水稻恢复系R1056的耐热性鉴定及育种应用评价
摘要:采用分期播种结合辅助加热温室设施对水稻恢复系R1056及其杂交稻组合在开花期的高温耐性进行了鉴定,同时对R1056及其杂交稻组合的农艺性状进行了考察评价。结果表明,开花期在38 ℃高温处理下,R1056的结实率、花药开裂率和每朵颖花柱头上的花粉数分别为70.4%、75.5%和78,与耐高温对照N22相当,极显著高于高温敏感材料;R1056配制的杂交稻组合的高温结实率、花药开裂率和每朵颖花柱头上的花粉数介于R1056和高温敏感品种之间。R1056农艺性状优良,配合力好,其配制的杂交稻组合株高较矮、穗数多、产量高。表明R1056不仅是一个优异的耐高温水稻种质材料,而且还是一个优良的三系杂交水稻恢复系。
关键词:水稻;恢复系;高温热害;耐热性
水稻是中国的主要粮食作物,在国家粮食安全战略中占有主导地位。随着全球气候变暖,中国南方稻区,特别是长江流域7~8月高温热害频发,给水稻生产造成严重的产量损失。2003年整个长江稻作带中稻遭受有史以来最严重的高温热害[1]。7~8月是水稻孕穗开花期,该时期对温度的变化最敏感,其适宜温度为25~30 ℃,当日平均温度≥32 ℃、日最高温度≥35 ℃时,就会造成高温热害,导致颖花不育,结实率下降[2,3]。不容乐观的是,未来高温热害发生的频率还将提高。江敏等[4]根据1951—2005年的气象资料分析预测结果显示,未来30~50年长江流域水稻孕穗开花期遭遇高于35 ℃高温的日数将持续增加。因此未来中国水稻生产遭遇高温热害的风险也将持续增加。
为了应对高温热害对水稻生产的影响,从20世纪70年代起,水稻工作者就开始筛选水稻耐热遗传资源,并已经鉴定出一批耐高温水稻材料,如N22、Bala、T226、996、特青、IRAT118、冷水白、赣香糯等[5-9]。中国水稻研究者对杂交水稻的耐热性给予了更多的关注。沈波等[10]于1992—1995年对收集的630份水稻新品种(组合)的耐热性进行了田间和温室鉴定,鉴定结果表明对高温有耐性的品种(组合)占15.4%,中等耐性的品种(组合)占23.5%,不耐高温的品种(组合)占61.1%。黄义德等[11]对2003年安徽省遭受高温热害的几个主要杂交稻组合的结实率进行了调查,扬两优6号、汕优63、协优63、特优559和金优725的结实率分别为46.9%、42.5%、41.6%、29.5%和28.4%。池忠志等[12]在人工气候箱中对28个杂交稻组合进行了耐热性鉴定,其中5个组合耐高温,10个组合较耐高温,9个组合不耐高温,3个组合对高温敏感,1个组合对高温极敏感。从这些研究结果来看,不同杂交稻对高温耐性存在差异,部分品种(组合)对高温的耐性较好,但大部分品种(组合)对高温敏感,而且在严重的高温胁迫下,即使像汕优63这样较耐高温的杂交稻的结实率也明显下降。因此迫切需要选育耐高温的杂交稻亲本材料,从而培育出耐高温的杂交稻组合。
R1056是湖北省粮食作物种质创新与遗传改良重点实验室选育出的1个水稻细胞质雄性不育恢复系,在自然环境下表现出良好的高温耐性。本研究利用分期播种结合具有人工加热设施的玻璃温室对R1056及其配制的杂交稻组合的耐热性进行了鉴定,同时对其在杂交稻育种中的应用价值进行了评价。
1 材料与方法
1.1 材料及种植方式
供试水稻材料有水稻恢复系R1056及其配制的杂交组合天丰A/R1056、巨风2A/R1056、粤泰A/R1056、内香5A/R1056;对照材料有N22(特异耐热材料)、“9311”(高温敏感材料)、辐恢838(高温敏感材料)以及杂交稻品种扬两优6号(湖北省中稻区域试验对照品种)、Ⅱ优838(国家耐热性鉴定耐热对照品种)。
试验在湖北省农业科学院武汉市南湖试验基地进行,材料分三期(5月1、12、25日)播种,播后25 d进行移栽。试验设盆栽和大田2种试验。盆栽试验在户外盆栽场进行,材料种植在5 L的塑料桶中。每播期每份材料种植6桶,每桶种植3株。孕穗期每株留2~3个大小一致的分蘖,剪掉多余的分蘖。田间试验根据随机区组设计按小区种植,设3次重复。每个小区种植3行,每行种植10株,株行距16.5 cm×19.8 cm。常规田间管理。
水稻开始见穗时,用温度自动记录仪记录开花期的环境温度。在3个播期的材料中,选择开花期的环境温度低于28 ℃(日低温)/35 ℃(日高温)的一期材料进行数据分析。
1.2 高温鉴定
高温鉴定在玻璃温室内进行,玻璃温室具有辅助电加温设施以及可开启的通风窗和排风扇。高温处理时间段为9:00~15:00,设置温度为38 ℃,当室内温度低于设置温度时,通风窗和排风扇关闭,加热设施启动加热;当室内温度高于设置温度时,通风窗和排风扇开启,加热设施关闭;其余时间段通风窗和排风扇开启,室内温度与户外环境温度一致。当试验材料开始开花时,将3桶材料移入温室进行高温处理,另外3桶材料在户外盆栽场作为常温对照。3桶材料中1桶用于考察结实率,2桶用于开裂花药率和花粉数测定。开花结束后移出温室至户外盆栽场直至成熟,考察结实率。
1.3 花药开裂率测定
高温处理第三天10:00~12:00,每个品种(组合)取相同部位30朵已开放的小花,用镊子将颖壳剥掉,在显微镜下直接观察花药开裂情况,计算花药开裂率,其计算公式为:花药开裂率=(开裂花药数/观察花药总数)×100%。
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