水稻兩用核不育系選育技術(shù)路線的改進(jìn)

摘要：兩系雜交稻在生產(chǎn)上已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，但好的不育系卻屈指可數(shù)，原因是過去水稻（Oryza sativa L.）兩用核不育系的選育存在技術(shù)漏洞。提出了更加高效的選育水稻兩用不育系的方法，即改F2低世代開始選擇不育株為F2～F5代選擇可育株，這種方法具有四大優(yōu)點(diǎn)，一是增加了中選單株的可靠性，二是可大大提高不育系的選育效率，三是可增加米質(zhì)選擇的可靠性，四是配合力有保障。

關(guān)鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）；兩用核不育系；選育；技術(shù)路線

中圖分類號：S511；S334.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）24-5975-02

自1973年石明松[1，2]發(fā)現(xiàn)水稻（Oryza sativa L.）兩用核不育系農(nóng)墾58S至今，兩系雜交稻的應(yīng)用面積逐年擴(kuò)大，為國家糧食安全做出了重大貢獻(xiàn)[3，4]。但作為兩系發(fā)源地的湖北省卻在兩系雜交稻特別是水稻兩用核不育系的選育上大大落后于湖南、安徽及北方等地，其原因應(yīng)該是多方面的，但筆者認(rèn)為最主要的原因是水稻兩用核不育系選育的技術(shù)路線存在嚴(yán)重缺陷，加之育種工作者對綜合農(nóng)藝性狀把握不住，使得湖北省水稻兩用核不育系的選擇除了9802S外，幾乎寥寥無幾。

過去水稻兩用核不育系的選育技術(shù)路線[5，6]是用水稻兩用核不育系所配組合進(jìn)行F2種植，選擇在本地高溫環(huán)境下抽穗的不育株于8月20日前割蔸，使其在9月15日前后抽穗，10月20日前后收獲再生稻種子；11月底至12月底（視生育期長短確定播種期）到海南省進(jìn)行F3加代繁殖，淘汰性狀不良的株系和單株，選擇優(yōu)良單株于本地進(jìn)行F4種植，不育株于8月20日前割蔸，9月15日前后抽穗，10月20日前后收獲再生稻種子；11月底至12月底（視生育期長短確定播種期）到海南省種成F5進(jìn)行加代繁殖，淘汰性狀不良的株系和單株……如此反復(fù)直至不育系農(nóng)藝性狀穩(wěn)定；在穩(wěn)定后于本地高溫環(huán)境下種植，于幼穗分化4期末移入22～23 ℃低溫水浴中處理5～7 d后取出放在自然環(huán)境中，經(jīng)過7～10 d對正在抽穗的穗子進(jìn)行花粉育性鏡檢，淘汰轉(zhuǎn)育的單株，保留未轉(zhuǎn)育的單株并割蔸再生于幼穗分化4期轉(zhuǎn)入20 ℃人工溫控池中處理10～12 d，讓其自交結(jié)實(shí)[7]。

1 過去選擇水稻兩用核不育系存在的問題

F2代開始選擇不育株存在以下幾個問題：第一，一般很難準(zhǔn)確把握其綜合農(nóng)藝性狀的真實(shí)性，包括穗層整齊度、結(jié)實(shí)率、后期轉(zhuǎn)色等，綜合性狀選擇的效果差；第二，由于可育階段都是在低溫條件下灌漿，無法保證米質(zhì)外觀堊白率的真實(shí)性，三系不育系金23A所配早、中稻組合米質(zhì)幾乎沒有達(dá)到國標(biāo)3級優(yōu)質(zhì)稻標(biāo)準(zhǔn)的，但所配晚雜可達(dá)國標(biāo)1級，如金優(yōu)38等，原因是金23A的保持系在高溫下灌漿堊白率超過96%（2003年黃岡市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作早稻種植分析結(jié)果），在黃岡市本地翻秋種植和海南省4月份繁殖溫度較低、晝夜溫差較大的條件下灌漿堊白率在20%以下，其所配雜交稻也表現(xiàn)出相同的特性，再如C815S[5]綜合農(nóng)藝性狀很好，且在海南省繁殖稻米堊白率很低，但難以測配出米質(zhì)達(dá)國標(biāo)的中稻雜交組合，也與金23A及其所配雜交稻的表現(xiàn)一致，由此可見，在晝夜溫差較大或較低溫度下灌漿稻米堊白率將大大降低，致使米質(zhì)外觀的選擇效果差；第三，8月份需要割蔸、移蔸，如果再生穗未遇低溫或抽穗太遲不能收種時又要帶蔸到海南省，因此，這種方法工作量大，效率極其低下；第四，低臨界溫度選擇稍顯繁瑣，雖然效果較好但效率不高。

2 水稻兩用核不育系選擇改進(jìn)的幾個環(huán)節(jié)

①低世代只選擇可育株。在F2代只選擇可育株，F(xiàn)3～F5在高溫環(huán)境下抽穗的株系分離出不育株的株系只選擇性狀好的可育株，在室內(nèi)取10粒飽滿種子用小型糙米機(jī)脫粒，觀察其堊白率，將堊白率大于30%以上的單株淘汰，堊白率20%及以下的單株保留，如果有特別好的株系又怕不育基因丟失，可選單株與株系內(nèi)或姊妹系間分離的不育株進(jìn)行一次雜交，F(xiàn)6代以上再在可育、不育分離株系中選擇不育株，若在海南省可直接套袋自交收種，若在本地則需割蔸再生在低溫條件下繁殖種子，F(xiàn)7于本地種成不育系株行并進(jìn)行低溫處理。7005S、6027S兩個不育材料（未審定）就是按此方法選育的，其F2、F4、F6可育株在黃岡市高溫下灌漿堊白率為0～8%，而且年度間、株系間、單株間堊白率非常穩(wěn)定，其中7005S對應(yīng)的可育株成熟時葉青子黃，結(jié)實(shí)率達(dá)83.5%。②將花粉鏡檢與冷水循環(huán)處理結(jié)合起來進(jìn)行不育系選育，提高選育效率。不育株在高溫下鏡檢有幾種類型：無花粉型、典敗型、典敗與圓敗混合型等，應(yīng)盡量選擇無花粉型或完全典敗型，這兩種類型臨界轉(zhuǎn)育溫度較低。筆者2012年于黃岡市和2012—2013年冬春于海南省陵水縣的觀察結(jié)果顯示，6027S不同株系間存在育性轉(zhuǎn)換溫度的變化很大且符合高溫下無花粉型、典敗型、典敗與圓敗混合型臨界轉(zhuǎn)育溫度越來越高的趨勢，說明花粉母細(xì)胞形成前遇高溫而致無花粉型或完全典敗型的不育株后期遇低溫是不能進(jìn)行育性轉(zhuǎn)換的，只有部分圓敗類型的不育株后期遇低溫才有可能發(fā)生育性轉(zhuǎn)換。通過花粉鏡檢淘汰有圓敗花粉的不育株，可以大大減少工作量，提高工作效率，當(dāng)然，如果溫度太高，幾乎所有的不育株都無花粉，這時只能通過冷水循環(huán)處理來進(jìn)行不育系的轉(zhuǎn)換溫度選擇。

3 水稻兩用核不育系選擇改進(jìn)的理由

由于水稻兩用核不育系的不育特性是由1～2對隱性基因控制的遺傳行為[1-3，8]，如果是1對基因控制，則其F2可育株與不育株按3∶1分離，而3株可育株中有2株是雜合體，因此，兩系組合雜交后代高世代選育到不育株的機(jī)率很大。2005年，筆者在黃岡市農(nóng)業(yè)科學(xué)院基地種植了后期轉(zhuǎn)色和米質(zhì)外觀非常好的兩系早稻兩優(yōu)287 F2，想從中選育出一個米質(zhì)好、轉(zhuǎn)色好的不育系，結(jié)果2 000余株可育株沒有1株被選中，要么穗層不齊，要么結(jié)實(shí)率有問題，要么株高太高，且沒有1株轉(zhuǎn)色好的，而不育株卻大多表現(xiàn)穗多、穗齊、株矮、葉挺等好的綜合農(nóng)藝性狀，有3/4的可育株均表現(xiàn)不好，而只有1/4的不育株大多數(shù)表現(xiàn)不錯，毫無疑問，這是由于不育株包頸而造成的一種假象。由此可以推斷，在低世代選擇不育株是非常不可靠的。雖然現(xiàn)在生產(chǎn)上應(yīng)用的不育系均是由過去的方法選育的，但那是從很多個不育系中測出的幾個配合力較強(qiáng)的。

4 水稻兩用核不育系選擇改進(jìn)之后的優(yōu)點(diǎn)

第一，增加了中選單株的可靠性。改進(jìn)后的技術(shù)路線低世代是選擇可育株，避免了不育株選擇的假象，更易觀察到其綜合農(nóng)藝性狀，如穗層整齊度、株高、結(jié)實(shí)率及后期轉(zhuǎn)色等，因而選擇的單株也更加可靠。第二，可以大大提高不育系選育效率，剔除低世代進(jìn)行不育株割蔸、移蔸、套袋留種及低溫處理等環(huán)節(jié)，可簡化程序，使得不育株選擇的效率大大提高。第三，增加了米質(zhì)選擇的可靠性。在米質(zhì)選擇上可在高溫灌漿條件下選擇到無堊白的單株。同時，由于綜合農(nóng)藝性狀有保障，所以配合力往往也有保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 石明松.晚粳自然兩用系選育及應(yīng)用初報[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，1981（7）：1-3.

[2] 石明松.對光照長度敏感的隱性雄性不育水稻的發(fā)現(xiàn)與初步研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1985，18（2）：44-48.

[3] 石明松，鄧景揚(yáng).湖北光周期敏感核不育的發(fā)現(xiàn)、鑒定及其利用途徑[J].遺傳學(xué)報，1986，13（2）：107-112.

[4] 曹國長，余華強(qiáng)，田永宏，等.兩系雜交稻在襄陽市推廣過程中遇到的實(shí)際問題及其解決辦法[J].農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技，2011，22（12）：16-18.

[5] 唐文邦，陳立云，肖應(yīng)輝，等.水稻兩用核不育系C815S的選育與利用[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007，33（增刊）：26-31.

[6] 楊遠(yuǎn)柱，唐平徠，符辰建，等.實(shí)用早秈型兩用核不育系選育策略與進(jìn)展[J].作物研究，2002（2）：95-99.

[7] 陳立云，肖應(yīng)輝.水稻光溫敏核不育機(jī)理設(shè)想及光溫敏核不育系選育策略[J].中國水稻科學(xué)，2010，24（2）：103-107.

[8] 謝國生，張端品，謝岳峰.光敏核不育水稻恢復(fù)基因?qū)?shù)和等位性研究[J].武漢植物學(xué)研究，2000，18（6）：449-453.