同地点再生，产量比移栽种植略低，为2.52 t/hm2。

2.4.2组合制种

利用紫红10 S作母本与自选优质恢复系R 301配组育成的两系杂交水稻新组合紫两优301，2020年通过广西壮族自治区农作物品种审定委员会审定。前期的研究表明，紫红10 S的育性转换临界日平均温度在22.0～23.0 ℃，因此紫两优301在日平均温度23.5 ℃以上的桂中以南地区进行中晚造的试制种，发现在7月下旬亲本播种最为安全，且制种产量最高。翌年，在同一地点对紫两优301进行大田制种，父母本在7月下旬播种，种子产量达2.76 t/hm2。

3 结论与讨论

水稻两用核不育系的不育性是影响杂交制种安全并获得种子高产的最主要因素，其雄性不育起点温度是衡量两用核不育系实用性的重要指标，转育起点温度越高，利用不育系生产两系杂交水稻种子的风险越大，相反起点温度越低，制种越安全[6]。本研究结果表明，紫红10 S育性比培矮64 S稳定，育性转换起点温度在23.0 ℃以下，其不育性符合水稻两系不育系的标准要求，在适合的地区及条件下能安全繁种及制种。

光温敏两用不育系具有花期集中、柱头外露率高、开颖角度大、包颈粒率低等特征，易于授粉，有利于异交结实，确保制种获得高产[7]。本研究结果表明，紫红10 S盛花期主要集中在抽穗后第2～6天；日开花高峰为09：00—11：30时；开颖张开角度为 26°，时长达 2.3～3.1 h；柱头外露率高，包颈粒率低(仅为10.6%)。根据生育特征，说明紫红10 S易于异交结实。

以紫红10 S作母本与多个自选优质恢复系测交配组，育成两系杂交水稻3个新组合均表现出高产、早熟、米质好等特点，其中紫两优301通过广西壮族自治区农作物品种审定委员会审定，另外2个组合进入2020年广西区域试验复试，说明紫红10 S具有较优的配合力。通过繁种制种实践，紫红10 S在幼穗分化期第Ⅴ、Ⅵ期能满足日平均温度 20～23 ℃的转育温度条件，并保持 6～10 d，自交结实较好；在日平均温度23.5 ℃以上的桂中以南地区进行中晚造制种最为安全。紫红10 S在广西区外的繁制种还有待进一步研究。