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水稻两系不育系103S的选育及配组应用

2022-03-30王文忠卢辉东蒯陶鹏

种子科技 2022年3期
关键词:柱头母本结实率

王文忠 卢辉东 蒯陶鹏

摘    要:水稻作为我国主要粮食作物之一,近几年在选种以及提高产量方面有了重大的技术突破。通过阐述水稻两系不育系103S选育要点中的制定选育目标、选育方法以及总结过程结果,进一步探究了水稻两系不育系103S的配组以及应用,从特征、繁殖要点以及配合力方面进行分析,以期为水稻种植业提供参考。

关键词:水稻;两系不育系;103S;选育;配组

文章编号:1005-2690(2022)03-0001-03       中国图书分类号:S511       文献标志码:B

水稻是人类赖以生存的种植作物之一,是水生草本植物。作为世界上第一个种植水稻的国家,我国有水稻增产以及选育配种的先进技术。改革开放以来,我国涌现出一大批科研技术人员,引领我国水稻产量和质量不断上升。在发展不同水稻育系时,应注重其配组选择和实际应用。

1 水稻两系不育系103S的选育过程及农艺性状

1.1 103S的选育途径

对于水稻两系不育系103S而言,选育途径方面大致分为3种[1]。第一种是对现有水稻进行改造,改造时需要注意选择适合改造成不育系的母本和父本。在选择时,一般要对先前条件进行筛选,要选择配合力较好且株高比较矮、分蘖能力比较强、米质较为优良、综合性状比较好的不同类型水稻。第二种是将具备高配力的优良恢复系进行回交转育成两系不育系的水稻。第三种是杂交选育新的两育不育系。103S是采用1892S作母本、金23B作父本进行杂交,经系统选育而成的不育性稳定、起点温度低、异交结实率高、米质优、配合力强的籼型温敏型两系不育系。

2008年冬,安徽新安种业有限公司在海南采用1892S作母本、金23B作父本进行杂交,获杂交种子21粒。2009年夏在保山种植F1(20株),混收;同年冬季在海南繁殖F2。2010年在合肥种植F3千株群体,从中选择株叶形态好、育性稳定的单株,9月割蔸再生。以后每年以2代(海南繁育1代,合肥冷水灌溉或自然低温再生种植1代)的速度,经多年选育,2014年夏在合肥F11代群体育性基本稳定,农艺性状趋于一致,将其中编号S103株系定名为103S。

1.2 103S的农艺性状

103S属籼型两用核不育系,播始历期76~97 d;平均株高83.5 cm,株型紧散适中,叶片直立内卷;茎秆粗壮、韧性好,抗倒能力强;颖壳绿色,稃尖、柱头均紫色,谷粒无芒;叶具有长、直、窄、凹、厚的特征,主茎叶片数12~15叶。分蘖力较强,单株有效穗9~11穗,穗长约24 cm,每穗总颖花数约135朵,千粒重约22.4 g。不育株率100%,不育度100%,花粉败育彻底,以典败为主,不育起点温度低于23.0 ℃。

经安徽省品种审定委员会技术鉴定,103S平均株高86.2 cm;株型松紧适中,分蘖力较强,茎秆较粗壮;剑叶较长、直立,谷粒细长,稃尖和柱头紫色,千粒重约23.5 g;穗大粒多,平均穗长25 cm,每穗总粒数180粒左右;一般单株成穗8~9个;米质无垩白半透明,外观米质好;后期落色好,不早衰,生长清秀,性状整体一致。研究资料表明,该不育系5月27日在合肥播种,播始历期79 d,稳定不育期30 d以上,柱头外露率与异交结实率高,可恢复性好。

1.3 103S的育性表现

2009年3月中旬,103S在海南抽穗开花,表现为雄性不育。

2009年在三亚分期播种103S,从2009年12月2日—2010年2月12日共8期。每期从始穗开始,逢双日镜检。同时套袋10穗,观察结果为花粉败育程度为99.97%,套袋自交结实率为0%。

2010年在三亚分期播103S,从2010年12月10日—2011年2月20日共8期。每期从始穗开始,逢双日镜检。同时套袋10穗,观察结果为花粉败育程度为99.98%,套袋自交结实率为0%。

1.4 103S的生育特征

103S在海南三亚种植,2011年11月17日播种,2012年2月10日始穗,播始历期85 d,株高83.5 cm,每穗颖花数约157朵,千粒重约24 g;在合肥5月20日—

6月20日播种,播始历期76~88 d。

103S在海南海口5月13日播種,7月28日始穗,播始历期76 d;11月17日播种,翌年2月10日始穗,播始历期85 d。

1.5 103S的开花习性与异交特性

103S开花习性好,晴天9:30开始开花,10:00~11:00为开花高峰期,柱头总外露率约74%,其中双边外露率约43%;穗包颖粒率22.6%,异交结实率30%以上;在海南海口种植柱头外露率74%,其中双边外露率43%;花时早,异交结实率高。

103S不育系1 000株以上群体整齐一致,随机取样100株,镜检53穗,花粉不育度100%,无花粉型,败育彻底;随机检查套袋69穗,自交结实率为0,不育株率100%。

1.6 稻米品质

2010年,经原农业部稻米及制品质量监督检验测试中心检测,103S不育系糙米率79.5%,精米率68.9%,整精米率60.1%,粒长6.3 mm,长宽比3.2,垩白粒率10%,垩白度1.0%,透明度1级,碱消值7.0级,胶稠度80 mm,直链淀粉含量16.6%,蛋白质9.3%。达到优质二级标准。

1.7 103S的抗逆性

经课题组在桃江病圃鉴定:叶瘟5级,穗瘟7级。在浏阳稻瘟病圃鉴定:苗叶瘟3级,穗瘟5级。稻曲病鉴定:稻曲病3级,苗期耐寒力强,制种黑粉病轻。

1.8 103S起点温度鉴定结果

2012年委托安徽省农业科学院水稻研究所对103S进行人工光温育性鉴定。在长日照14.5 h的光照条件下,设立23.0 ℃和自然温度两个温度处理;在短日照12.5 h的光照条件下,设立25.0 ℃温度处理,抽穗时镜检花粉,同时套袋观察自交结实率。在长日照条件下,23.0 ℃温度处理时,花粉不育度为100%,自交结实率为0;自然温度处理时,花粉不育度为100%,自交结实率为0。在短日照12.5 h的光照条件下,25.0 ℃温度处理时,花粉不育度为100%,自交结实率为0.14%。

1.9 103S的繁殖技术要点

2015—2016年在安徽新安种业有限公司两用核不育系繁殖基地低温水冷灌繁殖试验。试验结果表明,在满足103S育性转换的低温环境条件下,其育性转换彻底,花药肥大,散粉正常,自交结实率可达70%以上。

1.10 103S的可繁性表现

2018年12月3日在海南播种103S,繁殖面积0.2 hm2,有效穗18.3万穗/667 m2,每穗总粒数127粒,每穗实粒数73粒,实收780 kg,折合单产260 kg/667 m2。

103S具有不育起点温度低、繁制产量高、株叶形态好、配合力强等特点,千粒重大,异交结实率高,能有效提高繁、制的产量,降低生产成本。同时,具有茎秆粗壮、抗倒性强的优点,有利于机械化收割。103S育性转换起点温度较低,可有效降低制种中发生育性转换的风险,亦可保证繁殖的产量与质量。

1.11 103S的制种技术要点

103S制种宜安排在北纬23°~25°、海拔低于400 m的地区。育性敏感期安排在7月15日—8月15日为宜,抽穗扬花期应选择气候温和、雨水很少的时段。为培育壮秧,103S大田用种量约20 kg/hm2,稀播匀播,注意施好断奶肥和促蘖肥。

由于103S的生育期短,要特别注意母本的早发,要重施基肥、早施追肥。注意喷施“九二○”,抽穗10%时喷施220~250 g/hm2即可。其他有关技术与一般中稻两用核不育系制种相同。

2 103S配组组合

103S通过与大量的恢复系配组,从中选出丰产性好、品质优的组合有徽两优661、徽两优98、徽两优晶丝等,介绍如下。

2.1 徽两优661(103S/R661)

恢复系R661是用岳恢9113作母本、R498作父本去雄杂交,在后代的分离群体中采用单株定向选择、抗性加压筛选等方法培育而成的早熟高产恢复系。

2014年春季在海南用恢复系R661的多个稳定株系与103S测交配组,同年夏季在合肥种植杂种一代,其中编号为4WH661的材料(即岳恢9113/R498的F6)与103S的测交种,5月20日播种,6月10日移栽,8月10日齐穗,9月15日成熟,全生育期115 d,折合单产586.5 kg/667 m2。经2020年、2021年筛选试验,2022年拟报送海南省审定程序。

2.2 徽两优98(103S/R7018)

恢复系R7018是以黄华占/B4114后经多代系谱选育成的株叶形态好、综合抗性强、熟期转色好、恢复力强的两系恢复系。

徽两优98安徽作一稻中稻种植,全生育期约127 d,有效穗16.5万穗/667 m2,平均穗长24.5 cm,平均每穗总粒数175.5粒,结实率92.0%以上,千粒重约25 g。2018年在安徽省多点比较试验中,平均单产636.5 kg/667 m2,比对照五优308增產4.1%;2019年在安徽合肥、全椒、广德等9个试验点进行品比试验,平均单产为652.0 kg/667 m2,比对照五优308增产3.6%。经过两年品比试验,2022年拟报送安徽省中籼中早熟组审定程序。

2.3 徽两优晶丝(103S×49占)

恢复系49占是用黄华占与自选多穗型优质恢复系R58作父本杂交,连续多年进行系谱定向选育,并通过接种诱发和稻瘟病区筛选鉴定,选择抗病性强、经济性状优良单株,对各入选优良株系进行测交筛选和逐代稳定。

徽两优晶丝在2017年、2018年的品比试验中表现突出,于2019年由安徽省粮安水稻科企联合体报送审定程序。

2019年续试,平均单产为633.38 kg/667 m2,居第四位,比CK(II优838)增产5.47%(极显著),10个试点全部增产。全生育期135.1 d,比CK(II优838)短1.7 d。抗性鉴定:稻瘟病(综合指数5.5,MS),稻曲病(病级指数5,MS;病穗率8.0%),白叶枯病(病级7,S)。米质:普通。

2020年续试平均单产641.47 kg/667 m2,居第三位,比CK1(II优838)增产6.08%(显著),比CK2(丰两优4号)增产5.77%(显著),10个试点全部增产。全生育期134.8 d。抗性鉴定:稻瘟病(综合指数4.5,MS),稻曲病(病级指数7,S;病穗率15.0%),白叶枯病(病级7,S)。米质:普通。

徽两优晶丝2022年即将通过安徽省水稻品种审定委员会审定。

3 亲本特征

3.1 母本1892S

103S的母本1892S是安徽省农业科学院水稻研究所经过6年12季选育的矮秆、柱头外露率高、配合力广、抗性好、耐高温、繁殖产量高、制种容易的水稻光(温)敏两系不育系。1892S不育系平均株高62.7 cm,穗长15.8 cm,单株穗数8.6个,每穗总粒数136.3粒。可育期平均株高64.0 cm,穗长16.5 cm,千粒重22 g;柱头紫色,晴好天气10:40~11:30开花,花时较集中;柱头外露率87%,其中双露率46%,2002年制种异交结实率高达62%;半包颈,对“九二〇”较敏感,制种“九二〇”用量为345~450 g/hm2。

稻米品质:2003年安徽省农科院水稻研究所初步分析1892S稻米品质结果,米质达《优质稻谷》(GB/T 17891—1999)3级标准;抗性:中抗白叶枯,抗稻瘟病。

3.2 父本金23B

103父本金23B是湖南省常德市农科所于1982—1992年转育而成的中熟早籼优质不育系。金23B不育系平均株高68 cm,主茎11叶,分蘖力较金23A弱;平均单株有效位7~9个,包颈长度43.4%;平均穗长17.55 cm,每穗总粒数85粒,千粒重25.5 g;花时早而集中,柱头外露率高,在施用“九二〇”条件下,柱头外露率高达90%以上,其中双外露率70%以上,因而异交结实率和繁殖、制种产量高[2]。

4 103S繁殖要点

4.1 繁殖地区选择

由于103S属于水稻两系不育系,要选高纬度或较高海拔的地区培育,通常选在海拔400 m左右的云南保山地区。

4.2 103S配合力测定

4.2.1 配合力的重要性

配合力又称结合力和组合力,是指母本和父本等材料相杂交后,其结果表现出的产量和性质状况的度量,也是相对作用的体现,是一种主要的度量依据。配合力表现直接影响后续品种培育,所以要作适当取舍,一般来说一组测试中,优质的配合力恢复系在5~10个。

4.2.2 配合力测试方式

常见的配合力测试方法有4种,分别是自交系天然授粉后代的试验、自交系与同一品种群体顶交后代的试验、多系天然互交后代试验、双列杂交或两组亲本杂交的试验[3]。

如果配合力较高,配合力的波动方差就会随之变大,表明此组亲本在杂交过程中表现出相对的优势,而对于结合的后代就可以持保留状态,淘汰相对利用价值小的配合力组合。通过测试估算配合力,可以预见得出杂交组合的情况,也可以了解影响性质和状态基因遗传组合结构。

4.3 103S推广应用的安全技术措施

103S不育起点温度较低,但制种及繁殖过程中仍应坚持按照两系不育系的核心种子生产和原种繁殖程序提纯繁殖,以防止不育起点温度漂移,保障两系制种的安全性。應加强生产用种的繁殖管理,保证亲本种子质量;应选择安全的两系种子生产基地,根据当地气象条件确定最佳的播种期。研究探索高产制种技术,可提高制种产量,降低生产成本。

5 结束语

水稻种植在我国有悠久的历史。从常规品种的繁殖到三系及两系技术的应用,都离不开大量科研育种人员孜孜不倦的辛勤工作。优良不育系是水稻制种及商品种植的一个先决条件,关系到水稻产量、品质等重要指标。

为了满足人民群众日益增长的美好生活需要,在提高水稻产量的同时也要兼顾“吃饱”向“吃好”的转变。103S就是肩负这一使命孕育而生的,希望能从源头上打破“优质不高产”这个桎梏,通过该不育系选育出一大批优质的水稻品种。广大科研育种人员应坚持目标导向和问题导向相结合,为我国的水稻育种事业添砖加瓦。同时寄望103S不育系的应用和推广越来越好,为农业增效和农民增收作出应有的贡献。

参考文献:

[1]杨联松,白一松.籼型水稻光敏核不育系1892S选育及其应用研究[J].安徽农业科学,2012,40(26):12808-12810.

[2]夏胜平,李伊良,贾先勇,等.籼型优质米不育系金23A的选育[J].杂交水稻,1992(5):29-31.

[3]付新民,王岩,高冠军,等.利用水稻重组自交系进行配合力遗传分析[J].华中农业大学学报,2010,29(4):397-402.

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