雜交水稻大穗型父本耐高溫特性研究

, ,,,層林

(湖南農業大學農學院，長沙 410128)

2012-11-02

陳 秒(1988—)，男，湖南邵陽人，碩士研究生。*通信作者，肖 曉，Emailxiao8160@163.com；張海清，Emailhunanhongli@yahoo.com.cn。

湖南省超級稻專項課題。

雜交水稻大穗型父本耐高溫特性研究

陳秒,肖曉*,張海清*,易著虎,肖層林

(湖南農業大學農學院，長沙 410128)

為了解大穗型父本R527、R353、R747、9311、RB207-1的耐高溫特性，以中穗型父本R207為對照，采用分期播種方法，研究減數分裂期、花粉充實期、抽穗開花期遇上自然高溫條件對花粉發育及結實率的影響。結果表明，在花粉母細胞減數分裂期、花粉充實期遇37℃及以上日高溫天氣，R353、R527、R207、RB207-1、R747、9311正?；ǚ勐史謩e為30.6%、80.5%、82.0%、85.4%、80.7%、76.4%，對高溫的敏感程度為RB207-1>R207、R527、R747>9311>R353。R353、R747、RB207-1、R527、R207在開花期遇日高溫37℃及以上天氣，結實率分別為33.82%、66.38%、80.83%、87.31%、84.27%，9311開花期在日高溫34.5℃條件下，結實率76.53%。R353花粉充實期、開花期耐高溫能力均最低；RB207-1、R207、R527開花期耐高溫能力較強。應用R353作父本制種在減數分裂期、花粉充實期、抽穗開花期均應避開高溫，R747、9311在開花期應避開高溫。

雜交水稻；大穗型父本；耐高溫；花粉育性；結實率

前人關于高溫對水稻生產影響的研究較多。水稻生產季節遇上極端高溫天氣，對產量影響較大[1,2]。水稻在孕穗至抽穗期對溫度敏感, 最適宜溫度為25～30℃, 日平均溫度30℃以上對花粉充實產生不利影響。在抽穗期進行高溫脅迫表明，花粉活力、花粉萌發率及結實率均顯著降低，隨著脅迫溫度的升高與時間延長，花粉活力、花粉萌發率及結實率均急劇下降[3]。在灌漿成熟期遇到高溫，對千粒重有較大影響[4]。雜交水稻育成推廣后，在生產中發現雜交組合間耐高溫能力差異顯著，某些雜交組合由于耐高溫能力弱，給生產造成較大損失[5]。因此，關于雜交水稻高溫熱害已成為了水稻研究的熱點問題。

從20世紀90年代中期以來，為了繼續提高雜交水稻單位面積產量潛力，育成了一批高配合力雜交親本，尤其是育成了特異株葉形與穗型的超級雜交水稻父本。R747、RB207-1、R353、R527、9311在長沙夏季種植，每穗總穎花數分別為408.2、341.1、244.4、208.3、207.6粒，均屬于大穗型父本[6，7]。用這些父本選配了一批超級雜交水稻組合，具有廣泛應用前景。前人對雜交水稻中、小穗型父本生育期及開花授粉特性已有研究[8，9]，關于雜交水稻大穗型父本孕穗期、抽穗開花期遇高溫天氣對花粉育性及結實率影響的研究卻鮮有報道。雜交水稻制種尤其是兩系雜交水稻制種，常安排在高溫季節，若父本耐高溫能力弱，在花粉母細胞減數分裂期至花粉發育期遇上高溫將產生敗育花粉，在開花授粉期遇上高溫將使花粉生活力降低，導致母本異交結實率低。以往研究水稻耐高溫特性，多采用人工控溫方式進行。筆者在水稻生產季節采用分期播種方法，利用自然出現的高溫條件對R527、R353、R747、9311、RB207-1等大穗型父本花粉育性與結實率的影響進行研究，以為利用大穗型父本制種的基地選擇與季節安排提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 材料與種植方法

供試材料為大穗型父本R527、R353、9311、RB207-1、R747，以中穗型父本R207為對照。試驗于2010年在長沙(湖南農業大學)進行。為使供試材料在花粉母細胞減數分裂期、花粉充實期、抽穗開花期能遇上35℃以上日高溫天氣，從3月至6月安排分期播種，即3月30日、4月30日、5月30日播種3期(播期Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)。每5葉期移栽3個小區，每小區60個單株，移栽株行距20 cm×27 cm。釆用高產栽培技術進行田間管理，使供試材料的大穗性狀得到表現。

1.2 試驗方法

每播期每小區觀察記載(10株)主莖出葉動態；幼穗分化期在小區內取主莖剝檢幼穗分化進度。

從始花至終花期每天進行花粉鏡檢：早上始花前取當天能開花(穎花內花藥伸長超過穎花長1/2高度)的穎花9朵，每3朵穎花制一個觀察片，取出全部花藥，擠出花粉，用碘化鉀液染色，在顯微鏡下觀察花粉粒形狀(圓形、不規則形)、染色程度(深淺、均勻)，按正常、染敗、圓敗、典敗進行分類，計算各類花粉的比例。

成熟期各材料各播期均選取代表性單株5株考種：單株有效穗數、每穗總粒數、每穗實粒數，計算結實率。

從6月至8月，逐日記錄每天氣溫(日高溫、日低溫、日均溫)，查對每播期群體見穗、始穗、齊穗、完穗期和群體始花、盛花、終花期的氣溫資料，得出各期父本各生長發育時期的自然溫度數據。

2 結果與分析

2.1 高溫對花粉育性的影響

長沙2010年從6月19日起出現日高溫37℃以上天氣，遇上高溫天氣的時段在6月下旬至8月上旬(表1)。

表1 長沙 2010年6月19日至8月10日日高溫資料(℃)

3月30日播期(播期Ⅰ)，R207、R353、R527在減數分裂期、花粉充實期未遇上日高溫37℃天氣，開花期經歷日高溫超過37℃天氣，花粉鏡檢結果正?；ǚ勐蕿椋篟207(85.9%)>R527(75.8%)>R353(64.7%)，表明該3個父本既使在減數分裂期、花粉充實期未遇37℃以上天氣，正常花粉率也存在差異。RB207-1、R747在減數分裂期、花粉充實期經歷37℃以上日高溫天氣，9311在花粉充實期遇上日最溫37℃以上天氣，但在開花期遇上的溫度正常，花粉鏡檢結果正常花粉率為RB207-1(85.4%)>R747(80.7%)>9311(76.4%)(表2)。

4月30日播期(播期Ⅱ)，R353、R527、R207在減數分裂期、花粉充實期經歷日高溫超過37℃天氣，正?；ǚ勐识加忻黠@降低，正常花粉率分別為30.61%、80.45%，81.95%，3個父本在減數分裂期、花粉充實期耐熱性表現為R207>R527>R353。9311、RB207-1、R747在減數分裂期、花粉充實期、開花期均未遇上日高溫37℃以上天氣，正?；ǚ勐史謩e為：82.3%、88.6%、84.4%(表2)，較播期Ⅰ均有提高。

5月30日播期(播期Ⅲ)，RB207-1在減數分裂期經歷2 d日高溫超過37℃天氣，正?；ǚ勐?0.4%，表明該父本在減數分裂期較耐高溫。其它父本在減數分裂期、花粉充實期、開花期均未遇上日高溫37℃以上天氣，R207、R353、R527、9311、R747正?；ǚ勐史謩e為：85.9%、64.7%、75.8%、76.4%、80.7%(表2)。

表2 自然高溫下供試父本花粉育性表現

以上結果表明，從高溫對花粉育性的影響分析，供試父本在減數分裂期、花粉充實期(幼穗分化Ⅵ～Ⅷ)對高溫的敏感程度有明顯差異，RB207-1>R207>R747>9311>R527>R353，即R353花粉充實期對高溫最敏感。

2.2 高溫對結實率的影響

3月30日播期(播期Ⅰ)，R353、R527在開花期經歷日最高均溫超過37℃高溫，R353的結實率極低僅有33.82%，而R527的結實率高達87.31%，從結實率指標表明R527開花期更耐高溫；R747、RB207-1在減數分裂期、花粉充實期都經歷最高均溫超過37℃高溫，R747的結實率僅66.38%，而RB207-1結實率卻有80.83%，從結實率指標分析，RB207-1在減數分裂期、花粉充實期均耐高溫(表2)。

4月30日播期(播期Ⅱ)，R207、R353、R527在減數分裂期、花粉充實期都經歷最高均溫超過37℃高溫，由于正?；ǚ勐式档?，使結實率有明顯降低，其中R353降低到只有44.21%，R207降到了75.61%，但R527結實率仍較高(表2)。

5月30日播期(播期Ⅲ)，只有RB207-1在減數分裂期經歷最高均溫超過37℃高溫，結實率降到了58.23%，表明RB207-1在減數分裂期不耐高溫(表2)。

從高溫對結實率的影響分析，不同父本對高溫的敏感程度有明顯差異，R353耐高溫能力較差。

3 小結與討論

3.1 小結

水稻減數分裂期、花粉充實期、開花期是對外界環境條件，尤其是對溫度反應最敏感的時期，也是影響水稻產量的關鍵時期[10]。本研究采用分期播種方法，使供試材料減數分裂期、花粉充實期、開花期分別遇上自然高溫條件，獲得各參試材料對高溫反應的表現。結果表明，供試父本R353、R527、R207、RB207-1、R747、9311在花粉母細胞減數分裂期、花粉充實期遇37℃及以上日高溫天氣，正?；ǚ勐史謩e為30.6%、80.5%，82.0%、85.4%、80.7%、76.4%；R353、R527、R207、RB207-1、R747在開花期遇日高溫37℃及以上天氣，結實率分別為33.82%、87.31%、84.27%、80.83%、66.38%，9311開花期未遇上37℃以上高溫，在日高溫34.5℃條件下，結實率76.53%，對開花期37℃以上高溫的反應未能定論。供試材料間對高溫的敏感程度表現較大差異，R353花粉充實期、開花期耐高溫能力均最低；RB207-1、R207、R527開花期耐高溫能力較強。

3.2 討論

雜交水稻制種，應從選育耐高溫親本、合理選擇制種基地與安排制種季節、預防與調節溫度等方面著手，避免與減輕因高溫熱害造成的損失[9]。

通過本研究得到啟示，不同供試材料對高溫的敏感程度有較大差異，因此通過耐高溫資源的利用，可以選育耐高溫親本，以遺傳途徑預防高溫危害。在選育新親本過程中，應進行耐高溫特性的鑒定。對親本耐高溫特性的鑒定，以往多數采用人工控溫鑒定法，以獲得在一定范圍內恒定高溫對親本表觀與植株內部的生理生化反應。本研究采用分期播種法，獲得了供試材料在自然高溫條件下的反應資料，更具應用價值，可作為供試材料應用的技術依據。

為了保證兩系雜交水稻制種的母本不育性表達安全，有些制種者只強調高溫對母本不育性的安全性，而忽視高溫可能對父本花粉發育及生活力的影響。長江中下游區域是雜交水稻制種的主要區域，7月上旬至8月上旬的盛夏季節，一般年份都會出現高溫時段[11,12]。雜交水稻制種時，既要保證母本不育性安全，又要保證父本育性不受高溫影響。因此，在保證母本不育性安全的前提下，要根據父本生育期特性、耐高溫特性合理安排播種期，使減數分裂期、花粉充實期、抽穗開花期避開盛夏高溫。本研究表明，應用R353作父本制種，在減數分裂期、花粉充實期、抽穗開花期均應避開日高溫35℃以上的高溫時段，應用R747、9311作父本制種，尤其在抽穗開花期應避開高溫時段。

避免高溫危害的主要措施是合理選擇制種基地與安排制種季節，使親本對高溫的敏感期避開當地的高溫天氣。盡管合理選擇基地與安排制種季節，但是減數分裂期、花粉充實期、抽穗開花期仍可能遇上高溫[13，14]。在減數分裂期、花粉充實期遇上高溫，將導致部分花粉敗育，在抽穗開花期遇上高溫，花粉的生活力降低，受精率、結實率下降。因此，針對父本對高溫的敏感性，在父本幼穗分化減數分裂期至抽穗開花期遇到高溫時，田間可保持深水層，或采用串灌、日灌夜排方式調節溫度[15]。

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S511.01

A

1001-5280(2012)07-0001-04

10.3969/j.issn.1001-5280.2012.07.01