文献类型： 中文期刊

作者： 卢兴桂 ¹ ; 王继麟 ¹ ;

作者机构： 1.湖北省农科院粮食作物研究所

期刊名称： 杂交水稻

ISSN： 1005-3956

年卷期： 1986 年 01 期

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摘要： 一、导言 湖北光周期敏感核不育水稻(HubeiPhoto-period sensitive Genie Male- sterile Rice-HPGMR)简称光敏核不育水稻,为沔阳县沙湖原种场石明松1973年在农垦58一季晚粳大田发现。曾名“两用系”、湖北光感核不育水稻、长日照核不育水稻。原始不育株为模型。据研究,该材料在长日照条件下抽穗雄性不育,在短日照条件下抽穗雄性可育。进一步研究证明,诱导育性转换的主导因子是光照长度,即人工光照长于14小时的条件下抽穗,不育度为99～100%,光照短于13小时45分的条件下抽穗为雄性可育,第一、二次枝梗原基分化到花粉母细胞形成期,是光照长度诱导育性转换的敏感时期。此种不育材料在国内为仅见。石明松提出了将该材料的育性转换特性应用于水稻杂种优势的设想。即在不育期间配制杂交种子,在可育期间繁殖不育系种子。本研究从1982年开始,从育性的稳定性观察与研究入手,着眼于探索该材料在水稻育种上利用的可能性和途径。 二、材料和方法 (一)用石明松最初发现的MSR58A ( B), 1982年在武昌于8月24日以前经两 次镜检后,选择花粉不育率100%的植株9 个,混收再生株套袋自交种子。种子保存在 盛有氯化钙脱水剂的密封玻璃干燥器内。种子收获后的稻克在武昌移入温室保存。 (二)用1一KI液染色镜检花粉和考察结实率的方法鉴定育性。 三、试验设计、结果与分析 (一) MSR58A( B)在武昌自然日照条件下育性转换期的确定 1983、 1984两年在武昌(北纬30“27’)于 4月 20日、 5月 5日、 5月 20日、 6月 5日和6月20日播种( 1984年缺4月20日播期),单本栽插。每一播期插40—60苗,重肥培育,以促其多分率,使前一播期的抽穗末期与下一播期的抽穗始期衔接。每一播期定株10—15个,挂纸牌标记每一单穗的见穗期(以穗顶露出创叶叶鞘1～2厘米为准)。取当天见德的穗尖5-10朵颖花花药,置于3借酒精1份冰醋酸的混合液中固定,用 I—KI液染色,压片镜检花粉,计数两个视野的不育花粉和可育花粉数。与此同时,将所有当天见穗的单穗套上硫酸钠纸袋,待成熟后考察结实率。两年的结果列于表1. 表1所列表明,MSR58A(B)两年都表现了由雄性不育到可育的育性转换,即9月 1日以前花粉不育率99.50—100%(图 1),以不实率为指标的不育度为99.81—IO0%9 9月2—4日花粉不育率下降到98.5一88.4%(图2),以结实率为指标的可育度0. 33—2. 13%0 9月 5日以后,花粉不育率逐日下降到20%左右(图3),可育度上升到40%左右。若以自交结实率为依据,育性转换始拍大约为9月4日或9月5日。水稻育性鉴定的可靠性以花粉镇检大于套袋自交。因此,MSR58A(B)在武昌自然日照条件下的育性转换临界期大致是g月1日或9月2日,即9月1日或9月2日以前为雄性不育期, 9月 1日或9月 2日以后为雄性可育期。从有利于提高MSR58A(B)的繁殖产量,适宜的抽花期为9月10～20日。 又据我们历年初夏在武昌对年前移人温室保存的MSR58A( B >稻花的育性观字,在自然日照条件下,似在5月中旬还有一个由雄性可育到不育的育性转换过程,但由于*SR6 8*(B)本身的感光性,5月下旬以后不能继续抽穗,其转换临界期的确定,尚有待于采用新的感温性光敏核不育系进行观察研究。。 (二)MSR58A( B)的育性稳定性研究 从不育期的不育株率和不育度、可育期的可育株率和可育度、贮藏和异地种植对育性转换特性的影响以及可育期的异交性等方面,对育性的稳定性进行了研究。 1一群体不育期的不育性和可育期的可育性观察。用MSR58A( B)在隔离条件下繁殖的种子,分别于1983年 5月 13日, 1984年5月互日和1985年 4月18日在武昌播种,单本栽插500～1000株。于不育期的抽穗扬花期,在田间逐株观察花药形态,以鉴别不育株和可育株,同时分别于 8月 18日、 15日和17日随机取100株当天见穗的穗顶部花药,用I—KI液染色镜检,M在每一取样的单株上选1—2个当天见穗的单穗套上硫酸钠纸袋,成熟时考察套袋单穗的结实率。然后除保留已套袋单穗外,其他茎秆在距地表约20厘米处割掉,业追施肥料,促其再生。再生稻3年的见德期都在可育期,分别为9月10日、 8日和12日。在其扬花期间根据花药形态于田间逐株鉴别可育株和不育株,同时分别于g月13日、12日和13日,在不育期取花药镜检过的植株上,又取当天见穗的花药镜检;再生稻成熟后,随机取100株考察自然结实率。结果列于表2、表3和表4。 表2所列3年的观察结果表明,不育期的田间不育株率均为100%,典败花粉率都在93.1%以上,其中花粉不育率99.1～100%的植株分别为观察总株数的89%、gi%和91%,年际间的差异不显著;以不实率为指标的群体不育度为99.99～100%,年际间的差异亦不显著。我国水稻三系种子生产对不育系规定的育性指标是不育株率和不育度均为100%,可见AISR58A( B)群体在不育期的不育性达到了不育系的种子生产标准,表明在不育期的不育性是彻底的也是稳定的. 表3、表4的结果表明,可育期的可染花粉率在50.1%以上,集中分布在75.1一90%,三年的表现趋势是一致的;以结实率为指标的可育度比较离散的分布在70%以下,集中性不明显,3年的趋势也是一致的。据研究,水稻可染花粉率达到50%即有正常的结实率。已观察到的MSR58A( B)3年的花粉可染率都在50%以上,但结实率主要分布在50%以下,占了 3年调查总株数的92.6%。3年内在武昌出现的单株最高结实率,1983年为57.73＄,1984年为56.55%,1985年为68.80%,均未达到正常结实水平。又据我们1983年春、1984年春和1985年春在海南陵水(北纬18”30’)对MSR58A( B)可育度的考察,平均数分别为50.89%( 3月 13日齐穗)、。79.23%(3月19日齐穗)、83.50%(3月12日齐穗)。其中最高的单株结实率分别为59.49＄、96.54%和88.50＄,表明在海南陵水只要不遇1983年3月中旬的低温影响,结实率可接近或达到正常的水平。根据上面的结果和分析,虽然花粉的可染率在单株之间存在着一定的差异,但都能达到正常结实的需要。因此,只要可育期的温度适宜,花粉可染率仍可以认为是稳定的,但以结实率为指标的可育度则是不稳定的。这种不稳定性主要表现在地区之间,其次是单株之间,以及如表1所列的同一可育期内不同抽穗期之间的差异。 2.种子贮藏和异地种植对育性转换特性的影响。从1982年秋开始,将MSR58A(B)在可育期收获的自交种子一分为二,一份盛入有氯化钙脱水剂的干燥器贮藏,一份于当年冬季赴海南种植,利用海南陵水3月短于12小时的日照,使之在有隔离的条件下抽穗扬花,收获自交种子。对海南收获的自交种子又一分为二,一份盛人干燥家保存,一份继续在武昌秋季短日照条件下隔离繁殖。每一季繁殖的种子均如此处理。对各处理的种子分别于1984、1985年在武昌播种,进行育性转换特性的比较观察,以连年在武昌温室保存的MSR58A( B)稻南在隔离条件下繁殖的种子为对照。 1984年于 5月 1日和 6月10日分两期播种, 1985年于 4月 18日和 6月17日播两期,每一播期单本插40—60苗。对第一播期各处理的部分单株采用不断拔税和增施肥料的办法,以促其多分菜,延长抽穗期。于不育期抽穗时调查田间各处理的不育株率,成随机各取10个单株的花药镇检花粉,从8月31日开始分期取样镜检花粉,每期在随机确定的5个单株上取当天早穗的l～2个单穗的穗顶颖花5朵,混合固定,用I—KI液染色镜检,每一期混合样品制两片,每片计数两个视野的典败花粉和可育花粉。结果列于表5。 表5结果表明:(1)两年观察到的各个处理在不育期的育性表现同对照一样,即不育株率都是100%,不育花粉率为99.9～100%;( 2)各处理都具有明显的育性转换特征,虽然1985年的9月3日、9月5日的花粉不育率比1984年同期的要高,但是在同一年内各处理的育性转换与对照处理仍是同步的,可育期的可染花粉率也是近似的。因此认为,贮藏和异地种植不影响MSR58A(B)的育性和育性转换特性。 (三)可育期的异交性观察 将隔离条件下收获的MSR58人( B)自交种子于1983年 6月 20日在武昌播种,栽于 j4个塑料盆内,每盆栽 2苗, 9月 7日见穗后,将其中两盆置于正在抽穗的晚稻产量比较困的区组间走道,使其有条件接受外源花粉,将另外两盆置于有隔离条件的地方,成熟时分别考察整株结实率,范国种,1984年将上述两种处理的种子于5月l日在党是播种,各单本插植500苗,8月15日齐穗,齐穗后在田间调查群体纯度。1984年12月7日将同一来源的MSR58A( B)在海南岛陵水播种。盆栽两盆,每盆插2苗,置干有隔离的条件下抽穗扬花,其余栽在有异源花粉的选种圃田间,让其自然授粉,成熟时分别考察结实率,显留种o 1985年5月7日将上述两种处理的种子在武昌播种,各单本插植500苗。 8月 16日齐穗。齐穗后在田间调查植株群体纯度。结果列于表6。 表6的结果表明, MSR58A( D)在可育期抽穗扬花时具有一定的异交结实现象, 即使本身可育度达到87.2%的正常水平,其 中仍还有0.61%的异交种子;随着可育期的 可育度降低,其异交率有增高的趋势。根据_L述结果,在海南春季进行不育系繁殖时,可以不设隔离区,在武昌秋季繁殖不育系时应当考虑设置隔离条件。 四、讨论 (一)光敏核不育水稻育性转换期的确定问题 诱导育性转换的主导因子是光(日)照长度。在一个地区随着自然日照可照时数的变化,将会出现由雄性不育到可育和由雄性可育到不育的育性转换。根据作者观察,从不育到可育的育性转换现象是明显的。虽然以可育度为指标的育性转换始期在年际间有l～2天差异,产生这种差异的原因还特研究。鉴于以可育度为指标的育性转换始期在年际间存在着差异,考虑到同一时期不同地理纬度的日照可照时数不同,即使同一纬度的rll区与平原的可照时数、光照强度也有差异,因此,各地在应用光敏核不育水稻时,无疑需进行两年以上的分期播插试验,以确定在当地自然日照条件下由不育到可育的育性转换始期,在华南地区可能还需要确定夏季由可育到不育的育性转换末期,以为光敏核不育系的繁殖和利用确定最可靠的抽穗扬花期。 (二)光敏填不育水稻的育性稳定性问题 根据作者研究,在本试验的自然日照条件下,经提纯的光敏核不育水稻在不育期的不育性是稳定的,不育株率和不育度均可达100%,育性转换特性是稳定的;在可育期的可育株总和花粉可染率也是稳定的,但以结实率为指标的可育度是不稳定的,表现在地区之间、同一地区的年际之间和同土地区同一可育期内的不同抽穗期之间,以及群体内的单株之间。在适宜的短日照条件下,影响可育度的可能还有温度、湿度等其他因子;又由于可育度较易受其他环境因子的影响,是否雄花器在形态结构上与正常水稻存在着差异,都还有待进一步研究。近年来,作者已转育了一批具有育性转换特性的税型光敏核不育株系,这些株系在武昌9月5日以后的常温条件下,可育度集中在20%以下,比粳型核不育系在同一可育期的可育度明显低。可见光敏核不育系的可育度的不稳定性,可能还表现在拗、粳型之间的差异。 如上所述,作者认为,进一步观察研究推花器构造、影响可育度的生态因子,较通过杂交选择,以培育在可育期间具有较高可育度和广泛地域适应性的税、粳型光敏核不育系,对干核不育系在育种上的利用显然具有重要意义。 (参考文献5篇略)湖北光周期敏感核不育水稻的研究与利用 Ⅰ.育性的稳定性观察研究@卢兴桂$湖北省农科院粮食作物研究所 @王继麟$湖北省农科院粮食作物研究所中国科学院科学基金资助的课题