幾個秈型光溫敏核不育水稻在武昌的育性表現(xiàn)

(1．北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京100083；2． 華中師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，武漢430079；

3．長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州434025)

摘要：在武昌(2003年)自然條件下，通過分期播種的方法分別對4個不同類型的實(shí)用光溫敏核不育系YW－2S#65380;廣占63S#65380;1103S#65380;培矮64S的育性轉(zhuǎn)換特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并用時(shí)間序列相關(guān)分析法分析了其育性敏感期#65377;結(jié)果表明，YW－2S#65380;1103S#65380;培矮64S育性對溫度的敏感時(shí)期分別處在抽穗前的第21～13天#65380;第21～14天#65380;第21～13天，均處在幼穗分化的4～6期；廣占63S處在抽穗前的第18～9天，處在幼穗分化的5期初至7期初#65377;就供試不育系而言，溫度和光照都是引起不育系育性轉(zhuǎn)換的因素，在一定溫度范圍內(nèi)，即長光使育性轉(zhuǎn)換的臨界溫度降低，短光使育性轉(zhuǎn)換的臨界溫度升高#65377;

關(guān)健詞：光溫敏核不育系；育性表達(dá)；育性波動

中圖分類號：S511．2+1：S334．5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：0439－8114(2008)06－0636－03

Fertility of Four Environment－sensitive Genic Male－sterile Indica Rices in Wuchang

LIU Zhi－xiong1，2，3，LI Xing－run2，YANG Shi－yuan2

(1． College of Biological Science and Biotechnology， Beijing Forestry University， Beijing，100083，China；2． College of Life Science， Central China Normal University， Wuhan 430079，China；3．College of Horticulture and Gardening，Yangtze University，Jingzhou 434025，Hubei，China)

Abstract： Four practical photo－/ thermo－sensitive genic male－sterile lines，YW－2S， Guangzhan 63S，1103S， Pei’ai 64S， were sequentially seeded with 10d interval under natural conditions at Wuchang in 2003． The results of investigations on fertility expression showed that both photoperiod and temperature were important factors controlling fertility alteration of P(T)GMS lines， To a certain extent， their critical temperature inducing male sterility would be lower under longer day－length and higher under longer day－length and will be higher under shorter day－length． Their fertility expression and characteristics of fertility alteration varied from line to line． According to Correlation coefficients between daily mean temperature and self－sterility， the sensitive stage to temperature for fertility alteration of YW－2S was 21～13d before heading． The sensitive stage was 21～14d before heading in 1103S， 21～13d in Pei’ai 64S and 18～9d in Guangzhan 63S．

Key words： photo－/thermo－sensitive genic male－sterile line；fertility expression； sterility fluctuation

光#65380;溫敏核不育系是兩系法雜交水稻育種的基礎(chǔ)和關(guān)鍵[1，2]#65377;與三系法比較，兩系法具有配組自由，種子生產(chǎn)成本低，無不育細(xì)胞質(zhì)負(fù)效應(yīng)#65380;易轉(zhuǎn)育新不育系等優(yōu)點(diǎn)[3]#65377;同時(shí)其單產(chǎn)比現(xiàn)有三系雜交水稻增產(chǎn)5%～10%[4，5]#65377;然而，與三系雜交水稻相比，其推廣應(yīng)用速度緩慢#65377;究其原因，主要是水稻光#65380;溫敏核不育系的育性受光溫生態(tài)因子的調(diào)控，育性表達(dá)不穩(wěn)定，有可能因溫度的異常變化而發(fā)生波動，使得制種和繁種都存在一定的風(fēng)險(xiǎn)[5～8]#65377;本研究以不育基因來源相同的4個不同類型的實(shí)用光溫敏核不育系為材料，系統(tǒng)研究其在武昌自然光溫條件下的育性表達(dá)規(guī)律#65377;

1材料與方法

1．1供試材料

本試驗(yàn)在華中師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院雜交水稻研究室試驗(yàn)田進(jìn)行#65377;供試材料為不育基因均來源于NK58S的4個不同類型的光溫敏核不育系Yw－2S(重組，華中師范大學(xué)育成)#65380;廣占63S(光溫敏，北方雜交粳稻工程技術(shù)中心提供)#65380;1103S(光敏，武漢大學(xué)提供)#65380;培矮64S(溫敏，國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心提供)，其中培矮64S為對照#65377;

1．2試驗(yàn)方法

從2003年5月5日至7月4日，每10 d播1期，共7期#65377;每期單本栽40～50苗，30 d內(nèi)移栽，密度18 cm×20 cm#65377;以培矮64S為對照，田間管理按雜交水稻制種田技術(shù)要求#65377;抽穗時(shí)每材料隔天隨機(jī)檢查10個以上單株的育性并套袋自交，并在套袋25 d后計(jì)算自交結(jié)實(shí)率#65377;若在幼穗分化的3～7期(依丁穎的劃分標(biāo)準(zhǔn)[9])遇上連續(xù)3 d的日平均氣溫低于24℃的天氣，則從低溫后第5天起，每天檢查單株育性并套袋，直至花粉完全敗育之日止#65377;花粉育性以花粉不育度≥99．5%作為完全不育指標(biāo)，小穗育性以套袋自交結(jié)實(shí)率為0作為完全不育指標(biāo)#65377;將抽穗前5～25 d的日平均氣溫與花粉平均不育度進(jìn)行時(shí)間序列相關(guān)分析，確定各不育系的育性敏感期#65377;試驗(yàn)結(jié)果用軟件SPSS11．0進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析#65377;溫度資料在附近氣象臺抄錄#65377;

2結(jié)果與分析

2．1試驗(yàn)點(diǎn)的溫度條件

從圖1可以看出，2003年武昌7#65380;8月出現(xiàn)了2個連續(xù)3 d以上(包括3 d)平均氣溫低于24℃的時(shí)段#65377;第1個時(shí)段為7月9～11日，連續(xù)3 d低溫陰雨天氣，氣象溫度3d平均為23．5℃(21．5～25．1℃)；第2個時(shí)段為8月15～18日，連續(xù)4 d低溫陰雨天氣，氣象溫度4 d平均為23．6℃(21．7～25．4℃)#65377;

2．2武昌自然條件下分期播種育性動態(tài)表現(xiàn)

供試不育系廣占63S和培矮64S 7月25日始穗，YW－2S 7月27日始穗，1103S 8月2日始穗，其分期播種育性動態(tài)表現(xiàn)見圖2和圖3#65377;從圖1氣象資料看出，2003年7#65380;8月出現(xiàn)的2個連續(xù)3d以上(包括3d)平均氣溫低于24℃的低溫時(shí)段，對核不育系育性可能產(chǎn)生影響#65377;但從抽穗后平均花粉不育率的變化趨勢看(圖2)，所有處在孕穗期的供試材料經(jīng)第1次低溫(7月9～11日)后育性并未發(fā)生波動，可能是此年武昌7月中旬的光長相對較長，光長的負(fù)補(bǔ)償作用降低了這些不育系育性轉(zhuǎn)換的臨界溫度#65377;但第2次低溫(8月15～18日)對供試不育系的育性均造成不同程度的影響(圖2)：所有的供試不育系在低溫后第11～22天內(nèi)其花粉不育度都經(jīng)歷了一個“高—低—高”的過程，廣占63S在進(jìn)入低溫后的第12～18天發(fā)生育性波動，并于第14天(8月29日)達(dá)最低值95．78%后，又逐漸升高；1103S在進(jìn)入低溫后18～20 d發(fā)生育性波動，并于第20天(9月4日)達(dá)最低值97．57%后又逐漸升高；培矮64S進(jìn)入低溫后14～22 d發(fā)生育性波動，并于第18 天(9月2日)達(dá)最低值92．87%后又逐漸升高；YW－2S在低溫開始后11～22 d雖花粉不育度有所下降，但仍保持高度不育#65377;套袋自交結(jié)實(shí)率(圖3)的變化趨勢與前述的花粉不育度的變化趨勢相反，大致表現(xiàn)“低—高—低”的變化過程，只是這一過程沒有花粉不育度明顯；另外，平均花粉不育度低的核不育系自交結(jié)實(shí)率并不一定高，如1103S花粉不育度為98．60%時(shí)，自交結(jié)實(shí)率為0．34%；培矮64S花粉不育度為98．61%時(shí)，自交結(jié)實(shí)率為1．53%#65377;

2．3育性敏感期及其長短

將供試的4個不育系在武昌自然條件下的花粉不育度和抽穗前5～25 d的日平均氣溫作時(shí)間序列相關(guān)分析，結(jié)果見表1#65377;從表1中各材料育性對溫度的敏感期在抽穗前的天數(shù)來看：YW－2S#65380;1103S#65380;培矮64S育性對溫度的敏感時(shí)期分別處在抽穗前的第21～13天#65380;第21～14天和

21～13天，均處在雌雄蕊原基分化期至花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂期，即幼穗分化的4～6期；廣占63S處在抽穗前的第18～9 d，處在幼穗分化的5期初至7期初#65377;

3討論

供試的4個光#65380;溫敏核不育系都表現(xiàn)為長光高溫不育，短光低溫可育，雖然供試4個不育系的核不育基因均來源于農(nóng)墾58S，但它們的育性表現(xiàn)和育性轉(zhuǎn)換各不相同#65377;并且同種光#65380;溫敏核不育系在同一年份同一地方的不同時(shí)段的育性表現(xiàn)也不一樣#65377;試驗(yàn)結(jié)果表明，廣占63S#65380;培矮64S#65380;YW－2S和1103S在孕穗期兩次遇連續(xù)3 d以上(包括3 d)低溫陰雨天氣，氣象溫度平均值23．5℃左右，但7月中旬初遇低溫后花粉鏡檢未發(fā)現(xiàn)育性波動，8月中旬末遇低溫

后花粉鏡檢出現(xiàn)了不同程度的波動(YW－2S除外)，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是第一個低溫時(shí)段的光長值要大于第2個低溫時(shí)段，對溫度起到了一定的負(fù)補(bǔ)償作用，使得這些不育系育性轉(zhuǎn)換的臨界溫度降低，從另一種角度而言，稱這些不育系為光敏或者是溫敏核不育系，主要是指這些實(shí)用型核不育系的育性主要受光照或溫度的控制，在實(shí)際應(yīng)用中，溫度和光照都是引起不育系育性轉(zhuǎn)換的因素，不存在純粹的光敏或溫敏的核不育系#65377;在一定的溫度范圍內(nèi)，光長與溫度存在一定的負(fù)互補(bǔ)效應(yīng)：即長光使育性轉(zhuǎn)換的臨界溫度降低，短光使育性轉(zhuǎn)換的臨界溫度升高；反之，高溫使育性轉(zhuǎn)換的臨界光長縮短，低溫使育性轉(zhuǎn)換的臨界光長延長#65377;這一點(diǎn)與前人對某些材料的研究結(jié)果相似[10^－12]#65377;綜合各不育系對低溫反應(yīng)的程度和時(shí)間來看，秈型重組型光溫敏核不育系YW－2S和秈型光敏核不育系1103S育性波動較小，主要原因是因?yàn)?103S育性主要受光長控制，本身對溫度反應(yīng)遲鈍；YW－2S育性表現(xiàn)受低溫敏和光敏兩種基因共同控制，不育期單因子陡降溫對育性的影響有限#65377;就供試不育系而言，在武昌制種時(shí)，若遇連續(xù)3 d以上(包括3 d)異常低溫陰雨天氣仍有一定的風(fēng)險(xiǎn)#65377;為確保我國兩系雜交稻能安全健康的發(fā)展，應(yīng)在分析實(shí)用型核不育系的育性轉(zhuǎn)換指標(biāo)的光溫影響規(guī)律和我國稻作區(qū)不同緯度地區(qū)的光溫變化及配合條件基礎(chǔ)上，尋找最大限度減少盛夏低溫危害的制種生態(tài)技術(shù)措施[6]；同時(shí)應(yīng)進(jìn)一步完善現(xiàn)行的育種技術(shù)路線，選育更低風(fēng)險(xiǎn)或零風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)用光溫敏核不育系#65377;

致謝：國家雜交水稻工程研究中心#65380;武漢大學(xué)朱英國院士#65380;北方雜交粳稻工程中心揚(yáng)振玉研究員分別提供不育系材料，一并致以誠摯的謝意#65377;

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