不同高度的防蟲網(wǎng)隔離對(duì)水稻花粉飄移的影響

汪德鋒+袁經(jīng)天+任紅+雷新明+曹明+楊小鋒

摘要：以秈稻恢復(fù)系R128和秈稻不育系龍?zhí)仄諥為材料，研究不同高度的防蟲網(wǎng)隔離對(duì)水稻（Oryza sativa L.）花粉飄移的影響。結(jié)果表明，2.0、2.5、3.0 m高防蟲網(wǎng)隔離均能影響花粉漂移的頻率，各處理同方向各處間的漂移頻率隨著距離的增大越來越小，差異越來越不明顯；花粉漂移頻率與風(fēng)向和風(fēng)速大小密切相關(guān)，即下風(fēng)口的漂移頻率高于上風(fēng)口的漂移頻率，防蟲網(wǎng)隔離后漂移頻率減少幅度較大；生產(chǎn)雜交種可以使用2.5 m和3.0 m高防蟲網(wǎng)作為隔離屏障，不育系擴(kuò)繁種子使用3.0 m高防蟲網(wǎng)作為隔離屏障才符合種子的純度要求。

關(guān)鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）；防蟲網(wǎng)；隔離；花粉漂移

中圖分類號(hào)：S511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）17-3209-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.17.003

Effects of Fly Net Separating with Different Height on Pollen Flow of Rice

WANG De-feng，YUNG Jing-tian，REN Hong，LEI Xin-ming，CAO Ming，YANG Xiao-feng

（Sanya Science and Technology Academy for Crop Winter Multiplication， Sanya 572000， Hainan， China）

Abstract： A restorer line rice R128 and a male sterile rice Longtefu A were used as material， the effects of fly net separating with different heights on pollen flow of rice （Oryza sativa L.） were studied. The results showed that fly net with height of 2.0 meters，2.5 meters or 3.0 meters could affect the frequency of pollen flow，the frequency of pollen flow in the same direction of experimental treatments became smaller with the increase of distance，and the significance of difference was not more and more obvious. The frequency of pollen flow was closely related to wind direction and wind speed，namely，the frequency of pollen flow in down-wind direction was higher than in up-wind direction，and the frequency decreased after using fly net separating. Production of hybrid seeds could use fly net with height of 2.5 meters or 3.0 meters as isolation barriers， seed propagation of sterile line should use fly net with height of 3.0 meters as isolation barrier in order to conform to the seed purity.

Key words： rice（Oryza sativa L.）； fly net； separating； pollen flow

水稻（Oryza sativa L.）為自花授粉植物，其花粉在風(fēng)、昆蟲等傳播媒介的作用下向四周擴(kuò)散，導(dǎo)致一定的異交率。很多研究者以轉(zhuǎn)基因水稻和常規(guī)稻或雜交稻分別作為供體花粉源和花粉受體研究花粉漂移，得到花粉漂移產(chǎn)生的異交結(jié)實(shí)率在0.011%～3.040%，說明了水稻是典型的自花授粉作物，供體花粉漂移對(duì)常規(guī)稻或雜交稻影響較小[1-7]。賈士榮研究團(tuán)隊(duì)以8個(gè)秈、粳稻不育系為花粉受體進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)漂移產(chǎn)生的異交率最高可達(dá)92.01%，最大飄移距離可遠(yuǎn)至320 m[5]，說明供體花粉漂移對(duì)不育系影響極大，接受外來花粉的能力極強(qiáng)。因此，在不育系擴(kuò)繁或雜交水稻制種過程中，為了保證其純度，應(yīng)該采取某些措施避免除花粉供體外的花粉漂移事件的發(fā)生。目前，生產(chǎn)上一般采用的措施是距離隔離、花期隔離和屏障隔離[8]，均能在一定程度上避免花粉漂移事件的發(fā)生。為了節(jié)省土地資源和不誤農(nóng)時(shí)，小面積制種或材料擴(kuò)繁通常采用屏障隔離如隔離布、塑料薄膜等。防蟲網(wǎng)具有易透風(fēng)、易固定、耐用等特點(diǎn)，在小面積制種或育種上同樣也受到一些人的青睞，汪德鋒等[9]以恢復(fù)系測(cè)64-7和不育系珍汕97A為材料，研究防蟲網(wǎng)隔離對(duì)水稻花粉飄移距離的影響，發(fā)現(xiàn)使用高度3 m、孔徑0.048 mm的防蟲網(wǎng)隔離可以使生產(chǎn)種子純度達(dá)到原種要求。為了進(jìn)一步節(jié)省生產(chǎn)成本，本試驗(yàn)研究了不同高度的防蟲網(wǎng)隔離對(duì)水稻花粉飄移距離的影響，以期為生產(chǎn)上小面積制種或材料擴(kuò)繁使用合適高度的防蟲網(wǎng)提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與地點(diǎn)

供試材料是秈稻恢復(fù)系R128（花粉供體）和秈稻不育系龍?zhí)仄諥（花粉受體）。試驗(yàn)于2015年 8-12月在海南三亞國家農(nóng)業(yè)科技園的試驗(yàn)基地進(jìn)行，試驗(yàn)田面積2 hm2?；貎?nèi)安裝有WatchDog2550自動(dòng)氣象站，可實(shí)時(shí)提供氣溫、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓和雨量等氣象數(shù)據(jù)。endprint

1.2 試驗(yàn)方法

選取地勢(shì)較為平坦的地塊，在田塊中央劃出半徑為5 m的圓圈，其內(nèi)種植供體花粉源秈稻恢復(fù)系R128。為確保水稻花期相遇，R128分3期播種，分別于2015年8月7、11、15日播種；龍?zhí)仄諥于8月19日播種。采用不同高度防蟲網(wǎng)物理隔離的方法對(duì)花粉漂移的控制進(jìn)行研究，統(tǒng)一使用孔徑為0.048 mm防蟲網(wǎng)，頂部敞開。試驗(yàn)設(shè)0、2.0、2.5、3.0 m高防蟲網(wǎng)隔離4個(gè)處理，0 m即不使用防蟲網(wǎng)隔離作為試驗(yàn)對(duì)照（CK）。

花粉供體圓圈外四周按一定的株行距種植大于30 m長(zhǎng)的不育系龍?zhí)仄諥花粉受體帶，種植后按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)的水肥管理，期間主要使用的農(nóng)藥有三唑磷、毒死蜱、殺蟲雙等。水稻花期前，利用防蟲網(wǎng)將花粉供體與花粉受體隔離開；抽穗達(dá)到5%～10%時(shí)，分3～4次噴施“九二0”，每公頃用量為6.30 kg，其中母本5.40～5.55 g，父本0.75～0.90 kg；在水稻花期記載風(fēng)向、風(fēng)力、降雨、相對(duì)濕度及溫度等氣候因子。

在水稻成熟后，以花粉供體水稻種植中心為圓點(diǎn)、邊界為取樣起點(diǎn)，從東、東北、北、西北、西、西南、南、東南8個(gè)方向分別采集距花粉供體圓區(qū)1、2、3、4、5、6、7、10、12、15、17、20、25、30 m處花粉受體植株所結(jié)種子，各處理同一距離范圍內(nèi)的種子隨機(jī)分3個(gè)重復(fù)采集，脫粒后分別統(tǒng)計(jì)數(shù)量。

利用Excel和SPSS19.0軟件對(duì)不同方向、距離花粉受體植株結(jié)實(shí)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，花粉漂移頻率通過計(jì)算各方向各處花粉供體水稻與受體不育系的異交結(jié)實(shí)率即可得出。計(jì)算公式：漂移頻率（%）=同方向同距離的受體不育系的實(shí)粒數(shù)/同處不育系的總粒數(shù)×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 在不用防蟲網(wǎng)隔離下不同距離的漂移頻率比較

花粉源的面積為78.5 m2。經(jīng)播期調(diào)整，龍?zhí)仄諥花期與第三期播種的R128都有相遇，與第二期播種的R128相遇較好。在不用防蟲網(wǎng)隔離的條件下，從表1可以看出，1 m處最大漂移頻率為24.002%，30 m處的最大漂移頻率為1.901%，兩個(gè)最大值均發(fā)生在西北方向，說明揚(yáng)花期主要以東南風(fēng)為主；東北、東、東南、南幾個(gè)上風(fēng)方向各距離的漂移頻率比北、西北、西、西南幾個(gè)下風(fēng)方向相應(yīng)距離的漂移頻率?。桓鞣较虻钠祁l率均隨著距離的增大，漂移頻率呈遞減趨勢(shì)，在30 m處，西北方向的漂移頻率減少了92.08%，而東南方向減少99.34%，說明下風(fēng)方向漂移頻率較上風(fēng)方向減少幅度小。

2.2 不同高度的防蟲網(wǎng)隔離下不同距離的漂移頻率比較

從表2可以看出，不用防蟲網(wǎng)隔離的對(duì)照的漂移頻率為0.004%～24.002%，2.0 m高防蟲網(wǎng)隔離的漂移頻率為0.001%～6.348%，2.5 m高防蟲網(wǎng)隔離的漂移頻率為0.010%～1.514%，3.0 m高防蟲網(wǎng)隔離的漂移頻率為0～0.091%，各處理的漂移頻率最大值均發(fā)生在西北方向，進(jìn)一步證實(shí)了揚(yáng)花期主要以東南風(fēng)為主。在西方和西北方向，0、2.0、2.5、3.0 m高防蟲網(wǎng)隔離4個(gè)處理等距離各處間的漂移頻率均存在顯著差異；在北方和西南方向，4 m水平距離內(nèi)，0、2.0、2.5、3.0 m高防蟲網(wǎng)隔離4個(gè)處理等距離各處間的漂移頻率均存在顯著差異，4 m水平距離外，2.0 m和2.5 m高防蟲網(wǎng)隔離兩個(gè)處理間差異不顯著，但與0、3.0 m高防蟲網(wǎng)隔離2個(gè)處理等距離各處均存在顯著差異；在南方，3 m水平距離內(nèi)4個(gè)處理等距離各處的漂移頻率均存在顯著差異，3 m水平距離外0、2.5、3.0 m高防蟲網(wǎng)隔離3個(gè)處理間存在顯著差異，但0、2.0 m高防蟲網(wǎng)隔離2個(gè)處理間差異不顯著，2.0、3.0兩個(gè)處理間具有顯著差異，但2.0、2.5 m 2個(gè)處理間差異不顯著；在東南方向，5 m水平距離內(nèi)2.0 m和2.5 m高防蟲網(wǎng)隔離2個(gè)處理差異不顯著，但均與0、3.0 m高防蟲網(wǎng)隔離2個(gè)處理等距離各處的漂移頻率存在顯著差異，5～7 m水平距離處，0、2.0、2.5 m高防蟲網(wǎng)隔離3個(gè)處理間差異不顯著，但三者與3.0 m高防蟲網(wǎng)隔離處理存在顯著差異，10 m和12 m水平距離處0、2.0、2.5 m高防蟲網(wǎng)隔離3個(gè)處理間差異不顯著，但0、2.0 m高防蟲網(wǎng)隔離2個(gè)處理與3.0 m處理存在顯著差異，2.5、3.0 m兩個(gè)處理間無顯著性差異；在東方，4 m水平距離內(nèi)，2.0 m和2.5 m高防蟲網(wǎng)隔離2個(gè)處理間差異不顯著，但二者與0、3.0 m 2個(gè)處理均存在顯著差異，4 m水平距離處，3.0 m與0、2.0、2.5 m高防蟲網(wǎng)隔離3個(gè)處理均存在顯著差異，2.0 m與0、2.5 m 2個(gè)處理差異不顯著，但0、2.5 m高防蟲網(wǎng)隔離2個(gè)處理間存在顯著差異，4 m水平距離外，0、2.0、2.5 m高防蟲網(wǎng)隔離3個(gè)處理間差異不顯著，但三者與3.0 m處理存在顯著差異；在東北方向，4 m水平距離內(nèi)，0、2.0、2.5、3.0 m高防蟲網(wǎng)隔離4個(gè)處理間均存在顯著差異，4～7 m水平距離處，0、2.0 m高防蟲網(wǎng)隔離2個(gè)處理差異不顯著，但二者與2.5、3.0 m 2個(gè)處理均存在顯著差異，7 m水平距離外，0 m與2.0 m高防蟲網(wǎng)隔離處理差異不顯著，但與2.5、3.0 m 2個(gè)處理均存在顯著差異，2.5 m與2.0 m處理差異不顯著，但與0、3.0 m 2個(gè)處理均存在顯著差異?？偟膩碚f，0、2.0、2.5、3.0 m 4個(gè)處理間同方向各處的漂移頻率隨著距離的增大，頻率越來越小，差異越來越小。

3 討論

屏障隔離通過有效縮短水稻花粉擴(kuò)散的距離[10]減少飄移事件的發(fā)生，達(dá)到保障擴(kuò)繁材料或雜交種純度的目的。有研究[9]表明，高度3 m、孔徑0.048 mm的防蟲網(wǎng)隔離可以使生產(chǎn)種子純度達(dá)到原種要求，因此合適的防蟲網(wǎng)也可以作為保障種子純度的屏障。試驗(yàn)結(jié)果表明，不用防蟲網(wǎng)隔離的漂移頻率為0.004%～24.002%，2.0 m高防蟲網(wǎng)隔離的漂移頻率為0.001%～6.348%，2.5 m高防蟲網(wǎng)隔離的漂移頻率為0.010%～1.514%，3.0 m高防蟲網(wǎng)隔離的漂移頻率為0～0.091%，說明在一定范圍內(nèi)防蟲網(wǎng)目數(shù)相同時(shí)防蟲網(wǎng)高度與漂移頻率呈反比；花粉供體和花粉受體相鄰種植時(shí)，利用3.0 m高防蟲網(wǎng)作為屏障將二者分隔，受體最大異交結(jié)實(shí)率為0.091%，即種子純度可達(dá)99.909%以上，與汪德鋒等[9]研究結(jié)果一致；用2.0 m和2.5 m高防蟲網(wǎng)作為屏障隔離時(shí)，最大異交結(jié)實(shí)率分別為6.348%和1.514%，對(duì)應(yīng)的種子純度分別為93.652%和98.486%，2.0 m高防蟲網(wǎng)隔離后的種子純度不符合雜交種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不低于96%的純度，2.5 m高防蟲網(wǎng)隔離后的種子純度符合雜交種質(zhì)量的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但不符合不育系不低于99.0%質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因此，生產(chǎn)雜交種可以使用2.5 m和3.0 m高的防蟲網(wǎng)作為隔離屏障，不育系擴(kuò)繁種子使用3.0 m高的防蟲網(wǎng)作為隔離屏障才符合種子的純度要求。endprint

試驗(yàn)受體主要通過風(fēng)傳粉結(jié)實(shí)，受體結(jié)實(shí)率與花粉漂移量多少有直接關(guān)系，而花粉漂移量的多少受到開花期間風(fēng)向和風(fēng)速的影響。本試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)照試驗(yàn)下風(fēng)口西北方向的漂移頻率為1.901%～24.002%，上風(fēng)口東南方向的漂移頻率為0.004%～0.607%，下風(fēng)口的漂移頻率高于上風(fēng)口，這與Yuan等[11]、肖國櫻[12]、汪德鋒等[9]研究得出的花粉的漂移頻率與開花期的風(fēng)向有密切關(guān)系，下風(fēng)口的漂移頻率顯著高于上風(fēng)口的漂移頻率的結(jié)果一致；但經(jīng)2.0、2.5、3.0 m高的防蟲網(wǎng)隔離后，下風(fēng)口的漂移頻率為0.001%～6.348%，上風(fēng)口的漂移頻率為0.001%～0.137%，兩者的頻率較對(duì)照有明顯減少，這說明防蟲網(wǎng)隔離極大地影響了水稻花粉漂移頻率，與汪德鋒等[9]結(jié)果一致。Song等[13，14]研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)速是決定花粉擴(kuò)散的主要?dú)庀笠蜃又?，且風(fēng)速大小與最大花粉擴(kuò)散距離呈正比。本試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)照的花粉漂移最大頻率為24.002%，而經(jīng)過不同高度的防蟲網(wǎng)隔離后，花粉漂移最大頻率為6.348%，特別是經(jīng)3.0 m高防蟲網(wǎng)隔離后最大頻率僅為0.091%，遠(yuǎn)低于對(duì)照，這是因?yàn)榉老x網(wǎng)的阻擋使風(fēng)速降低，能透過防蟲網(wǎng)的花粉自然比較少，導(dǎo)致頻率急速下降。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，高度為0、2.0、2.5、3.0 m防蟲網(wǎng)隔離的4個(gè)處理間同方向各處的漂移頻率隨著距離的增大，頻率越來越小，差異越來越小。這是因?yàn)殡S著受體與花粉源距離的增大，空氣中的花粉密度逐漸降低[6，14，15]，從而導(dǎo)致受體接受的花粉量越來越少，結(jié)實(shí)率自然降低。因此，花粉漂移頻率隨著距離的增大越來越小，且受到開花期間風(fēng)向和風(fēng)速的影響。

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