五個雜交水稻大穗型父本制種特性研究

肖 曉,易著虎,*,張海清,陳 秒,張棟梁,劉愛民

(1湖南農業大學 ,長沙 410128;2湖南隆平種業有限公司,長沙 410125)

自雜交水稻育成以來,為了提高雜交水稻制種產量,人們對雜交水稻母本制種特性研究較多,對父本制種特性研究較少[1]。然而,雜交水稻制種產量的高低,是由母本與父本相互協調的異交特性所決定的,研究父本制種特性對提高制種產量亦有重要意義。近年來,我國雜交水稻育種技術發展較快,育成了一批高配合力父本,尤其是育成了特異株葉形與大穗型的超級雜交水稻父本[2,3],其中 R527,R353,R747,9311,RB207-1等父本配合力強,所配雜交組合增產潛力大,已選配一批被評審為國家和省級的超級雜交水稻組合。筆者對 R527,R353,R747,9311,RB207-1等 5個大穗型父本的生育期溫光特性、穗部性狀、花粉親和力、抽穗與開花習性進行了研究,以為該 5個大穗型父本所配雜交組合的制種提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

父本 R527,R353,9311,RB207-1,R747,R207(對照);母本 T98A,資 100A,Y58S。種子由湖南雜交水稻研究中心和湖南隆平種業有限公司提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 種植方法

試驗于 2009年在長沙(湖南農業大學)基地進行。從 3月至 6月安排分期播種,即 3月 30日,4月 30日,5月30日,6月30日播種4期,每期5葉期移栽100單株,株行距 20 cm×34 cm,小區面積 5.6 m2,重復 3次。采用雜交水稻制種對父本的培養方式進行田間管理。

1.2.2 觀察記載與考查內容及方法

(1)生育期及主莖葉片數。每小區定點10株,觀察記載主莖出葉動態。記載小區群體見穗(抽穗5%)期、始穗 (10%)期、齊穗 (80%)期、完穗 (95%～ 100%)期 ,計算播種至始穗歷期、始穗至齊穗歷期、見穗至完穗歷期。以播始歷期為依據,按照湖南省雜交水稻協作組水稻生育期溫光特性分級方法 [抽穗促進率(%)=(較早播期播始歷期-較晚播期播始歷期)/較早播期播始歷期×100]將供試材料進行感溫感光特性分級。

(2)穗部性狀。在成熟期,在定點的10穴中相間取5穴考查有效穗數、株高、穗長、每穗總粒數與實粒數、著粒密度(在5穴中每穴取主穗與1個大分蘗穗,穗中部 10 cm內的總粒數[4]),計算單株總穎花數。

(3)花粉親和力。根據各供試母本的播始歷期種植母本 T98A,Y58S和資100A。母本始穗期按制種要求噴施“九二○”。開花期以各父本花粉分別對母本各2株授粉,每天授粉后分別用白色羊皮紙袋(30 cm×20 cm)套袋。授粉期結束后7 d揭袋,12 d取全部有效穗(結實 5粒以上為有效穗)考查結實率。

(4)抽穗開花習性觀察。從見穗期到完穗期,每小區連續定10穴,每天18:00調查當天的抽穗數,以日抽穗率超過10%的時段為盛穗期。從始花期至終花期,每小區定 2穴,每天16:00調查當天的開花數,以日開花率超過10%的時段為盛花期。在供試父本第一、二、三播期的開花盛期,連續 3 d的 8:00～ 12:00,每 30 min觀察1次,用剪穎法標開花數。

2 結果與分析

2.1 供試父本生育期溫光特性

從最早播期(03-30)到最遲播期(06-30),R207,R353,R527,9311,RB207-1,R747的播始歷期分別減少了 28,24,22,21,36,24 d;抽穗促進率分別為28.57%,24.00%,21.78%,19.81%,30.51%,21.05%;隨播種期推遲,播始歷期相應縮短,播始有效積溫相對穩定,感溫級別分別為Ⅵ ,Ⅴ ,Ⅴ ,Ⅳ ,Ⅶ,Ⅴ級,表明供試父本對溫度較敏感,感溫級別均達到中感以上,其中 RB207-1達到Ⅶ級的高感水平(表 1)。

表1 供試父本生育期感溫特性

2.2 供試父本農藝及穗部性狀

從表2看出,R747和 RB207-1平均每穗總粒數分別為408.2和 341.1,表現為超大穗型,R353,R527和9311平均每穗總粒分別為 244.4,208.3和 207.6粒,均為大穗型[5],對照父本 R207平均每穗總粒只有180.6粒,為中穗型。R747株高為130 cm,顯著高于其它供試父本,其它父本間株高差異不顯著,R353,9311和 R747的株高與對照 R207的差異均達到顯著水平。供試父本的穗長均顯著長于對照 R207。試驗表明,每穗總粒數越多,其著粒密度一般也越大,并且表現為著粒密度與結實率呈負相關關系。除 R527外,其它各供試父本的結實率均顯著低于 R207。從每穗總粒數接近的兩個材料 R527和 9311來看,R527的著粒密度比9311少12粒 /10 cm,其結實率比9311高11.8%。上述結果表明,大穗型父本普遍存在穗大有余而結實率不高的矛盾,在每穗總粒數接近的情況下,以著粒密度較小的材料結實率較高。

表2 供試父本株高及穗部性狀

2.3 供試父本花粉親和力

從表 3可知,大穗型父本 R353,R527,9311,RB207-1與 T98A配組授粉的結實率分別為 33.57%,55.61%,59.84%,58.96%,均低于 R207與 T98A授粉結實率(64.42%),其中 R353,R527授粉的結實率與對照 R207的差異達到極顯著水平,RB207-1授粉的結實率與對照的差異達到顯著水平,9311與對照的差異不顯著。從供試父本與資100A授粉來看,結實率普遍較低,在13.39%～ 27.14%間。從供試父本與 Y58S配組授粉的結實率來看,R353,9311授粉的結實率極顯著低于對照 R207,而 R527授粉結實率與對照差異不顯著。從供試父本分別與 3個母本授粉平均結實率分析,以 RB207-1授粉的平均結實率最高,R353授粉的結實率最低。由此表明,在供試父本中,RB207-1和R207的花粉親和力較高,R527和9311的花粉親和力次之,R353的花粉親和力最低。

表3 大穗型父本與幾個不育系雜交的結實率(%)

2.4 抽穗開花動態與花時表現

2.4.1 父本群體抽穗與開花歷期

抽穗歷期的長短體現群體的抽穗速度。從試驗結果看出,5個供試大穗型父本抽穗歷期為 10～ 11 d,較R207長 1或 2 d,表明5個大穗型父本抽穗較 R207慢。除 R353和 R747的抽穗盛期分別需要 5,4 d外,其它 3個父本抽穗盛期均為 3 d。抽穗盛期的日抽穗率以RB207-1最高,為28.07%,表現抽穗高峰期集中;其次為 R527,為 24.08%;以 R353最低 ,只有 14.75%,表現抽穗高峰期欠集中;R747和 9311抽穗盛期的日抽穗率與R207沒有顯著差異。大穗型父本除R353與R207的開花歷期均為 14 d外,其它父本的開花歷期分別較R207短 1～ 4 d,其中以 R527的開花歷期最短,只有 10 d。大穗型父本的開花盛期分別較 R207(4d)長1～ 2 d,開花盛期的日開花率以 R207最高(17.28%),其次為R527(16.16%),R353,9311,BR207-1,R747開花盛期的日開花率分別只有 13.28%,14.90%,12.49%,12.94%。由此表明大穗型父本的開花盛期高峰沒有中穗型父本 R207突出(表 4)。

2.4.2 大穗型父本花時表現

連續 3 d的花時表現,供試父本始花時都在 8:00左右,9:00～11:00為盛花,10:00左右達到開花高峰時刻。 R353,R527,9311,RB207-1,R747與 R207相比,始花時間約早 30 min,而終花時間基本一致,均在12:00左右。由此表明,大穗型父本開花時間表現正常,每天開花時間較集中,盛花時短。大穗型父本由于單株穎花量大,單位面積穎花量大,在花時表現正常的情況下,必然導致單位時間、空間內花粉密度增大,有利于提高母本接受花粉的機率。

表4 供試父本抽穗開花動態

3 小結與討論

3.1 大穗型父本選育與應用

國際水稻研究所新株型育種計劃設計中定義,每穗總穎花 200粒以上為大穗型品種[2]。隨著水稻育種產量目標的不斷提高,不少育種者朝著大穗型品種進行研究,相繼育成了不少大穗型品種。水稻雜種優勢利用目標朝著超級雜交水稻方向發展,也相繼育成了大穗型父本,如湖南雜交水稻研究中心近年來育成了R747,RB207-1,R353等超大穗型或大穗型父本,平均每穗總穎花數分別達到 408.2,341.1,208.3粒,并選配出超級雜交水稻組合,充分體現了水稻雜種優勢的產生確有“水漲船高”的規律,即大穗型或超大穗型親本可配制超級雜交水稻組合。

3.2 大穗型父本的農藝性狀與制種特性

大穗型品種表現穗大粒多,往往著粒密度大,結實率相應較低,普遍存在穗大有余而結實率不高的矛盾[5,7]。有些大穗型父本用于雜交水稻制種時,表現單位面積有效穗數較少,而單株穎花數卻多于或接近于中、小穗型父本,但單穗開花歷期較長,開花散粉習性較中小穗型父本差。筆者對目前已用于雜交水稻制種的 5個大穗型父本進行的制種特性研究結果表明,大穗型父本并非均表現制種特性差。在供試父本中,生育期感溫特性較強,播始歷期的有效積溫較穩定,制種時應根據生長發育期的氣溫變化及時預測與調節花期。大穗型父本分蘗力較弱,單株有效穗數少,著粒密度大,單穗和群體抽穗歷期較長,但群體開花歷期較中穗型父本稍短,開花盛期的高峰沒有中穗型父本突出。但是每天開花時間較集中,盛花時短,有利于提高母本接受花粉的機率。大穗型父本 RB207-1和中穗型父本R207的花粉親和力高,R527和 9311的花粉親和力也較高,只有 R353的花粉親和力低。制種時母本異交結實率的高低取決于父母本雙方,本試驗中的母本資100A與供試父本配組授粉,均表現異交結實能力低。

3.3 大穗型父本在制種時的培養方式

雜交水稻制種是由典型的自交栽培改變為完全的異交栽培,在父母本花期相遇的前提下,應強調父母本群體結構的合理,雙親異交態勢的相互協調,才能獲得較高的制種產量和較高的種子質量。筆者認為,針對大穗型父本分蘗力較弱,單株有效穗數少,單穗和群體抽穗歷期較長等特性,在制種栽培技術上可增加每穴基本苗數,即增加每穴株數,適當抑制大穗特性的發揮,將大穗型定向培養成中等穗型或中等偏大穗型,以提高父本群體整齊度,縮短單穗和群體抽穗開花歷期,達到提高母本異交結實率的目的。對于大穗型父本制種時最佳的定向培養方式,改良大穗型父本的授粉態勢尚需進一步研究。

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