呂 瑩 鄧 偉 董陽均 徐雨然 張錦文 董 維 張建華 張 笑 王 睿 李小林
(1 云南省農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所,昆明 650205;2 云南省主要農(nóng)作物種子加工工程技術研究中心,昆明 650205;3 云南省稻作遺傳改良重點實驗室,昆明 650205;4 云南省水富市種子推廣站,水富 657800;5 云南糧食集團有限公司,昆明 650000)
水稻(Oryza sativaL.)作為世界上最重要的糧食作物之一,優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗一直是其育種研究的主流方向[1-3]。但是隨著育種資源的交流,特別是種內(nèi)骨干親本的交流,導致了現(xiàn)在生產(chǎn)上的水稻品種遺傳背景越來越狹小,雜種優(yōu)勢越來越不明顯,因此,要突破水稻的產(chǎn)量和其他農(nóng)藝性狀必須擴大現(xiàn)有水稻的遺傳背景。利用秈粳雜交是目前擴大水稻遺傳背景的有效途徑之一,同時也是利用雜種優(yōu)勢的重要方法,但在秈粳稻雜交時常會出現(xiàn)明顯的雜種不育現(xiàn)象,導致雜種F1結(jié)實率偏低,嚴重制約秈粳稻間的雜種優(yōu)勢利用和基因交流[4-5]。長期以來,在解決秈粳間雜種不育問題過程中,研究者們發(fā)現(xiàn)有一類水稻品種與秈稻品種和粳稻品種的雜種后代均表現(xiàn)為可育且結(jié)實正常,遂將這類水稻品種稱為廣親和品種[6]。廣親和種質(zhì)資源的發(fā)現(xiàn)和研究使克服秈、粳稻亞種間雜種不育障礙,更好地利用亞種間雜種優(yōu)勢成為了現(xiàn)實。隨著現(xiàn)代分子生物學的發(fā)展,研究者利用秈稻、粳稻和廣親和品種構建的多個三交群體、近等基因系、單片段代換系、低代回交群體開展了遺傳分析,定位了30 多個雜種不育位點,先后定位了f3、f5、f8、pf12、S5[7-8]等。育種家們運用常規(guī)育種、分子標記輔助選擇、全基因組選擇等育種手段篩選和選育出大量的廣親和品種,其中部分已應用于生產(chǎn)中。如夏明元等[7]以甬優(yōu)4949 為材料,利用花藥培養(yǎng)技術創(chuàng)制出了1 份綜合性狀較好并攜帶有廣親和基因的中間材料HDH73,段敏等[9]利用CRISPR/Cas9 技術創(chuàng)制廣親和水稻溫敏雄性不育系TB52S。
云南省農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所利用培矮64s 作母本與父本秈型三系保持系岡46B 雜交,在云南水富和海南三亞連續(xù)多代選育,結(jié)合田間和室內(nèi)花粉鏡檢及廣親和測定篩選優(yōu)良株系,于2016年育成廣親和光溫敏秈型兩用核不育系新品系云992s,并通過云南省省級不育系田間鑒評。
1.1父本岡46B父本岡46B 是四川農(nóng)業(yè)大學用二九矮與V41B,珍汕97B 與雅矮早組織單交、復交選擇早熟、穗大粒多的單株,經(jīng)多代自交選育而成,其植株緊湊,抗病性強,莖稈粗壯,株高適中[10]。
1.2母本培矮64s母本培矮64s 是國家雜交水稻工程技術研究中心以農(nóng)墾58s 作母本、培矮64 作父本雜交,在F2選擇與培矮64 相似的核不育株再與培矮64 回交,其雜種后代經(jīng)長沙、海南多代雙向選擇育成的秈型水稻低溫敏雄性不育系[11]。
1.3選育經(jīng)過2011 年在昆明溫室用培矮64s 作母本與岡46B 雜交,同年冬在海南種植F1;2012 年在水富種植F22000 苗,抽穗時按單株取花粉鏡檢并套袋自交,根據(jù)花粉鏡檢和套袋自交的結(jié)果選擇農(nóng)藝性狀優(yōu)良的不育單株50 株割篼繁殖并按單株收種;2012 冬年在海南種植F3按單株種植成株行續(xù)選,編號992 的株行農(nóng)藝性狀表現(xiàn)優(yōu)良,從中優(yōu)選5 個單株套袋自交,成熟時按單株收獲;2013 年在水富種植F4,將收獲的5 個單株按株系種植,選擇群體整齊度一致,同時通過鏡檢結(jié)合套袋自交選取花粉敗育、自交結(jié)實率為零的優(yōu)良株系割篼繁殖收種,2013 年冬在海南種植F5株系,株系992-1苗期長勢強勁,綜合農(nóng)藝性狀優(yōu),群體整齊一致,從中選取類型一致的單株3 個套袋自交成熟后混收;2014 年在水富種植混收F6,割兜繁殖混收;2014 年冬在海南種植F7,2015 年在水富種植F8,同時分期播種進行育性轉(zhuǎn)換觀察;2015 年冬在海南種植F9,2016 年在水富進行F10育性鑒定展示,不育期內(nèi)花粉敗育徹底,通過鏡檢優(yōu)選20 個單株進行核心種子繁殖,同時進行田間育性鑒評,定名云992s。
2.1云992s的形態(tài)特征云992s 在云南省水富市向家壩鎮(zhèn)種植,播始歷期100d 左右,平均株高78.8cm,株型直立松散,長勢較旺,葉片綠色,劍葉直立,長40cm;主莖平均葉片數(shù)13~14 葉;單株有效穗數(shù)11.2 穗;籽粒細長、穗子包頸度小,平均穗長26.5cm,穗子著粒密度大,穗平均穎花數(shù)164.3 個。
2.2云992s的育性及其轉(zhuǎn)換不育期內(nèi)花粉敗育徹底,表現(xiàn)為完全典敗和圓敗,以典敗為主。在水富通過不同生態(tài)條件下從2015 年3 月25 日至6 月4 日分期播種進行育性轉(zhuǎn)換觀察,7 月15 日至8 月25 日時段抽穗,選擇3000 個單株套袋,成熟后調(diào)查結(jié)實率、田間不育株率100%,2 年鏡檢12000 ?;ǚ?,花粉全部敗育,主要以典敗為主,不育度100%,在水富連續(xù)不育期達40d。根據(jù)自然狀況不同生態(tài)條件下的育性轉(zhuǎn)換規(guī)律研究,結(jié)合2016 年水富氣象資料分析,初步判斷該不育系育性轉(zhuǎn)換臨界起點溫度為22℃左右;臨界光長為13h 左右;該不育系易于繁殖,2015 年11 月15 日在海南冬繁播種,2016 年1 月27 日始穗,其自交結(jié)實率為60.3%。
2.3短日遮光處理結(jié)果2016 年在云992s 進入幼穗分化期后,用3 層黑布遮擋光線1 個月,避光時間為20:00 到次日8:00,日長12h,同期(6 月25 日至7 月30 日)自然日長為對照。試驗結(jié)果顯示,云992s 在日長12h 花粉敗育率為55%,套袋自交結(jié)實率30%;同期自然日長下花粉敗育率為100%,套袋自交結(jié)實率0。
2.4田間抗病表現(xiàn)云992s 在選育過程中注重稻瘟病抗性的篩選,在水富高溫高濕生態(tài)條件下種植,整個大田生育期內(nèi)生長健壯、長勢強勁、植株清秀,無稻瘟病和白葉枯病的發(fā)生。
2015 年中稻在云南水富用該不育系云992s 與自主選育的8 個恢復系測交配組,2016 年中稻在云南蒙自、文山、普洱、景洪、保山、芒市、云縣7 個主要秈稻區(qū)種植,單試點每667m2最高產(chǎn)量為組合云992s/F12,達896.67kg;平均產(chǎn)量最高為組合云992s/F16,達720.32kg,比對照兩優(yōu)培九高51.91kg(表1)。
表1 云992s 測配組合產(chǎn)量表現(xiàn) (kg/667m2)
用不育系云992s 與秈粳稻測驗種(秈稻IR36、南京11 和粳稻秋光、巴利拉)雜交,其雜交種F1表現(xiàn)群體整齊、結(jié)實率高,其中與測驗種秈稻(南京11、IR36)結(jié)實率分別為86.7%、90.2%,與粳稻(秋光、巴利拉)雜交結(jié)實率分別為74.3%、80.9%,F(xiàn)1可育花粉率均在75%左右,其結(jié)果表明云992s對秈粳和粳稻均具有親和性,且結(jié)實率完全達到廣親和性的標準,屬于綜合性狀優(yōu)良的廣親和材料(表2、圖1)。
圖1 云992s/南京11 花粉鏡檢結(jié)果
表2 云992s 與秈、粳稻雜交種F1 結(jié)實率
云992s 生長的整個生育期都要注重施肥管理,重施底肥,每667m2施農(nóng)家肥1000kg、磷肥50kg、尿素6kg(若無農(nóng)家肥,則增加尿素2kg、氯化鉀10kg),并及時追施分蘗肥尿素3kg。田間灌溉過程中要注意根據(jù)水稻的不同生育期的特點來調(diào)節(jié)用水量,從而節(jié)水保溫、保證水稻的正常生長。收獲前7d 斷水,防止水稻枯熟影響產(chǎn)量,收獲后及時脫粒、晾曬、保存。云992s 整個生育期抗稻瘟病、稻曲病等病害,在始穗期注意及時施用噻嗪·異丙威、水胺硫酸、吡蟲啉、三唑磷、毒死蜱等藥劑防治螟蟲、稻飛虱、稻縱卷葉螟、稻薊馬等蟲害,抽穗期注意防鼠害、鳥害。以人工除草為主,化學除草為輔,盡量減少產(chǎn)量損失。云992s 屬中穗型品種,制種時可安排2 期父本以收獲更高產(chǎn)量。云992s 繁茂性好,包頸較輕,對“九二〇”反應敏感,大田制種群體較整齊,可在抽穗10%時噴施第1 次“九二〇”,每hm2用量50~65g;間隔1d 后噴施第2 次,用量80~100g。
云992s 是一個育性穩(wěn)定、廣親和性好、抗性強、異交結(jié)實率較高的秈型兩用核不育系,2016 年通過云南省鑒定,利用云992s 與恢復系測交配組,其雜種一代群體整齊,且表現(xiàn)出明顯的超親優(yōu)勢或超標優(yōu)勢,可以明顯提高其分蘗能力、結(jié)實率,同時有利于減輕稻瘟病、白葉枯病等病害的發(fā)病程度,組配的云兩優(yōu)9922 通過2022 年云南省農(nóng)作物品種審定。此外,云992s 還具有花時集中、柱頭外露率高等良好的開花習性和制種特性,利用云992s 配制雜交稻組合,可以明顯提高其異交結(jié)實率,增加制種產(chǎn)量,降低種子成本。因此,云992s 在配制雜交稻新組合方面具有較好的利用前景。