2個水稻三系不育系開花習(xí)性和農(nóng)藝性狀的觀察與研究

田芳慧 胡秀明 王書玉 孫建權(quán) 殷春淵 王和樂 馬朝陽 劉璐瑤 劉賀梅 邵性寬 胡勝利 王東海 楊京華 李慧 胡源 李勛

摘要?為探明2個穩(wěn)定三系不育系的特征特性，對其開花習(xí)性和部分農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查分析，并研究溫、濕度對水稻日開花量的影響。 結(jié)果表明：所觀察的2個不育系花期較集中，開花高峰期都在12：00—13：00不育系新稻97200A開花歷時9 d，開花第4天達(dá)到盛花期;新稻03G43A開花歷時11 d，開花第5天達(dá)到盛花期;開花時的溫度和相對濕度適宜，有利于促進(jìn)開花。農(nóng)藝性狀相關(guān)分析表明，株高與穗長顯著正相關(guān)，與單株穎花數(shù)顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為 0.955、-0.271;有效分蘗數(shù)與單株穎花數(shù)極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為 0.914;穗長與劍葉長和單穗穎花數(shù)極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為 0.379、0.560;劍葉長與單穗穎花數(shù)極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.397;單穗穎花數(shù)與單數(shù)穎花數(shù)極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.347。

關(guān)鍵詞?水稻不育系;開花習(xí)性;農(nóng)藝性狀;溫度;濕度

中圖分類號?S511文獻(xiàn)標(biāo)識碼?A文章編號?0517-6611（2020）02-0059-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.02.016

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Observation and Analysis of Flowering Habits and Agronomic Characters of 2 Rice CMS Lines

TIAN Fang-hui， HU Xiu-ming， WANG Shu-yu et al

（Xinxiang Academy of Agricultural Sciences in Henan Province， Xinxiang， Henan 453002）

Abstract?In order to explore the characteristics of 2 rice CMS lines， we investigated and analyzed the flowering habits， growth duration and main agronomic characters. And the effects of temperature and relative humidity on the daily flowering amount of rice were studied.The results showed that the flowering period of 2 rice CMS lines was relatively concentrated， and the daily peak bloom occurred between 12：00 and 13：00. The flowering duration of Xindao 97200A was 9 d and reached its flowering stage on the fourth day;the flowering of Xindao 03G43A lasted 11 d and reached its flowering stage on the 5th day. Suitable temperature and relative humidity at the time of flowering could promote flowering. The correlation analysis of agronomic traits showed that plant height was significantly positively correlated with spike length， and significantly negatively correlated with spikelets per plant， and the correlation coefficients were 0.955 and -0.271 ，respectively. There was a significant positive correlation between the number of effective tillers and the number of spikelets per plant， and the correlation coefficient was 0.914. Spike length was significantly positively correlated with flag leaf length and spikelet number per ear， and correlation coefficients of 0.379 and 0.560， respectively.There was significant positive correlation between flag leaf length and spikelet number per ear， and the correlation coefficient was 0.397. The number of spikelets per ear and the number of spikelets per plant were significantly positively correlated，with the correlation coefficient of 0.347.

Key words?Rice CMS lines;Flowering habits;Agronomic characters;Temperature;Humidity

近年來，隨著物質(zhì)生活水平的提高，人們對稻米的需求量、品質(zhì)和食用衛(wèi)生提出了更高要求。由于粳米品質(zhì)較秈米好，因此粳稻的消費量逐漸上升，粳稻在河南省種植面積也越來越大[1-2]，但要從有限的耕地上獲得更高的產(chǎn)量就必須提高單產(chǎn)[3-4]。發(fā)展優(yōu)質(zhì)稻不能以犧牲產(chǎn)量為代價，要想高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)并重，雜交稻的選育和成功利用對水稻產(chǎn)量的提高起到了決定性作用，最好的策略是培育和推廣高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病雜交水稻組合[5-7]。

育種實踐證明，只有好的不育系才能組配出產(chǎn)量高、米質(zhì)優(yōu)的雜交水稻組合。因此，不育系的選育在三系雜交水稻發(fā)展中起重要作用[8]。培育新的不育系種質(zhì)資源，研究其開花習(xí)性和農(nóng)藝性狀，了解其在育種中的利用價值為三系雜交稻的組配及制種提供重要的理論依據(jù)。河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)

科學(xué)院培育出的新粳優(yōu) 1號是一個高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗性強(qiáng)、適應(yīng)性廣的新型三系雜交粳稻品種，2011年5月通過了河南省農(nóng)作物品種審定委員會審定[9]，其親本不育系材料有很大的研究價值。鑒于此，筆者以新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所培育的2個水稻不育系為試驗材料，其中不育系新稻97200A為新粳稻1號的母本材料，對2個不育系的開花習(xí)性和農(nóng)藝性狀進(jìn)行研究，以期為進(jìn)一步改良不育系及配制雜交稻新組合、提高制種產(chǎn)量和質(zhì)量提供依據(jù)[10-11]。

1?材料與方法

1.1?試驗材料

2個不育系材料均由新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所提供，其中不育系新稻97200A為新粳優(yōu)1號的母本材料。不育系材料于2018年在河南省新鄉(xiāng)市水稻育種基地進(jìn)行種植。

1.2?試驗方法

播種期為5月3日，長至5葉時按行株距27 cm×14 cm進(jìn)行單株栽插，每個品種種植3行，每行13株左右，其他田間管理方法與一般大田相同。

1.3?測定項目及方法

1.3.1?開花習(xí)性。2個不育系各選擇始穗期相同的主穗或大分蘗穗10個，定株定穗進(jìn)行觀察。自開花第1日起，每天08：00—16：00每隔1 h記錄1次開花量，每次觀察記錄數(shù)據(jù)后剪去已開穎花[12-13]，直至開花結(jié)束，統(tǒng)計開花期、日開花量和時開花量，并通過中國天氣網(wǎng)記錄開花期間當(dāng)?shù)孛咳彰繒r的溫度和相對濕度[14]。

1.3.2?農(nóng)藝性狀。2個不育系隨機(jī)標(biāo)定10個單株，成熟后統(tǒng)計株高、有效分蘗數(shù)、穗長、劍葉長、單穗穎花數(shù)和單株穎花數(shù)[8]。

1.4?數(shù)據(jù)處理

采用 Excel 2003和SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

2?結(jié)果與分析

2.1?不育系開花動態(tài)

2.1.1

總開花動態(tài)。研究不育系的總開花動態(tài)不僅利于推算保持系播種時間，促進(jìn)不育系和保持系花期相遇，而且利于準(zhǔn)確掌握不育系花時高峰、適時趕粉，提高授粉效率[15]。由圖1A可知，不育系的始花期、花時范圍、花時高峰、盛花期和花期均有差異。 其中，新稻97200A比新稻03G43A早1 d開花，自開花第4日進(jìn)入盛花期，且第4、5、6日開花量相當(dāng)，無明顯波峰，其花期較短，為9 d;新稻03G43A自開花第5日進(jìn)入盛花期，開花時間較長，達(dá)11 d。綜上所述，2個不育系自開花第4日起才會陸續(xù)進(jìn)入盛花期，因此新稻97200A開花第4天、新稻03G43A開花第5天起適當(dāng)增加趕粉次數(shù)利于提高結(jié)實率。此外，2個不育系均有閉穎不開花的現(xiàn)象，但其閉穎率都低于1%，對組配及制種影響不大，可忽略不計[14]。

2.1.2?日開花動態(tài)。由圖 1B 可知，2個不育系均在12：00—13：00達(dá)到花時高峰。 其中，新稻03G43A在11：00—12：00有一個次高峰，與高峰開花量相差不大，分別為30.74%、35.79%;而新稻97200A無花時次高峰，在花時高峰開花量較大，達(dá)到了54.45%。因此，不育系新稻97200A花時高峰在 12：00—13：00，在此期間進(jìn)行趕粉制種效率較高;不育系新稻03G43A在11：00—13：00均可進(jìn)行趕粉。

2.1.3?溫、濕度對水稻日開花量的影響。由圖2 A和2 B可知，整個觀察期內(nèi)的日每時平均溫度為25.3～31.0 ℃，其中08：00 時溫度最低，14：00 時溫度最高;每時平均相對濕度為49.0%～69.7%，且隨著溫度持續(xù)上升，相對濕度不斷下降，并于溫度最高（14：00）時達(dá)到最低（49.0%）。結(jié)合圖1B 分析發(fā)現(xiàn)，2個不育系在每日12：00—13：00花時高峰時，平均溫度為30.2～30.3 ℃，平均相對濕度為49.3%～51.8%，均為開花時溫、濕度的適宜值[16-17]。由此可見，在田間自然環(huán)境中，適宜的溫、濕度有利于促進(jìn)水稻開花。

由圖1 A可知，不育系新稻03G43A在8月23日達(dá)到盛花期，在8月21、22日開花量本該上升，實際反而下降;結(jié)合圖3A可知，在8月23日花時高峰時溫度在29.5 ℃左右，8月21、22日溫度分別為32.5、27.5 ℃，因此可以認(rèn)為在溫度高于32.5 ℃或低于27.5 ℃時影響不育系新稻03G43A正常開花;而不育系新稻97200A整個花期總開花動態(tài)無明顯波峰波谷，說明不育系新稻97200A花時高峰對溫度變化不敏感。 結(jié)合圖3B可知，2個不育系花時高峰相對濕度在43.5%～60.0%，相對于溫度來說，相對濕度對日開花量的影響較小。

2.2?2個水稻三系不育系的田間農(nóng)藝性狀

2.2.1?農(nóng)藝性狀比較。

三系雜交水稻種子源于不育系和恢復(fù)系的雜交，親本中以不育系的遺傳特性對雜交水稻的影響最大[14]。因此，可以通過分析不育系的主要農(nóng)藝性狀進(jìn)一步優(yōu)化雜交水稻組合，以提高其產(chǎn)量和品質(zhì)。

從表1可以看出，不育系新稻97200A、新稻03G43A的平均株高分別為88.02、93.01 ccm，不育系新稻03G43A明顯高于新稻97200A。新稻97200A的有效分蘗數(shù)和單株穎花數(shù)較多，分別為10.40個、1 578.75朵，明顯高于新稻03G43A。 新稻97200A的劍葉略長于新稻03G43A;不育系新稻97200A、新稻03G43A的穗長長度適中，新稻03G43A穗長略長于新稻97200A，但新稻97200A單穗穎花數(shù)為157.90朵，明顯高于新稻03G43A，說明不育系新稻97200A的穗著粒密度較大，可能會降低內(nèi)部穎花柱頭接受花粉的概率，最終影響異交結(jié)實率。因此，在雜交水稻制種過程中，不育系新稻03G43A可能比新稻97200A更易于授粉，有利于異交結(jié)實。

2.2.2?農(nóng)藝性狀的相關(guān)分析。

由表2可知，2個不育系的株高與穗長呈顯著正相關(guān)、與單株穎花數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.955、-0.271;有效分蘗數(shù)與單株穎花數(shù)呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為 0.914;穗長與劍葉長、單穗穎花數(shù)均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為 0.379、0.560;劍葉長與單穗穎花數(shù)呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.397;單穗穎花數(shù)與單數(shù)穎花數(shù)極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.347。綜上可知，在進(jìn)行不育系選育時，應(yīng)選擇株高適宜的植株，有利于控制穗長;而適宜的穗長有利于增加單穗穎花數(shù)和劍葉長，從而提高不育系異交結(jié)實率，促進(jìn)籽粒灌漿。

3?結(jié)論與討論

根據(jù)相關(guān)性分析得出，將不育系株高控制在適宜范圍內(nèi)能更好地協(xié)調(diào)異交結(jié)實相關(guān)性狀。趕粉時，自穗頂端第1朵穎花開放，不育系新稻97200A開花第4天、新稻03G43A開花第5天起適當(dāng)增加趕粉次數(shù)，趕粉時間盡量選擇在12：00—13：00，有利于提高不育系異交結(jié)實率，省工省時效率高，對不育系自身制種和雜交稻組配及制種均能起到事半功倍之效。

馬啟林等[18]認(rèn)為，適宜的溫、濕度有利于水稻正常開花，這與該研究結(jié)果一致。但該研究中還發(fā)現(xiàn)，不育系新稻97200A日開花量與外界溫、濕度相關(guān)性不大，開花第4日高溫、第5日低溫，開花量本該降低，但新稻97200A的開花量卻持續(xù)增加，不影響盛花期開花，且新稻97200A盛花期日開花量雖不大，但連續(xù)3 d基本都屬于盛花期，之后快速減少，開花較集中，花期較短，說明花期的長短及集中程度應(yīng)該還與品種本身的生理特性[19-20]、環(huán)境因子[21]等其他因素有關(guān)，具體影響因素仍有待于進(jìn)一步研究。同時，可進(jìn)一步認(rèn)為在開花期氣候不穩(wěn)定時，利用不育系新稻97200A進(jìn)行雜交，可能會更好地克服因天氣原因而導(dǎo)致的無法正常授粉。

2個不育系各有優(yōu)點，但也有可以進(jìn)一步改進(jìn)的空間。例如新稻97200A穗著粒密度較大，可能會降低異交結(jié)實率，可根據(jù)農(nóng)藝性狀相關(guān)性適當(dāng)提升株高，從而有效促進(jìn)穗長，適當(dāng)降低單株穎花數(shù)，從而降低穗著粒密度，提高其異交結(jié)實率。因此，在進(jìn)行不育系組配時，要充分考慮到其優(yōu)點及不足，選擇對應(yīng)的保持系或恢復(fù)系取長補(bǔ)短。

該試驗僅對2個新鄉(xiāng)本地育成的三系不育系部分特征特性進(jìn)行了觀察分析，其異交結(jié)實率、配合力、產(chǎn)量、品質(zhì)及抗病性有待繼續(xù)研究。為增加數(shù)據(jù)可靠性，還應(yīng)與國內(nèi)外其他優(yōu)良不育系進(jìn)行多年、多點、定時觀察比較分析，為不育系的改良提供更全面可靠的參考資料，從而選育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗性好、適應(yīng)性廣及異交習(xí)性好的不育系新品種。

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