超級稻Y兩優2號種子萌發期及苗期中親優勢淺析

黃貫劉， 張 奎， 宮能領， 張 翔， 康圣好， 馬動彬

(1.安徽華安種業有限責任公司，安徽合肥 230031；2.宣城市農村生態能源局，安徽宣城 242000)

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超級稻Y兩優2號種子萌發期及苗期中親優勢淺析

黃貫劉1， 張 奎1， 宮能領2， 張 翔1， 康圣好1， 馬動彬1

(1.安徽華安種業有限責任公司，安徽合肥 230031；2.宣城市農村生態能源局，安徽宣城 242000)

摘要[目的]了解超級稻Y兩優2號在種子萌發期和苗期的雜種優勢表現，分析其雜種優勢生理學基礎。[方法]對雜交組合Y兩優2號及其親本的種子萌發情況和秧苗素質等主要指標進行了系統調查和研究。[結果]雜交組合Y兩優2號的所測性狀都表現出雜種優勢，包括發芽率、發芽勢、發芽指數、幼苗鮮重和幼苗干重等，Y兩優2號從種子萌發開始就具有比親本強的生長優勢。苗期，無論是在室內的水培環境還是室外的大田環境，雜交組合Y兩優2號在播種后20 d(DAS20)和播種后30 d(DAS30)的所有性狀都表現出雜種優勢，其中地上部鮮重的相對中親優勢值最高。隨著幼苗生育進程的推進，Y兩優2號的大部分性狀在DAS30比DAS20都表現出更大的優勢。[結論]Y兩優2號這些生理特性的雜種優勢表現為雜交水稻的植株形態建成和高產穩產奠定了良好的生理基礎。

關鍵詞水稻；種子萌發；苗期；雜種優勢

水稻是我國主要的糧食作物，有2/3 的人口以稻米為主食[1]。我國每年的水稻種植面積在3 000萬hm2左右，約占全國糧食作物種植面積的30%[1]。隨著人口的不斷增長，我國對糧食的需求日益增加，要滿足這種需求，提高水稻產量是最有效的途徑之一。50余年前，我國開始開展雜交水稻的研究，并于1976 年開始大面積推廣應用雜交稻。目前雜交水稻的種植面積占全國水稻種植面積的50%以上，雜交水稻總產量約占全國水稻總產量的2/3[2-3]。雜交水稻的大面積推廣應用為解決我國糧食短缺和糧食安全問題做出了巨大的貢獻。

雜種優勢是指雜交種F1在正常生長發育的條件下，其在生長勢、生活力、生物量、抗逆性、抗病性、適應性、產量和品質等方面表現超過雙親的現象。它是自然界普遍存在的一種現象，水稻雜種優勢是一個綜合的生理反應，從種子萌發生長開始到種子成熟，涉及雜交后代的整個生育期。目前，關于雜種優勢生理學基礎的研究報道相對較少。該研究衡量雜種優勢的指標是中親優勢和相對中親優勢。中親優勢是指雜種(F1)產量或某一數量性狀超出雙親(P1與P2)同一性狀平均值，計算公式為F1-(P1+P2)/2；相對中親優勢是指雜種(F1)產量或某一數量性狀超出雙親(P1與P2)同一性狀平均值與雙親(P1與P2)同一性狀平均值百分比，計算公式為(F1-MP)/MP×100%，其中MP=(P1+P2)/2。超級稻Y兩優2號具有株葉形態理想、適應性廣、高產穩產等特點[7]，筆者以超級稻Y兩優2號為研究材料，對其及雙親萌發期和苗期生長優勢進行考察和分析，以期為雜種優勢生理學基礎提供一定的理論依據。

1材料與方法

1.1材料供試水稻種子為Y兩優2號雜交種，母本Y58S和父本遠恢2號，由安徽省農業科學院水稻研究所提供，均為新種子。

1.2方法

1.2.1發芽試驗。2015年5月在安徽省農業科學院水稻研究所進行發芽試驗。選擇飽滿的水稻種子，用1%的過氧化氫消毒，然后于25 ℃恒溫箱中浸種1 d，用蒸餾水洗凈待用，從經過充分混合的凈種子中，隨機數取300粒，置于墊有2層濕濾紙的發芽盒中。每個發芽盒100粒，3次重復，置床完畢后用噴壺噴灑少量無菌水，使種子與發芽床接觸良好，放置在30 ℃ 恒溫、光照250～1 250 Lx的人工氣候培養箱中培養。發芽期間，檢查幼苗培養室內發芽床的水分，及時補水。置床后24 h開始記載發芽數，以后每12 h記載1次發芽數，測定指標包括發芽勢、發芽率、發芽指數、幼苗鮮重和干重。每個材料選取10個樣品，稱量幼苗鮮重，然后放入104 ℃烘箱中烘干4 h后稱幼苗干重，具體計算方法參照文獻[4，8-9]。計算Y兩優2號萌發期中親優勢及相對中親優勢表現。

1.2.2苗期試驗。苗期試驗分兩部分，一部分在室內水培營養液中進行，另一部分在室外大田環境進行。2015年夏季，待Y兩優2號及其親本的種子在實驗室浸種、催芽后，將露白一致的種子播于底部帶有尼龍網的泡沫板小孔中，每個泡沫板共10排，每排10孔，每孔2粒種子，之后置入營養液水培，設置3次重復，7 d換1次營養液。營養液pH設置為5.3左右，各營養元素含量：NH4NO31.4 mmol/L、NaH2PO40.3 mmol/L、K2SO40.5 mmol/L、Fe-EDTA 50 μmol/L、FeCl330 μmol/L、CaCl21.0 mmol/L、Na2SiO30.2 mmol/L、MgSO41.6 mmol/L、(NH4)6Mo7O240.06 μmol/L、H3BO315 μmol/L、MnCl28 μmol/L、CuSO40.1 μmol/L、ZnSO40.1 μmol/L、 Citric acid 40 μmol/L。播種后20、30 d分別選取10株長勢一致的植株，測量每株的根長、苗高、葉長，稱量幼苗地上部鮮重，幼苗地上部干重的稱量方法同發芽試驗。2015年將經過催芽的試驗種子播種在安徽省農業科學院試驗田，采取10 ×10的劃格子播種方式，每個格子播1粒，設置3次重復。播種后20、30 d時進行秧苗素質考察，具體考察指標包括苗高、莖高、葉長、葉寬、根長、幼苗地上部鮮重、幼苗地上部干重，幼苗地上部干重的稱量方法同發芽試驗。分別計算水培環境和大田環境Y兩優2號苗期相對中親優勢表現。

2結果與分析

2.1Y兩優2號及其親本種子萌發情況考察遠恢2號和Y58S及其雜交組合Y兩優2號種子萌發情況，結果顯示雜交組合Y兩優2號及其親本都表現出較高的萌發生長勢，具體表現在發芽勢(平均為93.6%)和發芽率(平均為95.5%)上，其中以Y兩優2號的表現最好。雜交組合Y兩優2號的雙親在幼苗鮮重方面存在顯著差異，其他指標沒有顯著差異(表1)。雜交組合Y兩優2號除了發芽勢以外，其他性狀值均顯著高于其雙親。雜交組合Y兩優2號的所有性狀都表現出雜種優勢(表2)，其中發芽指數的相對中親優勢值最高(44.0%)，其次是幼苗鮮重(20.2%)、幼苗干重(13.8%)和發芽率(3.6%)，發芽勢最低(3.5%)。

綜上所述，雜交組合Y兩優2號的所測性狀都表現出雜種優勢，包括發芽率、發芽勢、發芽指數、幼苗鮮重和幼苗干重等，表明Y兩優2號從種子萌發開始就具有比親本強的生長優勢。

表1　Y兩優2號及其親本種子萌發情況

注：同列數據后小寫字母不同表示存在顯著性差異(P<0.05)。

Note： Different lowercases in the same column stand for significant differences(P<0.05).

表2Y兩優2號萌發期中親優勢及相對中親優勢表現

Table 2The performances of mid-parent and relative mid-parent heterosis of Y Liangyou 2 in germination period

指標Index中親優勢Mid-parentheterosis相對中親優勢Relativemid-parentheterosis∥%發芽勢Germinationpotential3.1±0.63.5±0.7發芽率Germinationrate3.4±0.83.6±0.9發芽指數Germinationindex25.9±2.644.0±2.3幼苗鮮重Seedlingfreshweight162.0±8.620.2±2.6幼苗干重Seedlingdryweight44.0±2.113.8±1.6

2.2Y兩優2號及其親本苗期的綜合表現由表3可知，在2015年室內水培環境中，無論是DAS20還是DAS30，親本之間的各性狀值都沒有明顯的差異。DAS20，親本Y58S的大部分性狀表現均優于遠恢2號(除了葉寬和地上部干重)。DAS30，親本Y58S在苗高、莖高、葉長和根長方面的表現均優于遠恢2號，而遠恢2號葉寬、地上部鮮重和地上部干重性狀值高于Y58S。由表4可知，無論是DAS20還是DAS30，雜交組合Y兩優2號的所有性狀都表現出雜種優勢，其中地上部鮮重的相對中親優勢值最高(平均為22.0%)，隨后依次是地上部干重(16.2%)、葉寬(15.4%)、根長(11.2%)、苗高(4.1%)、葉長(3.4%)，莖高最低(1.5%)。隨著幼苗生長進程的推進，Y兩優2號的大部分性狀在DAS30比DAS20表現出更大的優勢。

由表5可知，在2015年大田環境中，無論是DAS20還是DAS30，親本之間的各性狀值沒有明顯差異。DAS20，親本Y58S的大部分性狀表現均優于遠恢2號(除苗高)。DAS30，親本Y58S在葉寬、地上部鮮重和地上部干重的表現均優于遠恢2號，而遠恢2號的莖高、葉長和根長高于Y58S。由表6可知，無論是DAS20還是DAS30，雜交組合Y兩優2號的所有性狀都表現出雜種優勢，其中地上部鮮重的相對中親優勢值最高(平均為47.8%)，隨后依次是地上部干重(28.8%)、根長(23.9%)、莖高(17.9%)、葉長(15.8%)、苗高(12.9%)，葉寬最低(11.1%)。隨著幼苗生長進程的推進，Y兩優2號大部分性狀在DAS30比DAS20表現出更大的優勢。

表3　水培環境Y兩優2號及其親本的秧苗素質

注：DAS20和DAS30分別表示自播種后的天數為20、30 d。下同。

Note： DAS20 and DAS30 stand for 20 d and 30 d after sowing, respectively. The same as bellow.

表4　水培環境Y兩優2號苗期相對中親優勢表現

表5　大田環境Y兩優2號及其親本的秧苗素質

表6　大田環境Y兩優2號苗期相對中親優勢表現

3結論與討論

雜交種F1的優勢是一個綜合的生理反應，是從種子萌發生長開始到種子成熟的整個生育期[10]。該研究利用具有株葉形態理想、適應性廣、高產穩產等特點的超級雜交稻新組合Y兩優2號為材料，對其及雙親進行種子萌發期和苗期生長優勢進行考察和分析，結果顯示：雜交稻Y兩優2號從種子萌發開始具有較好的生長勢，具體表現在發芽勢和發芽率上，其中發芽率顯著高于雙親；Y兩優2號的發芽指數、幼苗鮮重和幼苗干重等與萌發密切相關的指標均顯著高于其雙親，表明Y兩優2號從種子萌發開始就具有一定的雜種優勢。

苗期，無論是在室內的水培環境還是室外的大田環境中，雜交組合Y兩優2號在DAS20和DAS30時期的所有性狀都表現出雜種優勢，其中地上部鮮重的相對中親優勢值最高。隨著幼苗生育進程的推進，Y兩優2號的大部分性狀都在DAS30比DAS20表現出更大的優勢。需要指出的是雜交種F1在幼苗期根長具有雜種優勢，有利于吸收土壤中的水分和養分，使幼苗生長壯實。另外，雜交種具有較高的生物量(如地上部干重)，說明其光合速率較快，產生了更多的光合產物供給植株生長發育。Y兩優2號在幼苗期的這些生理特性的雜種優勢表現為雜交水稻的植株形態建成和高產穩產奠定了良好的生理基礎。

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Analysis of Mid-parent Heterosis of a Super Rice Y Liangyou 2 at Seed Germination and Seedling Stage

HUANG Guan-liu1, ZHANG Kui1, GONG Neng-ling2et al

(1. Anhui Hua′an Seed Industry Co. Ltd., Hefei, Anhui 230031; 2. Xuancheng City Rural Ecological Energy Administration, Xuancheng, Anhui 242000)

Abstract[Objective] The aim was to study the comprehensive performances and the physiological basis of heterosis of a super rice Y Liangyou 2 at seed germination and seedling stage. [Method] The main indicators of Y Liangyou 2 and parents at seed germination and seedling stage were investigated and studied. [Result] The results showed that the hybrid combination Y Liangyou 2 exhibited heterosis for all measured traits, including germination rate, germination potential, germination index, fresh weight and dry weight of seedlings, indicating that Y Liangyou 2 had stronger growth vigor than its parents since the germination stage. In the seedling stage, Y Liangyou 2 showed heterosis for all the traits both at 20 days after sowing (DAS20) and 30 days after sowing (DAS30) under the indoor hydroponic environment and outdoor field environment. Of these, fresh weight of seedling showed the largest relative mid-parent heterosis. As the growth process of Y Liangyou 2 goes, Y Liangyou showed greater heterosis at DAS30 than DAS20 for most of the traits. [Conclusion] These physiological characteristics of Y Liangyou 2 provide useful physiological information for the establishment of plant type, high-yielding and stability of hybrid rice.

Key wordsRice; Seed germination; Seedling stage; Heterosis

作者簡介黃貫劉(1985- )，男，安徽潁上人，助理農藝師，從事水稻雜種優勢研究。

收稿日期2016-03-07

中圖分類號S 511

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)10-050-04