劉愛民，蔣天智，2，廖翠猛，肖國櫻

(1 湖南隆平種業(yè)有限公司，長沙 410007； 2 永州市零陵區(qū)農(nóng)業(yè)局，湖南永州 425000； 3 中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，長沙 410125)

轉(zhuǎn)基因抗除草劑兩系雜交早稻香125S/Bar68-1的制種技術(shù)

劉愛民1，蔣天智1，2，廖翠猛1，肖國櫻3*

(1 湖南隆平種業(yè)有限公司，長沙 410007； 2 永州市零陵區(qū)農(nóng)業(yè)局，湖南永州 425000； 3 中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，長沙 410125)

總結(jié)了轉(zhuǎn)基因抗除草劑兩系雜交早稻香125S/Bar68-1在湖南省永州市零陵區(qū)的春播制種技術(shù)，包括適宜制種基地的選擇、制種季節(jié)安排、母本不育性安全性分析、親本特性、父母本播差期安排、理想花期相遇及預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)、父母本群體培育技術(shù)、赤霉素噴施等措施。

水稻；轉(zhuǎn)基因；兩系雜交早稻；制種技術(shù)

從全球范圍來看，雜草造成的農(nóng)作物產(chǎn)量損失高于有害動(dòng)物和病原微生物危害造成的產(chǎn)量損失[1]。隨著我國勞動(dòng)力成本的日益提高和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的迫切要求，水稻輕簡栽培技術(shù)日益普及，由此帶來的稻田草害也越來越普遍和嚴(yán)重，草害成為水稻產(chǎn)量損失的主要因素之一[2]。水稻光溫敏核不育系和少數(shù)核質(zhì)互作型雄性不育系的育性受溫度影響，制種過程遇異常低溫或高溫會(huì)導(dǎo)致其部分自交結(jié)實(shí)，從而使雜交種子中因混雜有不育系種子而失去種用價(jià)值。利用轉(zhuǎn)Bar基因抗除草劑的兩系早稻恢復(fù)系Bar68-1[3]與不育系香125S雜交制種，生產(chǎn)出的雜交早稻香125S/Bar68-1，既具有與兩系優(yōu)質(zhì)雜交早稻香兩優(yōu)68相似的特性和雜種優(yōu)勢，又具有抗除草劑的特性[4]。這種雜交種子可以在大田生產(chǎn)過程中施用廣譜除草劑草銨膦，全面解決雜草危害，方便水稻的免耕拋秧和直播栽培，同時(shí)可用除草劑包衣種子或者在秧田噴施除草劑殺死其中混雜的不育系，提高大田種植純度，解決兩系制種因遇異常低溫引起母本育性波動(dòng)、產(chǎn)生自交結(jié)實(shí)而導(dǎo)致種子報(bào)廢的問題。此外，還可以通過秧苗噴施除草劑實(shí)現(xiàn)雜交稻種子純度的快速鑒定。

水稻抗除草劑基因工程是轉(zhuǎn)基因水稻研究的重要領(lǐng)域。利用香125S和轉(zhuǎn)基因抗除草劑恢復(fù)系Bar68-1配制的抗除草劑雜交稻香125S/Bar68-1已經(jīng)完成中間試驗(yàn)(農(nóng)基安辦字2003-T023)、環(huán)境釋放(農(nóng)基安審字[2004]第052號(hào))和生產(chǎn)性試驗(yàn)(農(nóng)基安審字[2005]第095號(hào))，結(jié)果表明，它保持了兩系雜交早稻香兩優(yōu)68的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)特性，比對(duì)照株兩優(yōu)819(超級(jí)稻)增產(chǎn)1.47%。為了完善相關(guān)配套技術(shù)、形成雜交種子生產(chǎn)能力，在國家轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)重點(diǎn)課題“轉(zhuǎn)基因抗除草劑兩系雜交早稻中試與示范(2012ZX08013005)”資助下，筆者開展了抗除草劑雜交早稻香125S/Bar68-1的制種技術(shù)研究。

1 制種概況

2012-2013年，在湖南雜交水稻春制優(yōu)勢區(qū)域永州市零陵區(qū)，選擇自然隔離區(qū)，進(jìn)行香125S/Bar68-1試制，探索轉(zhuǎn)基因抗除草劑兩系雜交早稻在湘南的春制技術(shù)。2012年，試制面積0.17 hm2，結(jié)果因母本比父本早抽穗6 d，花期相遇差，產(chǎn)量僅有1.845 t/hm2；同時(shí)因母本6月28日始穗，育性轉(zhuǎn)換敏感期遇到低溫導(dǎo)致育性波動(dòng)，種子純度為84.5%。大田試種時(shí)，秧苗期經(jīng)除草劑處理，大田種植的雜交稻純度達(dá)到99.7%，證明利用抗除草劑父本配制雜交稻可以通過除草劑處理來解決不育系混雜問題。2013年試制面積0.2 hm2，抽穗期安排在7月5～10日，不育系花粉完全敗育，花期相遇好，雜交種子產(chǎn)量2.79 t/hm2，種子純度達(dá)到98.5%。

2 制種基地選擇與季節(jié)安排

轉(zhuǎn)基因水稻環(huán)境釋放和種子生產(chǎn)的隔離要求與雜交水稻制種隔離要求基本相同[5]。需要選取自然隔離條件好、周邊100 m范圍內(nèi)無水稻種植、土地肥力較好、排灌通暢、無嚴(yán)重病蟲害的地點(diǎn)。對(duì)含外源基因的父本Bar68-1要采取嚴(yán)格的防止外源基因逃逸措施，由專人嚴(yán)格管控種子，移栽后剩余的秧苗全部拔除曬干，開花授粉結(jié)束后立即割除稻草并曬干，全田收割后翻耕，當(dāng)年不再種植水稻。

兩系法雜交水稻制種在湖南均只能安排在湘南、湘西南中低海拔稻區(qū)進(jìn)行夏季制種，種子生產(chǎn)成本高，不利于兩系雜交稻的推廣應(yīng)用。將香125S/Bar68-1制種基地選擇在湘南零陵區(qū)的雜交水稻春制優(yōu)勢基地，進(jìn)行春季制種，制種后再種植秋玉米，可降低種子生產(chǎn)成本，提高稻田復(fù)種指數(shù)。分析湖南零陵基地20年的日平均溫度資料，計(jì)算出不育起點(diǎn)溫度為24.0℃的香125S在零陵7月上旬開花的不育性安全系數(shù)為0.75，不育性波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)大?？紤]到父本Bar68-1抗除草劑的特點(diǎn)，即使制種時(shí)母本因遇異常低溫引起不育性波動(dòng)、產(chǎn)生自交結(jié)實(shí)、造成雜交種子純度不合格，也可通過使用除草劑草銨膦處理來提高大田種植純度，因此，將制種花期安排在7月5日后。2012～2013年制種父母本的發(fā)育進(jìn)程見表1。

表1 香125S/Bar68-1親本的發(fā)育進(jìn)程

3 親本的特征特性

轉(zhuǎn)Bar基因抗除草劑恢復(fù)系Bar68-1為早秈稻，是兩系雜交早稻恢復(fù)系D68通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得的抗除草劑兩系雜交早稻恢復(fù)系[3]。株型松散適中，葉色淡綠，葉片較長，莖稈細(xì)，易倒伏，分蘗力一般，單株分蘗6～7個(gè)，成穗率較高，花粉量足，花期短，單株開花歷期5 d左右，群體開花歷期8～10 d，主莖葉片數(shù)10～12葉。在零陵5月中旬播種，7月上旬始穗，播始?xì)v期55 d左右，對(duì)赤霉素敏感，制種時(shí)父母本同噴赤霉素后，父本不需要單噴。

水稻溫敏不育系香125S為早秈稻，不育基因來源于安農(nóng)S-1，且具有爪哇稻Lemont的血緣[6]。不育臨界溫度約24.0℃，不育性易受低溫影響而轉(zhuǎn)換為可育。株高50 cm左右，分蘗力較強(qiáng)，穗型較小，穗長18 cm，每穗70～80粒，籽粒有香味。葉色濃綠，葉鞘、葉舌、葉耳、稃尖均為紫色，第5葉至劍葉向葉背卷曲。在零陵5月上旬播種，7月上旬始穗，播始?xì)v期63 d左右，主莖總?cè)~數(shù)10～12葉，單株開花歷期7 d左右，母本柱頭外露率60%以上，柱頭生活力較強(qiáng)，異交結(jié)實(shí)性好，對(duì)赤霉素敏感；種子裂穎率較低。葉瘟抗性4級(jí)，穗瘟抗性5級(jí)，白葉枯病抗性5級(jí)。

4 制種技術(shù)要點(diǎn)

4.1 父母本理想花期相遇標(biāo)準(zhǔn)及措施

因父本Bar68-1播始?xì)v期僅有55 d左右，需栽插4～5粒谷秧苗的多本。父本抽穗開花歷期短，而母本分蘗成穗力強(qiáng)、花期較長，因此父本比母本遲2～3 d始穗為理想花期。2012～2013年連續(xù)2年制種均未達(dá)到理想花期相遇標(biāo)準(zhǔn)。

為確保父本比母本遲始穗和第2期比第1期父本遲始穗以延長父本花期，采取母本葉齡4.5葉左右時(shí)先分廂移栽，待第1期父本葉齡4.0～4.5葉后再移栽入廂中，第2期父本比第1期父本遲移栽3～4 d的技術(shù)措施。

父母本花期預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)為母本比父本早3～5 d開始幼穗分化，即母本幼穗發(fā)育至第Ⅲ期初、余葉1.9葉時(shí)，父本開始進(jìn)入幼穗分化、余葉2.5～2.7葉。

4.2 培育多蘗壯秧及適齡移栽

由于香125S和Bar68-1的播始?xì)v期都較短，因而培育多蘗壯秧和栽插多本是該組合制種高產(chǎn)的關(guān)鍵。首先要用足種，大田父本用種量15 kg/hm2，兩期父本各占50%，母本用種量45 kg/hm2；其次要備足秧田，保證秧田播種量為225～250 kg/hm2，均勻播種；三是秧田應(yīng)施足底肥，及時(shí)追肥，水分管理以淺水濕潤為主；四是秧苗適齡移栽，父母本均要在葉齡4.5葉左右?guī)Y移栽。

4.3 合理行比，插足基本苗

父母本行比2∶10，廂寬220 cm，父母本行間距27 cm，兩期父本各栽插1行，行距14 cm，株距14 cm。父本每蔸栽4～5粒谷秧，密度為6萬～6.5萬蔸/hm2。母本株行距17 cm×17 cm，4.5～5.0葉移栽，每蔸插3～4粒谷秧，每公頃栽植密度30萬～33萬蔸、即195萬～225萬基本苗。

4.4 父本起壟栽培

母本淺水移栽，返青活蔸2～3 d，期間保持田間薄水。先在父本將要移栽位置施45%復(fù)合肥60 kg/hm2、尿素45 kg/hm2，再起低壟，壟寬約20 cm、高3～5 cm，起壟后第2天移栽第1期父本，3～4 d后移栽第2期父本，有利于擱田促父本早分蘗和增強(qiáng)父本抗倒伏力。

4.5 科學(xué)肥水管理，培育穩(wěn)健群體

應(yīng)施足底肥，母本移栽前每公頃用磷肥600 kg、碳銨600 kg作面肥，母本插后5 d內(nèi)每公頃施尿素150 kg、鉀肥150 kg；在結(jié)束曬田復(fù)水后母本幼穗分化第Ⅴ～Ⅵ期，根據(jù)母本葉色補(bǔ)施肥。趕粉結(jié)束后每公頃噴施磷酸二氫鉀7.5 kg。

水分管理上，插秧后寸水活蔸，淺水促分蘗，夠苗曬田，后期干濕壯粒，收割前5 d排干水。

適時(shí)適量噴施赤霉素，提高異交結(jié)實(shí)率。赤霉素的總用量165 g/hm2；母本抽穗15%～20%時(shí)噴施第1次，每公頃用赤霉素45 g、調(diào)花寶60 g；第2天噴施第2次，每公頃用赤霉素75 g；盛花期連續(xù)養(yǎng)花3 d，每天每次噴赤霉素15 g/hm2，父母本同時(shí)噴施。

4.6 其他技術(shù)措施

輔助授粉、病蟲害防治、除雜保純等其他技術(shù)措施，按照一般雜交水稻春制技術(shù)方案[7]實(shí)施即可。 按照GB/T 29371.4—2012，兩系法雜交水稻種子生產(chǎn)技術(shù)體系“雜交制種技術(shù)規(guī)范”的要求操作，根據(jù)對(duì)母本不育性的監(jiān)控結(jié)果，分析判斷出種子的純度狀況，為種子的使用提供依據(jù)。

5 雜交種子純度快速檢測

雜交種子按照常規(guī)方法測定發(fā)芽率。芽谷在盆中按照常規(guī)密度播種，秧苗3葉1心期噴施0.5 g/L草銨膦至葉片掛滿水霧，7～10 d后調(diào)查死亡苗數(shù)。計(jì)算雜交種子的純度，雜交種子純度=(總苗數(shù)-死苗數(shù))/總苗數(shù)×100%。

[1] Erich-Christian Oerke.Crop losses to pests[J].Journal of Agricultural Science，2006，144：31-43.

[2] 董 坤，董 艷，王海龍，等.水稻多元有害生物為害特征及產(chǎn)量損失量化[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，34(21)：6124-6136.

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[6] 尹華奇，袁隆平，尹華覺.香型水稻兩用核不育系(香125S)的選育和利用研究[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，1995 (1)：8-9.

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Summary of Seed Production Technique of Transgenic Herbicide-resistant Early Season Two-line Hybrid Rice Xiang 125S/Bar68-1M

LIU Ai-min1，JIANG Tian-zhi1，2，LIAO Cui-meng1，XIAO Guo-ying3*

(1 Hunan Longping Seed Industry Co.Ltd，Changsha，Hunan 410007,China; 2 Agriculture Bureau of Lingling District，Yongzhou， Hunan 425000,China; 3 Institute of Subtropical Agriculture，Chinese Academy of Sciences，Changsha，Hunan 410125,China)

This paper summarizes the spring-sowing seed production technique of transgenic herbicide-resistant early season two-line hybrid rice Xiang 125S/Bar68-1 in Lingling District，Yongzhou City，Hunan Province.The technique approaches and parameters include selection of suitable place for seed production，choice of seed production season，risk evaluation of male sterility fluctuation of male sterile line on heading stage，characters of parental lines，arrangement of seeding interval between parental lines，ideal heading date synchronization and forecasting standard，making up suitable populations of parental lines，and gibberellin application，etc.

rice;herbicide resistance; early season two-line hybrid rice; hybrid seed production

2014-10-16

劉愛民(1965-)，男，湖南新寧人，研究員，主要從事種子科學(xué)與工程研究，Email：lam@lpht.com.cn。*通信作者，肖國櫻，Email：xiaoguoying@isa.ac.cn

農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)(2012ZX08013005)。

S511.3+10.351

C

1001-5280(2015)02-0197-04

10.3969/j.issn.1001-5280.2015.02.22