水稻不育系V20A提純復壯及繁殖技術(shù)研究

1、水稻不育系V20A提純復壯及繁殖技術(shù)研究水稻不育系V20A提純復壯及繁殖技術(shù)研究 摘 要本研究采用“一選三圃法”來對不育系V20A進行提純復壯，并與優(yōu)IA、98-IIIA進行比較。試驗結(jié)果表明，通過單株選擇（選種區(qū)）、株行比較（株行圃）、株系鑒定（株系圃）、混優(yōu)系繁殖（原種圃），簡稱為“一選三圃法”, 不育系V20A繁種產(chǎn)量增加，農(nóng)藝性狀改善，品種種性得到提高。在利用“一選三圃法”選擇過程中，關(guān)鍵有兩點：一是進行合理的田間管理，盡可能地排除外界因素的干擾；二是在各期盡可能除雜，除雜徹底是提純繁殖的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。關(guān)鍵詞：不育系；V20A；一選三圃；提純AlphaRice CMS line V20A

2、purification and rejuvenation and propagation techniques,In Agronomie: Hu spandeer(Hunan Universiteit van Kuns en Lewenswetenskappe, Changde 415,000)Instrukteur: Dr. Cheng XinqiAbstract: In hierdie eksperiment, die manlike steriele lyn V20A as die vroulike ouer, vir die wat ooreenstem met die onderh

3、oud van die lyn V20B as die manlike ouer, die gebruik van n geselekteerde drieDie po Frankryk reg V20A reiniging en vernuwing en voortplanting. As n kontrole, het die resultate van drie verskillende variteite eksperimente gedoen om die proses te wees wat bevorderlik is vir die suiwering en voortplan

4、ting van manlike steriele lyn V20A uitstekende IA ,98-IIIA van die suiwering te vergelyk. Die eksperimentele resultate toon dat, op die basis van n verkiesing drie po, redelik rasse saai, spuit 920 van die tydperk, sowel as die bestuur veld onreinheid invloed op die suiwering van die manlike steriel

5、e lyne.Keywords: CMS, n geselekteerde drie-po; suiwering;1 前言1.1 水稻生產(chǎn)的意義水稻，在植物學上屬禾本科稻屬普通栽培稻亞屬中的普通稻亞種，它是我國最主要的糧食作物之一。目前，我國水稻的播種面積約占糧食作物總面積的1/4，產(chǎn)量約占全國糧食總產(chǎn)量的1/2，在商品糧中占一半以上。產(chǎn)區(qū)遍及全國各地。在全球當中占著舉足輕重的作用。在農(nóng)產(chǎn)品加工中，水稻可用來釀酒、制作副食品等等。另外，米糠除含有豐富的蛋白質(zhì)、油脂、糖類等一般成分外，尚富含維生素E、維生素B類、谷維素和甾醇等一系列營養(yǎng)物質(zhì)。以米糠為原料可生產(chǎn)出許多種工業(yè)產(chǎn)品和醫(yī)藥產(chǎn)品，如谷維素

6、、牙周寧、植酸鈣、肌醇、脂肪酸、油酸、棕櫚酸、甾醇等。稻殼也含有多種有用成分粗纖維、木質(zhì)素、多聚戊糖等稻殼中還含有多種維生素、酶及食物纖維，對促進皮膚的新陳代謝有重要作用；稻殼中的另一種有效成分-肌醇，則對預(yù)防直腸癌、乳腺癌等有一定效果。因此，水稻生產(chǎn)的興衰對我國經(jīng)濟發(fā)展具有舉足輕重的作用，積極發(fā)展水稻產(chǎn)業(yè)具有重要的經(jīng)濟意義和戰(zhàn)略意義。1.2三系雜交水稻研究概況 三系法雜交水稻是雄性不育系（簡稱A）、保持系（簡稱B）和恢復系（簡稱R）三者組成。雄性不育系的雄性器官（花粉）發(fā)育不全，無授精能力，自交不結(jié)實，但其雌性器官發(fā)育正常，授予外來花粉，能結(jié)實。保持系的植株，外部形態(tài)與不育系極為相似，其雌雄

7、器官均正常，自交能結(jié)實。但將其花粉授予不育系所產(chǎn)生的后代，仍為雄性不育系.恢復系將其花粉授予不育系所產(chǎn)生的后代,雄性器官恢復發(fā)育正常，自交能結(jié)實。三系雜交水稻的各系間關(guān)系甚為密切，雄性不育系與其保持系雜交仍繁殖不育系種子，不育系和恢復系雜交，生產(chǎn)出雜交水稻種子，提供大田種植用。我國三系雜交水稻的選育和生產(chǎn)應(yīng)用，至今仍居國際領(lǐng)先水平。早在1964年，袁隆平從早秈稻中發(fā)現(xiàn)了雄性不育株，率先揭開國內(nèi)水稻雜種優(yōu)勢利用研究的序幕。1970年李必湖從海南島的普通野生稻中找到花粉敗育型雄性不育株，通過兩年的測交和回交選擇，至1972年冬，湖南、江西等省的育種家分別轉(zhuǎn)育成二九南一號A和珍汕97A等不育株。隨后

8、廣西、湖南等地的育種家利用上述兩個不育系進行廣泛研究，1973年實現(xiàn)了三系配套。1976年首批強優(yōu)勢組合經(jīng)大面積示范試種，一般均比常規(guī)良種增產(chǎn)20%以上,深得農(nóng)民好評。1.3三系雜交水稻親本的繁殖技術(shù)通常所說的親本繁殖，主要是指質(zhì)核互作不育系母本的繁殖，因其依賴于異交才能結(jié)實，不同于普通的水稻栽培，因而，需要采取的是異交栽培。由于進行親本繁殖的父本一般來說，生育期都比較短，長勢弱且植株矮，花粉量少，花期相對集中，是影響繁殖產(chǎn)量不高的一些內(nèi)在因素。抽穗揚花期的天氣條件，是影響異交結(jié)實率的重要因素，是決定繁殖產(chǎn)量高低和成敗的關(guān)鍵。一般來說，開花期的晴天和適溫有利于改善和提高父母本的異交性能，提高異

9、交結(jié)實率。目前生產(chǎn)上應(yīng)用較多的三系雜交稻不育系均為感溫性的早、中秈稻類型，其授粉結(jié)實的最適宜溫度是2528，但考慮到相對高溫對母本的柱頭外露率與父本的開花散粉更有利，日均溫度在2832也適宜異交結(jié)實。保持系的生育期一般較短,成熟期早,分蘗成穗的時間短,穗子小且少。因此，強化對父本的培育，促進更多的分蘗成穗，延長父本的開花期，是提高繁殖產(chǎn)量的基本前提。強化對父本的栽培，關(guān)鍵就是要培育多蘗健秧，秧苗帶蘗要比母本更多；同時要提早栽插，利于提早返青，促進早生快發(fā)。 不育系繁殖田產(chǎn)量的高低主要受制于母本的穗數(shù)與父本的花粉量的多少。因而，要注意父母本的合理搭配和適當密植。一般父母本的行比可采用2：8或2：

10、10，開廂寬度在1.5m左右，每畝插足父本54005500窩，每窩插2株（單株帶分蘗4個以上）；母本每畝插足2800030000窩，每窩也栽2株，單株帶蘗平均在2.5個以上。充分保證每畝父本成穗在5萬穗以上，母本成穗在16萬穗以上。 由于保持系的生長勢較弱，往往會出現(xiàn)父本生長落后于母本的現(xiàn)象。因此，為了保證父母本的生長平衡，要特別加強對父本的管理，采取對父本偏施肥料，達到父母本的生長協(xié)調(diào)一致，確保抽穗揚花期有足夠的花粉量和延長花期，有利于提高母本的異交結(jié)實率，實現(xiàn)高產(chǎn)。此外，不育系繁殖過程中，920的噴施時間及劑量，病蟲害的防治，母本劍葉長度的控制，人工輔助授粉，繁殖田的去雜去劣保純等措施也非

11、常重要，不能忽視。1.4不育系退化的主要原因關(guān)于秈稻不育系退化問題的研究提示了不育系混雜退化的主要原因。1980年前后，我國雜交稻面積上升很快，但迅速發(fā)生了混雜退化問題，其速度之快、范圍之廣、雜株比例之高，遠遠超過一般的水稻品種，因而不少人對不育系的穩(wěn)定性產(chǎn)生了懷疑，同時提出了一些理論上的解釋，如回復突變、胞質(zhì)雜交。雖然也有人考慮過混雜的影響，但都不認為是主要因素。南京農(nóng)業(yè)大學陸作嵋調(diào)查了2528個繁殖制種點的材料約80萬株，結(jié)果表明，雜交稻雜株率在2.0%5.0%，平均變幅在2.1%7.8%，雜株中不育系占47.0%79.6%，保持系占12.8%44.9%。各繁殖點的不育系雜株率平均為0.8

12、4%4.32%，一般純度在97%左右。不育系中雜株率以保持系最多，占60.0%94.4%。不育系中雜株主要是保持系，原因在于不育系與保持系同田繁殖，從育秧至收獲，機械混雜防不勝防。雜交稻中雜株以不育系和保持系為主是因為混有保持系的不育系在制種田中，造成了不育系和保持系是雜交稻中最主要混雜類型。2材料與方法2.1試驗材料供試母本材料有不育系V20A、優(yōu)IA、98-IIIA，父本材料選用于之相對應(yīng)的保持系V20B、優(yōu)IB、98-IIIB。供試材料均由湖南省常德市賀家山原種場提供。2.2試驗地概況試驗材料種植于湖南省常德市賀家山原種場實驗基地，試驗地光照充足，地勢平坦，土壤肥沃，水源充足。2.3試驗

13、設(shè)計本試驗選用三個品種，不育系V20A、優(yōu)IA、98-IIIA，利用“一選三圃法”來對其進行提純。通過株行的除雜情況、各期生長狀況，株系的除雜情況、各期的生長狀況及產(chǎn)量增長幅度來做比較，考查三個品種的提純效果及產(chǎn)量增長幅度的高低。2.4一選三圃法的操作程序2.4.1選擇單株選擇單株要特別注意選符合三系親本品種典型性與一致性的優(yōu)良單株。進行單株選擇的有V20A 、98-IIIA、優(yōu)IA（四川引進）3個品種。行比2：4，根據(jù)品種生育期的長短，插植規(guī)格為13.313.3-20cm，標記主莖葉片數(shù)，標記300株。分蘗盛期以株型、葉鞘顏色、長勢長相、分蘗能力、一致性為目標，進行單株初選，三個品種分別選5

14、00株，初選單株插桿標記；抽穗期以主莖葉片數(shù)、始穗日期、株葉型為目標，對初選單株進行復選掛牌，不育系復選單株取樣鏡檢，選取無染敗、無正?；ǚ鄣膯沃?。成熟期，考查落色、株高、目測結(jié)實率、病蟲害等情況進行選收。2.4.2株行選擇進行株行選擇的有V20A、98-IIIA 2個品種。株行用上年當選的單株種子作種源，上年保持系混系種作不育系的回交親本和保持系株行的對照。各株行定點15株標記主莖葉片數(shù)、主莖葉片數(shù)分布情況。不育系行比2：4，每個株行種植100-120株。在選擇過程中，根據(jù)眾數(shù)選擇的原則，通過各株行的表現(xiàn)性狀，分期考查比較，逐步淘汰。當選的株行取樣考種，分收分藏，最后考種決選。表1 不育系各

15、時期選株標準生育時期主要指標秧苗期淘汰長勢弱、苗數(shù)少、有病蟲害發(fā)生的株行分蘗期淘汰長勢長相差、分蘗能力弱、一致性差的株行孕穗期根據(jù)主莖葉片數(shù)、株型、葉型、葉色、一致性，淘汰一致性較差，主莖葉片數(shù)變幅較大、有異常株出現(xiàn)的株行抽穗期考查各株行抽穗日期及抽穗整齊度、含雜、花粉類型及比例。始穗后隨機取樣10穗進行鏡檢成熟期考查落色、整齊度、一致性、含雜情況2.4.3選擇株系進行株系選擇的有V20A、98-IIIA、優(yōu)IA 3個品種。株系用上年當選的株行種子作種源，保持系混系種作不育系的回交親本，插植規(guī)格13.3cm13.3-20cm，不育系行比2：10，設(shè)性狀觀察區(qū)和育性鑒定區(qū)。性狀觀察區(qū)：每個不育系

16、株系插植100株觀察其性狀，并定點15株標記主莖葉片數(shù)，結(jié)合株系大田種植情況進行分步選擇，重點考查分蘗能力、一致性及整齊度。育性鑒定區(qū)：每個不育系株系隔離種植30株觀察其自交結(jié)實情況。始穗期每個株系隨機抽取20株進行鏡檢。嚴格除雜去劣，在秧苗移栽后2天內(nèi)及時撿漂秧，以防漂秧成雜，同時抓住花期和成熟期這兩個關(guān)鍵時期嚴格除雜。在抽穗期，結(jié)合苗情、地力、天氣等因素，適時適量噴施“九二”。收割前取樣考種（只作性狀考查，不作取舍依據(jù)）。適時收割，防止機械混雜，當選株系混收。其選擇過程與株行大致相同。3結(jié)果與分析3.1株系增產(chǎn)幅度比較各品種的當選株系、淘汰株系收割曬干后，分別秤出產(chǎn)量并記錄，結(jié)果列于表2。

17、從表2看出，V20A增幅最大達15.5%，98-IIIA只有5%，而優(yōu)IA卻較大面積減產(chǎn)27.3%。這表明對V20A進行一選三圃法的提純效果最好，能明顯增加株系的產(chǎn)量，而優(yōu)IA株系減產(chǎn)。分析其原因：一是株系播期安排要合理，優(yōu)IA與V20A、98-IIIA比較為秋繁，播期不合理，始穗期遲了45天。二是噴施“920”要同步，優(yōu)IA父母本花期不同步，不能同期噴施“920”影響了不育系異交結(jié)實。表2 各品種當選株系的產(chǎn)量品種名稱面積（畝）總產(chǎn)（）株選（）株淘（）當選率%單產(chǎn)(/畝)大面積單產(chǎn)(/畝)增產(chǎn)幅度(%)種子量個數(shù)V20A12.3111674237466.569.090.778.515.598

18、-IIIA9.8135480355159.671.9138.2131.65.0優(yōu)A4.537823214661.466.784115.5-27.33.2各品種的含雜情況 各品系的含雜率統(tǒng)計列于表3。表3表明，V20A株行、株系的含雜率均最低，分別為0.014%和0.009%。98-IIIA和優(yōu)IA的株系含雜率相同，為0.013%較V20A略高。V20A含雜株系的個數(shù)雖然較多，但其總雜株數(shù)相對較少，因而其含雜率反而較低。這說明經(jīng)過提純使各不育系的純度得到了提高，各不育系均符合不育系純度要求。表3 各品種提純后含雜情況統(tǒng)計品種世代種植個數(shù)種植株數(shù)含雜株行(系)總雜株數(shù)含雜率%個數(shù)%V20A選種圃7

19、500株行1201400021.720.014株系293290001862.1280.00998-A選種圃750010.013株行92920066.590.098株系322000001134.4250.013優(yōu)A選種圃350010.029株4150.0133.3生育特性生育特性主要考查各株行（系）抽穗日期及抽穗整齊度。從表4可以看出，各株行、株系4月23日播種.5月11日移栽（V20B株系5月10日），始穗期在7月3日至5日，播始歷期為7173d,主莖葉片數(shù)為13.1片。生育特性表現(xiàn)為抽穗整齊，盛花期集中，花遇優(yōu)勢強，有利于提高異交結(jié)實率；與對照生育期比較沒有差異。這

20、說明各選擇系提純后生育特性表現(xiàn)整齊一致，提純效果好。表4 各株行（系）生育特性比較株系（行）播種期（月/日）移栽期（月/日）始穗期（月/日）播始歷期（天）主莖葉片數(shù)收割期（月/日）V20A株行4/235/117/57313.17/28株系4/235/117/47213.17/28V20B株行4/235/117/37113.17/28株系4/235/107/47213.58/2CK4/235/117/47213.27/283.4育性表現(xiàn)在抽穗期隨機取樣10穗進行花粉育性鏡檢，其結(jié)果見表5。表5表明V20A含正?；ǚ蹎沃贻^多，占鏡檢株數(shù)的23.2%，明顯高于優(yōu)1A，敗育花粉株的比例低于優(yōu)1A。株系

21、則以98-IIIA最好，敗育花粉株率達96.9%，正?；ǚ壑曷蕛H0.4%。優(yōu)1A株系較V20A株系略優(yōu)，敗育花粉株率分別為85.5%和68.3%。這說明V20A不育系退化較明顯，提純對于保持不育系的不育性穩(wěn)定非常重要。經(jīng)花粉鏡檢染敗型花藥為淡黃色，花粉粒較小，花粉為淺染色，無正?；ǚ?、染敗花粉株不育性表現(xiàn)穩(wěn)定。表5 花粉鏡檢統(tǒng)計類別參檢樣本無正?；ǚ?、染敗花粉A含正常花粉個數(shù)株數(shù)個數(shù)%株數(shù)%個數(shù)%株數(shù)%V20A單株27611943.16423.2株系408000054668.33177.5678.498-A株系275401659.352396.927.420.4優(yōu)1A單株37037026972

22、.726972.73910.53910.5株行10410404846.293589.93331.7474.5株系3060031051385.52376.7549備 注保持系未參檢3.5經(jīng)濟性狀比較經(jīng)過對處理下各株行經(jīng)濟性狀的測定，結(jié)果于表6。V20A苗期色澤較綠，葉片較寬、健壯，株型緊湊，生長茂盛。經(jīng)選株行與株系比較，株行有效穗、總粒數(shù)多于株系，平均每株多1.7穗，而總粒數(shù)每穗多9.0粒。但株系的穗長、實粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重則高于株行平均。穗長19.6 cm，實粒數(shù)40.7粒， 結(jié)實率42.1%，千粒重29 9g。這表明，株系主要性狀進一步優(yōu)于株行。通過測產(chǎn)，直播田比移栽田繁殖產(chǎn)量高，不同品種

23、增產(chǎn)幅度不同。通過對不同處理卜各品種經(jīng)濟性狀的比較、分析，直播田增產(chǎn)的原因有二: 一是結(jié)實率高。因為直播田抽穗整齊，盛花期集中，花遇優(yōu)勢強，有利于提高異交結(jié)實率。 V20B單株、株行和株系的有效穗數(shù)、穗長、實粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重較CK都有所提高。這是V20A繁殖增產(chǎn)的主要原因，即以穗較長、實粒數(shù)增多、結(jié)實率較高、千粒重也略有提高，由于增加了異交結(jié)實而使不育系產(chǎn)量提高。表6 當選株行、株系經(jīng)濟性狀變異品種處理平均株 高cm有 效穗穗 長cm穗 頸長cm總 粒數(shù)實 粒數(shù)結(jié) 實率%千 粒重gV20A株行-7.718.7-105.638.629.429.4株系-6.019.6-96.640.742.1

24、29.9V20B單株90.88.022.5-0.2121.078.765.030.4株行89.46.721.51.7108.079.273.430.3株系91.66.420.4-0.6107.366.762.230.0CK89.86.020.30.2107.362.057.829.33.6各系選留情況在繁種過程中，分蘗期以株型、葉鞘顏色、長勢長相、分蘗能力、一致性；抽穗期以主莖葉片數(shù)、始穗日期、抽穗進度、劍葉的長寬、花粉鏡檢情況、含雜情況等進行選擇與淘汰，其結(jié)果列于表7。從表中看出，株行淘汰較多而株系淘汰較少。株行中V20A淘汰的最多，其次為98-A株行、V20B株行和98-B株行，主要是鏡檢

25、和成熟期落色和一致性上淘汰的多。V20A株系、98-A株系、優(yōu)A株系淘汰的較少，主要是鏡檢和含雜上。表7 各株行（系）淘汰情況品 種秧 苗 期分蘗期分蘗能力及長勢主 莖 葉 片 數(shù)鏡 檢始穗日期及抽穗整齊度含 雜成熟期落色、一致性自 交 結(jié) 實產(chǎn) 量經(jīng)濟性狀其 它合 計V20A株行9528511765V20A株系3339V20B株行48192538V20B株系3398-A株行1510284498-A株系18998-B株行931110122498-B株系1135優(yōu)A株系1416優(yōu)B株系3144小結(jié)與討論 不育系混雜退化的主要原因是機械混雜和生物學混雜。不育系繁殖程序的制定要把握住布局控制為前提、空間隔離和時間隔離相結(jié)合，嚴防機械混雜和生物學混雜以及保純?yōu)橹?、提純?yōu)檩o的原則。西南農(nóng)大采用二步成對交繁殖不育系原原種，北京農(nóng)科院采用一次大量成對繁殖原原種多次利用，遼寧稻作所提出了種子和稻茬相結(jié)合提純法，上海農(nóng)科院作物所提出了“成對株系冷藏法”，南京農(nóng)大提出了控制授粉株系循環(huán)法。借鑒陸作嵋的雜交稻二系七圃法原種生產(chǎn)技術(shù)和常規(guī)稻原種生產(chǎn)程序。本研究V20A不育系提純采用的“一選三圃法”不育系繁種程序，能夠較好地提高不育系繁殖質(zhì)量而又簡單易行，該法的工