早熟優(yōu)質(zhì)水稻三系不育系盛泰A 的創(chuàng)制與應(yīng)用

李劍波，劉玉龍，蔣建為，鄧松，曾燕

(1 岳陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院水稻所，湖南岳陽(yáng) 414000；2 湖南洞庭高科種業(yè)股份有限公司，岳陽(yáng) 414000；3 湖南龍窯山生態(tài)農(nóng)業(yè)股份有限公司，岳陽(yáng) 414000)

水稻是我國(guó)的主要糧食作物，全國(guó)60%以上的人口以稻米為主食[1]。為了更好的保證國(guó)家糧食安全，近年來(lái)國(guó)家加大了雙季稻種植推廣力度。同時(shí)隨著生活水平不斷提高，人們對(duì)稻米品質(zhì)的要求越來(lái)越高。早稻受自然氣候條件的影響，米質(zhì)很難得到提升，晚稻成為我國(guó)中高檔優(yōu)質(zhì)稻米的主要來(lái)源。為了滿足消費(fèi)者的需求和更好地適應(yīng)當(dāng)前精簡(jiǎn)化種植要求，需選育熟期更短、米質(zhì)更高的晚稻組合。

1999 年，岳陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育并審定了優(yōu)質(zhì)三系雜交水稻不育系岳4A[2]，并先后審定了以岳優(yōu)9113、岳優(yōu)360 為代表的一系列優(yōu)質(zhì)稻品種，其中岳優(yōu)9113 連續(xù)3 年(2009—2011 年)成為全國(guó)種植面積最大的雜交晚秈稻組合[2]。但該不育系也存在一定的缺陷，如可恢性不強(qiáng)、配組要求高、所配組合抗逆性普遍較弱。雖然岳優(yōu)9113 與岳優(yōu)360 米質(zhì)為部?jī)?yōu)三級(jí)，但已不能滿足當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)米質(zhì)的高要求。本研究以推廣面積較大并含有顯性早熟基因的岳4A、岳4B 和偏保型優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻五嶺香絲為主要親本，創(chuàng)制了新的早熟優(yōu)質(zhì)三系不育系盛泰A，并利用該不育系配置了一列雜交組合。本文對(duì)盛泰A 的選育過(guò)程、品種特征特性及制種習(xí)性進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)其配制的6 個(gè)雜交組合的生育期、產(chǎn)量、米質(zhì)進(jìn)行分析討論。

1 材料與方法

1.1 親本材料

本研究所用材料:岳4B、岳4A 來(lái)源于岳陽(yáng)市農(nóng)科院，五嶺香絲為來(lái)源于郴州的地方品種。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 不育系盛泰A 的創(chuàng)制

以含有水稻顯性早熟基因Ef-cd的岳4A 與岳4B 為母本，以偏保型優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻五嶺香絲為父本，將其進(jìn)行雜交。在F3代選擇一株優(yōu)良單株為母本，以岳4B 為父本再次進(jìn)行雜交，然后在F2～F9代中選擇優(yōu)良、典型單株與岳4A 同步回交，進(jìn)行核置換，低代回交淘汰微效恢復(fù)基因；中后代選擇米質(zhì)優(yōu)、熟期早、不育度高、農(nóng)藝性狀整齊一致的植株保留，從而創(chuàng)制早熟優(yōu)質(zhì)三系不育系新資源盛泰A、盛泰B，2009 年鑒定、命名[2]。詳細(xì)選育過(guò)程如圖1 所示。

圖1 盛泰A 同步回交選育圖譜Fig.1 Beeding map of Shengtai A synchronous backcross

1.2.2 農(nóng)藝性狀調(diào)查

株系材料和雜交組合按小區(qū)種植，每個(gè)小區(qū)種植330 蔸，株行距為20 cm×20 cm，田間管理按常規(guī)方式[3]。成熟后每小區(qū)各連續(xù)取10 株正常株系考種，調(diào)查株高、每株有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、千粒質(zhì)量等農(nóng)藝性狀。

1.2.3 不育度調(diào)查

對(duì)開(kāi)花盛期的盛泰A 繁殖群體隨機(jī)取樣50穗，每穗取上、中、下各2 朵穎花混合制片，用I2-KI溶液染色，在10×10 倍顯微鏡下觀察，進(jìn)行花粉不育度鑒定。在完全天然隔離條件下，插植盛泰A 群體200 株，齊穗后25 d 隨機(jī)抽樣10 株進(jìn)行考種，考查自交結(jié)實(shí)率。

1.2.4 開(kāi)花習(xí)性調(diào)查

對(duì)盛泰A 制種群體隨機(jī)取樣100 株，從始穗期至抽穗結(jié)束，每天對(duì)其開(kāi)花時(shí)間、開(kāi)穎時(shí)間、開(kāi)穎度、柱頭外露率、閉穎情況等開(kāi)花習(xí)性進(jìn)行持續(xù)調(diào)查與記載；制種結(jié)束時(shí)對(duì)制種產(chǎn)量及結(jié)實(shí)率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.2.5 生育期、米質(zhì)、抗性測(cè)定

不育系生育期、米質(zhì)及抗性以鑒定數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。在湘北地區(qū)，根據(jù)不同播種時(shí)期，每期單株移栽50蔸，群體抽穗20%時(shí)，記作抽穗期。參照優(yōu)質(zhì)稻谷GB/T17891-1999 的品質(zhì)分析方法，由農(nóng)業(yè)部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(武漢)進(jìn)行米質(zhì)分析測(cè)試。稻瘟病、白葉枯病抗性鑒定委托湖南省植物保護(hù)研究所進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不育系盛泰A 的株葉形態(tài)

不育系株高69.3 cm，株型松緊適中，劍葉窄直，葉色淡綠，葉鞘葉舌葉耳無(wú)色，稃尖無(wú)色無(wú)芒，分蘗力強(qiáng)，一般單株成穗10～12 個(gè)，耐肥抗倒，穗長(zhǎng)21.6 cm，每穗總粒數(shù)113.6，平均包頸5.3 cm、包粒數(shù)21.4，千粒質(zhì)量25.4 g。豐產(chǎn)性較好。

2.2 不育系盛泰A 的生育期

盛泰A 湘北春播播始?xì)v期85～86 d；5 月下旬夏播，播始?xì)v期73～74 d，主莖葉片數(shù)15.3；6 月下旬秋播，播始?xì)v期67～68 d，主莖葉片數(shù)14.9。適合配組早中熟晚稻雜交組合。

2.3 不育系盛泰A 的不育度

不育度鑒定，共觀察花粉14 681 粒，不育度100%，其中典敗率99.93%，圓敗率0.07%。總計(jì)考種116 穗，平均每穗總穎花數(shù)113.6。200 株群體逐穗考查，自交結(jié)實(shí)率0.002 7%。不育度達(dá)99.99%，符合不育系鑒定標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 不育系盛泰A 的開(kāi)花習(xí)性

8 月下旬晴好天氣進(jìn)行開(kāi)花習(xí)性觀察。盛花時(shí)間為10:45-12:00，午前花率76.3%，平均開(kāi)穎時(shí)間175 min，開(kāi)穎角度30°18′，單叢花期11 d，單穗花期3.6 d；施赤霉素后柱頭外露率83.8%，其中雙外露率60.5%，柱頭中等發(fā)達(dá)，穎殼關(guān)閉好，高溫閉穎率低。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考種和專(zhuān)家鑒定，平均異交結(jié)實(shí)率50.4%，制種實(shí)際產(chǎn)量3 850.5 kg/hm2。

2.5 米質(zhì)與抗性鑒定結(jié)果

2009 年經(jīng)農(nóng)業(yè)部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(武漢)測(cè)試分析:盛泰A 糙米率82.0%，整精米率68.1%，堊白粒率4.0%，堊白度0.3%，直鏈淀粉含量16.0%，膠稠度72 mm，長(zhǎng)寬比3.4，透明度1 級(jí)，食味評(píng)分8.6 分，米質(zhì)達(dá)國(guó)優(yōu)1 級(jí)。與當(dāng)前市場(chǎng)主要優(yōu)質(zhì)三系不育系米質(zhì)比較(表1)，盛泰A 堊白度較岳4A、天豐A 低；長(zhǎng)寬比較野香A、五豐A 大，外形更好；整精米率高于岳4A、天豐A、桃香1A，加工品質(zhì)高；透明度、膠稠度、直鏈淀粉含量都達(dá)到部頒1 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，適合配組優(yōu)質(zhì)組合。

表1 盛泰A 與當(dāng)前市場(chǎng)上主要優(yōu)質(zhì)三系不育系米質(zhì)指標(biāo)比較Table 1 Comparison of rice quality indexes between Shengtai A and main high-quality three line male sterile lines in the current market

2008 年經(jīng)湖南省植保研究所鑒定，盛泰A 葉瘟6 級(jí)，穗瘟7 級(jí)，感稻瘟病；經(jīng)湖南省水稻研究所鑒定，白葉枯病抗性3 級(jí)，抗白葉枯病。測(cè)配父本選擇抗稻瘟病材料，將更利于選育抗性較好的雜交組合。

3 不育系盛泰A 的應(yīng)用

3.1 選配出早熟、豐產(chǎn)晚秈組合

利用早熟優(yōu)質(zhì)三系不育系盛泰A 與R018、R9712、R722、R352、R626、R997 多個(gè)自選優(yōu)良恢復(fù)系配組，選育出6 個(gè)盛泰優(yōu)組合，其生育期及主要產(chǎn)量性狀見(jiàn)表2。其中盛泰優(yōu)9712、盛泰優(yōu)352 生育期比對(duì)照岳優(yōu)9113 短3～4 d，比五優(yōu)308 短4～5 d；盛泰優(yōu)018、盛泰優(yōu)626、盛泰優(yōu)722 生育期比對(duì)照岳優(yōu)9113 略短或一致；盛泰優(yōu)997 在長(zhǎng)江中下游作雙季晚稻種植，全生育期為116.0 d，比對(duì)照五優(yōu)308 短5.1 d。盛泰優(yōu)018 在湖南省兩年區(qū)試平均產(chǎn)量為7 858.5 kg/hm2，比對(duì)照岳優(yōu)9113 增產(chǎn)5.87%[4]；盛泰優(yōu)9712 湖南省兩年區(qū)試平均產(chǎn)量7 435.5 kg/hm2，比對(duì)照岳優(yōu)9113 增產(chǎn)5.27%；盛泰優(yōu)352 湖南省兩年區(qū)試平均產(chǎn)量8 087.6 kg/hm2，比對(duì)照岳優(yōu)9113 增產(chǎn)4.02%[5]；盛泰優(yōu)722 湖南省兩年區(qū)試平均產(chǎn)量7 522.4 kg/hm2，比對(duì)照岳優(yōu)9113增產(chǎn)9.31%；盛泰優(yōu)626 湖南省兩年區(qū)試平均產(chǎn)量8 709.0 kg/hm2，比對(duì)照岳優(yōu)9113 增產(chǎn)3.1%[6]；盛泰優(yōu)997 長(zhǎng)江中下游兩年區(qū)試平均產(chǎn)量8 959.5 kg/hm2，比對(duì)照五優(yōu)308 增產(chǎn)3.4%。盛泰A 所配組合均較同組對(duì)照增產(chǎn)。

表2 6 個(gè)盛泰優(yōu)組合主要性狀Table 2 Main characters of 6 shengtaiyou combinations

3.2 選配出優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)、廣適晚秈組合

利用盛泰A 選配的6 個(gè)組合米質(zhì)均為優(yōu)，其中盛泰優(yōu)9712 在湖南省第七次優(yōu)質(zhì)稻評(píng)選中被評(píng)為二等優(yōu)質(zhì)稻，盛泰優(yōu)626 在湖南省第九次優(yōu)質(zhì)稻評(píng)選中被評(píng)為二等優(yōu)質(zhì)稻，盛泰優(yōu)997 在湖南省第十次優(yōu)質(zhì)稻評(píng)選中被評(píng)為二等優(yōu)質(zhì)稻，盛泰優(yōu)018 湖南省區(qū)試米質(zhì)檢測(cè)結(jié)果達(dá)國(guó)標(biāo)一級(jí)米質(zhì)指標(biāo)。6 個(gè)盛泰優(yōu)組合區(qū)試米質(zhì)檢測(cè)糙米率、整精米率、透明度、堿消值、直鏈淀粉含量指標(biāo)都達(dá)到部級(jí)二級(jí)優(yōu)質(zhì)稻標(biāo)準(zhǔn)；除盛泰優(yōu)722 的膠稠度外，其他5 個(gè)組合均達(dá)到部級(jí)二級(jí)優(yōu)質(zhì)稻標(biāo)準(zhǔn)。

組合盛泰優(yōu)018、盛泰優(yōu)9712、盛泰優(yōu)352 由于米質(zhì)好，穩(wěn)產(chǎn)性好，成為湘米工程、麥后直播、蝦后直播等輕簡(jiǎn)栽培模式的主推品種，在雙季稻生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。盛泰優(yōu)722 在2020 年全國(guó)超級(jí)稻品種品質(zhì)鑒評(píng)活動(dòng)中被評(píng)為十大優(yōu)質(zhì)秈型超級(jí)稻品種。

表3 6 個(gè)盛泰優(yōu)組合主要米質(zhì)指標(biāo)Table 3 Main rice quality indexes of 6 shengtaiyou combinations

4 討論

作物種質(zhì)資源是品種改良的物質(zhì)基礎(chǔ)，利用豐富的稻種資源進(jìn)行種質(zhì)創(chuàng)新是當(dāng)前水稻種質(zhì)資源研究所面臨的重要課題[7]。生產(chǎn)上推廣面積大的品種資源往往具有優(yōu)良的遺傳基礎(chǔ)，同時(shí)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性[7]；但是作為推廣較久的品種資源，可能在某些性狀方面落后于市場(chǎng)需求。對(duì)這種綜合性質(zhì)優(yōu)良、僅存在少量缺點(diǎn)的品種，利用新的優(yōu)良種質(zhì)資源進(jìn)行改良，進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可獲得更加優(yōu)良的種質(zhì)資源[7]。本研究采用生產(chǎn)中推廣面積較大、時(shí)間較長(zhǎng)的且具有顯性早熟基因Ef-cd的岳4A，同時(shí)利用米質(zhì)優(yōu)良的地方種質(zhì)資源五嶺香絲，在保持岳4A 生育期及產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)的同時(shí)，對(duì)其米質(zhì)進(jìn)行了改良，創(chuàng)制出早熟優(yōu)質(zhì)三系不育系盛泰A。盛泰A 所配組合在增產(chǎn)的同時(shí)，生育期較當(dāng)前市場(chǎng)上的晚稻早熟組合有所減短，能更好地適應(yīng)當(dāng)前市場(chǎng)精簡(jiǎn)化栽培模式，同時(shí)其米質(zhì)得到顯著提升。其中，4 個(gè)組合為省評(píng)二等晚秈優(yōu)質(zhì)稻品種，實(shí)現(xiàn)了晚秈三系雜交稻品質(zhì)的大幅提升，很好地填補(bǔ)了早熟類(lèi)型晚稻高檔優(yōu)質(zhì)稻品種空白。