不同高度的防虫网隔离对水稻花粉飘移的影响

汪德锋+袁经天+任红+雷新明+曹明+杨小锋

摘要：以籼稻恢复系R128和籼稻不育系龙特浦A为材料，研究不同高度的防虫网隔离对水稻（Oryza sativa L.）花粉飘移的影响。结果表明，2.0、2.5、3.0 m高防虫网隔离均能影响花粉漂移的频率，各处理同方向各处间的漂移频率随着距离的增大越来越小，差异越来越不明显；花粉漂移频率与风向和风速大小密切相关，即下风口的漂移频率高于上风口的漂移频率，防虫网隔离后漂移频率减少幅度较大；生产杂交种可以使用2.5 m和3.0 m高防虫网作为隔离屏障，不育系扩繁种子使用3.0 m高防虫网作为隔离屏障才符合种子的纯度要求。

关键词：水稻（Oryza sativa L.）；防虫网；隔离；花粉漂移

中图分类号：S511 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）17-3209-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.17.003

Effects of Fly Net Separating with Different Height on Pollen Flow of Rice

WANG De-feng，YUNG Jing-tian，REN Hong，LEI Xin-ming，CAO Ming，YANG Xiao-feng

（Sanya Science and Technology Academy for Crop Winter Multiplication， Sanya 572000， Hainan， China）

Abstract： A restorer line rice R128 and a male sterile rice Longtefu A were used as material， the effects of fly net separating with different heights on pollen flow of rice （Oryza sativa L.） were studied. The results showed that fly net with height of 2.0 meters，2.5 meters or 3.0 meters could affect the frequency of pollen flow，the frequency of pollen flow in the same direction of experimental treatments became smaller with the increase of distance，and the significance of difference was not more and more obvious. The frequency of pollen flow was closely related to wind direction and wind speed，namely，the frequency of pollen flow in down-wind direction was higher than in up-wind direction，and the frequency decreased after using fly net separating. Production of hybrid seeds could use fly net with height of 2.5 meters or 3.0 meters as isolation barriers， seed propagation of sterile line should use fly net with height of 3.0 meters as isolation barrier in order to conform to the seed purity.

Key words： rice（Oryza sativa L.）； fly net； separating； pollen flow

水稻（Oryza sativa L.）為自花授粉植物，其花粉在风、昆虫等传播媒介的作用下向四周扩散，导致一定的异交率。很多研究者以转基因水稻和常规稻或杂交稻分别作为供体花粉源和花粉受体研究花粉漂移，得到花粉漂移产生的异交结实率在0.011%～3.040%，说明了水稻是典型的自花授粉作物，供体花粉漂移对常规稻或杂交稻影响较小[1-7]。贾士荣研究团队以8个籼、粳稻不育系为花粉受体进行研究，发现漂移产生的异交率最高可达92.01%，最大飘移距离可远至320 m[5]，说明供体花粉漂移对不育系影响极大，接受外来花粉的能力极强。因此，在不育系扩繁或杂交水稻制种过程中，为了保证其纯度，应该采取某些措施避免除花粉供体外的花粉漂移事件的发生。目前，生产上一般采用的措施是距离隔离、花期隔离和屏障隔离[8]，均能在一定程度上避免花粉漂移事件的发生。为了节省土地资源和不误农时，小面积制种或材料扩繁通常采用屏障隔离如隔离布、塑料薄膜等。防虫网具有易透风、易固定、耐用等特点，在小面积制种或育种上同样也受到一些人的青睐，汪德锋等[9]以恢复系测64-7和不育系珍汕97A为材料，研究防虫网隔离对水稻花粉飘移距离的影响，发现使用高度3 m、孔径0.048 mm的防虫网隔离可以使生产种子纯度达到原种要求。为了进一步节省生产成本，本试验研究了不同高度的防虫网隔离对水稻花粉飘移距离的影响，以期为生产上小面积制种或材料扩繁使用合适高度的防虫网提供理论依据和数据支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料与地点

供试材料是籼稻恢复系R128（花粉供体）和籼稻不育系龙特浦A（花粉受体）。试验于2015年 8-12月在海南三亚国家农业科技园的试验基地进行，试验田面积2 hm2。基地内安装有WatchDog2550自动气象站，可实时提供气温、湿度、风速、风向、气压和雨量等气象数据。endprint

1.2 试验方法

选取地势较为平坦的地块，在田块中央划出半径为5 m的圆圈，其内种植供体花粉源籼稻恢复系R128。为确保水稻花期相遇，R128分3期播种，分别于2015年8月7、11、15日播种；龙特浦A于8月19日播种。采用不同高度防虫网物理隔离的方法对花粉漂移的控制进行研究，统一使用孔径为0.048 mm防虫网，顶部敞开。试验设0、2.0、2.5、3.0 m高防虫网隔离4个处理，0 m即不使用防虫网隔离作为试验对照（CK）。

花粉供体圆圈外四周按一定的株行距种植大于30 m长的不育系龙特浦A花粉受体带，种植后按当地常规的水肥管理，期间主要使用的农药有三唑磷、毒死蜱、杀虫双等。水稻花期前，利用防虫网将花粉供体与花粉受体隔离开；抽穗达到5%～10%时，分3～4次喷施“九二0”，每公顷用量为6.30 kg，其中母本5.40～5.55 g，父本0.75～0.90 kg；在水稻花期记载风向、风力、降雨、相对湿度及温度等气候因子。

在水稻成熟后，以花粉供体水稻种植中心为圆点、边界为取样起点，从东、东北、北、西北、西、西南、南、东南8个方向分别采集距花粉供体圆区1、2、3、4、5、6、7、10、12、15、17、20、25、30 m处花粉受体植株所结种子，各处理同一距离范围内的种子随机分3个重复采集，脱粒后分别统计数量。

利用Excel和SPSS19.0软件对不同方向、距离花粉受体植株结实情况进行统计分析，花粉漂移频率通过计算各方向各处花粉供体水稻与受体不育系的异交结实率即可得出。计算公式：漂移频率（%）=同方向同距离的受体不育系的实粒数/同处不育系的总粒数×100%。

2 结果与分析

2.1 在不用防虫网隔离下不同距离的漂移频率比较

花粉源的面積为78.5 m2。经播期调整，龙特浦A花期与第三期播种的R128都有相遇，与第二期播种的R128相遇较好。在不用防虫网隔离的条件下，从表1可以看出，1 m处最大漂移频率为24.002%，30 m处的最大漂移频率为1.901%，两个最大值均发生在西北方向，说明扬花期主要以东南风为主；东北、东、东南、南几个上风方向各距离的漂移频率比北、西北、西、西南几个下风方向相应距离的漂移频率小；各方向的漂移频率均随着距离的增大，漂移频率呈递减趋势，在30 m处，西北方向的漂移频率减少了92.08%，而东南方向减少99.34%，说明下风方向漂移频率较上风方向减少幅度小。

2.2 不同高度的防虫网隔离下不同距离的漂移频率比较

从表2可以看出，不用防虫网隔离的对照的漂移频率为0.004%～24.002%，2.0 m高防虫网隔离的漂移频率为0.001%～6.348%，2.5 m高防虫网隔离的漂移频率为0.010%～1.514%，3.0 m高防虫网隔离的漂移频率为0～0.091%，各处理的漂移频率最大值均发生在西北方向，进一步证实了扬花期主要以东南风为主。在西方和西北方向，0、2.0、2.5、3.0 m高防虫网隔离4个处理等距离各处间的漂移频率均存在显著差异；在北方和西南方向，4 m水平距离内，0、2.0、2.5、3.0 m高防虫网隔离4个处理等距离各处间的漂移频率均存在显著差异，4 m水平距离外，2.0 m和2.5 m高防虫网隔离两个处理间差异不显著，但与0、3.0 m高防虫网隔离2个处理等距离各处均存在显著差异；在南方，3 m水平距离内4个处理等距离各处的漂移频率均存在显著差异，3 m水平距离外0、2.5、3.0 m高防虫网隔离3个处理间存在显著差异，但0、2.0 m高防虫网隔离2个处理间差异不显著，2.0、3.0两个处理间具有显著差异，但2.0、2.5 m 2个处理间差异不显著；在东南方向，5 m水平距离内2.0 m和2.5 m高防虫网隔离2个处理差异不显著，但均与0、3.0 m高防虫网隔离2个处理等距离各处的漂移频率存在显著差异，5～7 m水平距离处，0、2.0、2.5 m高防虫网隔离3个处理间差异不显著，但三者与3.0 m高防虫网隔离处理存在显著差异，10 m和12 m水平距离处0、2.0、2.5 m高防虫网隔离3个处理间差异不显著，但0、2.0 m高防虫网隔离2个处理与3.0 m处理存在显著差异，2.5、3.0 m两个处理间无显著性差异；在东方，4 m水平距离内，2.0 m和2.5 m高防虫网隔离2个处理间差异不显著，但二者与0、3.0 m 2个处理均存在显著差异，4 m水平距离处，3.0 m与0、2.0、2.5 m高防虫网隔离3个处理均存在显著差异，2.0 m与0、2.5 m 2个处理差异不显著，但0、2.5 m高防虫网隔离2个处理间存在显著差异，4 m水平距离外，0、2.0、2.5 m高防虫网隔离3个处理间差异不显著，但三者与3.0 m处理存在显著差异；在东北方向，4 m水平距离内，0、2.0、2.5、3.0 m高防虫网隔离4个处理间均存在显著差异，4～7 m水平距离处，0、2.0 m高防虫网隔离2个处理差异不显著，但二者与2.5、3.0 m 2个处理均存在显著差异，7 m水平距离外，0 m与2.0 m高防虫网隔离处理差异不显著，但与2.5、3.0 m 2个处理均存在显著差异，2.5 m与2.0 m处理差异不显著，但与0、3.0 m 2个处理均存在显著差异。总的来说，0、2.0、2.5、3.0 m 4个处理间同方向各处的漂移频率随着距离的增大，频率越来越小，差异越来越小。

3 讨论

屏障隔离通过有效缩短水稻花粉扩散的距离[10]减少飘移事件的发生，达到保障扩繁材料或杂交种纯度的目的。有研究[9]表明，高度3 m、孔径0.048 mm的防虫网隔离可以使生产种子纯度达到原种要求，因此合适的防虫网也可以作为保障种子纯度的屏障。试验结果表明，不用防虫网隔离的漂移频率为0.004%～24.002%，2.0 m高防虫网隔离的漂移频率为0.001%～6.348%，2.5 m高防虫网隔离的漂移频率为0.010%～1.514%，3.0 m高防虫网隔离的漂移频率为0～0.091%，说明在一定范围内防虫网目数相同时防虫网高度与漂移频率呈反比；花粉供体和花粉受体相邻种植时，利用3.0 m高防虫网作为屏障将二者分隔，受体最大异交结实率为0.091%，即种子纯度可达99.909%以上，与汪德锋等[9]研究结果一致；用2.0 m和2.5 m高防虫网作为屏障隔离时，最大异交结实率分别为6.348%和1.514%，对应的种子纯度分别为93.652%和98.486%，2.0 m高防虫网隔离后的种子纯度不符合杂交种子质量标准规定的不低于96%的纯度，2.5 m高防虫网隔离后的种子纯度符合杂交种质量的一级标准，但不符合不育系不低于99.0%质量标准。因此，生产杂交种可以使用2.5 m和3.0 m高的防虫网作为隔离屏障，不育系扩繁种子使用3.0 m高的防虫网作为隔离屏障才符合种子的纯度要求。endprint

试验受体主要通过风传粉结实，受体结实率与花粉漂移量多少有直接关系，而花粉漂移量的多少受到开花期间风向和风速的影响。本试验结果表明，对照试验下风口西北方向的漂移频率为1.901%～24.002%，上风口东南方向的漂移频率为0.004%～0.607%，下风口的漂移频率高于上风口，这与Yuan等[11]、肖国樱[12]、汪德锋等[9]研究得出的花粉的漂移频率与开花期的风向有密切关系，下风口的漂移频率显著高于上风口的漂移频率的结果一致；但经2.0、2.5、3.0 m高的防虫网隔离后，下风口的漂移频率为0.001%～6.348%，上风口的漂移频率为0.001%～0.137%，两者的频率较对照有明显减少，这说明防虫网隔离极大地影响了水稻花粉漂移频率，与汪德锋等[9]结果一致。Song等[13，14]研究发现，风速是决定花粉扩散的主要气象因子之一，且风速大小与最大花粉扩散距离呈正比。本试验结果表明，对照的花粉漂移最大频率为24.002%，而经过不同高度的防虫网隔离后，花粉漂移最大频率为6.348%，特别是经3.0 m高防虫网隔离后最大频率仅为0.091%，远低于对照，这是因为防虫网的阻挡使风速降低，能透过防虫网的花粉自然比较少，导致频率急速下降。试验还发现，高度为0、2.0、2.5、3.0 m防虫网隔离的4个处理间同方向各处的漂移频率随着距离的增大，频率越来越小，差异越来越小。这是因为随着受体与花粉源距离的增大，空气中的花粉密度逐渐降低[6，14，15]，从而导致受体接受的花粉量越来越少，结实率自然降低。因此，花粉漂移频率随着距离的增大越来越小，且受到开花期间风向和风速的影响。

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