秈型光溫敏兩系不育系H153S的選育及應(yīng)用

張偉　汪婉琳　翟春節(jié)　樊勇　王申　張德文（安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，合肥230031；第一作者：wzhangahas@163.com；通訊作者：zhangdewen0551@163.com）

秈型光溫敏兩系不育系H153S的選育及應(yīng)用

張偉汪婉琳翟春節(jié)樊勇王申張德文*
（安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，合肥230031；第一作者：wzhangahas@163.com；*通訊作者：zhangdewen0551@163.com）

光溫敏核不育系轉(zhuǎn)育起點(diǎn)溫度的高低是決定兩系雜交水稻制種能否安全的關(guān)鍵因素之一，選育起點(diǎn)溫度較低的光溫敏核不育系可以顯著提高兩系雜交水稻制種純度。本課題組利用系譜選育法，將播始?xì)v期較短、不育起點(diǎn)溫度較高、農(nóng)藝性狀較好的兩系不育系中間材料7HS006與播始?xì)v期較長、育性轉(zhuǎn)換溫度較低的綠102S進(jìn)行雜交，選育出秈型兩系不育系H153S，該不育系的不育起點(diǎn)溫度較低，育性穩(wěn)定，可繁性、農(nóng)藝性狀較好。H153S將在兩系雜交水稻制種和推廣中起重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

H153S；光溫敏核不育系；雜交水稻

隨著社會(huì)的發(fā)展，我國耕地面積逐漸減少、人口持續(xù)增長，糧食問題日益突出。水稻是我國主要糧食作物之一，全國約60%的人口以稻米為主食，提高水稻產(chǎn)量勢(shì)在必行。生產(chǎn)實(shí)踐表明，雜種優(yōu)勢(shì)利用為我國水稻產(chǎn)量的提高做出了突出貢獻(xiàn)。水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用有三系法和兩系法。兩系法以光溫敏核不育系利用為核心，是一項(xiàng)具有國際領(lǐng)先水平的重大科技成果［1-2］。由于兩系法雜種優(yōu)勢(shì)利用不受恢保關(guān)系限制，配組更加自由［3］，因此，選育強(qiáng)優(yōu)勢(shì)、好品質(zhì)、多抗性雜交組合的機(jī)率更大，應(yīng)用前景更好。盡管兩系雜交水稻育種技術(shù)比較成熟，然而，在生產(chǎn)過程中仍存在制種純度不夠等問題［4］。大量研究表明，光溫敏型兩系不育系可育溫度范圍非常窄，多數(shù)不育系要求在育性敏感期（始穗前10～25 d）逐日平均溫度要低于22℃且高于19℃［5］。因此，選育不育起點(diǎn)溫度偏低的兩系不育系既可以保證制種純度，又可以在短日照溫度偏低的情況下繁殖兩系不育系。本課題組利用農(nóng)藝性狀較好，不育起點(diǎn)溫度較高的不育系中間材料7HS006與育性轉(zhuǎn)換溫度較低的綠102S雜交，選育出了起點(diǎn)溫度較低、農(nóng)藝性狀較好的不育系H153S，并于2015年8月通過安徽省技術(shù)鑒定。

1　親本特征特性

供體親本：綠102S是安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院以安湘S為母本，與廣親和秈型三系恢復(fù)材料L09選（輪回422/ 78039）雜交育成的秈型光溫敏核不育系［6］，2007年通過安徽省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)技術(shù)鑒定。該不育系屬早熟中秈類型，在合肥地區(qū)5月播種，播始?xì)v期84～96 d，一般在92 d；據(jù)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)人工氣候室鑒定，其花粉敗育度為98.88%，自交結(jié)實(shí)率為0；在武漢7月30日至8月9日自然光溫條件下，其花粉敗育度為99.68%，自交結(jié)實(shí)率為0。該不育系花期較長，單株花期長達(dá)12 d，開花高峰期較遲且不太明顯，開花1周后才出現(xiàn)高峰；株型緊湊，葉片挺舉，劍葉寬，葉色淡綠，分蘗力中等，生長清秀，稃尖、柱頭、穎尖、葉鞘均無色；株高101 cm左右，單株莖蘗數(shù)9.9個(gè)，主莖總?cè)~片數(shù)14～15葉，平均穗長26.3 cm，每穗穎花數(shù)222個(gè)。

主體親本：7HS006是綠102S的姊妹系，播始?xì)v期較短、轉(zhuǎn)育起點(diǎn)溫度較高、農(nóng)藝性狀較好。

2　H153S的選育過程

2007年冬季安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所抗逆育種研究室用7HS006與綠102S進(jìn)行雜交，2008年正季種植F1，當(dāng)年冬季種植F2群體2 000余株，從中篩選出207株前期結(jié)實(shí)較好、育性轉(zhuǎn)換臨界溫度較低、株型緊湊、生育期較綠102S短的單株；2009年正季在207個(gè)株系中篩選出13個(gè)臨界溫度較低的優(yōu)良單株。經(jīng)過7 年13季的系統(tǒng)選育，于2014年正季篩選出育性穩(wěn)定、轉(zhuǎn)換起點(diǎn)溫度較綠102S低、可繁性好，莖稈較高、株型緊湊的株系，并定名為H153S。

表1　2014年在安徽省農(nóng)科院水稻研究所H153S分期播種育性觀察情況（合肥）

表2　2015年H153S人工光溫育性鑒定

圖1　H153S單株開花數(shù)

圖2　H153S單日開花數(shù)

3　H153S的特征特性

3.1不育特性及播始?xì)v期

2012-2014年在合肥和海南分期播種觀察H153S生育特性表現(xiàn)，H153S在合肥5月份播種，播始?xì)v期73～94 d，多在86 d左右；在海南11月底播種，播始?xì)v期82～102 d。通過3年7季的鏡檢觀察，其花粉敗育率為100%，花粉敗育類型以無花粉型為主，套袋自交結(jié)實(shí)率為0。在海南冬季的可繁性很好，2013年春在海南省繁殖，結(jié)實(shí)率75%左右，繁種產(chǎn)量一般達(dá)370 kg/667 m2以上。

3.2不育度及不育性

據(jù)3年的分期播種和套袋以及顯微鏡花粉檢測，H153S在合肥種植表現(xiàn)出較好的不育特性。2014年4-6月，分6期播種，每期種植100株，于抽穗期鏡檢，調(diào)查花粉育性，同時(shí)套袋觀察自交結(jié)實(shí)率，最初見穗為7 月25日，花粉不育率各期均為100%，敗育類型以無花粉型為主，在8月底鏡檢，花粉不育率仍為100%，套袋自交不實(shí)率仍為100%，表現(xiàn)出穩(wěn)定的不育期和不育性，不育期達(dá)30 d以上（表1）。2015年經(jīng)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)人工氣候室鑒定，結(jié)果見表2。

3.3開花習(xí)性

H153S的花期較長，單株花期長達(dá)12 d，開花4 d后出現(xiàn)高峰，開花高峰期明顯較綠102 S早（圖1）。H153S的花時(shí)早晚適中，晴天集中在早上9∶30-11∶30（圖2）。陰天全天無高峰。

3.4形態(tài)特征

H153S屬秈型兩系不育系類型，2011-2013年的觀察結(jié)果表明，其株型緊湊，劍葉寬大，葉片挺舉，葉色淡綠，分蘗力中等偏強(qiáng)，生長清秀，稃尖、葉鞘和柱頭均無色，有頂芒，性狀整齊一致，株高95.0 cm左右，柱頭外露率75.8%，其中雙外露占外露率的56.4%。平均單株莖蘗數(shù)8.5個(gè)。主莖總?cè)~片數(shù)16～17葉，平均為16.5葉。平均穗長26.3 cm，每穗穎花數(shù)219個(gè)，千粒重26.0 g。

3.5抗性

表3　H153S與雙親7HS006、綠102S形態(tài)比較

2014年據(jù)安徽省農(nóng)科院植保所人工接種鑒定，H153S稻瘟病MR1，稻曲病MR2，白葉枯病R，2年制種均未發(fā)現(xiàn)稻粒黑粉病。

3.6配組表現(xiàn)

H153S表現(xiàn)出較好的配合力。其中，所配中秈組合H153S/13C138在合肥地區(qū)種植，2014年5月3日播種，9月23日成熟，全生育期143 d左右，比Ⅱ優(yōu)838 長3～4 d；單產(chǎn)較Ⅱ優(yōu)838的546.43 kg/667 m2增產(chǎn)9.35%；株高128 cm，平均每叢有效穗數(shù)9.5個(gè)，每穗總粒數(shù)248.5粒，每穗實(shí)粒數(shù)204.4粒，結(jié)實(shí)率82.3%，千粒重28.0 g左右；株型松散適中，熟相好；稻米外觀品質(zhì)優(yōu)，整精米率高。田間種植無稻瘟病、稻曲病。

4　討論

兩系法能簡化育種程序，縮短育種周期，提高育種效率，但其育性穩(wěn)定性方面卻不如三系法［7］。王寶和等［8］對(duì)育性穩(wěn)定性做出如下解釋，在制種季節(jié)，長日高溫條件，不育系8月份抽穗，光溫敏核不育系敗育徹底，不會(huì)因氣溫偏低而引起育性波動(dòng)，從而保證雜交稻制種純度；在繁殖季節(jié)短日低溫條件，9月中旬抽穗能恢復(fù)可育，不會(huì)因氣溫偏高而引起不育，從而保證繁殖具有可行性。兩系法雜交稻能否大面積生產(chǎn)，其關(guān)鍵就是光溫敏核不育系是否具有實(shí)用性。實(shí)用性主要表現(xiàn)在育性、配合力、異交性、抗性及米質(zhì)等諸方面［9］。本課題組綜合現(xiàn)有不育系的優(yōu)點(diǎn)，致力于選育出轉(zhuǎn)育起點(diǎn)溫度低、綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)、具有實(shí)用性的兩系光溫敏核不育系。不育起點(diǎn)溫度較低的光溫敏核不育系H153S不但育性穩(wěn)定，農(nóng)藝性狀較好，而且表現(xiàn)出較好的配合力，具有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

［1］石明松，鄧景揚(yáng).湖北光感核不育水稻的發(fā)現(xiàn)、鑒定及其利用途徑［J］.遺傳學(xué)報(bào)，1986，13（2）：107-112.

［2］陳立云，雷東陽，唐文邦，等.兩系法雜交水稻研究和應(yīng)用中若干問題的思與行［J］.中國水稻科學(xué)，2010，24（6）：641-646.

［3］黃建鴻，張建新，程天杰，等.光身兩系核不育系“光153S”特征特性及制種技術(shù)［J］.福建農(nóng)業(yè)科技，2007（1）：37-38.

［4］雷東陽，肖層林，陳立云，等.兩系雜交稻制種存在的問題與對(duì)策［J］.作物研究2008，22（5）：390-393.

［5］唐文邦，張桂蓮，陳立云，等.解決低溫敏兩系核不育系繁殖問題的策略與實(shí)踐［J］.中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012，28（3）：166-171.

［6］汪婉琳，朱啟升，王士梅，等.秈型光溫敏兩系不育系綠102S （102S）的選育及特性［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（18）：9 442-9 442.

［7］陸作楣.論雜交稻兩系法育種 ［J］.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，19 （4）：1-4.

［8］王寶和，周長海，白和盛，等.淺談光溫敏核不育系選育策略［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，1999，27（4）：310-311.

［9］陳立云，肖應(yīng)輝.水稻光溫敏核不育機(jī)理設(shè)想及光溫敏核不育系選育策略［J］.中國水稻科學(xué)，2010,24（2）：103-107.

Breeding of Photo Thermo Sensitive Male Sterile Line H153S

ZHANG Wei,WANG Wanlin,ZHAI Chunjie,FAN Yong,WANG Shen,ZHANG Dewen*
（Rice Research Institute,Anhui Academy of Agricultural Sciences,Hefei 230031,China；1st author:wzhangahas@163.com；*Corresponding author: zhangdewen0551@163.com）

Low critical temperature of photo-thermo sensitive genic male sterile（PTGMS）line is one of the critical factors；it could improve seed purity by breeding the lower critical temperature of PTGMS line.H153S is a PTGMS line,bred by Rice Research Institute,Anhui Academy of Agricultural Sciences derived from the middle breeding materials 7HS006 and Lv102S.7HS006 has the characteristics of shorter initial heading period,higher critical temperature of male fertile PTGMS line and well agronomic traits.LV102S line is a low critical temperature of PTGMS line.H153S has the characteristics of stable fertility,well reproduction ability and well agronomic traits,it would have important practical application value for two-line hybrid rice seed production and two-line hybrid rice extension.

H153S；PTGMS Line；hybrid rice

S511.2+1

B

1006-8082（2016）04-0099-03

2016-01-18

國家“863”計(jì)劃“抗旱優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)性狀的聚合與種質(zhì)創(chuàng)新”（2014AA10A603）；安徽省農(nóng)科院科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)“雜交水稻機(jī)械化制種技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”（15C0108）；安徽省國際科技合作計(jì)劃“雜交水稻技術(shù)在緬甸的示范與推廣”（1503062031）；安徽省“十三五”科技攻關(guān)“適宜雜交水稻機(jī)械化制種的資源創(chuàng)制與品種培育”（1604a070 2008）