具紫色標記性狀光溫敏水稻核不育系紫紅10 S的育性特征及應用研究

黎淳鋒， 林志豪， 黃世旅， 蒙秀鋒,2， 葉萬余， 蔣常河， 羅 云， 劉晨雨

(1.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院賀州分院/賀州市農(nóng)業(yè)科學院， 廣西 賀州 542813；2.廣西綠田種業(yè)有限公司， 廣西 賀州 542803)

水稻光溫敏核不育系的育性主要受光溫條件控制，因各地區(qū)光溫條件的不同，易發(fā)生育性波動，從而影響雜交制種的安全。光溫敏核不育系育性轉(zhuǎn)換起點溫度越低，越具有實用價值或育性質(zhì)量越符合實用標準[1-2]。因此，掌握光溫敏核不育系育性特征和準確鑒別育性轉(zhuǎn)換起點溫度是兩系雜交水稻制種的關(guān)鍵[3]。紫紅10 S是賀州市農(nóng)業(yè)科學院選育的具紫色標記性狀光溫敏核不育系，該不育系具有育性轉(zhuǎn)化起點溫度低、不育性穩(wěn)定、配合力強、柱頭發(fā)達、成穗率高、制種容易等特點，于2013年通過廣西壯族自治區(qū)農(nóng)作物品種審定委員會組織的技術(shù)鑒定。為更好利用紫紅10 S，本試驗對其育性特征特性作進一步系統(tǒng)研究，并進行繁種制種實踐，以期為大規(guī)模的繁種、制種等提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料為秈型光溫敏核不育系紫紅10 S、培矮64 S(ck)。

1.2 方 法

1.2.1自然條件下育性特征觀測

試驗于 2014 年分別在賀州農(nóng)業(yè)科學院試驗田(23° 58′N)、廣西南寧五塘鎮(zhèn)(22° 56′N)進行。3月20日—5月30日，每隔10 d播種一期，共8期，每期種植 120 株，單親本，插植規(guī)格25 cm×20 cm，肥水管理同大田。

在抽穗期每隔1 d取穗進行鏡檢，每次鏡檢10穗，分別在每穗上、中、下部各取2個(共6朵穎花)花藥混合壓片鏡檢，計算花粉敗育度。每期隨機套袋10穗，成熟后計算自交結(jié)實率。在盛花期08：00—18：00時每隔30 min 調(diào)查一次穎花張開數(shù)，每次調(diào)查10穗，反映一天的開花動態(tài)。在已開花的不育系隨機抽取10穗，調(diào)查單穗的開花歷期、柱頭外露率、開穎角度和包穎粒率。

1.2.2育性轉(zhuǎn)換臨界溫度鑒定

在不育系主穗發(fā)育進入花粉母細胞形成期時，移入人工氣候箱進行恒溫培育。氣候箱條件設置為：23.0 ℃/14.5 h、23.0 ℃/12.5 h、25.0 ℃/14.5 h、25.0 ℃/12.5 h、自然溫度/14.5 h。計算各條件下紫紅10 S的花粉敗育度與自交結(jié)實率，推算紫紅10 S育性轉(zhuǎn)換臨界溫度。

1.2.3繁種及制種實踐

根據(jù)紫紅10 S的育性特征，分別在廣西金秀縣(海拔1 182 m)、賀州進行大田繁種和制種實踐。

2 結(jié)果與分析

2.1 自然條件下的育性表現(xiàn)

由表1可知，紫紅10 S、培矮64 S在賀州、南寧的抽穗期均集中在6月上旬至8月中旬，紫紅10 S在賀州、南寧等地的抽穗期均比對照培矮64 S提前4～5 d。紫紅10 S在賀州的花粉敗育度比培矮64 S高0.22%，自交結(jié)實率比對照低0.75%；而在南寧花粉敗育度高達99.98%，比對照高0.24%，自交結(jié)實率也低至0.02%，比對照低0.62%。說明紫紅10 S比培矮64 S育性更穩(wěn)定，越往南、氣溫越高的地區(qū)制種越安全。

表1 自然條件下紫紅10 S的育性

2.2 人工光溫育性鑒定結(jié)果

由表2可知，紫紅10 S在恒溫23.0 ℃、光周期14.5 h的條件下，花粉敗育度與培矮64 S相當，而在12.5 h的光周期比培矮64 S高7.24%；在恒溫25.0 ℃、光周期14.5 h與12.5 h的條件下，比培矮64 S分別高0.27%和0.56%；在自然溫度、光周期14.5 h的條件下，花粉敗育度達到100%，比培矮64 S高0.28%。在5種鑒定條件下，紫紅10 S的自交結(jié)實率均為100%；而培矮64 S在恒溫23.0 ℃、光周期12.5 h的條件下，自交結(jié)實率為3.23%。說明紫紅10 S在人工氣候箱的育性比培矮64 S穩(wěn)定。對光溫敏不育系的育性評價標準，以花粉敗育度為 1.0%時的溫度作為育性轉(zhuǎn)換溫度[4-5]，并結(jié)合自然條件的育性表現(xiàn)判斷，紫紅10 S育性轉(zhuǎn)換起點溫度在23.0 ℃以下。

表2 紫紅10 S在人工氣候箱育性

2.3 生育特征

2.3.1日開花時間

由圖1可見，紫紅10 S開花時間呈峰型分布，主要集中在09：00—11：30時，10：30進入開花盛期，且開穎量較培矮64 S大19.29%，隨后逐漸減少，在15：00時左右結(jié)束。紫紅10 S午前開花量占91.64%以上。

圖1 紫紅10 S開花時間分布

2.3.2開花歷期

由圖2可見，紫紅10 S單穗開花歷期為8 d，與培矮64 S相當，抽穗第4天為開花盛期，開花率達25.28%。在抽穗后1～5 d，紫紅10 S累計開花率為80.39%，較培矮64 S高7.87%。說明紫紅10 S開花時間比培矮64 S集中，更利于制種產(chǎn)量的提高。

圖2 紫紅10 S與培矮64 S抽穗后逐日開花率比較

2.3.3開花習性

由表3可知，紫紅10 S柱頭總外露率比培矮64 S略低，柱頭單邊外露率與培矮64 S相當；開穎歷時較長，較培矮64 S長10～15 min；開穎角度比培矮64 S大0.13%；包頸粒率比培矮64 S少4.1%。從以上開花習性分析，紫紅10 S在制種過程中易授粉，從而有利于獲得制種高產(chǎn)。

表3 紫紅10 S與培矮64 S的開花習性比較

2.4 繁殖及制種

2.4.1不育系繁殖

根據(jù)紫紅10 S育性特性，在廣西金秀高海拔地區(qū)(海拔1 182 m左右)自然低溫條件下對紫紅10 S進行繁殖實踐，5月上旬播種，秧齡25 d左右進行移栽，7月中旬始穗，在幼穗分化期第Ⅴ、Ⅵ期能滿足日平均溫度 20～23 ℃的轉(zhuǎn)育溫度條件，并保持 6～9 d，發(fā)現(xiàn)自交結(jié)實率最好，繁殖產(chǎn)量2.87 t/hm2以上；在同年7月上旬，割茬在金秀同地點再生，產(chǎn)量比移栽種植略低，為2.52 t/hm2。

2.4.2組合制種

利用紫紅10 S作母本與自選優(yōu)質(zhì)恢復系R 301配組育成的兩系雜交水稻新組合紫兩優(yōu)301，2020年通過廣西壯族自治區(qū)農(nóng)作物品種審定委員會審定。前期的研究表明，紫紅10 S的育性轉(zhuǎn)換臨界日平均溫度在22.0～23.0 ℃，因此紫兩優(yōu)301在日平均溫度23.5 ℃以上的桂中以南地區(qū)進行中晚造的試制種，發(fā)現(xiàn)在7月下旬親本播種最為安全，且制種產(chǎn)量最高。翌年，在同一地點對紫兩優(yōu)301進行大田制種，父母本在7月下旬播種，種子產(chǎn)量達2.76 t/hm2。

3 結(jié)論與討論

水稻兩用核不育系的不育性是影響雜交制種安全并獲得種子高產(chǎn)的最主要因素，其雄性不育起點溫度是衡量兩用核不育系實用性的重要指標，轉(zhuǎn)育起點溫度越高，利用不育系生產(chǎn)兩系雜交水稻種子的風險越大，相反起點溫度越低，制種越安全[6]。本研究結(jié)果表明，紫紅10 S育性比培矮64 S穩(wěn)定，育性轉(zhuǎn)換起點溫度在23.0 ℃以下，其不育性符合水稻兩系不育系的標準要求，在適合的地區(qū)及條件下能安全繁種及制種。

光溫敏兩用不育系具有花期集中、柱頭外露率高、開穎角度大、包頸粒率低等特征，易于授粉，有利于異交結(jié)實，確保制種獲得高產(chǎn)[7]。本研究結(jié)果表明，紫紅10 S盛花期主要集中在抽穗后第2～6天；日開花高峰為09：00—11：30時；開穎張開角度為 26°，時長達 2.3～3.1 h；柱頭外露率高，包頸粒率低(僅為10.6%)。根據(jù)生育特征，說明紫紅10 S易于異交結(jié)實。

以紫紅10 S作母本與多個自選優(yōu)質(zhì)恢復系測交配組，育成兩系雜交水稻3個新組合均表現(xiàn)出高產(chǎn)、早熟、米質(zhì)好等特點，其中紫兩優(yōu)301通過廣西壯族自治區(qū)農(nóng)作物品種審定委員會審定，另外2個組合進入2020年廣西區(qū)域試驗復試，說明紫紅10 S具有較優(yōu)的配合力。通過繁種制種實踐，紫紅10 S在幼穗分化期第Ⅴ、Ⅵ期能滿足日平均溫度 20～23 ℃的轉(zhuǎn)育溫度條件，并保持 6～10 d，自交結(jié)實較好；在日平均溫度23.5 ℃以上的桂中以南地區(qū)進行中晚造制種最為安全。紫紅10 S在廣西區(qū)外的繁制種還有待進一步研究。