5个水稻光温敏核不育系柱头特性与异交结实率的关系

2015年第29卷第4期作物研究343

5个水稻光温敏核不育系柱头特性

与异交结实率的关系

陈舒志芬，

勇，刘

钊，袁

露，熊

朝，张海清

*

（湖南农业大学农学院，长沙410128）

摘

P88S 、Y58S 等5个水稻光温要：为探究水稻不育系的柱头特性与异交结实率的关系，以创5S 、耘9S 、培矮64S 、

敏核不育系为材料，对柱头外露率、柱头大小、柱头活力等进行了比较研究，同时以Ｒ608为父本，测定了其柱头活5个水稻不育系在柱头外露率、力和异交结实率。研究表明，柱头大小、柱头活力等方面均存在一定的差异。P88S 的柱头特性总体较好，柱头外露率达到95. 94%，柱头活力较强，活力系数为2. 71，田间异交结实率达84. 02%。培矮64S 的柱头长度和柱头宽度最小，分别是2. 41mm 和1. 10mm ，其柱头外露率93. 04%，柱头活力最弱，其异交Y58S 、结实率仅65. 47%。耘9S 、创5S 的柱头特性处于中等水平，耘9S 的异交结实率比其他两个不育系高。相关分析表明，柱头外露率、柱头长度、柱头宽度、柱头面积、柱头体积与异交结实率显著相关，相关系数分别为0. 897*、0. 934*、0. 934*、0. 939*、0. 937*；柱头活力系数与异交结实率之间相关不显著。依据不育系的柱头特性，采取合理的辅助授粉方式，有利于节省生产成本，提高杂交水稻制种产量。关键词：水稻；光温敏核不育系；柱头特性；异交结实率中图分类号：S511. 01

文献标识码：A

DOI ：10. 3969/j.issn. 1001-5280. 2015. 04. 03

5280（2015）04-0343-05文章编号：1001-

Correlation Between Outcrossing Characteristics and Stigma Feature of 5PTGMS Lines

SHU Zhi-fen ，CHEN Yong ，LIU Zhao ，YUAN Lu ，XIONG Chao ，ZHANG Hai-qing *

（College of Agronomy ，Hunan Agricultural University ，Changsha ，Hunan 410128，China ）

Abstract ：To explore the correlation between outcrossing characteristics and stigma feature of 5PTGMS lines ，an experi-ment was carried out to test the stigma exsertion rate ，stigma size ，stigma vitality of 5PTGMS lines ，Chuang 5S ，Yun 9S ，Peiai 64S ，P88S and Y58S respectively．The stigma vitality and seed outcrossing rate of Ｒ608were measured as male par-ent．The results showed that ：1）there was certain difference in stigma exsertion rate ，stigma size ，stigma vitality among 5PTGMS lines ，2）the stigma feature of P88S was the best among 5PTGMS lines with its coefficient of stigma vitality reac-hing up to 2．71，stigma exsertion rate 95．94%outcrossing rate 84．02%．The stigma length and stigma width of Peiai 64s are the smallest ，which are 2．411mm and 1．10mm respectively．Its stigma exsertion rate is 93．04%，being the lowest ，and its outcrossing rate is only 65．47%．The stigma feature of Yun 9S ，Y58S ，Chuang 5S are at the middle level ，but out-crossing rate of Yun 9S is higher than that of the other two．Correlation analysis showed that ，the correlation coefficients of stigma exsertion rate ，stigma length ，stigma width ，area and volume of stigma to outcrossing rate are r =0．897*，r =0．934*，r =0．934*，r =0．939*，r =0．937*．There were no significant coefficient correlation between Stigma vitality and outcrossing rate．Based on stigma characteristics of 5PTGMS ，we can take auxiliary pollination measure reasonably to save production costs ，and to improve Hybrid rice seed production．

05-07收稿日期：2015-Email ：selfreliance110@126. com 。*通信作者：张海清，作者简介：舒志芬（1989－），硕士研究生，博士，教授，主要从事杂女，山西临汾人，Email ：hunanhongli@aliyun. com 。交水稻生产种子与加工研究与教学，

基金项目：国家科技支撑计划项目（2014BAD06B07）。

344CＲOPＲESEAＲCH

Keywords ：rice ；PTGMS line ；stigma feature ；outcrossing rate

2015，29（4）

水稻不育系的异交特性是影响不育系繁殖与杂交水稻制种产量及种子生产成本的重要因素之

［1］

一。因此，不育系优良的异交特性成为杂交水稻制种的关键

［2 4］

1. 2试验设计

。水稻不育系异交特性主要包括穗

试验于2014年4 10月在湖南武冈隆平种业

有限公司制种基地进行。每个不育系和恢复系均分3期播种，每期不育系与3期父本配合移栽。不育系5 6叶移栽，株行距17cm ˑ 17cm ，每小区8行，每行45穴，每穴移栽2 3株。父本6 7叶移栽，株行距20cm ˑ 25cm 。在不育系见穗期按300“920”。g /hm2用量喷施1. 31. 3. 1

测试项目与方法

面积、体积测定柱头大小、

部特点（包颈长度、包颈粒率）、柱头特性（柱头形

态、柱头生活力、柱头外露率）、开花习性（花时、张颖角度、张颖历时）等性状，其中最主要的是柱头特［5，6］

。朱英国［7］研究发现，性父母本花期相遇，在父本花粉供应充足的前提下，光温敏核不育系间的异交结实率仍存在一定的差异。前人为了合理地利用水稻不育系，先后对光温敏不育系的开花习性与异交结实的关系进行了广泛而深入的研究

［8，9］

。柱头

是不育系接受外来花粉完成受精结实的花器，其柱头外露情况以及柱头活力的大小影响着不育系的异交结实情况。有研究表明，柱头外露不育系的总异交结实约占其颖花开花当日以后接受花粉异交结实的两倍；柱头未外露的颖花的异交结实率接近外露

［10］［8］

不育颖花的1/3 1/4。林建荣等研究发现，

每个品种选取正在开花的颖花10朵，用镊子将

颖花取下，放入FAA 固定液中保存备用。采用体视显微镜直接测定柱头的长度、宽度，计算柱头面积及

［10］

体积。计算公式如下：

柱头面积=柱头长（A ）ˑ 柱头宽（E ）

2

柱头体积=πA （E /2）1. 3. 2

柱头外露情况调查

，对各不育系喷施“920”在不育系进入始穗期，

随机选取30个已经全部开花的稻穗，调查柱头单边外露率、双边外露率、柱头总外露率。具体测定指标与计算公式如下：

单边柱头外露率=单边柱头外露的颖花数/所有颖花数ˑ 100%

双边柱头外露率=双边柱头外露的颖花数/所有颖花数ˑ 100%

柱头总外露率=柱头外露的颖花数/所有颖花数ˑ 100%1. 3. 3

柱头生活力测定

每个不育系选取即将进入盛花期的10个单株，对当天自然开放的颖花做标记，然后当天下午去除其他未标记颖花并进行套袋处理，共21袋，每袋2 3单穗。

从第1天起以恢复系Ｒ608对不育系进行授粉，每个不育系处理3袋，连续授粉7d 。授粉后继20d 后调查各不育系的结实率，续套袋，并计算出每个不育系每天结实率的平均值，以此来反应各不育系的柱头生活力，并计算柱头生活力系数，计算公［8］

式如下：

系柱头外露率的高低也直接影响着其异交结实率的高低。柱头的长度和宽度对柱头外露率有在一定的影响

［11，12］

。不育系开花后第2天，仍有65%以上外

［13］

露的柱头保持着受粉能力。而外露柱头保持接

受花粉的能力越高，接受外来花粉受精结实的可能

［14］

异交结实率就越高。性就越大，

选目前随着杂交水稻种子生产成本越来越高，用高异交结实率的不育系以及根据不育系的异交特性采用合理的辅助措施提高异交结实率已成为杂交

水稻种子生产的重要研究内容。本文通过对5个实用型水稻光温敏核不育系的柱头特性及其与异交结实率的关系进行研究，旨在为杂交水稻种子生产提供参考。

1

1. 1

材料与方法

材料

供试水稻光温敏核不育系为创5S 、耘9S 、培矮

64S 、P88S 、Y58S ；恢复系材料为Ｒ608。创5S 和耘9S 由湖南农业大学水稻研究所提供；培矮64S 、P88S 、Y58S 和Ｒ608由袁隆平种业股份有限公司提供。

2015年第29卷第4期作物研究345

柱头生活力系数=柱头外露颖花开花后第2 4天外露柱头结实率/开花当天外露柱头结实率1. 3. 4

不育系异交结实率调查

选择父母本花期相遇良好的小区进行小面积制种，始穗期喷施“920”后，在父本始花期至终花期，每日进行2次人工辅助授粉，成熟期考查异交结实率。1. 4

数据处理

采用Excel 2007和SPSS 软件进行统计分析。

表1Table 1

不育系P88S 耘9S Y58S 创5S 培矮64S

柱头长（mm ）2. 85ʃ 0. 04a 2. 84ʃ 0. 16a 2. 60ʃ 0. 06b 2. 60ʃ 0. 14b 2. 41ʃ 0. 14c

2

2. 1

结果与分析

柱头大小及形态特征

供试不育系的柱头长度、柱头宽度、柱头面积和体积列于表1。P88S 和耘9S 的柱头长度最长，分别为2. 85mm 和2. 84mm ，其次是Y58S 和创5S ，培矮64S 的柱头最短，Y58S 、为2. 41mm ，且P88S 、耘9S ，创5S 和培矮64S 之间存在显著性差异。

柱头宽度、柱头面积和柱头体积大小也呈现同一趋势，即P88S 、耘9S ＞Y58S 、创5S ＞培矮64S 。

5个不育系的柱头特性柱头宽（mm ）1. 39ʃ 0. 07a 1. 34ʃ 0. 10a 1. 26ʃ 0. 06b 1. 24ʃ 0. 09b 1. 10ʃ 0. 07c

2

柱头面积（mm ）

3

柱头体积（mm ）

Stigma traits for 5PTGMS lines

3. 96ʃ 0. 20a 3. 82ʃ 0. 47a 3. 27ʃ 0. 20b 3. 22ʃ 0. 35b 2. 65ʃ 0. 23c

4. 34ʃ 0. 42a 4. 07ʃ 0. 80a 3. 23ʃ 0. 35b 3. 14ʃ 0. 56b 2. 30ʃ 0. 33c

2. 2柱头外露率

将各不育系的柱头外露情况按双边外露率、单边外露率和总外露率3类进行统计（表2）。表2表明：不育系的柱头总外露率都达到了90%以上，且双边外露率都超过了50%。耘9S 的柱头总外露率最高为97. 58%，其它不育系柱头外露率从高至低

表2

Table 2

不育系

耘9S Y58S P88S 培矮64S 创5S

总外露率（%）97. 58ʃ 0. 44a 97. 05ʃ 0. 69a 95. 94ʃ 0. 38a 93. 04ʃ 0. 81a 92. 87ʃ 1. 24a

P88S 、依次为Y58S 、培矮6S 、创5S ，分别为97. 05%、

95. 94%、93. 04%、92. 87%。5个不育系柱头双边外露率均高于单边外露率。耘9S 的柱头双边外露率最高，达73. 49%。不育系的单边外露率从大到Y58S 、小依次为P88S 、创5S 、耘9S 、培矮64S 。5个不育系柱头总外露率差异不显著性。

5个不育系柱头外露率

双边外露率（%）73. 49ʃ 3. 76a 72. 41ʃ 0. 38a 68. 69ʃ 1. 60b 72. 03ʃ 2. 74a 67. 62ʃ 0. 46b

单边外露率（%）24. 09ʃ 3. 43a 24. 64ʃ 0. 93a 27. 25ʃ 1. 74a 21. 01ʃ 2. 08a 25. 25ʃ 1. 67a

Exserted stigma percentage of 5PTGMS lines

2. 3柱头活力表现

5个供试不育系逐日授粉的异交结实情况如表3。供试不育系均以开花当天的异交结实率最高，以后逐日下降，第5天后下降较为明显，但至第7天柱头仍保持着一定的活力。从柱头活力系数来看，供试不育系中，以P88S 和创5S 的柱头活力最强，活力系数分别为2. 71和2. 33，说明它们的柱头维持高

活力的时间较长，柱头生活力下降较慢，如P88S 在

开花后第7天的异交结实率仍达到25. 89%。柱头活力中等的为耘9S 和Y58S ，活力系数分别为1. 68和1. 61；柱头活力最低的为培矮64S ，虽然开花第1天结实率较高，但从开花后第2天起柱头生活力下降较快，柱头活力系数仅为1. 13，说明其柱头生活力保持时间较短。

346CＲOPＲESEAＲCH表3Table 3

5个不育系柱头活力表现Stigma vitality of 5PTGMS lines

2015，29（4）

不育系Y58S 培矮64S

P88S 创5S 耘9S

1d 57. 9051. 2239. 0035. 7353. 14

2d 44. 5526. 5037. 3431. 2541. 08

开花后不同天数授粉异交结实率（%）3d 4d 5d 28. 3519. 0936. 8728. 4935. 50

20. 5112. 2231. 4623. 4912. 53

22. 7811. 5330. 0120. 8810. 49

柱头活

6d 16. 559. 4527. 3813. 438. 56

7d 6. 715. 1325. 8912. 155. 86

力系数

1. 611. 132. 712. 331. 68

2. 4不育系异交结实率与柱头特性的相关性

84. 02%；异交结实率最低的是培矮64S ，仅为65. 47%（表4）。

对供试5个不育系柱头总外露率、柱头长度、柱头宽度、柱头面积、柱头体积、柱头活力6个性状与异交结实率进行相关分析表明，异交结实率与柱头的相关特性之间存在一定的相关性。异交结实率与柱头总外露率、柱头长度、柱头宽度、柱头面积、柱头

*

体积均呈显著正相关，相关系数分别为0. 897、0. 934*、0. 934*、0. 939*、0. 937*，而异交结实率与柱头的活力系数之间相关不显著（表5）。说明在杂交水稻制种中，不育系的异交结实率是多个性状综合作用的结果。

此外，不育系的柱头长度、宽度、面积以及体积之间存在极显著正相关，相关系数都在0. 9以上。

P88S 、Y58S 、耘9S 、创5S 等5个不育培矮64S 、

系与父本Ｒ608进行配组制种，在花期相遇良好和5个不育系异交结实率均在充分授粉的情况下，60%以上，不同不育系之间存在一定的差异。异交结实率最高的是耘9S 和P88S ，分别为85. 34%、

表4

Table 4

品种

耘9S P88S Y58S 创5S 培矮64S

5个不育系异交结实率

结实率（%）85. 34ʃ 0. 69a 84. 02ʃ 2. 47a 79. 22ʃ 5. 07b 70. 92ʃ 4. 25bc 65. 47ʃ 3. 04c 表5

Table 5

性状结实率总外露率柱头长柱头宽柱头面积柱头体积柱头活力系数

结实率10. 897*0. 934*0. 934*0. 939*0. 937*0. 442

总外露率

10. 6900. 6870. 6920. 6870. 037

1

＊

0. 975＊＊

0. 995＊＊

0. 994＊0. 641

Outcrossing percentage of 5PTGMS line

不育系柱头特性与异交结实率的相关系数

柱头长

柱头宽

柱头面积

柱头体积

柱头活力系数

Correlation coefficients of Stigma feature to outcrossing percentage

1

＊

0. 991＊＊

0. 990＊0. 730

1

＊

0. 986＊0. 684

10. 688

1

3小结与讨论

交水稻制种过程中不育系的柱头外露率对提高异交结实率的重要作用。异交结实率与柱头长度、柱头宽度、柱头面积、柱头体积均呈显著正相关，相关系

****

0. 934、0. 939、0. 937，但是与数分别为0. 934、

柱头活力系数之间无显著相关性。

［15］

不育系的柱头活力田大成早期研究就发现，

［16］

相应的异交结实率越高。韩赞平等研系数越高，

珍汕97A 的柱头活力是供试7个不育系中究发现，

最高的，但异交结实率却不高。可见对于柱头活力系数与异交结实率之间的研究，不同的研究者之间

供试5个不育系的柱头特性都较理想，但是仍

P88S 的柱然存在一定的差异。供试5个不育系中，

Y58S 、头特性总体较好，培矮64S 较差，耘9S 、创5S

的柱头特性处于中等水平。

相关性分析表明，异交结实率与柱头总外露率

*

的相关系数较大（r =0. 897），为显著正相关。吴

［11］

爽等研究表明，柱头外露率与异交结实率呈显著正相关，本试验的结果与之一致，进一步证实了在杂

2015年第29卷第4期作物研究

18（3）：234－240.

347

P88S 的柱头活力系数存在一定的差异。本试验中，

最高，在第7天仍保持着相当的活力，但是异交结实率最高的却是耘9S 。

不育系的异交结实情况除受到自身的遗传因素引起的异交特性的影响之外，还受到父母本花期相遇情况、父本花粉密度、开花天气状况等诸多因素的影响。所以要挖掘各个不育系的异交结实潜能，必须结合优良的栽培条件，使不育系植株体内的营养状况不断改善，提高其异交特性。对于柱头活力系数大的不育系（如P88S ），在杂交水稻制种生产过程中，可以适当地延长辅助授粉的时间，从而提高异交结实率；对于柱头活力系数较低的不育系（如培矮64S ），可适当适时地进行辅助同时可以采取一定的措施提高其柱头活力授粉，系数。

目前，杂交水稻制种中普遍通过选育高柱头性状的品种进行配组以提高异交结实率，对如何提高现有组合柱头特性的研究较少，所以应加强提高柱头特性方面的研究，为杂交水稻制种提供技术指导。参考文献：

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