香稻不育系GHS香味遺傳及其雜交育種研究

郭國強，尹建英，郭武強，曾良貴，黃益國，高 靜，陽小虎，郭名奇

（1衡陽市農科所，湖南衡陽421000；2湖南農業大學農學院，長沙410125；3國家雜交水稻工程技術研究中心，湖南長沙410125；4湖南隆平種業有限公司，長沙410125）

香稻不育系GHS香味遺傳及其雜交育種研究

郭國強1，2，尹建英1，郭武強3，4，曾良貴1，黃益國1，高 靜1，陽小虎1，郭名奇3*

（1衡陽市農科所，湖南衡陽421000；2湖南農業大學農學院，長沙410125；3國家雜交水稻工程技術研究中心，湖南長沙410125；4湖南隆平種業有限公司，長沙410125）

以香稻不育系GHS與無香味恢復系和香稻品種雜交，采用咀嚼法測定雜交組合F1米粒和KOH溶液法測定雜交組合F1、F2、BC1F1植株的香味遺傳特點。結果表明，恢復系無香味為顯性性狀，GHS的香味為隱性性狀；GHS的香味基因與粵香占、湘晚秈17號的香味基因不等位；GHS的香味基因與玉香油占、天龍香103、新萬香、創香5號香味基因可能存有等位位點。與無香味恢復系雜交組合F2植株群體無香味與有香味之比符合3∶1的分離比，BC1F1植株群體符合1∶1的分離比，GHS的香味遺傳受1對隱性核基因控制。在雜交水稻育種中，利用GHS系統選育出瓊香S，并選配出一批香型雜交稻組合，其中瓊香兩優1號、瓊香兩優2號等高產優質組合已通過省級審定，具有較好的應用前景。

水稻；香味；遺傳；育種

香米以其清香可口的特色深受廣大消費者喜愛和世界稻米市場的青睞。國際上早已將稻米香味作為一項重要的品質指標，在國際市場上名牌優質米一般都摻有香米，香米價格也較普通稻米高2～3倍，其中泰國香米已成為高檔優質米的代名詞，其國際貿易量一直居世界稻米貿易的首位［1］。隨著我國人們生活水平的不斷提高和糧食種植結構的調整，為香稻育種和較大規模生產提供了發展契機和動力。因此，充分挖掘和利用珍貴的香稻資源，開展香稻香味遺傳研究和香稻育種，對改善我國農業種植結構，增加農民經濟收入，推進水稻產業化，創立名牌香米，提高我國大米在國際市場上的競爭力都具有十分重要的意義。

GHS是郭名奇于1997年11月在緬甸收集旱稻資源時發現的一株具有茉莉花香味的光溫敏雄性核不育材料，其不育基因與農墾58S、安農S-1不育基因不等位，屬一新的光溫敏核不育材料［2］。該材料在長日照（＞13.5 h）條件下，遇到異常低溫（連續3 d日平均溫度23℃）育性不發生變化，屬典型的不育起點溫度較低，不育臨界光長較短的光溫互作型兩用核不育系［3］。GHS在長沙播始歷期95 d，5月20日播種，9月1日始穗；在海南播始歷期75～80 d。株高90 cm左右，株型集散適中，分蘗力強，莖稈粗硬，根系發達。葉片、葉鞘灰綠色，主莖葉片數14.5～16.5葉，具有感光性。稃尖白色。穗大粒多，平均每穗140.0粒，穗長23.0 cm，千粒重24.0 g，谷粒長形。米質經農業部稻米及制品質量監督檢驗測試中心分析：粒長6.6 mm，長寬比3.2，堊白粒率2%，堊白度0.2%，堿消值7.0級，膠稠度78 mm，蛋白質含量16.1%，精米率71.0%，直鏈淀粉含量9.6%，透明度2級。用該材料與泰國高檔米品種海香1號、296組配出的雜交稻米不論外觀品質還是口感均超過了父本的品質［4］。本試驗擬對GHS香味性狀的遺傳規律及其在新的兩用核不育系中的香型雜交育種進行探討，以豐富雜交香稻育種理論與實踐。

1 GHS的香味遺傳研究

1.1 材料與方法

1.1.1 供試材料

香稻不育系GHS，無香味恢復系先恢207、9311、粵豐占、泰黃占和香稻品種粵香占、湘晚秈17號、玉香油占、天龍香103、新萬香、創香5號。先恢207、9311引自湖南雜交水稻研究中心，湘晚秈17號、天龍香103、創香5號引自湖南省水稻研究所，粵豐占、泰黃占、粵香占、玉香油占、新萬香引自廣東省水稻研究所。

1.1.2 配組方式

以GHS為母本分別與無香味恢復系先恢207、9311、粵豐占、泰黃占和香稻品種粵香占、湘晚秈17號、玉香油占、天龍香103、新萬香、創香5號雜交得到F1雜交種，種植各組合F1種子自交得到F2種子，種植各組合F1分別與GHS回交得到BC1F1種子，種植各組合F1、F2、BC1F1種子分別得到F1、F2、BC1F1植株。

1.1.3 香味鑒定方法

F1糙米用咀嚼法逐粒鑒定香味的有無及香味程度，植株葉片的香味采用文獻［5］的KOH溶液浸泡法鑒定。于抽穗期取植株上的葉片（約2 g左右），在室內將新鮮葉片剪碎放入試管內，加入1.7%KOH溶液10mL，迅速蓋好，搖勻，在室溫下保持20min，然后打開試管塞聞每個樣品氣味，鑒定香味有無。由于人的嗅覺有差異，采用3人分別評定的方法進行，并對有爭議的進行重測。鑒定時，兩種方法均以組合相應恢復系和GHS作為對照。求出有香味與無香味的比值，用χ2進行適合性檢驗。

1.2 結果與分析

1.2.1 親本和F1米粒的香味表現及等位性

用無香味恢復系先恢207、9311、粵豐占、泰黃占和香稻品種粵香占、湘晚秈17號、玉香油占、天龍香103、新萬香、創香5號的花粉分別授于香稻不育系GHS上，25 d后從不育系GHS上收獲雜交F1種子，去殼成糙米，逐粒咀嚼鑒定糙米有無香味。結果表明，GHS與無香味恢復系先恢207、9311、粵豐占、泰黃占雜交得到的F1糙米無香味。GHS與香稻品種粵香占、湘晚秈17號雜交得到的F1糙米也無香味。GHS與香稻品種玉香油占、天龍香103、新萬香、創香5號雜交得到的F1糙米有香味，但F1糙米香味濃度不一樣，GHS／玉香油占F1糙米表現為微香，GHS／天龍香103 F1糙米表現為淡香，GHS／新萬香、GHS／創香5號F1糙米表現為濃香（表1）。以上結果表明，恢復系無香味為顯性性狀，GHS的香味為隱性性狀。GHS的香味基因與粵香占、湘晚秈17號的香味基因不等位。GHS的香味基因與玉香油占、天龍香103、新萬香、創香5號的香味基因可能存有等位位點。

表1 不同類型雜交組合F1及其親本米粒的香味鑒定結果Table 1 Performance of aroma in kernels of F1 generation and Parents

1.2.2 F1植株葉片的香味表現

在分蘗盛期，對GHS與先恢207、9311、粵豐占、泰黃占、粵香占、湘晚秈17號、玉香油占、天龍香103、新萬香、創香5號雜交F1植株分別進行香味測定。結果表明，GHS／9311、GHS／先恢207、GHS／粵豐占、GHS／泰黃占雜交F1植株的葉片無香味。GHS／粵香占、GHS／湘晚秈17號雜交F1植株的葉片也無香味。GHS／玉香油占、GHS／天龍香103、GHS／新萬香、GHS／創香5號F1植株的葉片有香味。因此，可以認為GHS的香味性狀受隱性基因控制。

1.2.3 F2植株葉片的香味分離表現

對上述組合F2植株葉片的香味進一步鑒定以作旁證（表2）。GHS與粵香占、湘晚秈17號雜交組合F1植株無香味，其F2群體分離出香味植株，說明GHS與粵香占、湘晚秈17號的香味基因不同。GHS與玉香油占、天龍香103、新萬香、創香5號雜交組合F1植株是香的，其F2群體沒有發生香味分離，其植株全部是香的，說明GHS與玉香油占、天龍香103、新萬香、創香5號具有相同的香味基因。根據GHS與無香味恢復系先恢207、9311、粵豐占、泰黃占雜交組合F2群體香味對無香味植株數的比值，經χ2測驗，符合1∶3分離比，說明GHS的香味由1對隱性基因控制。

表2 各組合F2植株葉片的香味分離表現Table 2 Performance of aroma in p lants of F2 generations

1.2.4 BC1 F1植株葉片的香味分離表現

從表3可以看出，供試的4個組合的BC1F1群體植株都有香和不香兩種類型。GHS／／GHS／9311有香味與無香味比為1∶1.24；GHS／／GHS／先恢207有香味與無香味比為1∶0.89；GHS／／GHS／粵豐占有香味與無香味比為1∶0.80；GHS／／GHS／泰黃占有香味與無香味為1∶0.84。經χ2測驗，4個BC1F1群體有香味與無香味株均符合1∶1分離比例（χ2值為0.08～0.34，遠小于的臨界值3.84），符合1對基因分離模式，進一步證明GHS的香味由1對隱性核基因控制。

表3 GHS與非香父本雜交BC1 F1植株葉片的香味分離表現Table 3 Performance of aroma in plants of BC1 F1 generations

1.3 討論

1.3.1 香味基因的等位性

本研究表明，GHS的香味基因與粵香占、湘晚秈17號的香味基因不等位，因此水稻至少存在兩種以上不同的香味基因。一般認為，香稻香味的主要成分是2-乙酰-1-吡咯啉（2-acetyl-1-pyrroline，AP）［6］，也有學者認為有些水稻品種的香味成分是A-吡咯烷酮［7］，還有些學者認為香味的主要成分是丙醛、戊醛和乙醛［8］，不同的化學成分也可能是造成香味基因不等位的原因之一。Pinson推測香稻可能含有一種可促進2-乙酰-1-吡咯啉生物合成的變性酶，且單個香味基因的復等位基因可以稍微改變這種酶，致使產生不同香味濃度的水稻品種，代謝途徑各種附加步驟的改變是由復合香味基因引起的［6］。

1.3.2 香味遺傳模式

香稻的香味遺傳模式至今尚無一致的說法。大多學者報道，香稻香味表現為單隱性遺傳［9～15］；周坤爐等［16］、任光俊等［17］認為香味是2個隱性基因控制的性狀；也有報道認為香味是由1對香味基因和1對抑制基因控制的性狀［18］以及3個顯性基因互補作用［19］。這可能是由于研究者所采用的香稻材料不同，它們的起源和香味成分不一樣，其控制香味性狀的基因和基因作用方式有差異所致，還可能是研究者所用的香味測定方法不同所致。GHS與香稻品種玉香油占、天龍香103、新萬香、創香5號雜交得到的F1糙米有香味，但F1糙米香味濃淡存在差異，推測可能是由于存在多個香味復等位基因或微效基因所致。

1.3.3 香稻育種

稻米的香味受制于胚乳（3n）基因型，不育系為雜交稻米胚乳提供了2n（卵核和極核），恢復系只提供了1n（精核）。就培育自然摻合型香型雜交稻而言，控制不育系香味的基因數目越少，在稻谷（F2）中有香味的米粒所占的比例越大［20］。本研究初步表明，GHS的香味是由1對隱性主基因控制，遺傳行為簡單，在育種上容易轉移和穩定，因而是一個較理想的培育香型雜交稻的親本材料。在雜交育種工作中，用GHS作香味供體與綜合性狀優良的親本雜交，就可以在后代中選育出新的優良兩系不育系。與無香味的恢復系雜交，雜交稻米F2中，有1／4的米粒具有香味。與具有不同等位香味基因（當然也是隱性單基因控制的）的恢復系雜交，有一半的F2雜交稻米具有香味，為半香型。與具有相同等位香味基因的恢復系雜交，F2雜交稻米每粒米都有香味，為全香型。

2 雜交香稻的育種研究

2.1 光溫敏核不育系瓊香S的選育

該不育系系郭名奇等歷經7年時間從GHS中系統選育而成，2004年通過海南省科學技術鑒定［21］。該不育系的育成使培育兩系法優質高產雜交香稻成為可能。用“瓊香S-1”與水稻進行水旱稻雜種優勢利用，已組配出多個優質強優勢組合通過海南省審定并在生產上推廣應用，實現了優質與高產的完美結合，為海南的稻米品質改良工程做出了重要貢獻。

2.2 雜交香稻組合的選育

2.2.1 瓊香兩優1號

該組合系用香稻兩用核不育系瓊香S與優質高產常規品種粵豐占配組選育而成的兩系優質雜交水稻組合［22］。該組合全生育期平均135.8 d，株高112.5 cm，每公頃有效穗301.5萬，穗長23.9 cm，每穗總粒數144.7粒，結實率71.9%，千粒重24.1 cm，產量一般7050～7 800 kg／hm2。經農業部稻米及制品質量監督檢驗測試中心檢驗，糙米率80.7%，精米率73.6%，整精米率69.1%，粒長6.7 mm，長寬比3.2，堊白粒率8%，堊白度2.0，透明度1級，堿消值7.0，膠稠度46 mm，直鏈淀粉含量24.4%，蛋白質含量7.9%，絕大部分指標達國標二級優質米標準。大田表現中抗稻瘟病、白葉枯病。瓊香兩優1號的育成開創了海南省兩系法優質高產香稻選育的先河。

2.2.2 瓊香兩優2號

該組合系用香稻兩用核不育系瓊香S與優質高產常規品種特秈占25配組選育而成的秈型兩系雜交水稻組合［23］。全生育期114～136 d，比特秈占25長1.0 d，有效穗數約306萬／hm2，株高90.7～123.5 cm，穗長23.6 cm，每穗總粒數150.2粒，結實率83.4%，千粒重25.1g，產量一般7 050～7 800 kg／hm2。經農業部食品質量監督檢驗測試中心（武漢）檢測，糙米率80.9%，精米率71.3%，整精米率57.0%，粒長7.0 mm，長寬比3.0，堊白粒率18%，堊白度2.7，透明度2級，堿消值7.0級，膠稠度78 mm，直鏈淀粉含量18.65%，米質達國標GB／T17891-1999優質稻谷二級標準。稻瘟病加權平均4級，白葉枯病8級；田間穗頸瘟、白葉枯抗性與Ⅱ優128、特秈占25相當。

［1］ 胡培松，唐紹清，顧海華，等.水稻香味的遺傳研究與育種利用［J］.中國稻米，2006（6）：1-5.

［2］ 郭國強，郭建夫，尹建英，等.優質秈型旱稻光溫敏核不育系GHS不育性遺傳研究［J］.雜交水稻，2009，24（1）：62-67.

［3］ 郭國強，郭建夫，尹建英，等.優質秈型旱稻光溫敏核不育系GHS的光溫反應特性［J］.雜交水稻，2009，24（4）：72-77.

［4］ 郭國強.優質秈型旱稻光溫敏核不育系GHS光溫反應特性和不育性遺傳研究［D］.湛江：廣東海洋大學碩士學位論文，2009.

［5］ Sood BC，Siddiq EA.A rapid technique for scent determination in rice［J］.Indian J Genet Plant Breeding，1978，38：268-271.

［6］ Pinson SRM.Inheritance of aroma in six rice cultivars［J］.Crop Sci，1994，34：l151-1157.

［7］ 孫樹俠，劉書城.水稻的香味及N、Zn肥對香味效應的研究［J］.作物學報，1991，17（6）：430-435.

［8］ Rong G Buttery.Cooked rice aroma and 2-Acety-pyrroline［J］.JGric Food，1983，31：823-826.

［9］ Dong Yanjun.Genetic studies of aroma in the elite cytoplasmic male sterile aromatic japonica line Shangbai A［J］.IRRN，1992，17（2）：5.

［10］黃河清，鄒學英.水稻香味的遺傳研究［J］.湖南農業科學，1989，（4）：20-21.

［11］宋文昌，陳志勇，張玉華.同源四倍體和二倍體水稻香味的遺傳分析［J］.作物學報，1989，15（3）：273-277.

［12］黃金英，劉宜柏，饒治祥，等.香稻品種香味性狀的遺傳研究［J］.江西農業學報，1995，7（2）：88-93.

［13］張元虎，姜 萍，張曉芳，等.水稻香味的遺傳及其利用［J］.貴州農業科學，1996（6）：16-19.

［14］Bemer DK，Hoff BJ.Inheritance of scent in American long grain rice［J］.Crop Sci，1986，26：876-878.

［15］Katare NB，Jambhale ND.Inheritance of scent in rice［J］.Oryza，1995，32：193-194.

［16］周坤爐，白德朗，陽和華.雜交香稻香味的遺傳與應用［J］.湖南農業科學，1989（2）：10-12.

［17］任光俊，李青茂.水稻香味的遺傳［J］.四川農業大學學報，1994，12（3）：392-395.

［18］Tsuzuki E，Shimokawa E.Inheritance of aroma in rice［J］.Euphytica，1990，46：157-159.

［19］Reddy VD.Genetic and biochemical basis of scent in rice［J］.Theor Appl Genet，1987，73：699-700.

［20］蔣開鋒，鄭家奎，趙甘霖，等.水稻不育系瀘香90A的香味遺傳初步研究［J］.西南農業學報，2004，17（1）：135-136.

［21］郭國強，郭名奇，尹建英，等.優質秈型旱稻光溫敏核不育系瓊香-1S的選育與應用［J］.廣西農業科學，2005，36（5）：399-400.

［22］郭國強，郭名奇，尹建英，等.優質高產兩系雜交香稻新組合瓊香兩優1號［J］.廣西農業科學，2005，36（4）：399-400.

［23］尹建英，郭國強，郭名奇.優質高產兩系雜交香稻新組合瓊香兩優2號［J］.雜交水稻，2007（4）：84-85.

［24］郭國強，尹建英，曾良貴，等.海南優質高產香稻的選育進展與策略［J］.作物研究，2012，26（1）：59-62.

Inheritance of Aroma of Good Quality Indica Type Up land Rice PTGMS Line GHS and its Use in Hybrid Rice Breeding

GUO Gou-qiang1，2，YIN Jian-ying1，GUO Wu-qiang3，4，ZHEN Liang-gui1，HUANG Yi-guo1，GAO Jing1，YANG Xiao-hu1，GUO Ming-qi3*
（1 Hengyang Institute of Agricultural Science，Hengyang，Hunan 421101，PRC；2 College of Agronomy，Hunan Agriculture University，Changsha，Hunan 410125，PRC；3 China National Hybrid Rice R＆D Center，Changsha，Hunan 410125，PRC；4 Hunan Longping Seed Industry Co.，Ltd.，Changsha，Hunan 410125，PRC）

The inheritance of aroma of GHSwas studied by crossing GHS to non-aromatic lines 9311，Xianhui207，Yuefengzhan，Taihuangzhan，Yuexiangzhan and aromatic lines Yuxiangyouzhan，Xiangwangxian 17，Yuxiangyouzhan，Tianlongxiang，Xinwanxiang，Chuangxiang 5.Based on the performance of aroma tested by chewingmethod in kernels of F1generation and KOH solutionmethod in plants of the generations of F1，F2，BC1F1，the results show thatnon-aroma of the restorer is dominant traits，aroma of GHS is recessive traits；recessive aroma gene of GHS，Yuxiangyouzhan，Xiangwangxian 17 were non-allelic，recessive aroma gene of GHS，Yuxiangyouzhan，Tianlongxiang，Xinwanxiang，Chuangxiang 5may be have same allelic loci.The ratios of non-aromatic to aromatic in plants of the generations of the F2and BC1F1plants which crossing of GHS to non-aromatic lines at3∶1 and 1∶1 respectively，the inheritance of aroma of GHS is controlled by a recessive nuclear gene.In hybrid rice breeding，breeding outQiongxiang S from GHS，a group of hybrid combinationsmated with Qiongxiang S show both high yielding ability and good grain quality with aroma，among which Qiongxiangliangyou 1，Qiongxiangliangyou 2 have been registered and released to commercial production，and show a very good prospect.

Rice；Aroma；Inheritance；Breeding

S511.032

：A

1001-5280（2014）02-0132-05

10.3969／j.issn.1001-5280.2014.02.03

2013 12- 20

郭國強（1970-），男，湖南隆回人，農藝師，博士研究生，主要從事雜交水稻遺傳育種研究，Email：hnggq2008＠163.com。*通信作者：郭名奇，副研究員，從事雜交水稻遺傳育種研究，Email：GGYYRRYY＠163.com。

衡陽市重點資助項目（2011KZ4）；衡陽市一般資助項目（2010KN02）；國家水稻產業體系資助項目。