水稻不育系V20A提纯复壮及繁殖技术研究.docx
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水稻不育系V20A提纯复壮及繁殖技术研究
水稻不育系V20A提纯复壮及繁殖技术研究
摘要
本研究采用“一选三圃法”来对不育系V20A进行提纯复壮，并与优
A、98-
A进行比较。
试验结果表明，通过单株选择（选种区）、株行比较（株行圃）、株系鉴定（株系圃）、混优系繁殖（原种圃），简称为“一选三圃法”,不育系V20A繁种产量增加，农艺性状改善，品种种性得到提高。
在利用“一选三圃法”选择过程中，关键有两点：
一是进行合理的田间管理，尽可能地排除外界因素的干扰；二是在各期尽可能除杂，除杂彻底是提纯繁殖的关键环节。
关键词：
不育系；V20A；一选三圃；提纯
Alpha
RiceCMSlineV20Apurificationandrejuvenationandpropagationtechniques,
InAgronomie:
Huspandeer
（HunanUniversiteitvanKunsenLewenswetenskappe,Changde415,000）
Instrukteur:
Dr.ChengXinqi
Abstract:
Inhierdieeksperiment,diemanlikesterielelynV20Aasdievroulikeouer,virdiewatooreenstemmetdieonderhoudvandielynV20Basdiemanlikeouer,diegebruikvan'ngeselekteerdedrie
DiepoFrankrykregV20Areinigingenvernuwingenvoortplanting.As'nkontrole,hetdieresultatevandrieverskillendevariëteiteeksperimentegedoenomdieprosesteweeswatbevorderlikisvirdiesuiweringenvoortplantingvanmanlikesterielelynV20AuitstekendeIA,,98-IIIAvandiesuiweringtevergelyk.Dieeksperimenteleresultatetoondat,opdiebasisvan'nverkiesingdriepo,redelikrassesaai,spuit920vandietydperk,sowelasdiebestuurveldonreinheidinvloedopdiesuiweringvandiemanlikesterielelyne.
Keywords:
CMS,'ngeselekteerdedrie-po;suiwering;
1前言
1.1水稻生产的意义
水稻，在植物学上属禾本科稻属普通栽培稻亚属中的普通稻亚种，它是我国最主要的粮食作物之一。
目前，我国水稻的播种面积约占粮食作物总面积的1/4，产量约占全国粮食总产量的1/2，在商品粮中占一半以上。
产区遍及全国各地。
在全球当中占着举足轻重的作用。
在农产品加工中，水稻可用来酿酒、制作副食品等等。
另外，米糠除含有丰富的蛋白质、油脂、糖类等一般成分外，尚富含维生素E、维生素B类、谷维素和甾醇等一系列营养物质。
以米糠为原料可生产出许多种工业产品和医药产品，如谷维素、牙周宁、植酸钙、肌醇、脂肪酸、油酸、棕榈酸、甾醇等。
稻壳也含有多种有用成分粗纤维、木质素、多聚戊糖等稻壳中还含有多种维生素、酶及食物纤维，对促进皮肤的新陈代谢有重要作用；稻壳中的另一种有效成分--肌醇，则对预防直肠癌、乳腺癌等有一定效果。
因此，水稻生产的兴衰对我国经济发展具有举足轻重的作用，积极发展水稻产业具有重要的经济意义和战略意义。
1.2三系杂交水稻研究概况
三系法杂交水稻是雄性不育系（简称A）、保持系（简称B）和恢复系（简称R）三者组成。
雄性不育系的雄性器官（花粉）发育不全，无授精能力，自交不结实，但其雌性器官发育正常，授予外来花粉，能结实。
保持系的植株，外部形态与不育系极为相似，其雌雄器官均正常，自交能结实。
但将其花粉授予不育系所产生的后代，仍为雄性不育系.恢复系将其花粉授予不育系所产生的后代,雄性器官恢复发育正常，自交能结实。
三系杂交水稻的各系间关系甚为密切，雄性不育系与其保持系杂交仍繁殖不育系种子，不育系和恢复系杂交，生产出杂交水稻种子，提供大田种植用。
我国三系杂交水稻的选育和生产应用，至今仍居国际领先水平。
早在1964年，袁隆平从早籼稻中发现了雄性不育株，率先揭开国内水稻杂种优势利用研究的序幕。
1970年李必湖从海南岛的普通野生稻中找到花粉败育型雄性不育株，通过两年的测交和回交选择，至1972年冬，湖南、江西等省的育种家分别转育成二九南一号A和珍汕97A等不育株。
随后广西、湖南等地的育种家利用上述两个不育系进行广泛研究，1973年实现了三系配套。
1976年首批强优势组合经大面积示范试种，一般均比常规良种增产20%以上,深得农民好评。
1.3三系杂交水稻亲本的繁殖技术
通常所说的亲本繁殖，主要是指质核互作不育系母本的繁殖，因其依赖于异交才能结实，不同于普通的水稻栽培，因而，需要采取的是异交栽培。
由于进行亲本繁殖的父本一般来说，生育期都比较短，长势弱且植株矮，花粉量少，花期相对集中，是影响繁殖产量不高的一些内在因素。
抽穗扬花期的天气条件，是影响异交结实率的重要因素，是决定繁殖产量高低和成败的关键。
一般来说，开花期的晴天和适温有利于改善和提高父母本的异交性能，提高异交结实率。
目前生产上应用较多的三系杂交稻不育系均为感温性的早、中籼稻类型，其授粉结实的最适宜温度是25~28℃，但考虑到相对高温对母本的柱头外露率与父本的开花散粉更有利，日均温度在28~32℃也适宜异交结实。
保持系的生育期一般较短,成熟期早,分蘖成穗的时间短,穗子小且少。
因此，强化对父本的培育，促进更多的分蘖成穗，延长父本的开花期，是提高繁殖产量的基本前提。
强化对父本的栽培，关键就是要培育多蘖健秧，秧苗带蘖要比母本更多；同时要提早栽插，利于提早返青，促进早生快发。
不育系繁殖田产量的高低主要受制于母本的穗数与父本的花粉量的多少。
因而，要注意父母本的合理搭配和适当密植。
一般父母本的行比可采用2：
8或2：
10，开厢宽度在1.5m左右，每亩插足父本5400—5500窝，每窝插2株（单株带分蘖4个以上）；母本每亩插足28000—30000窝，每窝也栽2株，单株带蘖平均在2.5个以上。
充分保证每亩父本成穗在5万穗以上，母本成穗在16万穗以上。
由于保持系的生长势较弱，往往会出现父本生长落后于母本的现象。
因此，为了保证父母本的生长平衡，要特别加强对父本的管理，采取对父本偏施肥料，达到父母本的生长协调一致，确保抽穗扬花期有足够的花粉量和延长花期，有利于提高母本的异交结实率，实现高产。
此外，不育系繁殖过程中，920的喷施时间及剂量，病虫害的防治，母本剑叶长度的控制，人工辅助授粉，繁殖田的去杂去劣保纯等措施也非常重要，不能忽视。
1.4不育系退化的主要原因
关于籼稻不育系退化问题的研究提示了不育系混杂退化的主要原因。
1980年前后，我国杂交稻面积上升很快，但迅速发生了混杂退化问题，其速度之快、范围之广、杂株比例之高，远远超过一般的水稻品种，因而不少人对不育系的稳定性产生了怀疑，同时提出了一些理论上的解释，如回复突变、胞质杂交。
虽然也有人考虑过混杂的影响，但都不认为是主要因素。
南京农业大学陆作嵋调查了2528个繁殖制种点的材料约80万株，结果表明，杂交稻杂株率在2.0%~5.0%，平均变幅在2.1%~7.8%，杂株中不育系占47.0%~79.6%，保持系占12.8%~44.9%。
各繁殖点的不育系杂株率平均为0.84%~4.32%，一般纯度在97%左右。
不育系中杂株率以保持系最多，占60.0%~94.4%。
不育系中杂株主要是保持系，原因在于不育系与保持系同田繁殖，从育秧至收获，机械混杂防不胜防。
杂交稻中杂株以不育系和保持系为主是因为混有保持系的不育系在制种田中，造成了不育系和保持系是杂交稻中最主要混杂类型。
2材料与方法
2.1试验材料
供试母本材料有不育系V20A、优IA、98-IIIA，父本材料选用于之相对应的保持系V20B、优IB、98-IIIB。
供试材料均由湖南省常德市贺家山原种场提供。
2.2试验地概况
试验材料种植于湖南省常德市贺家山原种场实验基地，试验地光照充足，地势平坦，土壤肥沃，水源充足。
2.3试验设计
本试验选用三个品种，不育系V20A、优IA、98-IIIA，利用“一选三圃法”来对其进行提纯。
通过株行的除杂情况、各期生长状况，株系的除杂情况、各期的生长状况及产量增长幅度来做比较，考查三个品种的提纯效果及产量增长幅度的高低。
2.4一选三圃法的操作程序
2.4.1选择单株
选择单株要特别注意选符合三系亲本品种典型性与一致性的优良单株。
进行单株选择的有V20A、98-
A、优
A（四川引进）3个品种。
行比2：
4，根据品种生育期的长短，插植规格为13.3㎝×13.3-20cm，标记主茎叶片数，标记300株。
分蘖盛期以株型、叶鞘颜色、长势长相、分蘖能力、一致性为目标，进行单株初选，三个品种分别选500株，初选单株插杆标记；抽穗期以主茎叶片数、始穗日期、株叶型为目标，对初选单株进行复选挂牌，不育系复选单株取样镜检，选取无染败、无正常花粉的单株。
成熟期，考查落色、株高、目测结实率、病虫害等情况进行选收。
2.4.2株行选择
进行株行选择的有V20A、98-
A2个品种。
株行用上年当选的单株种子作种源，上年保持系混系种作不育系的回交亲本和保持系株行的对照。
各株行定点15株标记主茎叶片数、主茎叶片数分布情况。
不育系行比2：
4，每个株行种植100-120株。
在选择过程中，根据众数选择的原则，通过各株行的表现性状，分期考查比较，逐步淘汰。
当选的株行取样考种，分收分藏，最后考种决选。
表1不育系各时期选株标准
生育时期
主要指标
秧苗期
淘汰长势弱、苗数少、有病虫害发生的株行
分蘖期
淘汰长势长相差、分蘖能力弱、一致性差的株行
孕穗期
根据主茎叶片数、株型、叶型、叶色、一致性，淘汰一致性较差，主茎叶片数变幅较大、有异常株出现的株行
抽穗期
考查各株行抽穗日期及抽穗整齐度、含杂、花粉类型及比例。
始穗后随机取样10穗进行镜检
成熟期
考查落色、整齐度、一致性、含杂情况
2.4.3选择株系
进行株系选择的有V20A、98-
A、优
A3个品种。
株系用上年当选的株行种子作种源，保持系混系种作不育系的回交亲本，插植规格13.3cm×13.3-20cm，不育系行比2：
10，设性状观察区和育性鉴定区。
性状观察区：
每个不育系株系插植100株观察其性状，并定点15株标记主茎叶片数，结合株系大田种植情况进行分步选择，重点考查分蘖能力、一致性及整齐度。
育性鉴定区：
每个不育系株系隔离种植30株观察其自交结实情况。
始穗期每个株系随机抽取20株进行镜检。
严格除杂去劣，在秧苗移栽后2天内及时捡漂秧，以防漂秧成杂，同时抓住花期和成熟期这两个关键时期严格除杂。
在抽穗期，结合苗情、地力、天气等因素，适时适量喷施“九二Ο”。
收割前取样考种（只作性状考查，不作取舍依据）。
适时收割，防止机械混杂，当选株系混收。
其选择过程与株行大致相同。
3结果与分析
3.1株系增产幅度比较
各品种的当选株系、淘汰株系收割晒干后，分别秤出产量并记录，结果列于表2。
从表2看出，V20A增幅最大达15.5%，98-
A只有5%，而优
A却较大面积减产27.3%。
这表明对V20A进行一选三圃法的提纯效果最好，能明显增加株系的产量，而优
A株系减产。
分析其原因：
一是株系播期安排要合理，优
A与V20A、98-IIIA比较为秋繁，播期不合理，始穗期迟了4~5天。
二是喷施“920”要同步，优
A父母本花期不同步，不能同期喷施“920”影响了不育系异交结实。
表2各品种当选株系的产量
品种名称
面积
（亩）
总产
（㎏）
株选
（㎏）
株淘
（㎏）
当选率%
单产
（㎏/亩）
大面积单产（㎏/亩）
增产幅度
（%）
种子量
个数
V20A
12.3
1116
742
374
66.5
69.0
90.7
78.5
15.5
98-
A
9.8
1354
803
551
59.6
71.9
138.2
131.6
5.0
优ⅠA
4.5
378
232
146
61.4
66.7
84
115.5
-27.3
3.2各品种的含杂情况
各品系的含杂率统计列于表3。
表3表明，V20A株行、株系的含杂率均最低，分别为0.014%和0.009%。
98-IIIA和优IA的株系含杂率相同，为0.013%较V20A略高。
V20A含杂株系的个数虽然较多，但其总杂株数相对较少，因而其含杂率反而较低。
这说明经过提纯使各不育系的纯度得到了提高，各不育系均符合不育系纯度要求。
表3各品种提纯后含杂情况统计
品种
世代
种植
个数
种植
株数
含杂株行（系）
总杂株数
含杂率
%
个数
%
V20A
选种圃
7500
株行
120
14000
2
1.7
2
0.014
株系
29
329000
18
62.1
28
0.009
98-ⅢA
选种圃
7500
1
0.013
株行
92
9200
6
6.5
9
0.098
株系
32
200000
11
34.4
25
0.013
优ⅠA
选种圃
3500
1
0.029
株系
18
120000
8
44.4
15
0.013
3.3生育特性
生育特性主要考查各株行（系）抽穗日期及抽穗整齐度。
从表4可以看出，各株行、株系4月23日播种.5月11日移栽（V20B株系5月10日），始穗期在7月3日至5日，播始历期为71~73d,主茎叶片数为13.1片。
生育特性表现为抽穗整齐，盛花期集中，花遇优势强，有利于提高异交结实率；与对照生育期比较没有差异。
这说明各选择系提纯后生育特性表现整齐一致，提纯效果好。
表4各株行（系）生育特性比较
株系（行）
播种期
（月/日）
移栽期
（月/日）
始穗期
（月/日）
播始历期
（天）
主茎叶片数
收割期
（月/日）
V20A
株行
4/23
5/11
7/5
73
13.1
7/28
株系
4/23
5/11
7/4
72
13.1
7/28
V20B
株行
4/23
5/11
7/3
71
13.1
7/28
株系
4/23
5/10
7/4
72
13.5
8/2
CK
4/23
5/11
7/4
72
13.2
7/28
3.4育性表现
在抽穗期随机取样10穗进行花粉育性镜检，其结果见表5。
表5表明V20A含正常花粉单株较多，占镜检株数的23.2%，明显高于优1A，败育花粉株的比例低于优1A。
株系则以98-IIIA最好，败育花粉株率达96.9%，正常花粉株率仅0.4%。
优1A株系较V20A株系略优，败育花粉株率分别为85.5%和68.3%。
这说明V20A不育系退化较明显，提纯对于保持不育系的不育性稳定非常重要。
经花粉镜检染败型花药为淡黄色，花粉粒较小，花粉为浅染色，无正常花粉、染败花粉株不育性表现稳定。
表5花粉镜检统计
类别
参检样本
无正常花粉、染败花粉
A含正常花粉
个数
株数
个数
%
株数
%
个数
%
株数
%
V20A
单株
276
119
43.1
64
23.2
株系
40
800
0
0
546
68.3
31
77.5
67
8.4
98-ⅢA
株系
27
540
16
59.3
523
96.9
2
7.4
2
0.4
优1A
单株
370
370
269
72.7
269
72.7
39
10.5
39
10.5
株行
104
1040
48
46.2
935
89.9
33
31.7
47
4.5
株系
30
600
3
10
513
85.5
23
76.7
54
9
备注
保持系未参检
3.5经济性状比较
经过对处理下各株行经济性状的测定，结果于表6。
V20A苗期色泽较绿，叶片较宽、健壮，株型紧凑，生长茂盛。
经选株行与株系比较，株行有效穗、总粒数多于株系，平均每株多1.7穗，而总粒数每穗多9.0粒。
但株系的穗长、实粒数、结实率和千粒重则高于株行平均。
穗长19.6cm，实粒数40.7粒，结实率42.1%，千粒重299g。
这表明，株系主要性状进一步优于株行。
通过测产，直播田比移栽田繁殖产量高，不同品种增产幅度不同。
通过对不同处理卜各品种经济性状的比较、分析，直播田增产的原因有二:
一是结实率高。
因为直播田抽穗整齐，盛花期集中，花遇优势强，有利于提高异交结实率。
V20B单株、株行和株系的有效穗数、穗长、实粒数、结实率和千粒重较CK都有所提高。
这是V20A繁殖增产的主要原因，即以穗较长、实粒数增多、结实率较高、千粒重也略有提高，由于增加了异交结实而使不育系产量提高。
表6当选株行、株系经济性状变异
品种
处理
平均
株高
cm
有效
穗
穗长
cm
穗颈
长cm
总粒
数
实粒
数
结实
率%
千粒
重g
V20A
株行
-
7.7
18.7
-
105.6
38.6
29.4
29.4
株系
-
6.0
19.6
-
96.6
40.7
42.1
29.9
V20B
单株
90.8
8.0
22.5
-0.2
121.0
78.7
65.0
30.4
株行
89.4
6.7
21.5
1.7
108.0
79.2
73.4
30.3
株系
91.6
6.4
20.4
-0.6
107.3
66.7
62.2
30.0
CK
89.8
6.0
20.3
0.2
107.3
62.0
57.8
29.3
3.6各系选留情况
在繁种过程中，分蘖期以株型、叶鞘颜色、长势长相、分蘖能力、一致性；抽穗期以主茎叶片数、始穗日期、抽穗进度、剑叶的长宽、花粉镜检情况、含杂情况等进行选择与淘汰，其结果列于表7。
从表中看出，株行淘汰较多而株系淘汰较少。
株行中V20A淘汰的最多，其次为98-ⅢA株行、V20B株行和98-ⅢB株行，主要是镜检和成熟期落色和一致性上淘汰的多。
V20A株系、98-ⅢA株系、优ⅠA株系淘汰的较少，主要是镜检和含杂上。
表7各株行（系）淘汰情况
品种
秧苗期
分蘖期分蘖能力及长势
主茎叶片数
镜检
始穗日期及抽穗整齐度
含杂
成熟期落色、一致性
自交结实
产量
经济性状
其它
合计
V20A株行
9
5
28
5
1
17
65
V20A株系
3
3
3
9
V20B株行
4
8
19
2
5
38
V20B株系
3
3
98-ⅢA株行
1
5
10
28
44
98-ⅢA株系
1
8
9
98-ⅢB株行
9
3
1
1
10
12
24
98-ⅢB株系
1
1
3
5
优ⅠA株系
1
4
1
6
优ⅠB株系
3
1
4
4小结与讨论
不育系混杂退化的主要原因是机械混杂和生物学混杂。
不育系繁殖程序的制定要把握住布局控制为前提、空间隔离和时间隔离相结合，严防机械混杂和生物学混杂以及保纯为主、提纯为辅的原则。
西南农大采用二步成对交繁殖不育系原原种，北京农科院采用一次大量成对繁殖原原种多次利用，辽宁稻作所提出了种子和稻茬相结合提纯法，上海农科院作物所提出了“成对株系冷藏法”，南京农大提出了控制授粉株系循环法。
借鉴陆作嵋的杂交稻二系七圃法原种生产技术和常规稻原种生产程序。
本研究V20A不育系提纯采用的“一选三圃法”不育系繁种程序，能够较好地提高不育系繁殖质量而又简单易行，该法的工作要点是:
①保持系经单株选择，株行比较，建立保持系株系循环保种圃；②不育系经单株选择，株行比较，保持系混系种作不育系的回交亲本，株行内不育性鉴定，建立不育系株系循环的保种圃，不育系株系父本分别是保持系保种圃中的株系；③不育系保种圃中的不育系混系种子作为原原种繁殖不育系原种，父本用保持系保种圃中的混系种子。
不育系原种生产有以下几个特点:
①不育系单株选择在保种圃中进行，保证基础材料的连续和稳定，鉴定更加可靠而且节省工作量。
②保持系另设保种圃，保持系的株系来自上一年的中选株，分系提供给不育系保种圃父本用种。
保持系和不育系保种圃株系之间系谱分明、互相印证，株系的去留有了依据，可以及时发现并剔除各类混杂，确保原原种纯度，为原种生产提供最有把握的原原种。
③同一株系内多个单株混合种子作为下一年的株系用种，以所有株系混收种子作为原原种，如果不育系或保持系某个株系出了问题，可以将另外一个株系一分为二，填补这个株系保种圃、原种田的规模可根据生产需要进行调整，具有较大的灵活性。
不育系在整个繁殖过程中，对父母本的任何生育时期，都要严格去杂，确保种子质量；同时也要加强对病虫害的防治，减轻或避免因此造成的损失；对于病虫害应主要抓好对稻象甲，稻螟虫，稻苞虫，稻瘟病，稻纹枯病，稻粒黑粉病等，根据苗情长势和病虫发生趋势，及时选择相应的药剂进行防病治虫。
另外，在提纯过程中认真作好田间观察记载，进行分步淘汰、以众数选择为原则综合评选。
实施高产栽培技术。
对于繁种田前作落粒谷现象会对提纯工作造成很大影响，不能完全保证不育系株行、株系不产生串粉，要将提纯基地的稳定作为布局先决因素，以确保种子源头的安全。
参考文献
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