杂交水稻大穗型父本耐高温特性研究

, ,,,层林

(湖南农业大学农学院，长沙 410128)

2012-11-02

陈 秒(1988—)，男，湖南邵阳人，硕士研究生。*通信作者，肖 晓，Emailxiao8160@163.com；张海清，Emailhunanhongli@yahoo.com.cn。

湖南省超级稻专项课题。

杂交水稻大穗型父本耐高温特性研究

陈秒,肖晓*,张海清*,易著虎,肖层林

(湖南农业大学农学院，长沙 410128)

为了解大穗型父本R527、R353、R747、9311、RB207-1的耐高温特性，以中穗型父本R207为对照，采用分期播种方法，研究减数分裂期、花粉充实期、抽穗开花期遇上自然高温条件对花粉发育及结实率的影响。结果表明，在花粉母细胞减数分裂期、花粉充实期遇37℃及以上日高温天气，R353、R527、R207、RB207-1、R747、9311正常花粉率分别为30.6%、80.5%、82.0%、85.4%、80.7%、76.4%，对高温的敏感程度为RB207-1>R207、R527、R747>9311>R353。R353、R747、RB207-1、R527、R207在开花期遇日高温37℃及以上天气，结实率分别为33.82%、66.38%、80.83%、87.31%、84.27%，9311开花期在日高温34.5℃条件下，结实率76.53%。R353花粉充实期、开花期耐高温能力均最低；RB207-1、R207、R527开花期耐高温能力较强。应用R353作父本制种在减数分裂期、花粉充实期、抽穗开花期均应避开高温，R747、9311在开花期应避开高温。

杂交水稻；大穗型父本；耐高温；花粉育性；结实率

前人关于高温对水稻生产影响的研究较多。水稻生产季节遇上极端高温天气，对产量影响较大[1,2]。水稻在孕穗至抽穗期对温度敏感, 最适宜温度为25～30℃, 日平均温度30℃以上对花粉充实产生不利影响。在抽穗期进行高温胁迫表明，花粉活力、花粉萌发率及结实率均显著降低，随着胁迫温度的升高与时间延长，花粉活力、花粉萌发率及结实率均急剧下降[3]。在灌浆成熟期遇到高温，对千粒重有较大影响[4]。杂交水稻育成推广后，在生产中发现杂交组合间耐高温能力差异显著，某些杂交组合由于耐高温能力弱，给生产造成较大损失[5]。因此，关于杂交水稻高温热害已成为了水稻研究的热点问题。

从20世纪90年代中期以来，为了继续提高杂交水稻单位面积产量潜力，育成了一批高配合力杂交亲本，尤其是育成了特异株叶形与穗型的超级杂交水稻父本。R747、RB207-1、R353、R527、9311在长沙夏季种植，每穗总颖花数分别为408.2、341.1、244.4、208.3、207.6粒，均属于大穗型父本[6，7]。用这些父本选配了一批超级杂交水稻组合，具有广泛应用前景。前人对杂交水稻中、小穗型父本生育期及开花授粉特性已有研究[8，9]，关于杂交水稻大穗型父本孕穗期、抽穗开花期遇高温天气对花粉育性及结实率影响的研究却鲜有报道。杂交水稻制种尤其是两系杂交水稻制种，常安排在高温季节，若父本耐高温能力弱，在花粉母细胞减数分裂期至花粉发育期遇上高温将产生败育花粉，在开花授粉期遇上高温将使花粉生活力降低，导致母本异交结实率低。以往研究水稻耐高温特性，多采用人工控温方式进行。笔者在水稻生产季节采用分期播种方法，利用自然出现的高温条件对R527、R353、R747、9311、RB207-1等大穗型父本花粉育性与结实率的影响进行研究，以为利用大穗型父本制种的基地选择与季节安排提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 材料与种植方法

供试材料为大穗型父本R527、R353、9311、RB207-1、R747，以中穗型父本R207为对照。试验于2010年在长沙(湖南农业大学)进行。为使供试材料在花粉母细胞减数分裂期、花粉充实期、抽穗开花期能遇上35℃以上日高温天气，从3月至6月安排分期播种，即3月30日、4月30日、5月30日播种3期(播期Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)。每5叶期移栽3个小区，每小区60个单株，移栽株行距20 cm×27 cm。釆用高产栽培技术进行田间管理，使供试材料的大穗性状得到表现。

1.2 试验方法

每播期每小区观察记载(10株)主茎出叶动态；幼穗分化期在小区内取主茎剥检幼穗分化进度。

从始花至终花期每天进行花粉镜检：早上始花前取当天能开花(颖花内花药伸长超过颖花长1/2高度)的颖花9朵，每3朵颖花制一个观察片，取出全部花药，挤出花粉，用碘化钾液染色，在显微镜下观察花粉粒形状(圆形、不规则形)、染色程度(深浅、均匀)，按正常、染败、圆败、典败进行分类，计算各类花粉的比例。

成熟期各材料各播期均选取代表性单株5株考种：单株有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数，计算结实率。

从6月至8月，逐日记录每天气温(日高温、日低温、日均温)，查对每播期群体见穗、始穗、齐穗、完穗期和群体始花、盛花、终花期的气温资料，得出各期父本各生长发育时期的自然温度数据。

2 结果与分析

2.1 高温对花粉育性的影响

长沙2010年从6月19日起出现日高温37℃以上天气，遇上高温天气的时段在6月下旬至8月上旬(表1)。

表1 长沙 2010年6月19日至8月10日日高温资料(℃)

3月30日播期(播期Ⅰ)，R207、R353、R527在减数分裂期、花粉充实期未遇上日高温37℃天气，开花期经历日高温超过37℃天气，花粉镜检结果正常花粉率为：R207(85.9%)>R527(75.8%)>R353(64.7%)，表明该3个父本既使在减数分裂期、花粉充实期未遇37℃以上天气，正常花粉率也存在差异。RB207-1、R747在减数分裂期、花粉充实期经历37℃以上日高温天气，9311在花粉充实期遇上日最温37℃以上天气，但在开花期遇上的温度正常，花粉镜检结果正常花粉率为RB207-1(85.4%)>R747(80.7%)>9311(76.4%)(表2)。

4月30日播期(播期Ⅱ)，R353、R527、R207在减数分裂期、花粉充实期经历日高温超过37℃天气，正常花粉率都有明显降低，正常花粉率分别为30.61%、80.45%，81.95%，3个父本在减数分裂期、花粉充实期耐热性表现为R207>R527>R353。9311、RB207-1、R747在减数分裂期、花粉充实期、开花期均未遇上日高温37℃以上天气，正常花粉率分别为：82.3%、88.6%、84.4%(表2)，较播期Ⅰ均有提高。

5月30日播期(播期Ⅲ)，RB207-1在减数分裂期经历2 d日高温超过37℃天气，正常花粉率90.4%，表明该父本在减数分裂期较耐高温。其它父本在减数分裂期、花粉充实期、开花期均未遇上日高温37℃以上天气，R207、R353、R527、9311、R747正常花粉率分别为：85.9%、64.7%、75.8%、76.4%、80.7%(表2)。

表2 自然高温下供试父本花粉育性表现

以上结果表明，从高温对花粉育性的影响分析，供试父本在减数分裂期、花粉充实期(幼穗分化Ⅵ～Ⅷ)对高温的敏感程度有明显差异，RB207-1>R207>R747>9311>R527>R353，即R353花粉充实期对高温最敏感。

2.2 高温对结实率的影响

3月30日播期(播期Ⅰ)，R353、R527在开花期经历日最高均温超过37℃高温，R353的结实率极低仅有33.82%，而R527的结实率高达87.31%，从结实率指标表明R527开花期更耐高温；R747、RB207-1在减数分裂期、花粉充实期都经历最高均温超过37℃高温，R747的结实率仅66.38%，而RB207-1结实率却有80.83%，从结实率指标分析，RB207-1在减数分裂期、花粉充实期均耐高温(表2)。

4月30日播期(播期Ⅱ)，R207、R353、R527在减数分裂期、花粉充实期都经历最高均温超过37℃高温，由于正常花粉率降低，使结实率有明显降低，其中R353降低到只有44.21%，R207降到了75.61%，但R527结实率仍较高(表2)。

5月30日播期(播期Ⅲ)，只有RB207-1在减数分裂期经历最高均温超过37℃高温，结实率降到了58.23%，表明RB207-1在减数分裂期不耐高温(表2)。

从高温对结实率的影响分析，不同父本对高温的敏感程度有明显差异，R353耐高温能力较差。

3 小结与讨论

3.1 小结

水稻减数分裂期、花粉充实期、开花期是对外界环境条件，尤其是对温度反应最敏感的时期，也是影响水稻产量的关键时期[10]。本研究采用分期播种方法，使供试材料减数分裂期、花粉充实期、开花期分别遇上自然高温条件，获得各参试材料对高温反应的表现。结果表明，供试父本R353、R527、R207、RB207-1、R747、9311在花粉母细胞减数分裂期、花粉充实期遇37℃及以上日高温天气，正常花粉率分别为30.6%、80.5%，82.0%、85.4%、80.7%、76.4%；R353、R527、R207、RB207-1、R747在开花期遇日高温37℃及以上天气，结实率分别为33.82%、87.31%、84.27%、80.83%、66.38%，9311开花期未遇上37℃以上高温，在日高温34.5℃条件下，结实率76.53%，对开花期37℃以上高温的反应未能定论。供试材料间对高温的敏感程度表现较大差异，R353花粉充实期、开花期耐高温能力均最低；RB207-1、R207、R527开花期耐高温能力较强。

3.2 讨论

杂交水稻制种，应从选育耐高温亲本、合理选择制种基地与安排制种季节、预防与调节温度等方面着手，避免与减轻因高温热害造成的损失[9]。

通过本研究得到启示，不同供试材料对高温的敏感程度有较大差异，因此通过耐高温资源的利用，可以选育耐高温亲本，以遗传途径预防高温危害。在选育新亲本过程中，应进行耐高温特性的鉴定。对亲本耐高温特性的鉴定，以往多数采用人工控温鉴定法，以获得在一定范围内恒定高温对亲本表观与植株内部的生理生化反应。本研究采用分期播种法，获得了供试材料在自然高温条件下的反应资料，更具应用价值，可作为供试材料应用的技术依据。

为了保证两系杂交水稻制种的母本不育性表达安全，有些制种者只强调高温对母本不育性的安全性，而忽视高温可能对父本花粉发育及生活力的影响。长江中下游区域是杂交水稻制种的主要区域，7月上旬至8月上旬的盛夏季节，一般年份都会出现高温时段[11,12]。杂交水稻制种时，既要保证母本不育性安全，又要保证父本育性不受高温影响。因此，在保证母本不育性安全的前提下，要根据父本生育期特性、耐高温特性合理安排播种期，使减数分裂期、花粉充实期、抽穗开花期避开盛夏高温。本研究表明，应用R353作父本制种，在减数分裂期、花粉充实期、抽穗开花期均应避开日高温35℃以上的高温时段，应用R747、9311作父本制种，尤其在抽穗开花期应避开高温时段。

避免高温危害的主要措施是合理选择制种基地与安排制种季节，使亲本对高温的敏感期避开当地的高温天气。尽管合理选择基地与安排制种季节，但是减数分裂期、花粉充实期、抽穗开花期仍可能遇上高温[13，14]。在减数分裂期、花粉充实期遇上高温，将导致部分花粉败育，在抽穗开花期遇上高温，花粉的生活力降低，受精率、结实率下降。因此，针对父本对高温的敏感性，在父本幼穗分化减数分裂期至抽穗开花期遇到高温时，田间可保持深水层，或采用串灌、日灌夜排方式调节温度[15]。

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10.3969/j.issn.1001-5280.2012.07.01