2个水稻三系不育系开花习性和农艺性状的观察与研究

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　　摘要 為探明2个稳定三系不育系的特征特性，对其开花习性和部分农艺性状进行调查分析，并研究温、湿度对水稻日开花量的影响。 结果表明：所观察的2个不育系花期较集中，开花高峰期都在12：00—13：00不育系新稻97200A开花历时9 d，开花第4天达到盛花期;新稻03G43A开花历时11 d，开花第5天达到盛花期;开花时的温度和相对湿度适宜，有利于促进开花。农艺性状相关分析表明，株高与穗长显著正相关，与单株颖花数显著负相关，相关系数分别为 0.955、-0.271;有效分蘖数与单株颖花数极显著正相关，相关系数分别为 0.914;穗长与剑叶长和单穗颖花数极显著正相关，相关系数分别为 0.379、0.560;剑叶长与单穗颖花数极显著正相关，相关系数为0.397;单穗颖花数与单数颖花数极显著正相关，相关系数为0.347。
　　关键词 水稻不育系;开花习性;农艺性状;温度;湿度
　　中图分类号 S511文献标识码 A文章编号 0517-6611（2020）02-0059-02
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.02.016
　　开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　Observation and Analysis of Flowering Habits and Agronomic Characters of 2 Rice CMS Lines
　　TIAN Fang-hui， HU Xiu-ming， WANG Shu-yu et al
　　（Xinxiang Academy of Agricultural Sciences in Henan Province， Xinxiang， Henan 453002）
　　Abstract In order to explore the characteristics of 2 rice CMS lines， we investigated and analyzed the flowering habits， growth duration and main agronomic characters. And the effects of temperature and relative humidity on the daily flowering amount of rice were studied.The results showed that the flowering period of 2 rice CMS lines was relatively concentrated， and the daily peak bloom occurred between 12：00 and 13：00. The flowering duration of Xindao 97200A was 9 d and reached its flowering stage on the fourth day;the flowering of Xindao 03G43A lasted 11 d and reached its flowering stage on the 5th day. Suitable temperature and relative humidity at the time of flowering could promote flowering. The correlation analysis of agronomic traits showed that plant height was significantly positively correlated with spike length， and significantly negatively correlated with spikelets per plant， and the correlation coefficients were 0.955 and -0.271 ，respectively. There was a significant positive correlation between the number of effective tillers and the number of spikelets per plant， and the correlation coefficient was 0.914. Spike length was significantly positively correlated with flag leaf length and spikelet number per ear， and correlation coefficients of 0.379 and 0.560， respectively.There was significant positive correlation between flag leaf length and spikelet number per ear， and the correlation coefficient was 0.397. The number of spikelets per ear and the number of spikelets per plant were significantly positively correlated，with the correlation coefficient of 0.347.
　　Key words Rice CMS lines;Flowering habits;Agronomic characters;Temperature;Humidity 　　近年来，随着物质生活水平的提高，人们对稻米的需求量、品质和食用卫生提出了更高要求。由于粳米品质较籼米好，因此粳稻的消费量逐渐上升，粳稻在河南省种植面积也越来越大[1-2]，但要从有限的耕地上获得更高的产量就必须提高单产[3-4]。发展优质稻不能以牺牲产量为代价，要想高产与优质并重，杂交稻的选育和成功利用对水稻产量的提高起到了决定性作用，最好的策略是培育和推广高产、优质、抗病杂交水稻组合[5-7]。
　　育种实践证明，只有好的不育系才能组配出产量高、米质优的杂交水稻组合。因此，不育系的选育在三系杂交水稻发展中起重要作用[8]。培育新的不育系种质资源，研究其开花习性和农艺性状，了解其在育种中的利用价值为三系杂交稻的组配及制种提供重要的理论依据。河南省新乡市农业
　　科学院培育出的新粳优 1号是一个高产、优质、抗性强、适应性广的新型三系杂交粳稻品种，2011年5月通过了河南省农作物品种审定委员会审定[9]，其亲本不育系材料有很大的研究价值。鉴于此，笔者以新乡市农业科学院水稻研究所培育的2个水稻不育系为试验材料，其中不育系新稻97200A为新粳稻1号的母本材料，对2个不育系的开花习性和农艺性状进行研究，以期为进一步改良不育系及配制杂交稻新组合、提高制种产量和质量提供依据[10-11]。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验材料
　　2个不育系材料均由新乡市农业科学院水稻研究所提供，其中不育系新稻97200A为新粳优1号的母本材料。不育系材料于2018年在河南省新乡市水稻育种基地进行种植。
　　1.2 试验方法
　　播种期为5月3日，长至5叶时按行株距27 cm×14 cm进行单株栽插，每个品种种植3行，每行13株左右，其他田间管理方法与一般大田相同。
　　1.3 测定项目及方法
　　1.3.1 开花习性。2个不育系各选择始穗期相同的主穗或大分蘖穗10个，定株定穗进行观察。自开花第1日起，每天08：00—16：00每隔1 h记录1次开花量，每次观察记录数据后剪去已开颖花[12-13]，直至开花结束，统计开花期、日开花量和时开花量，并通过中国天气网记录开花期间当地每日每时的温度和相對湿度[14]。
　　1.3.2 农艺性状。2个不育系随机标定10个单株，成熟后统计株高、有效分蘖数、穗长、剑叶长、单穗颖花数和单株颖花数[8]。
　　1.4 数据处理
　　采用 Excel 2003和SPSS 22.0软件进行数据处理和统计分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 不育系开花动态
　　2.1.1
　　总开花动态。研究不育系的总开花动态不仅利于推算保持系播种时间，促进不育系和保持系花期相遇，而且利于准确掌握不育系花时高峰、适时赶粉，提高授粉效率[15]。由图1A可知，不育系的始花期、花时范围、花时高峰、盛花期和花期均有差异。 其中，新稻97200A比新稻03G43A早1 d开花，自开花第4日进入盛花期，且第4、5、6日开花量相当，无明显波峰，其花期较短，为9 d;新稻03G43A自开花第5日进入盛花期，开花时间较长，达11 d。综上所述，2个不育系自开花第4日起才会陆续进入盛花期，因此新稻97200A开花第4天、新稻03G43A开花第5天起适当增加赶粉次数利于提高结实率。此外，2个不育系均有闭颖不开花的现象，但其闭颖率都低于1%，对组配及制种影响不大，可忽略不计[14]。
　　2.1.2 日开花动态。由图 1B 可知，2个不育系均在12：00—13：00达到花时高峰。 其中，新稻03G43A在11：00—12：00有一个次高峰，与高峰开花量相差不大，分别为30.74%、35.79%;而新稻97200A无花时次高峰，在花时高峰开花量较大，达到了54.45%。因此，不育系新稻97200A花时高峰在 12：00—13：00，在此期间进行赶粉制种效率较高;不育系新稻03G43A在11：00—13：00均可进行赶粉。
　　2.1.3 温、湿度对水稻日开花量的影响。由图2 A和2 B可知，整个观察期内的日每时平均温度为25.3～31.0 ℃，其中08：00 时温度最低，14：00 时温度最高;每时平均相对湿度为49.0%～69.7%，且随着温度持续上升，相对湿度不断下降，并于温度最高（14：00）时达到最低（49.0%）。结合图1B 分析发现，2个不育系在每日12：00—13：00花时高峰时，平均温度为30.2～30.3 ℃，平均相对湿度为49.3%～51.8%，均为开花时温、湿度的适宜值[16-17]。由此可见，在田间自然环境中，适宜的温、湿度有利于促进水稻开花。
　　由图1 A可知，不育系新稻03G43A在8月23日达到盛花期，在8月21、22日开花量本该上升，实际反而下降;结合图3A可知，在8月23日花时高峰时温度在29.5 ℃左右，8月21、22日温度分别为32.5、27.5 ℃，因此可以认为在温度高于32.5 ℃或低于27.5 ℃时影响不育系新稻03G43A正常开花;而不育系新稻97200A整个花期总开花动态无明显波峰波谷，说明不育系新稻97200A花时高峰对温度变化不敏感。 结合图3B可知，2个不育系花时高峰相对湿度在43.5%～60.0%，相对于温度来说，相对湿度对日开花量的影响较小。
　　2.2 2个水稻三系不育系的田间农艺性状
　　2.2.1 农艺性状比较。
　　三系杂交水稻种子源于不育系和恢复系的杂交，亲本中以不育系的遗传特性对杂交水稻的影响最大[14]。因此，可以通过分析不育系的主要农艺性状进一步优化杂交水稻组合，以提高其产量和品质。 　　从表1可以看出，不育系新稻97200A、新稻03G43A的平均株高分别为88.02、93.01 ccm，不育系新稻03G43A明显高于新稻97200A。新稻97200A的有效分蘖数和单株颖花数较多，分别为10.40个、1 578.75朵，明显高于新稻03G43A。 新稻97200A的剑叶略长于新稻03G43A;不育系新稻97200A、新稻03G43A的穗长长度适中，新稻03G43A穗长略长于新稻97200A，但新稻97200A单穗颖花数为157.90朵，明显高于新稻03G43A，说明不育系新稻97200A的穗着粒密度较大，可能会降低内部颖花柱头接受花粉的概率，最终影响异交结实率。因此，在杂交水稻制种过程中，不育系新稻03G43A可能比新稻97200A更易于授粉，有利于异交结实。
　　2.2.2 农艺性状的相关分析。
　　由表2可知，2个不育系的株高与穗长呈显著正相关、与单株颖花数呈显著负相关，相关系数分别为0.955、-0.271;有效分蘖数与单株颖花数呈极显著正相关，相关系数为 0.914;穗长与剑叶长、单穗颖花数均呈极显著正相关，相关系数分别为 0.379、0.560;剑叶长与单穗颖花数呈极显著正相关，相关系数为0.397;单穗颖花数与单数颖花数极显著正相关，相关系数为0.347。综上可知，在进行不育系选育时，应选择株高适宜的植株，有利于控制穗长;而适宜的穗长有利于增加单穗颖花数和剑叶长，从而提高不育系异交结实率，促进籽粒灌浆。
　　3 结论与讨论
　　根据相关性分析得出，将不育系株高控制在适宜范围内能更好地协调异交结实相关性状。赶粉时，自穗顶端第1朵颖花开放，不育系新稻97200A开花第4天、新稻03G43A开花第5天起适当增加赶粉次数，赶粉时间尽量选择在12：00—13：00，有利于提高不育系异交结实率，省工省时效率高，对不育系自身制种和杂交稻组配及制种均能起到事半功倍之效。
　　马启林等[18]认为，适宜的温、湿度有利于水稻正常开花，这与该研究结果一致。但该研究中还发现，不育系新稻97200A日开花量与外界温、湿度相关性不大，开花第4日高温、第5日低温，开花量本该降低，但新稻97200A的开花量却持续增加，不影响盛花期开花，且新稻97200A盛花期日开花量虽不大，但连续3 d基本都属于盛花期，之后快速减少，开花较集中，花期较短，说明花期的长短及集中程度应该还与品种本身的生理特性[19-20]、环境因子[21]等其他因素有关，具体影响因素仍有待于进一步研究。同时，可进一步认为在开花期气候不稳定时，利用不育系新稻97200A进行杂交，可能会更好地克服因天气原因而导致的无法正常授粉。
　　2个不育系各有優点，但也有可以进一步改进的空间。例如新稻97200A穗着粒密度较大，可能会降低异交结实率，可根据农艺性状相关性适当提升株高，从而有效促进穗长，适当降低单株颖花数，从而降低穗着粒密度，提高其异交结实率。因此，在进行不育系组配时，要充分考虑到其优点及不足，选择对应的保持系或恢复系取长补短。
　　该试验仅对2个新乡本地育成的三系不育系部分特征特性进行了观察分析，其异交结实率、配合力、产量、品质及抗病性有待继续研究。为增加数据可靠性，还应与国内外其他优良不育系进行多年、多点、定时观察比较分析，为不育系的改良提供更全面可靠的参考资料，从而选育出高产、优质、抗性好、适应性广及异交习性好的不育系新品种。
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