回交改良廣親和水稻02428的堊白性狀

姜潔鋒，邱先進(jìn)，呂文愷，金林燦

(1.寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 寧波 315040； 2.長(zhǎng)江大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434000)

水稻是世界上一半以上人口的主食[1]，近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，水稻產(chǎn)量有了很大提高，對(duì)保障糧食安全做出了巨大貢獻(xiàn)[2]。但是隨著人口的迅猛增長(zhǎng)，水稻產(chǎn)量需要大幅提高才能滿足需求[3]。為了提高水稻產(chǎn)量，國(guó)內(nèi)外水稻育種家提出了新株型育種[4]、生態(tài)育種[5]、重穗型育種[6]和協(xié)調(diào)育種[7]等新的育種理論與方法。其中袁隆平院士開(kāi)創(chuàng)的水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用對(duì)水稻增產(chǎn)貢獻(xiàn)最大，他將雜種優(yōu)勢(shì)利用劃分為品種間、亞種間和遠(yuǎn)緣雜交3個(gè)發(fā)展階段[8]。品種間雜種優(yōu)勢(shì)利用已于20世紀(jì)70年代實(shí)現(xiàn)。亞種間雜種比品種間雜種具有更強(qiáng)大的雜種優(yōu)勢(shì)，但由于雜交不親和導(dǎo)致結(jié)實(shí)率低而進(jìn)展緩慢[9]。1982年日本學(xué)者發(fā)現(xiàn)了廣親和基因[10]，后來(lái)中國(guó)學(xué)者克隆了廣親和基因S5n[11-12]，為掃清亞種間雜種優(yōu)勢(shì)利用的障礙奠定了基礎(chǔ)。21世紀(jì)以來(lái)，秈粳亞種間雜種優(yōu)勢(shì)利用取得了很大進(jìn)展，寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院等育種單位相繼選育出了多個(gè)亞種間雜交組合，大幅度提高了雜交稻的產(chǎn)量[13]。

02428是一個(gè)攜帶廣親和基因S5n并具有廣親和特性的粳稻材料[11]，為培育秈粳雜交稻提供了廣親和基因。但是02428品質(zhì)較差，尤其是外觀品質(zhì)極差，堊白粒率和堊白度都極高，以其作為骨干親本，不利于秈粳雜交稻的優(yōu)質(zhì)化。水稻三系雜交稻恢復(fù)系明恢63品質(zhì)優(yōu)良，本研究以明恢63為供體，采用回交育種的方法改良02428的堊白性狀而保留其廣親和特性，為培育優(yōu)質(zhì)的秈粳雜交稻提供優(yōu)質(zhì)親本和理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 親本材料

本研究所用的親本為02428和明恢63。

1.2 回交選育過(guò)程

以20428為母本、明恢63為父本進(jìn)行雜交。F1代鑒定真假雜種后選取真雜種與02428回交；在BC1F1代選取生育期和株高與02428相似的20個(gè)單株與02428繼續(xù)回交，BC2F1代選取37個(gè)農(nóng)藝性狀與02428相似的單株自交。后采用單粒傳法自交至BC2F8代，并收獲了198單株。

1.3 材料種植及性狀測(cè)定

2018年在寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院邱隘基地種植BC2F9家系共198份和親本(02428和明恢63)。6月7日播種，7月5日插秧，每個(gè)家系種植30株，株行距為20 cm×25 cm，重復(fù)2次，田間管理同一般大田。抽穗時(shí)考察每個(gè)家系的抽穗期，抽穗后45 d 按家系混收。

將種子在室溫下放置3個(gè)月后，利用稻谷出米率檢測(cè)儀(JDMZ100，東孚久恒公司)將稻谷碾成精米，并利用大米外觀品質(zhì)測(cè)定儀(JMWT12，東孚久恒公司)測(cè)定堊白粒率和堊白度。

對(duì)于堊白性狀改良了的家系，考察了中間行中間5個(gè)單株的產(chǎn)量性狀，包括株高、每株有效穗數(shù)、每穗穎花數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重，方法參見(jiàn)文獻(xiàn)[2]。

2 結(jié)果與分析

2.1 親本及后代群體的堊白性狀表現(xiàn)

受體親本02428的堊白粒率和堊白度分別為89.58%和68.21%，表現(xiàn)為稻米外觀品質(zhì)差。明恢63的堊白粒率和堊白度分別為4.95%和1.48%，明顯優(yōu)于02428。

02428 BC2F9代家系的堊白粒率和堊白度分別為82.53%(3.40%～100.00%)和55.98%(1.50%～87.90%)，標(biāo)準(zhǔn)差分別為23.98%和22.48%，變異系數(shù)分別為29.06%和40.16%。堊白性狀總體偏向02428，但也有表現(xiàn)為優(yōu)質(zhì)的家系，堊白粒率和堊白度最小值分別為3.40%和1.50%，表明回交選育可以改良02428的堊白性狀。

2.2 改良系的堊白性狀表現(xiàn)

以堊白粒率小于30%且堊白度小于10%為標(biāo)準(zhǔn)，在198個(gè)BC2F9代家系中有8個(gè)家系堊白性狀表型顯著改良(表1)。以優(yōu)質(zhì)稻國(guó)標(biāo)GB/T17891—1999為標(biāo)準(zhǔn)，8GI303、8GI325、8GI367和8GI438達(dá)到了國(guó)標(biāo)二級(jí)；以優(yōu)質(zhì)稻國(guó)標(biāo)GB/T17891—2017 為標(biāo)準(zhǔn)，8GI288和8GI455達(dá)到了國(guó)標(biāo)三級(jí)，8GI303、8GI325、8GI367 和 8GI438達(dá)到了國(guó)標(biāo)二級(jí)。結(jié)果表明，回交育種改良02428的堊白性狀的效果非常理想。

表1 水稻品種02428改良材料的堊白性狀表現(xiàn)

2.3 改良系的產(chǎn)量及其相關(guān)性狀表現(xiàn)

表2表明，7個(gè)改良系的株高與02428的差異都不大，4個(gè)改良系的每株有效穗數(shù)多于02428，6個(gè)改良系的每穗實(shí)粒數(shù)和每穗穎花數(shù)多于02428，5個(gè)改良系的結(jié)實(shí)率明顯提高，7個(gè)改良系的千粒都重高于02428。8GI288、8GI325、8GI367和8GI442的所有產(chǎn)量相關(guān)性狀均明顯優(yōu)于02428，表明在堊白性狀改良的同時(shí)，這些改良系的產(chǎn)量性狀也得到了明顯提高。

表2 水稻品種02428改良材料的產(chǎn)量及其相關(guān)性狀表現(xiàn)

3 小結(jié)與討論

水稻產(chǎn)量在經(jīng)歷了矮化育種和品種間雜種優(yōu)勢(shì)利用后到了平臺(tái)期，利用秈粳亞種間雜種優(yōu)勢(shì)能在目前已有的產(chǎn)量水平上大幅提高。秈粳雜種優(yōu)勢(shì)利用最大的問(wèn)題是生殖隔離導(dǎo)致的雜種半不育問(wèn)題，只有通過(guò)廣親和材料引入廣親和基因才能解決這個(gè)問(wèn)題。02428是一個(gè)攜帶有廣親和基因S5n并表現(xiàn)為廣親和的粳稻品種，它可以作為骨干親本在選育秈粳雜交稻的親本中廣泛利用。

隨著生活水平的提高，水稻品質(zhì)越來(lái)越受到人們的重視[14]。人們已經(jīng)從過(guò)去吃得飽向現(xiàn)在吃得好的方向轉(zhuǎn)變，因此，利用秈粳亞種間雜種優(yōu)勢(shì)需要考慮的另一個(gè)問(wèn)題是選育優(yōu)質(zhì)的秈粳雜交組合。02428雖然是一個(gè)很好的選育秈粳雜交稻的骨干親本，但是由于其品質(zhì)低劣，特別是堊白性狀的低劣，將嚴(yán)重阻礙優(yōu)質(zhì)秈粳雜交稻的選育進(jìn)程。為此，我們以秈稻三系恢復(fù)系明恢63為供體，通過(guò)回交育種的方法改良02428的堊白性狀。在BC2F9代家系中有8個(gè)家系的堊白性狀明顯優(yōu)于02428，其中2個(gè)家系達(dá)到了國(guó)標(biāo)三級(jí)，3個(gè)家系達(dá)到了國(guó)標(biāo)二級(jí)，表明改良的效果十分理想。在這8個(gè)改良系中，4個(gè)改良系的產(chǎn)量相關(guān)性狀也明顯優(yōu)于0248，在品質(zhì)改良的同時(shí)也提高了產(chǎn)量。

在下一步的選育過(guò)程中，我們需要對(duì)這8個(gè)改良系進(jìn)行重復(fù)觀察，確保在不同環(huán)境下它們的堊白性狀得到了穩(wěn)定改良，也需要對(duì)其進(jìn)行廣親和性的驗(yàn)證，以保證其廣親和性不丟失。如果以上2點(diǎn)均得到了滿足，則這些改良系可以放心地作為骨干親本進(jìn)行秈粳雜交稻的骨干親本選育。