開穎促進(jìn)劑在水稻大規(guī)模商業(yè)制種中的應(yīng)用效果

摘要：雜交水稻種子生產(chǎn)是優(yōu)質(zhì)品種推廣的關(guān)鍵，制種是種子生產(chǎn)中最為重要的環(huán)節(jié)。制種產(chǎn)量受到環(huán)境、父母本花期和花時(shí)等因素的影響。在適宜環(huán)境和父母本花期相遇的前提下，花時(shí)則是影響制種產(chǎn)量的關(guān)鍵。為了研究以茉莉酸甲酯為主要成分的一種新型開穎促進(jìn)劑在雜交水稻大田制種應(yīng)用中的效果，以4種制種雜交稻不育系母本為試驗(yàn)材料，根據(jù)親本特點(diǎn)，前期噴施赤霉素結(jié)合抽穗期噴施開穎促進(jìn)劑，對(duì)不育系花時(shí)、開穎數(shù)量、結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量進(jìn)行分析。結(jié)果表明：此開穎促進(jìn)劑在秈稻兩系不育系和三系不育系以及粳稻三系不育系的制種中，能夠有效提前花時(shí)，提高穎花開放數(shù)量，促進(jìn)集中開花，在不影響雜交種質(zhì)量的前提下通過(guò)提高不育系的結(jié)實(shí)率，顯著提升制種產(chǎn)量，采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)制種，其產(chǎn)量提升效果明顯。

關(guān)鍵詞：雜交水稻；不育系；開穎促進(jìn)劑；茉莉酸甲酯

Application Effect of Spikelets Opening Accelerator in

Rice Large Scale Commercial Seed Production

GAO Shengcong1，KANG Yunhai2，LYU Jialin1，TU Bin3，WANG Pan2，F(xiàn)ANG Yu2

（1Win-All Hi-Tech Seed Co.，Ltd.，Hefei 230000；2Shanghai ZKW Molecular Breeding Technology Co.，Ltd.，

Shanghai 200234；3Sichuan Agricultural University，Chengdu 610000）

水稻是世界三大主糧作物之一，全球一半以上的人口以大米作為口糧[1-2]。雜交水稻被稱為“第二次綠色革命”，使水稻產(chǎn)量和品質(zhì)在原有基礎(chǔ)上有了質(zhì)的提升，對(duì)保障我國(guó)糧食安全起著重要的作

用[3-4]。雜交水稻利用了種內(nèi)雜種優(yōu)勢(shì)，雜交種生產(chǎn)是其大面積推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。制種是種子生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，然而因父母本花時(shí)不遇的問(wèn)題，雜交水稻品種，特別是秈粳交品種的制種產(chǎn)量一直受到制約，影響了雜交稻品種的推廣和應(yīng)用。花時(shí)不遇現(xiàn)象主要是由于制種母本，也就是雄性不育系穎花開放的分散習(xí)性引起的[5]，不育系相比于恢復(fù)系大多開花時(shí)間較晚也較為分散。早在1999年，曾曉春[6]報(bào)道了茉莉酸甲酯可以誘導(dǎo)穎花開放，誘導(dǎo)水稻提前開穎，并且誘導(dǎo)后的開穎數(shù)量較大，上海中科荃銀分子育種技術(shù)有限公司[7]在原有基礎(chǔ)上，利用茉莉酸甲酯作為主要成分，搭配激動(dòng)素、6-芐氨基腺嘌呤和吐溫-20等成分，配置了新型開穎促進(jìn)劑，在水稻制種上用于解決制種中花時(shí)不遇的問(wèn)題，提高了雜交稻制種產(chǎn)量。茉莉酸甲酯復(fù)配藥劑對(duì)水稻開穎的作用已經(jīng)有了一些相關(guān)研究，但是對(duì)于大規(guī)模商業(yè)化制種應(yīng)用方面的研究還較少。本研究利用1個(gè)秈稻兩系不育系、1個(gè)秈稻三系不育系和2個(gè)粳稻不育系分別搭配相應(yīng)的恢復(fù)系進(jìn)行制種，通過(guò)在制種父母本上噴施不同用量的開穎促進(jìn)劑，調(diào)查花時(shí)、開穎數(shù)量、結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量來(lái)驗(yàn)證此開穎促進(jìn)劑在制種中的應(yīng)用效果，同時(shí)利用無(wú)人機(jī)技術(shù)考察大規(guī)模商業(yè)化育種應(yīng)用的效果。

1 材料與方法

1.1 供試材料 開穎促進(jìn)劑藥劑由上海中科荃銀分子育種技術(shù)有限公司提供。供試水稻材料包括秈稻兩系不育系材料滬科2S（上海中科荃銀分子育種技術(shù)有限公司選育提供）、秈稻三系不育系材料荃9311A（安徽荃銀高科種業(yè)股份有限公司選育提供）和粳稻三系不育系材料嘉禾212A和荃粳1A（均由安徽荃銀高科種業(yè)股份有限公司選育提供）。其中秈稻兩系和三系不育系搭配恢復(fù)系YR1606（安徽荃銀高科種業(yè)股份有限公司選育提供），粳稻三系不育系搭配恢復(fù)系NP001（中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所選育提供）進(jìn)行制種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2023年在安徽荃銀高科種業(yè)股份有限公司江西南城制種基地進(jìn)行，試驗(yàn)田土質(zhì)為黃壤土，土壤有機(jī)質(zhì)含量豐富，排灌方便。共設(shè)置6個(gè)藥劑噴施處理，通過(guò)不同處理的搭配形成4組試驗(yàn)，具體處理和試驗(yàn)安排見表1和表2。不育系和恢復(fù)系根據(jù)花期安排于6月1日開始陸續(xù)播種，于6月25日開始陸續(xù)移栽。每個(gè)小區(qū)面積為333.3m2，父母本株行栽插比為2∶10，父本栽插2期，每期間隔10d，秈稻株行距為20cm×20cm，粳稻株行距為16.5cm×16.5cm，每穴栽插1株。

試驗(yàn)另設(shè)置4組無(wú)人機(jī)噴灑試驗(yàn)（A1、B1、C1、D1），不設(shè)置處理6和對(duì)照組，試驗(yàn)處理1～4的操作與人工噴施一致，在處理5噴施開穎促進(jìn)劑時(shí)單獨(dú)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行噴灑，用藥量與人工試驗(yàn)組一致，水量根據(jù)無(wú)人機(jī)用水量進(jìn)行換算。無(wú)人機(jī)噴灑試驗(yàn)組每組面積為0.33hm2，只進(jìn)行最后測(cè)產(chǎn)試驗(yàn)。

1.3 田間管理和操作技術(shù) 田間管理嚴(yán)格按照制種田管理進(jìn)行，大田每667m2施底肥復(fù)合肥（N-P-K=15-15-15）40kg、尿素20kg，根據(jù)天氣和田間材料生長(zhǎng)情況及時(shí)進(jìn)行田間病蟲害防治和肥水管理，在幼穗分化期完成隔離設(shè)施搭建。在始穗期對(duì)父母本及時(shí)噴施赤霉素“九二〇”，在“九二〇”噴施結(jié)束后的3～5d對(duì)試驗(yàn)組噴施1遍開花促進(jìn)劑。此開花促進(jìn)劑只能在花期內(nèi)噴施1遍，噴施多次可能會(huì)導(dǎo)致雜交種落粒。

1.4 調(diào)查內(nèi)容及方法 花時(shí)調(diào)查 處理5、處理6在處理當(dāng)天及時(shí)進(jìn)行始花和盛花時(shí)間統(tǒng)計(jì)，始花時(shí)間是指5%～10%的穎花開放時(shí)間，盛花時(shí)間是指80%～90%的穎花開放時(shí)間。開穎數(shù)量統(tǒng)計(jì) 處理5、處理6處理完當(dāng)天在小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取除去邊株的5個(gè)不育系單株，統(tǒng)計(jì)單日開穎數(shù)量，重復(fù)3次。產(chǎn)量性狀統(tǒng)計(jì) 成熟期后，收獲單株進(jìn)行結(jié)實(shí)率和千粒重考察，同時(shí)對(duì)各小區(qū)進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。雜交種出芽率調(diào)查 成熟收獲后，隨機(jī)挑選100粒種子在發(fā)芽盒內(nèi)進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，對(duì)發(fā)芽率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，每組試驗(yàn)重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同試驗(yàn)組處理對(duì)不育系開花花時(shí)的影響 各小區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)處理后對(duì)花時(shí)和開穎數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體情況如表3。噴施開穎促進(jìn)劑小區(qū)相比于對(duì)照小區(qū)，始花時(shí)間都有不同程度的提前，其中A1和C1組相比于對(duì)照組提升時(shí)間更為明顯，均能提前50min以上；在盛花時(shí)間上，相比于對(duì)照，噴施開穎促進(jìn)劑的小區(qū)也都有提前，其中C1和D1組較對(duì)照組均能提前60min左右達(dá)到盛花期；單株開穎數(shù)相比于對(duì)照組也都有成倍的增加，噴施開穎促進(jìn)劑小區(qū)是對(duì)照組的3.80～7.17倍，其中A1組提升最多，噴施開穎促進(jìn)劑小區(qū)的單株開穎數(shù)是對(duì)照的7.17倍。從結(jié)果可以看出此開穎促進(jìn)劑噴施當(dāng)天，對(duì)秈稻兩系不育系和三系不育系以及粳稻三系不育系制種母本穎花開放都有明顯的促進(jìn)作用，能夠在明顯提前花時(shí)的同時(shí)增加當(dāng)日開放的穎花數(shù)量，達(dá)到使不育系開花時(shí)間更為集中的效果。

2.2 不同試驗(yàn)組處理對(duì)水稻大田制種結(jié)實(shí)率的影響 對(duì)不同處理小區(qū)的結(jié)實(shí)率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可知，未噴施開穎促進(jìn)劑的試驗(yàn)組結(jié)實(shí)率在19.4%～46.3%之間，B2組最高，噴施開穎促進(jìn)劑的試驗(yàn)組結(jié)實(shí)率在45.2%～65.3%之間，A1組最高；噴施開穎促進(jìn)劑的小區(qū)相比于各自的對(duì)照，結(jié)實(shí)率明顯提升17.8～27.1個(gè)百分點(diǎn)，對(duì)D1組處理后的效果最好。因此，噴施開穎促進(jìn)劑能夠提升制種結(jié)實(shí)率（圖1）。

2.3 不同試驗(yàn)組處理對(duì)水稻大田制種產(chǎn)量的影響 對(duì)不同處理小區(qū)的制種產(chǎn)量及種子發(fā)芽率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，各組噴施開穎促進(jìn)劑的小區(qū)相比于對(duì)照，制種產(chǎn)量有明顯提升，有些雜交種的千粒重也有提高，制得雜交種的發(fā)芽率與噴施清水對(duì)照組相當(dāng)（表4）。在千粒重方面，B1和D1組略有提升，噴施開穎促進(jìn)劑的試驗(yàn)組千粒重在23.8～30.0g之間，未噴施試驗(yàn)組在24.3～29.1g之間。在濕重產(chǎn)量上，噴施開穎促進(jìn)劑的試驗(yàn)組每667m2產(chǎn)量分別為343.0kg、432.1kg、214.5kg、187.6kg，分別較各自的對(duì)照組增產(chǎn)12.46%、10.23%、19.63%、19.72%，D1試驗(yàn)組處理后效果最明顯。雜交種的發(fā)芽率噴施組較不噴施組略有降低但不明顯，分別在95.8%～97.1%、96.3%～97.9%之間。

綜上，此開穎促進(jìn)劑能夠在不影響雜交種質(zhì)量的前提下，對(duì)秈稻兩系不育系和三系不育系以及粳稻三系不育系的制種產(chǎn)量提升效果明顯，每667m2能夠提高10%～20%的制種產(chǎn)量，橫向?qū)Ρ炔煌挥抵品N的產(chǎn)量提升幅度發(fā)現(xiàn)，此開穎促進(jìn)劑對(duì)“粳不秈恢”的雜交稻制種產(chǎn)量提升更加顯著。

2.4 無(wú)人機(jī)噴灑應(yīng)用 本次試驗(yàn)設(shè)置了無(wú)人機(jī)噴灑的大田試驗(yàn)，根據(jù)大田開穎促進(jìn)劑有效用量在無(wú)人機(jī)噴施上進(jìn)行換算，對(duì)上述幾個(gè)制種組合進(jìn)行無(wú)人機(jī)噴灑試驗(yàn)，最后進(jìn)行大田制種產(chǎn)量測(cè)產(chǎn)，結(jié)果如圖2所示，相比于清水組，無(wú)人機(jī)噴施開穎促進(jìn)劑后對(duì)大田雜交制種產(chǎn)量提升明顯，與人工噴灑效果一致。無(wú)人機(jī)噴施時(shí)各試驗(yàn)組每667m2制種產(chǎn)量在183.2～435.2kg，除D1組外，無(wú)人機(jī)噴灑比人工噴灑濕重產(chǎn)量均略高，因此，后期大面積制種中噴施開穎促進(jìn)劑時(shí)可采用無(wú)人機(jī)輔助。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，以茉莉酸甲酯為主要成分的開穎促進(jìn)劑在大田制種上能夠有效提前母本不育系花時(shí)，增加當(dāng)日不育系穎花開穎數(shù)量，集中開花，通過(guò)提高制種不育系的結(jié)實(shí)率，最后在不影響雜交種質(zhì)量的前提下，有效提高水稻雜交制種的產(chǎn)量。開穎促進(jìn)劑在現(xiàn)代化育種上應(yīng)用前景也較為廣闊，無(wú)人機(jī)的利用將大大減少制種中人工勞動(dòng)力的投入，通過(guò)無(wú)人機(jī)測(cè)產(chǎn)試驗(yàn)可看出，無(wú)人機(jī)噴施對(duì)雜交制種產(chǎn)量提升效果明顯。由于不育系種類的不同，此開穎促進(jìn)劑的效果也有差異，在粳稻不育系中應(yīng)用對(duì)于制種產(chǎn)量的提升更加顯著。

雜交水稻繁殖、制種產(chǎn)量的高低受到諸多因素影響，包括不同組合親本的特征特性、制種基地的氣候環(huán)境、土質(zhì)狀況、父母本播差期、父母本行比，花期相遇程度、柱頭活力、栽培管理水平等[8]。連年的氣候差異更是導(dǎo)致即使制定了合理的播差期，也不一定能保證花期相遇。因此，花期預(yù)測(cè)和調(diào)節(jié)是制種產(chǎn)量形成的關(guān)鍵。花期合適的條件下，父母本的花時(shí)相遇又成為影響雜交水稻制種產(chǎn)量的關(guān)鍵。目前制種父母本花時(shí)差異中占據(jù)絕大多數(shù)的類型是“父早母遲”，一般情況下恢復(fù)系的花時(shí)較早，不育系開花較遲也較為分散。父本盛花時(shí)，無(wú)良好花粉受體，花粉散盡，得不到有效利用；母本盛花時(shí)，父本已衰退，無(wú)足夠的花粉提供給母體，只能接受第2天的花粉，而此時(shí)柱頭在高溫下活力逐漸下降，授粉結(jié)實(shí)率不高[9]，最終導(dǎo)致制種產(chǎn)量的降低。開穎促進(jìn)劑在一定程度上能夠解決父母本花時(shí)不相遇的問(wèn)題，其主要成分茉莉酸甲酯能夠促進(jìn)穎花的開放，使不育系達(dá)到集中開花的效果，提升制種的結(jié)實(shí)率，最終提高制種產(chǎn)量。

現(xiàn)階段雜交水稻的發(fā)展處于瓶頸期，由于市場(chǎng)中雜交水稻品種同質(zhì)化嚴(yán)重，在產(chǎn)量上想實(shí)現(xiàn)大的突破，秈粳遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)利用必然是最重要的一個(gè)方面[10-12]。目前市場(chǎng)已經(jīng)有了一批優(yōu)質(zhì)秈粳雜交稻品種，并且市場(chǎng)反應(yīng)良好，但是推廣起來(lái)，制種產(chǎn)量較低、制種成本高成為其面臨的主要問(wèn)題。此開穎促進(jìn)劑的利用將在一定程度上解決秈粳交花時(shí)不遇的問(wèn)題，降低制種成本，保證制種質(zhì)量。隨著科技的發(fā)展及無(wú)人機(jī)設(shè)備的推廣和應(yīng)用，將使得此開穎促進(jìn)劑大有可為，在減少人工成本的基礎(chǔ)上，有效提高大田制種的產(chǎn)量，一定程度上解決目前品種制種的難點(diǎn)和痛點(diǎn)。

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