提前割除父本對雜交水稻制種產量和種子質量的影響

孫小文，康海岐，程俊彪

（1中國種子集團有限公司，北京 100031；2四川省農業科學院作物研究所，成都 610066；3廣東省金稻種業有限公司，廣州 510640）

0 引言

雜交水稻制種是以雄性不育系作母本、雄性不育恢復系作父本，依據父母本播始歷期進行錯期栽培，同期抽穗開花，通過異花授粉結實生產雜交種子的過程。20世紀70年代以來，中國研究人員圍繞雜交水稻制種的環境因素[1-2]、栽植模式[3]、群體管理[4]、花期調節[5]、機械化[6]和化控[7]等方面開展了大量研究，已建立比較系統的雜交水稻制種技術體系[8-9]，對穩定制種產量和提升種子質量起到了一定作用。這些研究大多著眼于雜交水稻制種基礎性研究以及大田前中期管控技術探索，針對灌漿結實期制種群體管理的技術研究則鮮有報道。

近年來，中國南方雜交水稻制種區高溫、陰雨寡照等災害性天氣頻繁，雜交水稻制種田后期病害加重、群體倒伏較為普遍，制種產量和種子質量波動較大。據研究，授粉結束后提前割除父本的農藝措施可有效改善農作物灌漿結實期母本群體生長環境，減少病蟲危害，提高制種單產。雜交玉米和雜交油菜制種的有關研究較多，提前割除父本已成為玉米和油菜雜交制種的標配農藝措施。研究發現，進入油菜制種終花期提早割除父本，可增強油菜母本群體通風透光能力、減輕病害、增加結實率[10]，可改善油菜母本群體生育條件、利于角果及種子發育[11]，可減少油菜父本水肥消耗、增加油菜母本養分充足供應、增加種子飽滿度和千粒重、制種單產可提高15.0%[12]，可提高種子的商品性[13]，利于提高油菜雜交種的純度和防止機械混雜[14]，是雜交油菜制種的重要農藝措施[15-16]。研究表明，授粉結束后及時割除玉米父本，可改善玉米母本群體通風透光條件、增大根系養分供給能力、防止收割時父母本混雜[17]，可降低田間濕度，減少病害發生[18]，可提玉米母本高群體光熱利用率和邊行優勢利用[19]，可增強玉米棒三葉光合作用、可增加制種產量15.5%[20]，也可提高雜交種的商品性[21]。饒泉根[22]通過雜交水稻制種有關試驗發現，提前割除水稻父本可減輕病蟲危害和增產增收，制種單產可增加10.0%。相比較玉米和油菜，雜交水稻制種的相關研究較少，技術普及率不高。系統的開展雜交水稻制種相關技術研究，對于該技術的理論完善和推廣應用意義重大。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以中國種子集團有限公司下屬經營單位在銷的雜交水稻品種‘廣8優165’和‘宜優673’的雙親作為試驗材料。

1.2 試驗地選擇

試驗開展于2017 年。試驗地分別選擇于海南省東方市和福建省松溪縣。東方市，位于海南省西南部，為熱帶季風海洋性氣候，比較適宜雜交水稻‘廣8 優165’制種生產。松溪縣，位于福建北端的閩浙交界處，為亞熱帶濕潤季風氣候，雨熱同期，適合雜交水稻品種‘宜優673’制種生產。

1.3 試驗設計

試驗設置3種處理，詳見表1列述。

表1 割除父本的3種處理

在東方市的‘廣8 優165’規模化制種田和松溪縣的‘宜優673’規模化制種田中，隨機選取比鄰的2廂田塊，縱向均分為3小區作為一個試驗重復，實施3種處理，每小區面積為34.67 m2，父母本行比2:10，試驗重復3次。其中，‘廣8優165’制種田，雙本栽插，母本株距16.67 cm、行距20 cm，父本株距20 cm、行距20 cm，抽穗30%時連續2天各噴施“920”一次（共180 g/hm2），噴施920后第25天收獲雜交種子；‘宜優673’制種田，單本栽插，母本株距16.67 cm、行距16.67 cm，父本株距20 cm、行距20 cm，抽穗40%時連續2 天各噴施“920”1次（共450 g/hm2），噴施“920”后第26天收獲雜交種子。各小區水肥管理及病蟲害防治等一致且同當地豐產田。

1.4 測定項目與統計方法

本試驗測定的項目包括結實率、千粒重、裂穎率、發芽率、純度以及種子產量等。

從每小區中臨近父本一側的第1行母本株中連續割取100 個主莖穗進行考種，測定其結實率、千粒重（以13%標準含水量計）、裂穎率、發芽率、純度（SSR法檢測）。

分別收獲小區的雜交種測產，折合為13%標準含水量的單產。噴施“920”后第10天割除的父本丟棄于行間；噴施“920”后第20天收割的父本進行脫粒測產；母本收獲的前1天收割的父本進行脫粒測產。

采用DPS(version 17.10)統計軟件對試驗數據進行處理與分析。

2 結果與分析

2.1 對雜交水稻種子結實率、千粒重和裂穎率的影響

雜交水稻制種的結實率與其異交習性、花期相遇程度、溫濕度環境、光合產物供應以及赤霉素合理使用等密切相關[23]。群體密度過大、蔭蔽寡照和通風不良等，會加劇病蟲危害，影響光合產物供應，籽粒空秕率增加，結實率降低[24]。表2 結果顯示，‘廣8 優165’和‘宜優673’的處理1與處理2對結實率影響不顯著、但與CK 間差異顯著，處理2 與CK 間差異不顯著，說明處理1可顯著提高雜交水稻種子結實率。處理1能顯著提高雜交水稻種子結實率，可能與趕粉結束后提前割除父本改善了母本群體通風透光性、促進光合產物供應、降低空秕率等有關。

雜交水稻種子的千粒重大小與制種時親本幼穗發育、結實期籽粒充實狀況密切相關[25]，其中幼穗發育期決定穎花大小（庫容），灌漿結實期決定干物質積累的多少。表2 結果顯示，‘廣8 優165’的處理1 與CK 間差異顯著，‘宜優673’的處理1與處理2、CK間差異均顯著，說明處理1 可顯著增加雜交水稻種子的千粒重。趕粉結束后提前割除父本，通過改善母本行的生長環境，可能促進了光合作用和增加了養分供應，進而增加了籽粒干物質積累，籽粒充實度和飽滿度隨之提高。

表2 提前割除父本對雜交水稻種子結實率、千粒重和裂穎率的影響

雜交水稻種子裂穎現象普遍存在于制種之中，是水稻遺傳特性與環境互作的結果[26]。表2 結果顯示，‘廣8 優165’的處理1 與處理2、CK 間差異顯著，說明趕粉結束后提前割除父本可顯著降低易裂穎水稻品種的雜交種子裂穎率。‘宜優673’的3個處理間差異雖不顯著，但CK、處理1、處理2 的裂穎率存在依次下降趨勢，說明趕粉結束后提前割除父本也可降低‘宜優673’的雜交種子裂穎率。趕粉結束后提前割除父本，通過改善母本行的蔭蔽多濕生長環境，可促進水稻生殖器官的正常生長發育，減少裂穎發生，但因品種而異。

2.2 對雜交水稻種子發芽率和純度的影響

水稻開花后10 天左右，胚的各部均已分化完成，已具備初步生活能力，但還非常脆弱，還需要一個較漫長的生態成熟過程[25]。期間，胚的各部繼續生長，胚的體積繼續增長，胚細胞內部干物質不斷積累和內源激素不斷變化。表3 結果顯示，兩個品種的發芽率在處理1與CK間差異顯著，說明趕粉結束后提前割除父本可顯著提雜交水稻種子發芽率，可能與母本生長環境改善、種子成熟充分、病害減輕、裂穎率降低等有關。試驗也發現，趕粉結束后提前割除父本，‘廣8 優165’和‘宜優673’制種田中的稻瘟病、紋枯病和黑粉病等病害明顯減輕，霉變籽粒有所減少。

雜交水稻種子的純度受多種因素影響，包括制種用親本純度、制種過程去雜、其他花粉隔離、收曬機械混雜等因素。表3 結果顯示，‘廣8 優165’的3 個處理間無顯著差異。‘宜優673’的處理1與CK間存在顯著性差異，CK 的3 個小區中有2 個小區的純度結果偏低，分別為94.1%和96.4%，可能是因收獲期間遇雨輕微倒伏使父本割除不干凈所致。由此說明，趕粉結束后提前割除父本，利于母本在遭遇不利天氣時擇機搶收，避免因父本匆忙收割不干凈或父母本交錯倒伏引發機械混雜。

2.3 對制種產量及制種效益的影響

水稻是喜陽作物，灌漿期群體蔭蔽會導致灌漿速率急劇下降，導致空秕粒增加和粒重的顯著降低[27]。趕粉結束后提前割除父本，有利于改善制種田中母本行的通風透光和發揮邊際優勢效應，增強光合作用，促進“源”、“流”、“庫”間平衡，有利于提高制種單產。表4結果顯示，趕粉結束后提前割除父本，‘廣8優165’的雜交制種比留父本的對照增產11.6%、增加效益3281.0元/hm2，‘宜優673’的制種產量比留父本的對照增產13.0%、增加效益1940.5 元/hm2，說明提前割除父本措施既增產又增收。

3 結論與討論

本研究表明，雜交水稻制種時，趕粉結束后提前割除父本措施可顯著提高雜交水稻制種結實率、千粒重和發芽率，可顯著降低易裂穎品種的裂穎率，趕粉結束后提前割除父本措施可提高水稻雜交制種產量，增加制種收益，有利于在雜交種子成熟期遭遇連陰雨等不利天氣時擇機搶收和規避機械混雜、規避淋雨漚種甚至報廢的風險，有利于規避在雜交種子收獲期遭遇大面積倒伏致父母本混雜的風險。本研究還發現，趕粉結束后提前割除父本措施可減輕制種田中紋枯病和黑粉病等病害發生、減少病蟲危害，雜交種子飽滿且成色好。本研究的提前割除水稻父本可增產增收和減輕病蟲危害的結論與饒泉根研究結果一致。本研究還創新性的開展了提前割除父本與雜交水稻制種結實率、千粒重、裂穎率、發芽率、純度等相關性探索，初步得出了有價值的結論。

表3 提前割除父本對雜交水稻種子發芽率和純度的影響

表4 提前割除父本對制種產量及制種收益的影響

趕粉結束后提前割除父本，可適當降低制種田群體密度，適當改善透光透氣性，適當降低群體內溫度和濕度，緩解母本個體間生存競爭壓力，避免父母本間爭肥現象，可能利于邊際優勢發揮和促進光合積累，有利于減少空秕粒和增加種子充實度，有利于種子的充分成熟。水稻等禾谷類作物籽粒灌漿是一復雜但又有序的過程，普遍存在強、弱籽粒異步灌漿現象[28]，強勢籽粒灌漿啟動早且充實快，弱勢籽粒灌漿啟動緩慢且充實較差，弱勢籽粒灌漿過程易受環境影響。提前割除父本是不是通過促進弱勢籽粒灌漿過程來實現增產增效的，有待于后續研究。

綜上，趕粉結束后提前割除父本可提升雜交水稻種子質量，提高單產11.6%以上，增加經濟效益1940.5元/hm2以上，增產又增收，是值得推廣的一項農藝措施。