水稻籼粳交衍生不育系的籼粳属性鉴定及配组F_1优势初探_陈深广
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籼粳稻杂交育种的研究进展作者:王建来源:《科学与财富》2019年第26期摘要:籼稻(Oryza sativa L.subsp.indica Kato)和粳稻(Oryza sativa L.subsp.japonica Kato)是水稻的两个亚种,籼粳亚种间杂种优势的利用对于提高我国水稻产量有着重要的意义。
本文从籼粳杂交品种的创制、杂种优势利用等方面展开论述,并对未来育种方向作出了展望。
关键词:籼粳杂交;杂种优势;超高产育种;研究进展;制种技术Abstract:Indica(Oryza sativa L. subsp.intica Kato) and japonica(Oryza sativa L. subsp.japonica Kato) are two subspecies of rice. The use of hybrid advantages between indica and japonica subspecies is significant for increasing the yield of rice in China. This paper discusses the creation of indica and japonica hybrid varieties and the use of heterosis, and makes a prospect for future breeding.Key words:hybridization; Hybrid advantage; Ultra-high yield breeding; Research progress; Seed production technology栽培稻有籼稻和粳稻两个亚种,籼粳稻杂交后代具有强大的杂种优势,利用其杂种优势实现水稻的超高产,是我国取得超高产育种的一大突破[1]。
20世纪50代初杨守仁和鲍文奎等[2]首次提出籼粳稻杂交育种并展开探索,由于双亲遗传距离远,导致杂交不亲和,后代结实率低等一时间成为世界性难题。
收稿日期:2023-04-23基金项目:浙江省农作物品种选育重大专项(2021C02063-2-3)作者简介:黄益峰(1981 ),男,江苏海安人,助理研究员,硕士,研究方向为种子生产与繁殖,E-mail:huangyf@㊂通信作者:余守武(1974 ),男,江西上饶人,副研究员,博士,研究方向为水稻新品种选育,E-mail:yusw082@㊂文献著录格式:黄益峰,阮颖龙,王美兴,等.籼粳杂交稻制种亲本生长特性及赤霉素对产量影响[J].浙江农业科学,2023,64(8):1834-1839.DOI:10.16178/j.issn.0528-9017.20230434籼粳杂交稻制种亲本生长特性及赤霉素对产量影响黄益峰1,2,阮颖龙2,王美兴1,任梦云1,杜龙岗1,余守武1,2∗(1.浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所,浙江杭州㊀310000;2.浙江农科种业有限公司,浙江杭州㊀310000)㊀㊀摘㊀要:为明确籼粳杂交制种母本机械移栽与父本人工移栽栽培条件下的母本和父本的亲本生长生育特性,并研究外源激素赤霉素对母本异交结实率和株高的影响,特进行此研究㊂结果表明,母本机械移栽比人工移栽生育期延长3~4d㊂母本机械移栽总叶数发生改变,增加1~2叶㊂不同机插处理间与父本处理间花期指数各不相同,需要根据抽穗时间制定播差安排,确保双亲花期相遇㊂赤霉素用量增加可以明显提高不育系株高和结实率,但用量达到一定剂量后,对产量增加有限㊂关键词:籼粳杂交制种;机械移栽;赤霉素中图分类号:S511㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:0528-9017(2023)08-1834-06㊀㊀杂交水稻的推广和应用,在解决我国乃至世界粮食安全方面作出了重大贡献[1],籼粳杂交水稻作为5G 杂交水稻[2],具有明显的产量和品质优势,但由于受粳型不育系开花习性和柱头外露率低等问题的影响,籼粳杂交水稻对制种区域有一定的要求,只能在粳稻种植地区制种才能获得较高的经济效益和社会效益[3]㊂通过多年的发展,我国的杂交水稻制种已经形成了相对成熟的技术体系[4]㊂近年来,由于劳动力成本上涨和从事农业人数的减少,杂交水稻制种的传统模式受到挑战,急需向机械化制种转型㊂研究表明,栽培方式是影响亲本花期相遇的重要因素[5],对于机械移栽模式下亲本生长规律的研究主要集中在籼型杂交水稻制种[6-8],因此,本研究通过对籼粳杂交稻亲本在人工移栽㊁机械移栽栽培条件下不同处理间生育期调查,并结合花期相遇指数评估,确定恢复系C84配组的3个组合春优84(春江16A ˑC84)㊁春优984(春江99A ˑC84)㊁春优284(春江23A ˑC84)制种播期安排㊂同时对C84配组的3个不育系设置5个赤霉素用量处理,明确外源激素对粳型不育系结实率和株高的影响,为籼粳杂交水稻机械化制种提供依据㊂1 材料与方法1.1㊀试验材料㊀㊀2020年采用春江16A㊁春江99A㊁春江23A㊁C84进行试验,根据当年的花期相遇情况在试验次年进行制种㊂3个组合的亲本特性如表1所示[9-12]㊂表1㊀供试品种特性品种株高/cm 主茎叶数穗长/cm 播始历期/d 千粒重/g C8410618.0228925春江16A 9015.0~18.814~1673~10626春江99A 9014.0~16.518~2078~9324~25春江23A9014.0~16.018~2176~9124~251.2㊀试验设计㊀㊀试验地点位于上海市奉贤区五四农场,土壤为砂性土壤,前作作物为蔬菜㊂土壤有机质含量12.20g㊃kg -1,碱解氮含量86.50mg㊃kg -1,有效磷含量45.80mg㊃kg -1,速效钾含量235mg㊃g -1,pH 值8.03㊂试验分别于2020年对春江16A㊁春江99A㊁春江23A 设计3个机械移栽和1个人工移栽的播期试验,每个播种期间隔5d,机械移栽育秧方式为机械盘播,秧龄25d,人工移栽播期与机械移栽中间一个播期相同,秧龄同为25d㊂父本C84设置3个人工移栽播期试验,每个播期之间间隔7d,秧龄30d㊂在父母本移栽后分别记录父母本叶龄动态㊁始穗期㊂次年根据花遇指数确定制种播差,对3个不育系每667m2设置0㊁10㊁15㊁20㊁25g共5个赤霉素使用水平,在母本田间见穗10%时采用农用喷药机进行人工喷施,调查母本株高㊁结实率2个指标㊂病虫害防治和田间水分管理按照常规水稻制种要求进行管理㊂人工移栽采用大田湿润育秧,秧田每667m2用复合肥作为底肥(NʒPʒK= 1ʒ1ʒ1),移栽前7d每667m2用尿素作送嫁肥;机械移栽采用基质育秧,播种后暗化出苗整齐后移至大田㊂父母本移栽后7d,每667m2用尿素12.5kg,间隔7d,每667m2用尿素15kg,在父母本进入幼穗分化前7d,每667m2用复合肥15kg㊂1.3㊀数据处理㊀㊀利用Excel对所有数据进行初步处理后,利用SPSS软件进行统计分析㊂花遇指数为两亲本抽穗重合天数占两亲本抽穗总天数的百分比㊂2 结果与分析2.1㊀分期播种及不同移栽方式对亲本生育期影响㊀㊀对试验材料的3个不育系和1个恢复系播始历期观测(表2),结果表明,春江16A播始历期变幅为88~95d,春江99A播始历期变幅为78~ 82d,春江23A播始历期变幅为75~81d,C84播始历期变幅为87~94d;春江16A具有明显的感光特性,机插3个不同的处理,播种时间相差5d,始穗日期只相差2d;春江99A㊁春江23A㊁C84具有明显的感温特性,随着播种时间的推迟,始穗日期也具有明显的差异;不同的移栽方式,机移栽播始历期明显比人工移栽长,春江16A㊁春江99A㊁春江23A均表现出机插生育期比人工播始历期长3~4d的特点㊂2.2㊀不同播期及不同移栽方式对亲本叶龄动态及总叶数的影响㊀㊀以移栽时间为节点,对春江16A㊁春江99A㊁春江23A㊁C84构建了不同播种时间移栽后至始穗的叶龄曲线㊂制种亲本人工移栽后叶龄生长速度快于机械移栽,机械移栽的3种处理在经过约5d的缓苗生长期后,进入快速生长阶段,而人工移栽的处理无明显的缓苗期,移栽后2~3d进入快速生长阶段㊂表2㊀不同播期下春江16A㊁春江23A㊁春江99A㊁C84生育期类型年份移栽方式播种日期(月-日)始穗日期(月-日)播始历期/d 春江16A2020机插Ⅰ05-2508-2895机插Ⅱ05-3008-2992机插Ⅲ06-0408-3088人工05-3008-2689春江99A2020机插Ⅰ06-0508-2582机插Ⅱ06-1008-2981机插Ⅲ06-1509-0280人工06-1008-2678春江23A2020机插Ⅰ06-0508-2481机插Ⅱ06-1008-2678机插Ⅲ06-1508-3077人工06-1008-2375 C842020人工Ⅰ05-2408-2694人工Ⅱ05-3108-3193人工Ⅲ06-0709-0287㊀㊀在叶龄总数上,人工移栽的栽培方式亲本总叶龄数高于机械化移栽,在3种不同播期的机械移栽处理上,播种时间越早,显示出亲本叶龄数越高的特点㊂春江16A人工移栽总叶龄数为17叶,3种不同机插播期叶龄变化为15~16叶,人工移栽比机械移栽多1~2叶;春江99A㊁春江23A人工移栽总叶龄数为16叶,3种不同机插播期叶龄均为15叶,人工移栽比机械移栽多1叶;父本C843种不同人工移栽播期叶龄变化为17~18叶,其中5月24日和5月31日2个播期的叶龄相同,均为18叶,6月7日的播期,叶龄缩短,为17叶(图1~4)㊂2.3㊀栽插方式及播期对制种亲本花期相遇状态的影响㊀㊀不同母本栽插方式与人工移栽的父本花期相遇状态存在明显的差异(表3)㊂总体而言,父本C84人工移栽5月24日和5月31日播种与3个母本的花期相遇指数明显高于父本6月7日播种的处理㊂春江16A人工移栽处理与5月24日播种的C84父本花期指数最高,为47.37%,其次是母本机插处理Ⅰ与5月24日播种的父本花期相遇指数高,为41.18%,花期相遇指数最低的是春江16A 人工移栽方式与6月7日播种的C84,相遇指数仅为14.29%;春江99A机插处理Ⅲ同6月7日播种父本C84花期相遇指数最高,为47.62%,其次是机插处理Ⅰ与人工移栽方式同5月24日播种的C84花期相遇指数高,均为47.37%,花期相遇指数最低的为春江99A机插处理Ⅰ与6月7日播种的父本C84,相遇指数仅为9.52%;春江23A机插处㊀㊀图1㊀春江16A不同播期及栽培方式叶龄动态图2㊀春江99A不同播期及栽培方式叶龄动态理Ⅰ和机插处理Ⅱ与5月24日播种的C84花期相遇指数,以及春江23A机插处理Ⅲ与5月31日播种的C84花期相遇指数最高,均为45.00%,花期相遇指数最低的为春江23A人工移栽与6月7日播种的C84,花期相遇指数为0%㊂2.4㊀赤霉素不同用量对亲本株高和结实率的影响不同处理下母本对赤霉素用量表现出明显差异,随着赤霉素用量的增加,3个母本的株高均明显增高,但异交结实率呈现出先大幅增加后趋于平缓的特点,3个不育系在不使用赤霉素时,只有春江99A和春江23A有轻微的包茎现象,包茎率分别为5.4%和6.1%,在使用赤霉素后,全部能够解除包茎现象㊂春江16A㊁春江99A㊁春江23A在赤霉素的4个用量水平上,株高均达到了显著差图3㊀春江23A不同播期及栽培方式叶龄动态图4㊀C84不同播期叶龄动态异,但在结实率上,每667m2用量10㊁15㊁20g 具有显著的差异,每667m2用量20g与25g之间无显著差异(表4)㊂3 讨论3.1㊀机械化制种亲本生长发育特征㊀㊀在杂交水稻制种尤其是籼粳杂交水稻制种中,因母本一般为粳型血源,母本柱头外露率低或基本不外露,所以亲本的花期相遇情况是影响制种产量的重要因素之一㊂研究表明,随着传统人工移栽制种过渡到母本机移栽,水稻生育期也会发生相应的改变[13-14]㊂本研究结果表明,母本通过机械化移栽,同时播种的机械移栽母本比人工移栽的母本生育期明显延长3~5d,受母本感光性和感温性特点的影响,不同品种之间的生育期变化略有差异㊂通过对杂交籼稻制种母本机移栽特性研究表明,部分不育系机械移栽母本总叶片数增加[8,13-14],在本研究中,制种母本为粳型,表现出机械移栽母本总叶片数比人工移栽总叶片数少,这可能与粳型水稻感光性强的特点相关㊂春江16A㊀㊀表3㊀春江16A㊁春江99A㊁春江23A与父本C84不同处理花期相遇指数母本移栽方式父本花期相遇指数/%春江16A机插Ⅰ人工Ⅰ41.18人工Ⅱ27.78人工Ⅲ15.79机插Ⅱ人工Ⅰ35.29人工Ⅱ33.33人工Ⅲ21.05机插Ⅲ人工Ⅰ29.41人工Ⅱ38.89人工Ⅲ26.32人工人工Ⅰ47.37人工Ⅱ25.00人工Ⅲ14.29春江99A机插Ⅰ人工Ⅰ47.37人工Ⅱ20.00人工Ⅲ9.52机插Ⅱ人工Ⅰ31.58人工Ⅱ40.00人工Ⅲ28.57机插Ⅲ人工Ⅰ10.53人工Ⅱ40.00人工Ⅲ47.62人工人工Ⅰ47.37人工Ⅱ25.00人工Ⅲ14.29春江23A机插Ⅰ人工Ⅰ45.00人工Ⅱ19.05人工Ⅲ9.09机插Ⅱ人工Ⅰ45.00人工Ⅱ28.57人工Ⅲ18.18机插Ⅲ人工Ⅰ26.32人工Ⅱ45.00人工Ⅲ33.33人工人工Ⅰ36.84人工Ⅱ10.00人工Ⅲ0表4㊀不同赤霉素用量对株高㊁包茎率㊁异交结实率的影响品种每667m2赤霉素用量/g株高/cm包茎率/%异交结实率/%春江16A089.5e0㊀a13.0d10105.6d0㊀a21.5c15124.2c0㊀a30.5b20127.5b0㊀a35.1a25130.1a0㊀a35.2a 春江99A089.0e 5.4a15.6d1095.0d0㊀b23.5c15102.6c0㊀b28.5b20110.4b0㊀b36.8a25118.3a0㊀b37.2a 春江23A090.2e 6.1a17.4d1096.2d0㊀b25.6c15103.4c0㊀b29.8b20112.5b0㊀b37.5a25121.7a0㊀b38.1a ㊀㊀注:同列数据后无相同小写字母表示在0.05水平上差异显著㊂为晚粳型不育系,感光性比中粳性不育系春江99A㊁春江23A更表现出在不同播期下抽穗期相对集中的特性㊂3.2㊀制种产量影响因素分析㊀㊀花期相遇是实现籼粳杂交水稻制种产量的前提,在生产实践中,根据亲本特性并需要结合生产当地的气候特点,制定合理的播种时间㊁抽穗时间,以达到种子质量和数量安全目的㊂Huang等[3]研究表明,粳稻不育系最佳的始穗时间应该与当地粳稻种植始穗时间一致才能获得更高的产量和质量㊂在本研究中,母本春江16A㊁春江23A㊁春江99A采用间隔5d的3个播差方式,春江16A始穗时间3个处理之间只分别相差了1d,说明春江16A具有明显的晚粳稻的感光性,在使用机械移栽时,可以适当提前播种,增加营养生长阶段,从而获得更多的穗数和穗粒数,有利于提高制种产量;春江23A和春江99A的3个播差方式,处理间始穗时间间隔3~4d,说明春江23A和春江99A两个粳型不育系感温特性明显,在使用机械移栽时,可以适当增加播种量,通过增加亲本用种量的方式来增加田间有效穗,从而提高制种产量㊂赤霉素作为外源激素,在水稻制种中早有应用[15-17],主要体现在以下几个方面的作用:一是促进植株生长,达到解除不育系包茎;二是提高母本柱头外露率;三是保持母本柱头活性,提高异交结实率㊂在籼粳杂交水稻制种中,由于母本不包茎或基本不包茎,少量的赤霉素就可以促进植株生长㊂本研究表明,赤霉素对粳型不育系母本促进生长作用明显,在提高异交结实率方面,当计量达到一定的水平后,对母本结实率没有明显提高,说明在制种中,需要结合产量水平控制赤霉素的使用,防止植株过高而引起倒伏,造成制种产量损失㊂参考文献:[1]㊀袁隆平.中国的杂交水稻[J].中国水稻科学,1986(1):8-18.[2]㊀张桂权.5G水稻的演变和发展[J].华南农业大学学报,2019,40(5):211-216.[3]㊀HUANG Y F,WU P F,ZENG H,et al.Effect of nitrogenfertilizer,heading date,and pollination speed on the seedproduction 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科技纵横农业开发与装备 2022年第6期籼粳稻杂交后代亚种特性的鉴别实践意义浅论杨美玉( 辽阳市现代农业发展服务中心,辽宁辽阳 111018)摘要:由于水稻在籼粳属性上的界限并没有截然分开,而在缓慢的进化过程中,籼粳亚种特性是连续变异的,自然状态下的籼粳血缘也可能相互融合,相互渗透。
通过对籼粳稻杂交后代亚种特性鉴别的重要性和主要鉴别方法及发展历程进行阐述,将有利于指导杂交育种中的亲本选配,提高水稻育种效率。
关键词:籼粳稻;杂交后代;亚种特性;鉴别1 籼粳稻杂交后代亚种特性鉴别的意义水稻育种工作中倍受重视的课题之一就是籼粳稻杂种优势的利用。
在籼粳稻杂交的基础上,许多有价值的水稻品种已先后培育成功。
籼粳稻属于哪一种类型,偏籼或偏粳?亚种特性是取决于不同地域和不同气候类型,还是没有变化?是育种工作者人为选择的结果,与不同地域的关系联系是否密切?诸如此类的问题都需要深入研究。
对籼粳杂交后代亚种特征性状的正确鉴别,便是解决这些问题的前提和关键所在。
而针对上述问题,在目前水稻研究中的论述并不多见。
如果能够正确认识籼粳的自然杂交或人工杂交产生籼粳中间型或非典型籼粳的来源以及在分类系统中的地位。
以水稻杂交育种方法科学和实践可行性为基础和前提,鉴别这些品种的亚种特性,对籼粳稻间杂交后代大幅度提升可育性程度,扩大选育材料的亲合性,利用籼粳稻间杂交的杂种优势,并在现代分子遗传物质的标记和生物工程学上都有着理论性的指导意义。
2 籼粳稻杂交后代亚种特性鉴别方法的发展最早进行水稻亚种特性研究的是日本学者加藤。
该学者以形态特征、杂交亲合性与血清反应为依据,应用现代科学进行稻种分类,籼稻和粳稻两个亚种成为当时栽培稻的稻种分类的基础。
籼粳稻在谷粒上的区别是籼稻长粒、略扁平、通常无芒;内外稃茸毛疏而短、易落粒。
粳稻是短圆粒,地方品种有芒而改良品种无芒,内外稃茸毛长而密、难落粒。
籼粳稻在植株上的区别:籼稻叶呈淡绿色、叶面宽、分蘖力强、分蘖习性分散、植株高、组织硬度较为坚硬。
专利名称:水稻籼粳中间型光温敏核不育系的选育方法专利类型:发明专利
发明人:余守武,李梅珍,黄益峰,曹栋栋
申请号:CN201710796640.1
申请日:20170906
公开号:CN107466842A
公开日:
20171215
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明属于水稻育种领域,公开了一种水稻籼粳中间型光温敏核不育系的选育方法,涉及水稻两系籼粳亚种间杂种优势的利用。
本发明的目的是利用光温敏核不育供体基因,通过籼粳杂交选育籼粳中间型光温敏核不育系。
这种两系不育系具有一定比例的粳稻基因组成分,与籼型恢复系配组可选育强杂种优势的籼粳亚种间杂交稻组合;粳稻基因组成分比例小,感光性弱,降低了制种风险。
结合两系法杂交稻配组自由及不受恢保关系的制约等特点,利用这种不育系选育两系籼粳亚种间杂交稻组合,在实现水稻籼粳亚种间杂种优势的利用的同时,大大拓宽了籼粳亚种间杂种优势种质资源利用的局限性。
申请人:浙江农科种业有限公司
地址:310021 浙江省杭州市石桥路198号
国籍:CN
代理机构:北京众合诚成知识产权代理有限公司
代理人:夏艳
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水稻籼粳交亲籼型不育系的杂种优势利用吴建梅;林荔辉;吴为人;周元昌;陈志伟【期刊名称】《福建农林大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(041)001【摘要】采用珍汕97B/秀水13的后代为材料,通过回交转育,育成系列亲籼型不育系.以Ⅱ-32A为对照,按8×6不完全双列杂交,分析各不育系产量性状的遗传效应与杂种优势,评价其育种价值.结果表明:(1)产量主要性状大多受加性效应和显性效应共同控制.单株重是一个复杂性状,受显性效应控制.株高、总粒数、生育期和有效穗与结实率的表型、遗传、加性和显性相关均呈负显著或极显著相关,育种上应注意上述性状的选择,提高后代结实率.(2)株高、主穗长、粒重及生育期的狭义遗传力较高,早期选择有效;而单株重、有效穗、总粒数及结实率的狭义遗传率低,分离世代长,需高世代鉴定.(3)42个籼粳交F1中有18个组合结实率高于80%,16个组合单株重超过Ⅱ优63,杂种优势表现在单株重、株高、穗粒数等性状.【总页数】6页(P1-6)【作者】吴建梅;林荔辉;吴为人;周元昌;陈志伟【作者单位】福建农林大学作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室,福建福州350002;福建农林大学作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室,福建福州350002;福建农林大学作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室,福建福州350002;福建农林大学作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室,福建福州350002;福建农林大学作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室,福建福州350002【正文语种】中文【中图分类】S511.032【相关文献】1.应用花培技术培育水稻籼粳交两系不育材料 [J], 姚国新;黄文超;但志武2.水稻粳型亲籼系与光(温)敏核不育系亲和性测定 [J], 刘凯;杨国才;万丙良;陈志军;胡刚;游艾青3.水稻籼粳交衍生不育系的籼粳属性鉴定及配组F1优势初探 [J], 陈深广;曹立勇;斯华敏;程式华4.三系法籼粳亚种间杂种优势利用研究——Ⅰ.籼粳交不育与细胞质雄性不育的区别及其检测 [J], 王才林;张兆兰;汤述翥;施建达5.三系法籼粳亚种间杂种优势利用研究Ⅱ.籼(粳)型不育系与粳(籼)型恢复系和粳型广亲和系三交F_1的育性表现 [J], 王才林;汤述翥;张兆兰;邹江石;汤玉庚因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。