水稻輪作選擇的理論與實(shí)踐

水稻輪作選擇的理論與實(shí)踐

1919年，hayes和garber提出了分階段選擇的想法，并在異花授粉植物的群體改良方面取得了巨大成功。特別是玉米。Brim等(1973)建議在大豆、高梁、大麥等作物中利用雄性不育性進(jìn)行輪回育種。Gille等(1973)進(jìn)行了小麥輪回選擇應(yīng)用的研究。Kenworthy和Brim等(1979)對(duì)大豆的種子產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量以及含油量等性狀進(jìn)行了輪回選擇,并取得明顯正效應(yīng)。Hallauer(1981)提出,雄性不育性的發(fā)現(xiàn),使輪回育種的原理同樣適用自花授粉作物群體的改良。由于水稻輪回育種具有把高產(chǎn)、抗病蟲、優(yōu)質(zhì)、廣泛適應(yīng)性等優(yōu)良性狀聚集于一個(gè)新的組合(品種)之中,使組合(品種)的性能達(dá)到最高水平的積累等優(yōu)點(diǎn),近年來引起了科技工作者的普遍關(guān)注。國際上,池橋(1980)、Fujimaki(1981)分別對(duì)水稻輪回選擇進(jìn)行了理論性探討。Chaudhary等(1981)在國際水稻所以胞質(zhì)雄性不育采用輪回選擇來提高水稻對(duì)三化螟抗性的育種;在國內(nèi),羅林等(1984)綜述報(bào)道輪回選擇法在水稻群體改良中的應(yīng)用情況。湖北萍鄉(xiāng)市農(nóng)科所蔡躍輝(1990)提出了利用顯性核不育進(jìn)行輪回育種的設(shè)想。光敏核不育水稻發(fā)現(xiàn)后,雷建勛等(1990)、鄧桔桃等(1991)、胡繼浪(1992)分別對(duì)利用光敏核不育性進(jìn)行水稻輪回選擇提出了設(shè)計(jì)方案,均因材料本身的局限性,實(shí)踐上難于操作而未見有成果報(bào)導(dǎo)。隱性核不育水稻的發(fā)現(xiàn),為水稻的輪回育種進(jìn)入了實(shí)用階段。本文報(bào)道了利用四川隱性核不育水稻(H2S)進(jìn)行水稻輪回育種的方案和效果。1隱性核結(jié)合系1988年春,四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所在海南省陵水縣種植的保持系選種材料(HA-7×297B)F3代的C469株系60個(gè)單株中發(fā)現(xiàn)16個(gè)不育株,其花藥畸型白色,屬無花粉型,柱頭外露好,異交率高。即選4個(gè)不育株分別與2個(gè)姊妹可育株、2個(gè)保持系、6個(gè)保持系材料和5個(gè)恢復(fù)系雜交。1988年夏,在雅安種植與2個(gè)姊妹交組合分離出1∶1的可育株和不育株,其余13個(gè)組合全部結(jié)實(shí)正常。據(jù)此,初步確認(rèn)C469株系中的不育株為隱性核不育。又經(jīng)兩年4個(gè)世代遺傳研究證實(shí),不育性受細(xì)胞核內(nèi)1對(duì)隱性基因控制,且不育基因的表達(dá)不受環(huán)境條件的影響,定名為四川隱性核不育水稻H2S。并認(rèn)為H2S可作為水稻輪回育種的遺傳工具,并于1988年冬季即開始利用該材料進(jìn)行水稻輪回育種新方法的研究,該方法于1996年通過四川省科委主持的成果鑒定。2輪優(yōu)選擇程序、p2、p3……pn3重復(fù)處理3.1重復(fù)選擇繁殖系的流程3.2恢復(fù)序列的選擇3.3選擇復(fù)發(fā)和恢復(fù)的雙重過程4循環(huán)選擇的效果4.1生長結(jié)果及分配試驗(yàn)經(jīng)過幾年輪回選擇育種,已初步選育出了D18A、D43A和D738A三系不育系。D18A:早秈中熟。不育株率100%,不育度99.8%。株型適中,分蘗力中等,穗平均著粒128粒。保持系出糙率80.1%,精米率71.0%,整精米率59.0%,千粒重26.5g,中長粒,近透明,抗稻瘟病?；〞r(shí)早,柱頭長大,外露率68%～76%,異交結(jié)實(shí)率高,繁制產(chǎn)量3.75t/hm2以上。配合力好。1996～1998年配多系1號(hào)、蜀恢881,平均產(chǎn)量9.46t/hm2和9.32t/hm2,較汕優(yōu)63增產(chǎn)10.8%和8.4%。1999年進(jìn)入多點(diǎn)試驗(yàn)。D43A:早秈中熟。不育株率和不育度100%。株型緊湊,分蘗力強(qiáng),穗平均著粒138粒。保持系出糙率80.5%,精米率71.6%,整精米率58.2%,千粒重27g,長粒型,全透明,抗稻瘟病。柱頭長大,外露率78%以上,異交率高,繁制產(chǎn)量4.5t/hm2左右。配合力好,1996～1998年配多系1號(hào)、成恢047,平均產(chǎn)量9.54t/hm2和9.26t/hm2,較汕優(yōu)63增產(chǎn)9.8%和7.9%。D738A:早秈遲熟。不育株率100%,不育度99.8%。株型適中,分蘗力中上,穗平均著粒147粒。保持系出糙率80.5%,精米率71.6%,整精米率61.0%,千粒重26.8g,中長粒,近透明,抗稻瘟病?；〞r(shí)早,長柱頭,外露率70%以上,繁制產(chǎn)量3.75t/hm2。配合力好,1996～1998年配多系1號(hào),平均產(chǎn)量9.25t/hm2,比對(duì)照汕優(yōu)63增產(chǎn)12.7%。1998年岡D型雜交稻協(xié)作組聯(lián)試,平均產(chǎn)量8.71t/hm2,比對(duì)照汕優(yōu)63增產(chǎn)1.78%。4.2花粉產(chǎn)量和產(chǎn)量通過恢復(fù)系的輪回選擇,選育定型了恢復(fù)系輪恢615。該恢復(fù)系株高108cm左右,播始天數(shù)105d,株型適中,分蘗力強(qiáng),穗長大,粒長形,米質(zhì)較優(yōu),抗稻瘟病?；ǚ哿砍渥?易繁易制。配合力好,1995年同D汕A、D90A、D44A初測,平均產(chǎn)量分別為8.90t/hm2、9.51t/hm2和8.54t/hm2,比對(duì)照汕優(yōu)63增產(chǎn)7.23%、14.72%和3.00%。1996～1997年同D汕A、G46A復(fù)測,平均產(chǎn)量分別為8.62t/hm2和8.72t/hm2,比對(duì)照汕優(yōu)63增產(chǎn)8.53%和9.82%。1998年已小制,1999年將進(jìn)行多點(diǎn)試驗(yàn)。4.3基本產(chǎn)量和生物量以隱性核不育水稻H2S為載體,輸入廣親和材料和恢復(fù)系材料,以及秈型材料、粳型材料和秈粳中間材料,經(jīng)過幾年努力,已初步選育定型了廣親和恢復(fù)系輪恢613、輪恢634等。輪恢613,株高105cm左右,播始天數(shù)102d,株型松散,分蘗力較強(qiáng),穗長大,長粒型,米質(zhì)較優(yōu),中抗稻瘟病?；ǚ哿砍渥?易繁易制。配合力好,1995年同D汕A、Ⅱ-32A初測,平均產(chǎn)量7.16t/hm2和8.96t/hm2,分別較相應(yīng)對(duì)照D優(yōu)64和汕優(yōu)63增產(chǎn)7.22%和8.07%。1996年同D汕A、G46A、D40A、D43A、612S復(fù)測,進(jìn)行大區(qū)比較試驗(yàn),產(chǎn)量分別為7.48t/hm2、7.42t/hm2、7.45t/hm2、8.50t/hm2和8.59t/hm2,較對(duì)照D優(yōu)64分別增產(chǎn)6.10%、5.33%、5.73%、20.63%和21.89%。岡優(yōu)613、D優(yōu)613兩組合1996年進(jìn)入岡D型協(xié)作組多點(diǎn)試驗(yàn)。岡優(yōu)613在1997年四川省中秈早熟組區(qū)試中平均產(chǎn)量7.24t/hm2,比對(duì)照汕窄8號(hào)增產(chǎn)10.20%。輪恢613與不同不育系測交,表現(xiàn)不同生育期,同D汕A、G46A、D40A、D43A和612S測交,表現(xiàn)為中早熟;同D2A、D62A測交,表現(xiàn)為中熟;同Ⅱ-32A測交,則表現(xiàn)為中遲熟。這可能與其來源于秈粳群體血緣關(guān)系復(fù)雜有關(guān)。輪恢634,株高104cm左右,播始天數(shù)103d,株型較好,分蘗力較強(qiáng),穗中等大小,籽粒橢圓形,抗稻瘟病?；ǚ哿砍渥?易繁易制。配合力好,1995年同D汕A、Ⅱ-32A初測,平均產(chǎn)量8.40t/hm2和8.90t/hm2,分別較相應(yīng)對(duì)照矮優(yōu)S和汕優(yōu)63增產(chǎn)7.40%和7.34%。1996～1998年同D汕A、G46A、D40A和612S復(fù)測,平均產(chǎn)量為6.60、6.49、6.32、8.23和8.73t/hm2,較對(duì)照矮優(yōu)S增產(chǎn)4.41%、2.72%、0.00%、30.18%和38.30%。輪恢634,其測配組合主要表現(xiàn)為中熟且熟色較好。5研究建立了優(yōu)良雜交稻組合體系水稻輪回育種具有打破不利基因的連鎖,充分進(jìn)行基因交換重組的優(yōu)點(diǎn)。雖然許多學(xué)者提出了利用不同方式進(jìn)行水稻輪回群體改良的方法,然而終因材料的局限性未能達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。四川單基因隱性核不育材料H2S的發(fā)現(xiàn)及其輪回群體的建立,才真正達(dá)到設(shè)計(jì)要求,經(jīng)過幾年探索研究,不僅建立了一套完