開穎促進劑在水稻大規模商業制種中的應用效果

摘要：雜交水稻種子生產是優質品種推廣的關鍵，制種是種子生產中最為重要的環節。制種產量受到環境、父母本花期和花時等因素的影響。在適宜環境和父母本花期相遇的前提下，花時則是影響制種產量的關鍵。為了研究以茉莉酸甲酯為主要成分的一種新型開穎促進劑在雜交水稻大田制種應用中的效果，以4種制種雜交稻不育系母本為試驗材料，根據親本特點，前期噴施赤霉素結合抽穗期噴施開穎促進劑，對不育系花時、開穎數量、結實率和產量進行分析。結果表明：此開穎促進劑在秈稻兩系不育系和三系不育系以及粳稻三系不育系的制種中，能夠有效提前花時，提高穎花開放數量，促進集中開花，在不影響雜交種質量的前提下通過提高不育系的結實率，顯著提升制種產量，采用無人機進行大規模商業制種，其產量提升效果明顯。

關鍵詞：雜交水稻；不育系；開穎促進劑；茉莉酸甲酯

Application Effect of Spikelets Opening Accelerator in

Rice Large Scale Commercial Seed Production

GAO Shengcong1，KANG Yunhai2，LYU Jialin1，TU Bin3，WANG Pan2，FANG Yu2

（1Win-All Hi-Tech Seed Co.，Ltd.，Hefei 230000；2Shanghai ZKW Molecular Breeding Technology Co.，Ltd.，

Shanghai 200234；3Sichuan Agricultural University，Chengdu 610000）

水稻是世界三大主糧作物之一，全球一半以上的人口以大米作為口糧[1-2]。雜交水稻被稱為“第二次綠色革命”，使水稻產量和品質在原有基礎上有了質的提升，對保障我國糧食安全起著重要的作

用[3-4]。雜交水稻利用了種內雜種優勢，雜交種生產是其大面積推廣應用的關鍵。制種是種子生產的重要環節，然而因父母本花時不遇的問題，雜交水稻品種，特別是秈粳交品種的制種產量一直受到制約，影響了雜交稻品種的推廣和應用?；〞r不遇現象主要是由于制種母本，也就是雄性不育系穎花開放的分散習性引起的[5]，不育系相比于恢復系大多開花時間較晚也較為分散。早在1999年，曾曉春[6]報道了茉莉酸甲酯可以誘導穎花開放，誘導水稻提前開穎，并且誘導后的開穎數量較大，上海中科荃銀分子育種技術有限公司[7]在原有基礎上，利用茉莉酸甲酯作為主要成分，搭配激動素、6-芐氨基腺嘌呤和吐溫-20等成分，配置了新型開穎促進劑，在水稻制種上用于解決制種中花時不遇的問題，提高了雜交稻制種產量。茉莉酸甲酯復配藥劑對水稻開穎的作用已經有了一些相關研究，但是對于大規模商業化制種應用方面的研究還較少。本研究利用1個秈稻兩系不育系、1個秈稻三系不育系和2個粳稻不育系分別搭配相應的恢復系進行制種，通過在制種父母本上噴施不同用量的開穎促進劑，調查花時、開穎數量、結實率和產量來驗證此開穎促進劑在制種中的應用效果，同時利用無人機技術考察大規模商業化育種應用的效果。

1 材料與方法

1.1 供試材料 開穎促進劑藥劑由上海中科荃銀分子育種技術有限公司提供。供試水稻材料包括秈稻兩系不育系材料滬科2S（上海中科荃銀分子育種技術有限公司選育提供）、秈稻三系不育系材料荃9311A（安徽荃銀高科種業股份有限公司選育提供）和粳稻三系不育系材料嘉禾212A和荃粳1A（均由安徽荃銀高科種業股份有限公司選育提供）。其中秈稻兩系和三系不育系搭配恢復系YR1606（安徽荃銀高科種業股份有限公司選育提供），粳稻三系不育系搭配恢復系NP001（中國科學院遺傳與發育生物學研究所選育提供）進行制種。

1.2 試驗設計 試驗于2023年在安徽荃銀高科種業股份有限公司江西南城制種基地進行，試驗田土質為黃壤土，土壤有機質含量豐富，排灌方便。共設置6個藥劑噴施處理，通過不同處理的搭配形成4組試驗，具體處理和試驗安排見表1和表2。不育系和恢復系根據花期安排于6月1日開始陸續播種，于6月25日開始陸續移栽。每個小區面積為333.3m2，父母本株行栽插比為2∶10，父本栽插2期，每期間隔10d，秈稻株行距為20cm×20cm，粳稻株行距為16.5cm×16.5cm，每穴栽插1株。

試驗另設置4組無人機噴灑試驗（A1、B1、C1、D1），不設置處理6和對照組，試驗處理1～4的操作與人工噴施一致，在處理5噴施開穎促進劑時單獨用無人機進行噴灑，用藥量與人工試驗組一致，水量根據無人機用水量進行換算。無人機噴灑試驗組每組面積為0.33hm2，只進行最后測產試驗。

1.3 田間管理和操作技術 田間管理嚴格按照制種田管理進行，大田每667m2施底肥復合肥（N-P-K=15-15-15）40kg、尿素20kg，根據天氣和田間材料生長情況及時進行田間病蟲害防治和肥水管理，在幼穗分化期完成隔離設施搭建。在始穗期對父母本及時噴施赤霉素“九二〇”，在“九二〇”噴施結束后的3～5d對試驗組噴施1遍開花促進劑。此開花促進劑只能在花期內噴施1遍，噴施多次可能會導致雜交種落粒。

1.4 調查內容及方法 花時調查 處理5、處理6在處理當天及時進行始花和盛花時間統計，始花時間是指5%～10%的穎花開放時間，盛花時間是指80%～90%的穎花開放時間。開穎數量統計 處理5、處理6處理完當天在小區內隨機選取除去邊株的5個不育系單株，統計單日開穎數量，重復3次。產量性狀統計 成熟期后，收獲單株進行結實率和千粒重考察，同時對各小區進行測產。雜交種出芽率調查 成熟收獲后，隨機挑選100粒種子在發芽盒內進行發芽試驗，對發芽率進行統計，每組試驗重復3次。

2 結果與分析

2.1 不同試驗組處理對不育系開花花時的影響 各小區進行試驗處理后對花時和開穎數進行統計，具體情況如表3。噴施開穎促進劑小區相比于對照小區，始花時間都有不同程度的提前，其中A1和C1組相比于對照組提升時間更為明顯，均能提前50min以上；在盛花時間上，相比于對照，噴施開穎促進劑的小區也都有提前，其中C1和D1組較對照組均能提前60min左右達到盛花期；單株開穎數相比于對照組也都有成倍的增加，噴施開穎促進劑小區是對照組的3.80～7.17倍，其中A1組提升最多，噴施開穎促進劑小區的單株開穎數是對照的7.17倍。從結果可以看出此開穎促進劑噴施當天，對秈稻兩系不育系和三系不育系以及粳稻三系不育系制種母本穎花開放都有明顯的促進作用，能夠在明顯提前花時的同時增加當日開放的穎花數量，達到使不育系開花時間更為集中的效果。

2.2 不同試驗組處理對水稻大田制種結實率的影響 對不同處理小區的結實率進行統計可知，未噴施開穎促進劑的試驗組結實率在19.4%～46.3%之間，B2組最高，噴施開穎促進劑的試驗組結實率在45.2%～65.3%之間，A1組最高；噴施開穎促進劑的小區相比于各自的對照，結實率明顯提升17.8～27.1個百分點，對D1組處理后的效果最好。因此，噴施開穎促進劑能夠提升制種結實率（圖1）。

2.3 不同試驗組處理對水稻大田制種產量的影響 對不同處理小區的制種產量及種子發芽率進行統計，各組噴施開穎促進劑的小區相比于對照，制種產量有明顯提升，有些雜交種的千粒重也有提高，制得雜交種的發芽率與噴施清水對照組相當（表4）。在千粒重方面，B1和D1組略有提升，噴施開穎促進劑的試驗組千粒重在23.8～30.0g之間，未噴施試驗組在24.3～29.1g之間。在濕重產量上，噴施開穎促進劑的試驗組每667m2產量分別為343.0kg、432.1kg、214.5kg、187.6kg，分別較各自的對照組增產12.46%、10.23%、19.63%、19.72%，D1試驗組處理后效果最明顯。雜交種的發芽率噴施組較不噴施組略有降低但不明顯，分別在95.8%～97.1%、96.3%～97.9%之間。

綜上，此開穎促進劑能夠在不影響雜交種質量的前提下，對秈稻兩系不育系和三系不育系以及粳稻三系不育系的制種產量提升效果明顯，每667m2能夠提高10%～20%的制種產量，橫向對比不同不育系制種的產量提升幅度發現，此開穎促進劑對“粳不秈恢”的雜交稻制種產量提升更加顯著。

2.4 無人機噴灑應用 本次試驗設置了無人機噴灑的大田試驗，根據大田開穎促進劑有效用量在無人機噴施上進行換算，對上述幾個制種組合進行無人機噴灑試驗，最后進行大田制種產量測產，結果如圖2所示，相比于清水組，無人機噴施開穎促進劑后對大田雜交制種產量提升明顯，與人工噴灑效果一致。無人機噴施時各試驗組每667m2制種產量在183.2～435.2kg，除D1組外，無人機噴灑比人工噴灑濕重產量均略高，因此，后期大面積制種中噴施開穎促進劑時可采用無人機輔助。

3 結論與討論

本研究結果表明，以茉莉酸甲酯為主要成分的開穎促進劑在大田制種上能夠有效提前母本不育系花時，增加當日不育系穎花開穎數量，集中開花，通過提高制種不育系的結實率，最后在不影響雜交種質量的前提下，有效提高水稻雜交制種的產量。開穎促進劑在現代化育種上應用前景也較為廣闊，無人機的利用將大大減少制種中人工勞動力的投入，通過無人機測產試驗可看出，無人機噴施對雜交制種產量提升效果明顯。由于不育系種類的不同，此開穎促進劑的效果也有差異，在粳稻不育系中應用對于制種產量的提升更加顯著。

雜交水稻繁殖、制種產量的高低受到諸多因素影響，包括不同組合親本的特征特性、制種基地的氣候環境、土質狀況、父母本播差期、父母本行比，花期相遇程度、柱頭活力、栽培管理水平等[8]。連年的氣候差異更是導致即使制定了合理的播差期，也不一定能保證花期相遇。因此，花期預測和調節是制種產量形成的關鍵?；ㄆ诤线m的條件下，父母本的花時相遇又成為影響雜交水稻制種產量的關鍵。目前制種父母本花時差異中占據絕大多數的類型是“父早母遲”，一般情況下恢復系的花時較早，不育系開花較遲也較為分散。父本盛花時，無良好花粉受體，花粉散盡，得不到有效利用；母本盛花時，父本已衰退，無足夠的花粉提供給母體，只能接受第2天的花粉，而此時柱頭在高溫下活力逐漸下降，授粉結實率不高[9]，最終導致制種產量的降低。開穎促進劑在一定程度上能夠解決父母本花時不相遇的問題，其主要成分茉莉酸甲酯能夠促進穎花的開放，使不育系達到集中開花的效果，提升制種的結實率，最終提高制種產量。

現階段雜交水稻的發展處于瓶頸期，由于市場中雜交水稻品種同質化嚴重，在產量上想實現大的突破，秈粳遠緣雜交技術利用必然是最重要的一個方面[10-12]。目前市場已經有了一批優質秈粳雜交稻品種，并且市場反應良好，但是推廣起來，制種產量較低、制種成本高成為其面臨的主要問題。此開穎促進劑的利用將在一定程度上解決秈粳交花時不遇的問題，降低制種成本，保證制種質量。隨著科技的發展及無人機設備的推廣和應用，將使得此開穎促進劑大有可為，在減少人工成本的基礎上，有效提高大田制種的產量，一定程度上解決目前品種制種的難點和痛點。

參考文獻

[1]劉迪林，符恭震，王豐，孔樂，廖亦龍，霍興，李金華，柳武革．水稻快速育種技術的研究進展．廣東農業科學，2023，50（12）：1-11

[2]康云海，方玉，李潛龍，杜明，張從合．水稻粒型基因研究進展及其育種應用．雜交水稻，2022，37（3）：7-10

[3]劉貴富，陳明江，李明，呂慧穎，葛毅強，魏珣，楊維才．水稻育種行業創新進展．植物遺傳資源學報，2018，19（3）：416-429

[4]劉定富，應繼鋒．雜交水稻育種的新賽道．中國種業，2022（2）：13-18

[5]茍亞軍，朱薪宇，王海洋，沈榮鑫．水稻花時調控機理與育種應用．華南農業大學學報，2022，43（6）：48-59

[6]曾曉春．茉莉酸類對稻、高梁和果園草穎花開放的誘導效應．南京：南京農業大學，2002

[7]涂斌，李佳蓮，王淏，張濤，鄭靈，李仕貴，馬炳田，王玉平．一種水稻開穎促進劑及其制備方法和應用．中國，201810051794．2，2020-12-22

[8]劉愛民，肖層林，廖伏明．雜交水稻制種產業回顧及持續發展對策．雜交水稻，2023，38（3）：154-158

[9]釧興寬，李國生，王錦艷，康洪燦，楊兆春，楊釧杰．雜交粳稻不育系異交結實研究進展．雜交水稻，2023，38（2）：12-18

[10]張呈祥，劉洋，陸金根，高榮村．三系雜交粳稻新組合嘉優10號親本特征特性及高產制種技術．農業科技通訊，2023（9）：192-193，208

[11]王輝．粳型親秈恢復系及其雜種的育性和產量性狀配合力分析．熱帶農業科學，2021，41（7）：31-38

[12]胡興明，錢前．我國雜交粳稻研究的回顧與思考．中國稻米，2021，27（4）：9-11（收稿日期：2024-03-05）