兩系雜交水稻種子純度田間鑒定與分析

DOI：10.19462/j.cnki.zgzy.20240906002

摘要：種子純度作為雜交水稻種子質量評價的核心指標，直接影響水稻產(chǎn)量和品質。為分析近年來江蘇省兩系雜交水稻制種純度變化趨勢和影響種子純度的主要因素，對2021-2023年江蘇省種業(yè)企業(yè)送檢的兩系雜交水稻種子進行了純度種植鑒定。結果表明，樣品純度平均合格率為93.14%，且呈逐年上升趨勢，但不同品種間純度差異較大；在93份不合格樣品中，不育株率、其他雜株率平均值分別為5.21%、4.56%，年份間波動較大；不同制種區(qū)域送檢的樣品在純度、合格率及含雜率等方面存在一定差異。在兩系雜交水稻制種過程中重點控制不育株、大青棵等雜株的出現(xiàn)概率，并合理選擇基礎設施完善的制種基地，將有利于制種純度水平的提高，研究結果為有效防控雜交水稻制種風險提供了理論依據(jù)。

關鍵詞：兩系雜交水稻；種子純度；田間鑒定

Identification and Analysis of Two-Line Hybrid Rice Seed Purity

YU Junjie，CHEN Bin，SUN Tongqing，WU Lianyong，SHAO Peijun，XU Ming

（Jiangsu Provincial Seed Southern Propagation and Identification Station，Nanjing 210000）

兩系法雜交水稻育種是基于光溫敏雄性不育系建立的雜種優(yōu)勢利用途徑，與三系法相比，不受恢保關系的限制，配組更加自由，制種程序相對簡單。2019-2023年全國共育成兩系雜交稻國審品種1097個，占育成雜交稻品種的54.52%，已成為我國水稻生產(chǎn)中的主要類型。江蘇省作為全國兩系雜交水稻優(yōu)勢制種區(qū)，其下轄的鹽城市大豐區(qū)、阜寧縣、建湖縣及淮安市金湖縣被認定為國家級雜交水稻生產(chǎn)基地，年制種面積和產(chǎn)量分別占全國15%和20%左右，為全國兩系雜交水稻的生產(chǎn)推廣提供了優(yōu)質種源[1]。但在生產(chǎn)實踐中，由于兩系雜交水稻光溫敏不育系易受外界異常低溫影響，引起育性轉換，從而導致制種純度大幅度下降，甚至出現(xiàn)制種報廢的現(xiàn)象[2]。在2009-2015年間，江蘇鹽城有4年因夏季出現(xiàn)異常低溫，造成大面積兩系雜交水稻制種失

敗[3]。相關研究表明，雜交稻親本純度每降低1%，制種田純度就會下降6%～7%，糧食生產(chǎn)就會減產(chǎn)10%左右[4]。因此，研究影響兩系雜交水稻種子純度的主要因素，對防控兩系雜交水稻制種風險，確保糧食生產(chǎn)安全具有重要作用。

目前，種子純度海南田間種植鑒定（南鑒）是國家標準規(guī)定的、最直觀、應用最廣泛的純度鑒定方

法[1]。江蘇省南繁基地自20世紀90年代以來一直承擔江蘇省內種子企業(yè)委托的雜交水稻南鑒工作，有效防止了種子質量事故的發(fā)生，并創(chuàng)造了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。為進一步探究近年來江蘇省兩系雜交水稻制種純度變化趨勢和影響種子純度的主要因素，本研究在2021-2023年對江蘇省種業(yè)企業(yè)送檢的1273份兩系雜交水稻種子樣品進行了海南異季田間純度種植鑒定，并對種子樣品純度、雜株率及主要雜株類型進行了分析，以便為提高企業(yè)制種質量，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用種安全提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 以2021-2023年江蘇省各種業(yè)企業(yè)送檢的1273份兩系雜交水稻種子樣品為試驗材料，送檢樣品均為種業(yè)企業(yè)于2021-2023年在江蘇省范圍內制種生產(chǎn)的F1種子樣品。

1.2 試驗地點 試驗安排在海南省三亞市海棠區(qū)江蘇南繁基地，選擇土地平整、地力均勻、肥力中等的田塊種植。

1.3 田間設計 鑒定田四周設保護行，鑒定樣品按順序排列種植，每個樣品種植1個小區(qū)，小區(qū)間間隔0.3m，每個小區(qū)種植500株，行株距為20cm×17cm，每穴嚴格實行單株栽插。在移栽活棵后對每個小區(qū)進行定苗，并對缺棵、少棵的小區(qū)進行補苗，確保每個小區(qū)鑒定株數(shù)不少于400株。

1.4 栽培管理 一般在每年10月20日左右播種，播種前選用強氯精浸種，防止種子帶菌；采用濕潤育秧，精細苗床管理，培育壯秧，秧齡25d左右移栽；移栽后按常規(guī)大田生產(chǎn)管理進行，適度少施化肥，移栽活棵后，每667m2施用復合肥40kg，后期看苗補肥，確保植株正常生長、特征特性充分表達，防止倒伏；移栽7d后進行1次化學除草，后期加強病蟲害的防治和滅螺、滅鼠等。

1.5 性狀測定 依據(jù)NY/T 4017—2021《農(nóng)作物品種純度田間小區(qū)種植鑒定技術規(guī)程 稻》進行調查與鑒定。水稻移栽返青后，對照各品種不同時期的特征特性進行田間初步鑒定，對雜株或可疑植株采用有顏色的繩子標記，做好記載后觀察鑒定。在雜交種品種特征特性表現(xiàn)最明顯的抽穗揚花期，對每個小區(qū)逐株進行最終鑒定，識別非典型株以主要性狀為主、次要性狀為輔。樣品純度（%）=（樣品總株數(shù)-樣品雜株數(shù)）/

樣品總株數(shù)×100。按鑒定年份對種子純度、不育株率和其他雜株率進行統(tǒng)計與對比分析。

2 結果與分析

2.1 樣品組成情況 2021-2023年累計種植鑒定兩系雜交水稻樣品共1273份，均以雜交秈稻為主。從鑒定樣品組合看，所有樣品涉及177個品種組合，排名前3位的組合為晶兩優(yōu)534、晶兩優(yōu)華占、晶兩優(yōu)8612，分別占送檢樣品的18%、11%、5%，共代表種子數(shù)量678.85萬kg，這些品種均是當前生產(chǎn)上主推的兩系雜交稻品種，這表明江蘇省雜交水稻制種組合緊跟市場需求形勢。從鑒定樣品制種區(qū)域看，來源于鹽城市建湖縣、阜寧縣、大豐區(qū)3個制種區(qū)域的樣品數(shù)位居前3位，分別占送檢樣品的30%、29%、27%，這3個區(qū)域均是國家級制種大縣。

2.2 純度合格率 對樣品純度分析發(fā)現(xiàn)，1273份樣品平均純度為98.31%，但不同組合間、年份間純度差異較大，其中2023年生產(chǎn)的山兩優(yōu)164純度最低，僅為50.43%，其次是2021年生產(chǎn)的晶兩優(yōu)534，為56.91%，而2023年生產(chǎn)的N兩優(yōu)1998、民兩優(yōu)華占純度均高達100%（表1）。純度達國標二級種（96%≤純度lt;98%）以上的樣品共有1180份，平均合格率為93.14%，且呈逐年上升趨勢，從2021年的91.75%提高到2023年的95.54%，累計提升3.79個百分點，其中國標一級種（純度≥98%）占比從2021年的78.19%提高到2023年的83.27%（圖1）。這表明，近年來江蘇省兩系雜交稻制種純度質量整體上穩(wěn)步提升。

2.3 雜株類型

2.3.1 不育株率 對93份不合格樣品種子雜株類型分析發(fā)現(xiàn)，不育株率居第1位，平均值高達5.21%（表2）。從年份間看，不育株率在年份間波動較大，其中2023年不合格樣品中不育株率最高，為6.16%，2022年最低，為3.65%，這可能與江蘇省2023年夏季極端降雨天氣出現(xiàn)頻率較高有關。從品種組合上看，不育株率居前3位的品種分別為2023年生產(chǎn)的山兩優(yōu)164（不育系為山S）、2021年生產(chǎn)的晶兩優(yōu)534（不育系為晶4155S）和2022年生產(chǎn)的連兩優(yōu)9312（不育系為9311S），不育株率分別達48.50%、26.80%、18.83%（表3）。在不育株率排名前十的樣品中，共涉及6個不育系，其中山S、晶4155S、9311S、1892S、荊118S等5個不育系均含有農(nóng)墾58S血緣。

2.3.2 其他雜株率 在93份不合格樣品中其他雜株率平均值為4.56%（表2），主要包含變異株和異品種兩類。從年份間看，其他雜株率在年份間有所

圖1 2021-2023年兩系雜交稻鑒定樣品一級種、二級種占比變化

波動，其中2023年最高，達5.94%，2022年最低，達3.22%。從品種組合上看，其他雜株率最高的是2023年生產(chǎn)的兩優(yōu)631，達31.02%，其次為2021年生產(chǎn)的晶兩優(yōu)534，達16.29%。值得注意的是，在田間鑒定過程中，發(fā)現(xiàn)其他雜株類型中大青棵雜株出現(xiàn)頻率相對較高，該類型雜株一般在海南田間鑒定中表現(xiàn)為植株相對偏矮、早熟，但在江蘇省正季鑒定或大田種植中則表現(xiàn)為植株高大、多蘗、長勢

旺盛。

表3 不育株率前10名樣品的含雜類型及純度

年份 組合名稱 不育系 不育株率（%） 其他雜株率（%） 純度（%）

2023 山兩優(yōu)164 山S 48.50 1.07 50.43

2021 晶兩優(yōu)534 晶4155S 26.80 16.29 56.91

2022 連兩優(yōu)9312 9311S 18.83 4.81 76.36

2023 山兩優(yōu)164 山S 16.52 2.17 81.31

2021 徽兩優(yōu)898 1892S 16.16 0.87 82.97

2022 連兩優(yōu)9312 9311S 15.45 3.00 81.55

2022 連兩優(yōu)9312 9311S 14.69 3.15 82.16

2021 糯兩優(yōu)561 糯56S 12.34 1.05 86.61

2021 荊兩優(yōu)233 荊118S 11.23 0.62 88.15

2021 荊兩優(yōu)233 荊118S " 9.54 0.62 89.84

表4 不同制種區(qū)域鑒定樣品純度合格率及含雜率

制種

區(qū)域 樣品數(shù) 不合格樣品數(shù) 純度（%） 合格率（%） 不育株率（%） 其他雜株率

（%）

大豐區(qū) 343 25 98.28 92.71 0.76 0.96

建湖縣 376 28 98.35 92.55 0.68 0.97

阜寧縣 363 21 98.41 94.21 0.67 0.92

金湖縣 " 68 " 4 98.35 94.12 0.71 0.94

其他地區(qū) 123 15 97.71 87.80 1.11 1.18

2.4 制種基地間差異 對江蘇省內4個制種大縣及其他地區(qū)送檢的樣品分析發(fā)現(xiàn)，在樣品純度方面，來自鹽城市大豐區(qū)、建湖縣、阜寧縣及淮安市金湖縣4個國家制種大縣的樣品平均純度均在98.00%以上，而江蘇省內其他地區(qū)制種送檢樣品平均純度為97.71%，整體略低于國家制種基地送檢樣品（表4）。在樣品合格率方面，樣品純度合格率最高的是阜寧縣，為94.21%，其次是金湖縣，為94.12%，而江蘇省內其他地區(qū)鑒定樣品僅為87.80%。在樣品含雜率方面，江蘇省內其他地區(qū)制種送檢樣品在不育株率和其他雜株率方面均高于大豐區(qū)、建湖縣、阜寧縣及金湖縣4個國家制種大縣的供檢樣品。綜上表明，不同制種區(qū)域間生產(chǎn)的種子純度和含雜率存在一定差異，選擇適宜制種區(qū)域至關重要。

3 結論與討論

強化兩系雜交稻種子生產(chǎn)管理，提高種子純度質量，是兩系雜交稻產(chǎn)業(yè)化和制種企業(yè)生存發(fā)展的重要基礎。本研究發(fā)現(xiàn)，在93份不合格樣品中，不育株率為5.21%，在所有雜株類型中居第1位，這與高友麗等[5]研究結果一致。兩用核不育系穩(wěn)定的不育期及不育期內對低溫的不敏感性是影響兩系雜交水稻品種大面積應用于生產(chǎn)的關鍵因素[6]。目前，生產(chǎn)上應用的兩系核不育系絕大多數(shù)是由農(nóng)墾58S、安農(nóng)S-1、株1S等衍生而來[7]。高友麗等[5]通過對5615份兩系雜交水稻種子純度鑒定發(fā)現(xiàn)，由株1S衍生的不育系所配組合品種純度合格率比由農(nóng)墾58S、安農(nóng)S-1等衍生的不育系所配組合高0.29個百分點。本研究發(fā)現(xiàn)，在不育株率排名前十的樣品中，來源農(nóng)墾58S血緣的不育系占比較大。相關研究表明，溫敏核不育系株1S育性轉換起點溫度只有22.6℃，雜交制種的安全性較高[8]，而光敏核不育系農(nóng)墾58S的遺傳模式較為復雜，在其衍生的不育系中應用面積最大、不育臨界溫度最低的是培矮64S，但培矮64S不育臨界溫度仍高于株1S，雜交制種也沒有株1S安全[9]。因此，在實際生產(chǎn)中，要充分掌握制種組合不育系的特征特性，優(yōu)先選用低不育起點溫度的兩用核不育系組合制種，還要注重不育系核心種子生產(chǎn)，以防止不育系不育起點溫度

漂變。

本研究同時還發(fā)現(xiàn)，影響兩系雜交稻制種純度的因素除不育株外，其他雜株類型也很重要。在不合格樣品中，其他雜株率平均值高達4.56%，其中大青棵出現(xiàn)頻率較高。一般認為，大青棵是秈稻不育系與粳稻父本或粳稻不育系與秈稻父本雜交產(chǎn)生的一種帶不育細胞質的秈粳雜種類型[10]。研究表明，在秈稻品種和粳稻品種混種的稻區(qū)，可能由于隔離不嚴或制種田中的不育系接受周圍粳/秈稻品種的花粉，從而受精結實使子一代產(chǎn)生大青棵[11]。江蘇省既是我國南方最大的粳稻種植省份，也是重要的秈型兩系雜交稻制種區(qū)域，因此在制種過程中要合理安排茬口布局，嚴格做好制種田隔離工作，以減少制種田外來花粉源，同時還要做好制種田除雜工作，尤其是母本抽穗期的除雜。

制種基地的合理選擇，也是獲得高純度兩系雜交種子的關鍵因素之一。本研究發(fā)現(xiàn)，在鹽城市大豐區(qū)、建湖縣、阜寧縣及淮安市金湖縣4個國家級雜交水稻制種基地制種送檢的樣品，平均純度和合格率均高于省內其他地區(qū)樣品，這可能得益于這些國家級制種基地集中連片規(guī)模化優(yōu)勢突出、基礎設施配套完善、全程機械化技術領先、制種高素質人才隊伍穩(wěn)定等因素[12]。因此，在江蘇省制種區(qū)域選擇方面，應優(yōu)先選擇規(guī)模化、機械化、信息化水平高的優(yōu)勢制種基地，并可以在適宜生態(tài)區(qū)盡量分散多點布局，以降低極端天氣導致的制種風險。同時，要兼顧考慮不育系育性敏感期和抽穗揚花期這2個安全期，江蘇省制種一般將不育系的敏感期安排在7月下旬至8月上旬。

江蘇南鑒作為江蘇省種子質量監(jiān)管體系的重要環(huán)節(jié)，在鑒定和把控種子純度方面起著重要作用。本研究通過對1273份兩系雜交水稻種子純度種植鑒定分析發(fā)現(xiàn)，在所有雜株類型中，不育株是影響純度的主要因素，不同制種區(qū)域的種子純度及其合格率也存在差異，因此在實際生產(chǎn)中，要嚴格控制不育株、大青棵等雜株出現(xiàn)概率，并合理選擇適宜的制種基地，以提高制種純度水平。

參考文獻

[1] 孫統(tǒng)慶，陳斌，湯義華，邵培珺，陳永梅，吳連勇，喻俊杰．淺談江蘇雜交水稻種子純度海南田間種植鑒定．中國稻米，2020，26（2）：60-62

[2] 鄭興飛，董華林，郭英，殷得所，王紅波，胡建林，查中萍，曹鵬，徐得澤．兩系法雜交水稻的育種成就與展望．作物研究，2021，35（5）：509-513

[3] 雷東陽，陳立云．江蘇鹽城兩系雜交稻制種氣象安全分析與思考．雜交水稻，2015，30（6）：18-20

[4] 胡晉．種子檢驗學．北京：科學出版社，2015

[5] 高友麗，謝志梅，陳立，秦鵬，符辰建．湖南省兩系雜交水稻種子純度及其影響因素分析．雜交水稻，2018，33（5）：17-22

[6] 張現(xiàn)偉，楊遠柱，肖人鵬，李超明，段秀建，唐永群，李經(jīng)勇．中國兩系法雜交水稻品種審定及應用分析．雜交水稻，2023，38（6）：1-7

[7] 汪邑晨，朱本順，周磊，朱駿，楊仲南．光/溫敏核不育系的不育機理及兩系雜交稻的發(fā)展與展望．中國水稻科學，2024，38（5）：463-474

[8] 楊遠柱，符辰建，胡小淳，張章，周永祥，宋永幫．株1S溫敏核不育基因的發(fā)現(xiàn)及超級雜交早稻育種研究．中國稻米，2007，13（6）：17-22

[9] 王思瑤，潘曉玲，劉敏，李佳馨，陳慧玲，毛丹丹，戴小軍，梁滿中，陳良碧．不育系培矮64S衍生的近等基因系的育性感溫性及基因初定位研究．生命科學研究，2021，25（6）：479-487

[10] 戴劍．雜交稻親本SSR指紋圖譜構建及兩系雜交稻和大青棵鑒定的研究．南京：南京農(nóng)業(yè)大學，2011

[11] 白和盛，王寶和．雜交稻青棵的成因及對策．種子世界，1991（9）：35

[12] 徐瑤，王紅兵，李燕．江蘇省國家雜交水稻制種大縣高質量建設發(fā)展途徑探討．中國種業(yè)，2020（1）：36-39

（收稿日期：2024-09-06）

基金項目：江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（水稻）產(chǎn)業(yè)體系示范基地（JATS〔2023〕312）

通信作者：許明