秈稻改良單交種的選育研究.pdf

1、我國水稻三交種的研究始于20世紀(jì)70年代末，到目前為止僅有少量報道，雖然達成了利用三交種可提高水稻制種產(chǎn)量的共識，并已經(jīng)篩選出少量比單交種有一定增產(chǎn)潛力的三交組合，但一直沒有大面積生產(chǎn)應(yīng)用，其主要原因在于用來配制三交種的二元不育系雙親遺傳差異較大，引起三交種F<,1>代生育期和株型分離較嚴(yán)重，群體整齊度較差，難以為群眾所接受。類似的問題在玉米雜種優(yōu)勢利用過程中也遇到過，最終通過篩選特定的組合，特別是運用姊妹種配制改良單交種的方法，既提高

2、了雜交種的制種產(chǎn)量，又解決了玉米三交種整齊度差的問題，但迄今為止未見關(guān)于水稻改良單交種的研究報道。 為了解決當(dāng)前雜交水稻生產(chǎn)上品種適應(yīng)性降低，穩(wěn)產(chǎn)性差的問題，減少因高溫冷害等異常氣候條件對雜交稻生產(chǎn)所造成的損失，增強雜交稻對環(huán)境的適應(yīng)能力，實現(xiàn)雜交稻生產(chǎn)的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，提高制種產(chǎn)量，本研究借鑒玉米育種的經(jīng)驗，選取了與純合不育系有近親關(guān)系的品系作為第二保持系，配制了三類近親型二元不育系，再與不同的恢復(fù)系雜交配制了三種類型的改良單交種，

3、對二元不育系本身的雜種優(yōu)勢、一般配合力表現(xiàn)、以及改良單交種的產(chǎn)量表現(xiàn)、群體整齊度和稻米的部分品質(zhì)性狀進行研究，一方面探討雜交稻改良單交種生產(chǎn)應(yīng)用的可行性，以解決水稻三交種因整齊度較差不能在大面積生產(chǎn)上應(yīng)用的問題，為培育高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)且具有廣泛適應(yīng)性的雜交稻品種探索一條新的路子。另一方面篩選產(chǎn)量較高，整齊度較好，能為大面積生產(chǎn)所接受的改良單交種。 1、用10個具有不同親緣關(guān)系的純合不育系及其保持系配制了3個全同胞型二元不育系、11個回交

4、型二元不育系和12個半同胞型二元不育系。鑒定了其育性、開花習(xí)性、異交特性及部分農(nóng)藝性狀的表現(xiàn)，分析了相應(yīng)的保持系間雜交F<,1>代單株產(chǎn)量的雜種優(yōu)勢，結(jié)果表明： (1)所有二元不育系的自交結(jié)實率均為零，表現(xiàn)完全不育，花粉組成與雙親不育系相比變化不大； (2)多數(shù)二元不育系的開花習(xí)性和異交特性比相應(yīng)的純合不育系有明顯改善，特別是柱頭雙外露率尤為明顯； (3)半同胞型二元不育系株高、劍葉長、劍葉寬、穗長及部分農(nóng)藝性狀

5、的雜種優(yōu)勢較為明顯； (4)三類B×B組合F<,1>的平均單株產(chǎn)量隨雙親的遺傳差異的加大而增加，說明二元不育系隨著雙親遺傳差異增加雜種優(yōu)勢逐漸增強；26個保持系間雜交組合中有23個產(chǎn)量超過高親，說明利用三類二元不育系的雜種優(yōu)勢都有可能提高制種產(chǎn)量。 2、利用3個全同胞型二元不育系、11個回交型二元不育系和10個半同胞型二元不育系及其10個親本純合不育系，分別與南恢04、明恢86、輻恢838、先恢207和密陽46等5個恢復(fù)

6、系按照NCⅡ交配設(shè)計配制了50個單交種和120個改良單交種，按隨機區(qū)組的隨機模型分析方法，對二元不育系主要性狀進行了配合力分析。結(jié)果表明： (1)所有性狀的一般配合力方差和特殊配合力方差均達到了極顯著水平，說明所有性狀均受加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)的共同影響，其中千粒重、有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、結(jié)實率、株高、播始歷期等以基因的加性效應(yīng)作用為主，單株產(chǎn)量卻以非加性效應(yīng)為主。在多數(shù)性狀上，恢復(fù)系對F<,1>的影響大于不育系及互作效應(yīng)，但在單

7、株產(chǎn)量上不育系的影響超過了恢復(fù)系。 (2)三類二元不育系單株產(chǎn)量和有效穗數(shù)的一般配合力都比純合不育系極顯著增加，回交型二元不育系和半同胞型二元不育系結(jié)實率的一般配合力也極顯著高于純合不育系，其他性狀上二元不育系和純合不育系沒有明顯差異。 (3)在水稻改良單交種育種中，以雙親具有近親關(guān)系的二元不育系作母本進行適當(dāng)配組，有可能選育出有效穗數(shù)較多，結(jié)實率較好，比相應(yīng)單交種產(chǎn)量更高的水稻改良單交種。 3、分析了三類二元不

8、育系所配的改良單交種及其相應(yīng)的B×B組合F<,2>的抽穗歷期和始齊歷期以及株高、有效穗數(shù)，主穗長、劍葉長、劍葉寬和播始歷期等性狀的變異系數(shù)，計算了兩者之間各性狀上的相關(guān)系數(shù)，結(jié)果表明： (1)三類二元不育系所配的改良單交種除株高變異系數(shù)的平均值顯著地高于純合不育系的平均值外，其余株型性狀上差異不顯著；從純合不育系到全同胞型二元不育系、回交型二元不育系、再到半同胞型二元不育系，播始歷期變異系數(shù)、始齊歷期(10％植株抽穗日期至80％

9、植株抽穗日期)、抽穗歷期(各小區(qū)第一株抽穗至最后一株抽穗的總天數(shù))等三個性狀的平均值都表現(xiàn)出了逐漸增大的趨勢；部分全同胞型和回交型二元不育系配出改良單交種的平均群體整齊度與普通單交種接近。 (2)二元不育系所配的改良單交種與其相應(yīng)的B×B組合F<,2>在抽穗歷期、始齊歷期、播始歷期變異系數(shù)、株高的變異系數(shù)等性狀上的相關(guān)系數(shù)分別為0.499、0.372、0.343和0.251，達到了極顯著水平，在劍葉寬變異系數(shù)和主穗長變異系數(shù)上的

10、相關(guān)系數(shù)分別為0.226和0.196，達到了顯著水平；其它性狀上相關(guān)不顯著。說明隨著二元不育系雙親遺傳差異的增大，其所配改良單交種的生育期和株高、穗長等性狀的整齊度可能會降低，在改良單交種的育種工作中，適當(dāng)減少二元不育系雙親的遺傳差異是完全有必要的。在普通單交種和各類改良單交種群內(nèi)，單交種或改良單交種與其相應(yīng)的保持系或B×B組合F2在生育期有關(guān)的性狀上相關(guān)均不顯著，而大多數(shù)株型有關(guān)性狀也都不顯著。說明當(dāng)把二元不育系雙親的遺傳差異控制在一

11、定的范圍內(nèi)時，改良單交種中在大多數(shù)性狀上的整齊度與其母本不育系之間的相關(guān)不顯著，在此范圍內(nèi)對二元不育系的選擇主要根據(jù)其一般配合力的高低及其自身的雜種優(yōu)勢表現(xiàn)。 (3)通過綜合分析B×B組合F<,2>以及二元不育系所配的改良單交種的整齊度，篩選得到了幾個較好的二元不育系，主要包括Ⅱ協(xié)1A/Ⅱ協(xié)2B、金協(xié)黃A/金協(xié)紫B、金23A/臉協(xié)紫B、金協(xié)黃A/金23B、Ⅱ-32A/Ⅱ協(xié)1B、Ⅱ-32A/Ⅱ協(xié)2B，和新協(xié)紫A/Ⅱ協(xié)2B。

12、 4、研究比較了各改良單交組合與普通單交種單株產(chǎn)量的差異，以及株高、劍葉長、劍葉寬、主穗長、抽穗期等與群體整齊度關(guān)系較為密切的性狀的變異情況。結(jié)果表明： (1)三種類型的改良單交種平均單株產(chǎn)量均比普通單交種的平均產(chǎn)量增加；有74個組合比其兩個對應(yīng)單交種都增產(chǎn)，占所有改良單交種的61.67％，其中全同胞型改良單交種9個，回交型改良單交種37個，半同胞型改良單交種28個； (2)三類改良單交種都有部分組合在株高、劍葉長、劍葉

13、寬、主穗長、單株播始歷期等性狀的變異系數(shù)，以及始齊歷期、抽穗歷期上與普通單交種接近。 (3)通過綜合考查各改良單交組合的產(chǎn)量優(yōu)勢及群體整齊度，篩選得到10個有可能在生產(chǎn)上應(yīng)用的改良單交種，其產(chǎn)量比相應(yīng)高產(chǎn)單交種增加10.43％-26.39％。 5、選取3個全同胞型二元不育系、3個回交型二元不育系、3個半同胞型二元不育系以及其對應(yīng)的9個純合不育系，分別與南恢04和密陽46兩個恢復(fù)系所配制成的改良單交種和普通單交種，測定稻米

14、的堊白米率(％)、堊白大小(％)、堊白度(％)、糙米率(％)、精米率(％)和整精米率(％)，以及稻谷的千粒重(g)、粒長(mm)、粒寬(mm)、長寬比，計算了粒長、粒寬和長寬比的變異系數(shù)，利用方差分析的分群比較法比較了三類改良單交種和普通單交種各性狀的整體差異；同時還比較了各改良單交種各性狀與其相應(yīng)的普通單交種的差異，分析了改良單交種籽粒整齊度的情況，結(jié)果表明： (1)半同胞型改良單交種的千粒重極顯著的高于普通單交種和回交型改良

15、單交種；半同胞型改良單交種和全同胞型改良單交種的堊白米率均極顯著地低于普通單交種，而回交型改良單交種也顯著地低于普通單交種，三類改良單交種之間差異不顯著；半同胞型改良單交種的堊白大小顯著地低于普通單交種和其它兩類改良單交種，堊白度極顯著地低于普通單交種，顯著地低于回交型改良單交種，與全同胞型改良單交種差異不顯著； (2)三類改良單交種和普通單交種之間在糙米率、精米率、整精米率以及粒長、粒寬和長寬比等性狀均未表現(xiàn)出明顯差異；說明利

16、用二元不育系來配制改良單交種的育種方法，不會對F<,1>的外觀品質(zhì)和碾磨品質(zhì)產(chǎn)生不良影響，反而在堊白性狀上會有所改善。 (3)三類改良單交種粒長、粒寬和長/寬的變異系數(shù)平均值及變動范圍均與普通單交種接近，部分改良單交種的變異系數(shù)小于普通單交種。新協(xié)黃A/新協(xié)紫B//密陽46和金23A/金協(xié)紫B//南恢04兩個組合的粒長、粒寬和長/寬三個性狀的變異系數(shù)均小于其兩個對應(yīng)單交種，另有部分組合變異系數(shù)的值也在普通單交種的變異范圍之內(nèi)，通