抽穗開花期耐熱性水稻恢復系鑒定篩選

文紹山 張林 焦峻

摘要：為了選育耐熱性好的水稻（Oryza sativa L.）新恢復系，利用人工氣候室，對36份水稻恢復系材料在抽穗揚花期高溫脅迫條件下進行耐熱性研究。結果表明，在高溫脅迫條件下，不同水稻恢復系材料的結實率和結實率下降率達顯著水平。聚類分析表明，將36份材料分成耐熱能力不同的4類，其中瀘恢17、RHTR20、R1862和瀘恢602屬強耐熱性恢復系。

關鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）；恢復系；耐熱性；高溫脅迫；開花期

中圖分類號：S511 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）04-0015-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.04.004

Selection and Identification of Rice Restorer Line with

Heat Tolerance at Flowering Stage

WEN Shao-shan1，2，ZHANG Lin1，2，JIAO Jun1，2

（1.Rice and Sorghum Research Institute，Sichuan Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Southwest Rice Biology and Genetic Breeding，Ministry of Agriculture，Deyang 618000，Sichuan，China；2.Luzhou Branch of National Rice Improvement Center，Luzhou 646100，Sichuan，China）

Abstract： To screen rice restorer lines with high heat tolerance，the heat tolerance of 36 rice restorer lines was identified through artificial climate chamber at flowering stage. The results showed that the differences in seed setting rate and the reduction rate of seed setting rate of rice restorer lines were very significant under high temperature treatment. The 36 rice restorer lines were classified into 4 groups with different heat tolerance based on clustering analysis. It indicated that rice restorer lines Luhui 17，RHTR20，R1862 and Luhui 602 had good heat tolerance.

Key words： rice（Oryza sativa L.）； restorer Line； heat tolerance； high temperature stress； flowering stage

在水稻（Oryza sativa L.）的選育應用中，三系雜交水稻新品種更新換代，離不開恢復系的不斷遺傳改良。近年來，全球氣候變暖，變化異常，溫室效應日益加劇，高溫脅迫已成為水稻生產的主要災害性氣候因素之一[1]。21世紀初中國南方在水稻抽穗揚花期受到連續高溫天氣的影響，給雜交水稻產量造成大幅減產[2]。于2003年在中國長江流域水稻生殖生長后期出現的歷史上罕見連續高溫天氣，出現38 ℃以上天氣，日最高溫度超過40 ℃，持續近1個月，給長江流域各地水稻生產造成巨大損失。特別在2006年，川渝地區百年不遇的特大高溫干旱災害，造成當年川渝地區水稻產量減產25%以上，局部地區減產甚至超過50%[3-6]。

水稻孕穗開花期主要處于7-8月，該時期水稻對溫度的變化最為敏感，其適宜溫度為25～30 ℃，當溫度高于35 ℃并超過1 h，就會造成高溫熱害，抑制花粉正常好育，導致花粉活性下降，花藥開裂異常，花粉活力下降，空秕粒增多，結實率降低[7-10]。每年7月下旬至8月上旬，在川渝地區，高溫天氣常有發生，導致水稻不能正常散粉、受精以及子粒不飽滿，高溫逼熟現象常見，導致水稻大幅減產。因此，高溫已經成為阻礙長江流域的水稻產量高產再高產的主要限制因素，致使水稻產量潛力逐漸下降。近年經品種遺傳改良，國內已經篩選出一些耐熱性很強的雜交水稻品種或品系，如II優7號、川農優498、瀘恢17、R1056等[11-14]。但系統選育耐熱性恢復系研究較少，本試驗收集了生產上已廣泛應用的恢復系和自育不同親緣來源高代穩定恢復系材料，開展水稻抽穗揚花期耐熱性研究，以期發掘耐熱性強的恢復系新材料，對今后選育耐熱性雜交稻新品種具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與種植方式

供試材料共36份秈型三系恢復系（表1），外引蜀恢498、成恢727和輻恢838共計3份，瀘恢17、瀘恢602、R1862和RHTR01-RHTR30供計33份自育育種材料。于3月22日播種，4月25日分別移栽至稻田（常溫對照）和盆缽（人工氣候室高溫處理）。試驗用盆高22 cm，直徑18 cm，每盆裝過篩均勻干土6 kg，每盆種植生長一致的秧苗2穴，于分蘗期除去多余分蘗，每穴保留4～6個分蘗，每個品種種植8盆，用于人工氣候室耐高溫研究。田間常溫處理，設2次重復，每品種種植5行，每行10穴，作為常溫處理，種植密度和管理同大田生產。水稻成熟后，取樣考種，計算每個材料結實率。

1.2 耐熱性試驗方法

在水稻抽穗開花時，將室外整齊一致的稻株移入人工氣候室高溫處理，移入前1 d 17∶00后剪去已開花的穎花；處理當天人工氣候室溫度設定在14∶00最高溫度為39 ℃，在8∶00設為33 ℃，日溫差設為 8 ℃，相對濕度設為 80%。從8∶00-14∶00每隔1 h升高1℃，從14∶00-21∶00每隔1 h下降1 ℃，其余時間段維持在32 ℃，高溫處理2 d，處理后剪去未開花的穎花，再移至自然條件下種植結實。試驗設2次重復，每重復種6株。水稻成熟后，取樣考種，考察4穴，每穴取4～6個穗子考種，計算每個處理材料結實率。

1.3 數據處理與統計分析

以結實率降低率和耐熱指數為指標，結實率降低率=（自然條件下結實率-高溫脅迫結實率）/自然結實率×100%。耐熱指數=高溫脅迫結實率/自然條件下結實率×100%。用DPS系統對試驗數據進行聚類分析，對水稻恢復系材料耐熱性評價。

2 結果與分析

2.1 抽穗揚花期高溫脅迫對水稻恢復系結實率的影響

由表2可知，在自然溫度條件下，供試恢復系材料的結實率正常，均在80%以上，其結實率變幅為82.9%～94.26%，平均結實率為88.64%，變異系數為3.34%。在抽穗開花期受高溫脅迫下，其結實率變幅為32.47%～84.42%，所有供試材料的平均結實率為61.96%，變異系數為13.42%。由表3方差分析結果可知，在常溫條件下品種間結實率的F值為1.921，差異不顯著； 在高溫脅迫下品種間結實率的F值為9.368，達到極顯著水平，這說明在高溫脅迫下供試水稻恢復系材料間的耐高溫能力有較大差異。在高溫脅迫下，水稻恢復系結實率降低率變幅為8.32%～63.02%，平均結實率降低率30.00%，其中以瀘恢17、R1862和RHTR20的結實率降幅均在10%以下，表明它們抽穗揚花期在高溫脅迫下有較強耐熱性；而結實率降幅較大材料有RHTR04、RHTR13和RHTR25超過60%，明顯對高溫敏感，耐熱性差。

2.2 高溫脅迫條件下耐熱指數聚類分析及耐熱性評價

為反映36個恢復系在高溫脅迫條件下耐熱性差異，采用歐氏距離，最長距離聚類方法對36個水稻恢復系品種（品系）的耐熱指數進行系統聚類（圖1），當群間距離為11.64時，可將36個水稻恢復系品種（品系）分為4類。第一類有4個恢復系，占供試材料總數的11.11%；高溫脅迫下平均耐熱指數90.31%，變幅為88.11%～91.68%，分別是瀘恢17、RHTR20、R1862和瀘恢602，屬強耐熱性恢復系；第二類有15個恢復系，占供試材料總數的41.67%；高溫脅迫下平均耐熱指數79.63%，變幅為73.56%～85.20%，分別是蜀恢498、輻恢838和13個自育高代恢復系材料，屬耐熱性恢復系；第三類有12個恢復系，占供試材料總數的33.33%；高溫脅迫下平均耐熱指數63.21%，變幅為57.97%～68%，分別是成恢727和11個自育高代恢復系材料，屬熱敏感型恢復系；第四類有5個恢復系，占供試材料總數的13.9%；高溫脅迫下平均耐熱指數41.14%，變幅為36.98%～47.44%，是5個自育高代恢復系材料，屬高度熱敏感型恢復系。

2.3 耐熱性恢復系在育種中的應用

本試驗利用高溫脅迫耐熱指數聚類，統計分析分類篩選，其中恢復系瀘恢17、瀘恢602、輻恢838和蜀恢498具有較強的耐熱性，已配組選育的新品種II優7號、II優602、II優838和川農優498在大田生產中表現出較好耐熱性，與以前研究有相似的試驗結果，這與利用人工氣候高溫脅迫對恢復系耐熱性鑒定試驗結果是一致的。

3 小結與討論

本研究表明，水稻恢復系在抽穗開花期高溫脅迫條件下，結實率明顯下降，各試驗材料對高溫敏感程度有很大差異。在本研究中，高溫脅迫處理后，水稻恢復系結實率降低率變幅為8.32%～63.02%，耐熱指數變幅為36.98%～91.68%，因此通過耐熱性評價可獲得強耐熱性的材料。本研究中瀘恢17、R1862和RHTR20的結實率降幅均在10%以下，且耐熱指數均在90%以上，表明其抽穗揚花期有較強耐熱性。這對新選育的雜交稻組合和挖掘耐熱性基因時有較好參考價值，應加強對其新選育的雜交稻組合耐熱性鑒定評價。

耐熱性水稻品種的選育是防止水稻遭受極端高溫危害最有效的策略，鑒定耐熱性新種質是培育耐熱水稻品種的基礎。大量研究表明[15-17]，水稻抽穗揚花期對高溫最為敏感，開花期氣溫遇到35 ℃持續高溫，水稻結實率明顯下降。雷東陽等[18]研究了雜交組合及其恢復系在高溫下的結實變化，雜交稻組合的耐高溫能力與其父本的耐高溫能力呈顯著的線性正相關。本研究表明，水稻恢復系抽穗揚花期在高溫脅迫下，水稻恢復系瀘恢17、瀘恢602、R1862和RHTR20 仍保持較高結實率，耐熱指數高，具有較強的耐熱性。因此，可以直接利用其配制耐高溫雜交稻新組合，也可以作為培育耐高溫水稻新材料的種質資源。

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