2个三系水稻不育系的生育特性和异交特性研究

陈惠清，王天生，谢旺有，黄荣裕，陈锦文，谢少和，余文昌

（1．泉州市农业科学研究所，福建晋江362212；2．厦门大学，福建厦门361102）

泉州市农业科学研究所针对抗稻瘟水稻不育系谷丰A［1］米质欠佳的缺点进行遗传改良，育成育性稳定的新三系不育系伍谷A、佳谷A。经检测，佳谷B米质达部颁二等食用稻品质要求。用这2个不育系已配制出伍谷优131、伍谷优727、佳谷优131、佳谷优金占、佳谷优707等强优势组合，其中佳谷优131、佳谷优707分别参加2016年和2018年福建省水稻新品种区试和厦门大学种业创新科企联合体区试，佳谷优金占2018年参加福建省水稻新品种区试，米质达部颁二等食用稻品质要求，2019年续试并破格进入生产试验。因此，对这2个水稻不育系的生育特性和异交特性进行初步研究，为该不育系的繁殖、配制杂交新组合制种方面提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

研究材料为籼型三系水稻不育系伍谷A、佳谷A和谷丰A（CK），试验于2017年在泉州市台商区泉州市农业科学研究所水稻育种基地进行。其中伍谷A和佳谷A由泉州市农业科学研究所选育，谷丰A（CK）由福建省农业科学院水稻研究所选育。

1.2 田间试验设计

上述3个不育系进行分期播种，从2017年4月10日开始，每隔10 d左右播种1期，播种至6月10日，共7期。每期秧苗叶龄均在4～5片叶时进行大田移栽，单本种植，每期小区均种48株，株行距为20 cm×20 cm，水肥管理同大田生产。

1.3 方法

1.3.1 生育期调查 记载各不育系各期的播种期、移栽期、始穗期，计算播始历期。

1.3.2 基本形态特征调查 各不育系每期均定点标记3株进行观察，待抽穗结束后，考察株高、单株穗数和单株颖花数。

1.3.3 开花动态观察 花时动态调查，在不育系的盛花期，分别从各期小区中选始穗1～2 d的10个主穗，从上午08：30开始，08：30—12：00每隔30 min，12：00—16：00每隔1 h观察1次开花动态。单穗开花动态调查，标记各不育系即将开花的10个主穗，记载日开花数和始花至终花的天数。

1.3.4 不育系柱头活力测定 每个不育系选10个单株，从6月19日开始，每个不育系每天选开花较好、进度一致的10个穗左右，去除已开过的和未开的颖花，留下当天自然开放的颖花剪颖，套3个袋子，每个袋子2～3个单穗，防止外来花粉异交。连续剪颖套袋7 d（6月19—25日），在第7天（6月25日）上午用正处盛花期的供试恢复系（泉恢131），对每个套袋内的穗进行授粉，供粉恢复系粉源充足。20 d后，调查每袋不育系的结实率，评价3个不育系的柱头活力。

1.3.5 柱头外露率和包颈粒率调查 选取刚终花完毕的各不育系20个单穗，调查其柱头的单双边外露率及包颈粒率。

1.4 数据处理

采用Excel软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 基本生育特性

供试不育系的主要农艺性状见表1，结果表明：伍谷A和佳谷A平均株高分别比对照谷丰A矮9.7 cm和7.6 cm；伍谷A的平均单丛穗数比对照少1.2穗，但平均单穗颖花数略多于对照，达152.2朵；佳谷A的平均单丛穗数和平均单穗颖花数与对照基本相当。分期播种表明（表2）：伍谷A和佳谷A在泉州的播始历期分别为70～84 d和72～80 d，变异系数分别为4.43%和3.88%，对照的播始历期为72～85 d，变异系数为4.86%。可见，佳谷A的感温性较弱，在制种、繁殖上要加以注意。

表1 供试材料的基本特性

表2 不育系在不同播种期条件下的始穗期和播始历期比较

2.2 开花习性

7月4—10日对3个不育系单穗开花动态调查结果表明（图1），伍谷A、佳谷A和谷丰A（CK）开花时间集中在抽穗后2～5 d，累计开花率分别为89.6%、89.09%和90.04%，开花高峰期分别在第4天、第3天和第3天。开花盛期（7月7日）3个不育系的日开花时间调查结果表明（图2），各不育系的开花时间都较早，在08：00之前的日开花率达21.03%以上，为一天中最高开花率时段，伍谷A、佳谷A和谷丰A午前开花率分别为82.19%、80.39%和83.10%。

图1 3个三系不育系单穗开花动态

2.3 柱头外露率和包颈率

3个不育系柱头外露率和包颈率见表3。从表3可知，伍谷A和佳谷A的单边外露率比对照低，但双边外露率和总外露率比对照高。此外，伍谷A和佳谷A的包颈程度比对照严重。

图2 3个三系不育系花时分布

2.4 柱头活力

研究证明，柱头活力强的不育系，增加异交结实率，从而提高制种产量［2］。从3个不育系开花后延迟授粉的结实率（表4）结果表明，伍谷A和佳谷A在开花后1～2 d柱头活力最强，人工授粉结实率达到40%以上。其中，佳谷A在开花后3 d一直能保持比较强的柱头活力，人工授粉结实率达39.93%，伍谷A和佳谷A结实率从第3天和第4天开始下降，随后结实率均低于对照，开花后第5天伍谷A和佳谷A的结实率分别比对照少了23.21个和14.07个百分点，3个不育系在第7天柱头活力完全丧失，说明2个不育系的柱头活力保持时间劣于对照。伍谷A在开花后第2天柱头活力最高,这可能与亲本特性有关,有待进一步研究。

表3 3个不育系的柱头外露率和包颈率

表4 3个不育系开花后延迟授粉结实率（单位：%）

3 小结和讨论

许旭明［3］认为高异交率是不育系育种的一个重要目标。不育系异交特性的优劣，关系到不育系繁殖及其组合制种产量的高低，关系到该不育系是否有利用价值。本文对伍谷A、佳谷A基本特性进行分析结果表明：在遗传改良上，2个不育系的株高比对照矮，单穗颖花数略高于对照，伍谷A和佳谷A在泉州的播始历期分别为70～84 d和72～80 d。研究中2个不育系的开花习性聚合了亲本的有利基因，如其午前花率高和开花集中性状与对照一致，柱头外露率优于对照；然而，在研究中也发现了对异交不利的特性，2个不育系的包颈程度和柱头活力持续时间较为不理想。

水稻三系不育系的异交特性主要有3个方面：抽穗特性，开花习性和柱头特性。水稻三系不育系的异交特性不仅受自身的遗传背景影响［4］，而且与外界的环境条件和人工因素也关系密切［5］。因此，在制种繁殖过程当中，根据环境条件和亲本的特性，合理的安排播期使父母本的花期相遇，提高产量。使用赤霉素对不育系不仅可以改善柱头特性，还可以缓解包颈程度［6］。研究的不育系伍谷A和佳谷A都出现不同程度的包颈情况，可以在适当的情况下施用赤霉素使其稻穗充分抽出来，提高结实率。