雜交水稻生產(chǎn)安全及種子純度鑒定技術(shù)研究.pdf

1、本文以8個雜交中稻組合和相應(yīng)的恢復(fù)系以及10個雜交晚稻組合為材料，對中稻抗異常氣溫和晚稻抗異常低溫特性進(jìn)行了研究；并以以上雜交組合及其親本種子為材料，進(jìn)行了SSR指紋圖譜標(biāo)記和種植鑒定技術(shù)鑒定種子真實性和純度的研究。主要研究結(jié)果如下： (1)不同生態(tài)點雜交中稻組合的結(jié)實率表現(xiàn)不同。8個中稻組合在長沙的的結(jié)實率最高，7個組合在常德的結(jié)實率最低，1個組合陸兩優(yōu)106在懷化的結(jié)實率最低。在懷化點試驗期間，第8播期的各組合始穗時遇到了8

2、月18日至20日的異常低溫而影響了相關(guān)各播期的平均結(jié)實率。試驗表明，中稻組合在常德的結(jié)實較低，主要原因是一天中高溫持續(xù)時間較長，且晝夜溫差小。而長沙、懷化一天中高溫持續(xù)時間較短，晝夜溫差較大。 (2)不同雜交中稻組合間結(jié)實率存在顯著差異。兩優(yōu)培九在三個生態(tài)點的平均結(jié)實率均最低，均極顯著低于其他各組合的結(jié)實率，金優(yōu)725結(jié)實率表現(xiàn)也較低，而陸兩優(yōu)106表現(xiàn)較好。說明兩優(yōu)培九、金優(yōu)725的生產(chǎn)安全性較差，這與大面積生產(chǎn)實際相吻合。

3、 (3)雜交中稻同一組合不同播期的結(jié)實率存在顯著差異。試驗表明，8個組合的最適播期，在三個生態(tài)點均以4月30日左右播種為宜，5月15日后播種的結(jié)實率普遍下降。同時發(fā)現(xiàn)，各中稻組合在5月15日后播種(湖南地區(qū)正常一季晚稻播種期為5月20日左右)，雖然抽穗時氣溫條件也適宜開花授粉，但整體而言結(jié)實率還是普遍下降。因此本試驗表明，雜交中稻組合在其正常的播種時期播種，如果沒有遇到特殊異常的高溫危害，其結(jié)實率整體要高于作一季晚稻栽培時的結(jié)實率

4、。這可能與雜交中稻組合在長期選育和區(qū)試鑒定過程中已形成的耐正常高溫特性有關(guān)。 (4)氣溫對雜交中稻組合結(jié)實率直接產(chǎn)生影響。本試驗中，只在常德、長沙試驗點7月下旬和8月上旬出現(xiàn)了31℃左右的高溫，對結(jié)實率的影響并不大。因此，整體而言，在較適宜的氣溫范圍內(nèi)，抽穗揚花期間日平均氣溫的高低對結(jié)實率的影響大多呈正相關(guān)但不是很明顯，只有汕優(yōu)63在三個生態(tài)點，兩優(yōu)培九在常德點，絲優(yōu)63、汕優(yōu)桂99、Ⅱ優(yōu)838在懷化點的結(jié)實率與氣溫的相關(guān)性達(dá)到

5、了顯著水平。同時發(fā)現(xiàn)，在常德試驗點2004年5月15日后播種的各播期中，在抽穗揚花時分別遇到了8月15～16日和8月21日日平均氣溫低于23℃的天氣。盡管這3d的日平均氣溫均在21.3℃以上且維持時間并不長，但中稻組合的結(jié)實率顯著下降，說明中稻組合對低溫的敏感程度較強(qiáng)，耐低溫性能較差。試驗還發(fā)現(xiàn)，汕優(yōu)63作中稻種植時，其結(jié)實率在三個試驗點均非常穩(wěn)定；但作一季晚稻種植時對低溫敏感，絲優(yōu)63等組合也表現(xiàn)出這種現(xiàn)象。 (5)父本品種的

6、結(jié)實率與相應(yīng)雜交中稻組合的結(jié)實率呈不同程度的相關(guān)。在長沙生態(tài)點，由于各時期播種的雜交組合與相應(yīng)父本品種均有較高且穩(wěn)定的結(jié)實率，因此父本品種結(jié)實率與組合結(jié)實率的相關(guān)性不大且沒有明顯規(guī)律。但在常德和懷化生態(tài)點，除父本品種R198在懷化與Ⅰ優(yōu)198的結(jié)實率呈現(xiàn)輕微的負(fù)相關(guān)外外，其余各父本的結(jié)實率均與相應(yīng)組合的結(jié)實率呈正相關(guān)，其中尤以明恢63、桂99、R838的相關(guān)最為明顯。 (6)高溫條件下生理生化特性的變化與雜交中稻結(jié)實率呈不同程度

7、的相關(guān)。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，雜交中稻在自然高溫和人工高溫條件下，生理生化指標(biāo)會發(fā)生很大的變化，表現(xiàn)為花藥開裂率下降，葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量下降，浸泡液電導(dǎo)率增加，游離脯氨酸、丙二醛和可溶性糖含量增加，內(nèi)源激素ABA含量增加，生長素、赤霉素、細(xì)胞分裂素含量下降。并且隨著處理溫度的升高，這些生理生化指標(biāo)變化越明顯。 (7)不同生態(tài)點雜交晚稻結(jié)實率的表現(xiàn)不同。試驗表明，10個晚稻組合中有7個在長沙的的結(jié)實率表現(xiàn)最好，

8、3個組合在常德的結(jié)實率表現(xiàn)最好，全部組合在懷化的結(jié)實率最低。 (8)不同晚稻組合間結(jié)實率存在顯著差異。岳優(yōu)63在三個生態(tài)點的平均結(jié)實率均最低，均極顯著低于其他各組合的結(jié)實率，而由R207配制的三個組合中優(yōu)207、T優(yōu)207、金優(yōu)207在三個生態(tài)點的結(jié)實率均表現(xiàn)較好。 (9)同一雜交晚稻組合不同播期結(jié)實率存在顯著差異。本試驗表明，在常德試驗點，不同播期間結(jié)實率差異較大的是岳優(yōu)63、Ⅱ優(yōu)46和威優(yōu)46；在長沙試驗點，不同播期

9、間結(jié)實率差異較大的是岳優(yōu)63；在懷化試驗點，不同播期間結(jié)實率差異較大的是岳優(yōu)63、Ⅱ優(yōu)46和培兩優(yōu)288。尤其是在后幾期播種的結(jié)實率受低溫影響較大。因此，為保證晚稻抽穗揚花時避開低溫危害，適時播種顯得尤為重要。 (10)氣溫對雜交晚稻組合結(jié)實率有直接影響。本試驗中，長沙、常德生態(tài)點除9月21～23日平均氣溫低于23℃外，其余時期氣溫均適合抽穗揚花，整體對結(jié)實率的影響并不大。因此，在較適宜的氣溫范圍內(nèi)，抽穗揚花期間日平均氣溫的高低

10、對結(jié)實率的影響并不明顯，只有岳優(yōu)63在該兩個生態(tài)點、豐優(yōu)299在長沙生態(tài)點的結(jié)實率受氣溫影響達(dá)到了顯著水平。但在懷化生態(tài)點，9月21～10月5日的15d中日平均氣溫低于23℃的共有11d，各組合結(jié)實率普遍受氣溫的較大影響，其中岳優(yōu)63、培兩優(yōu)288、威優(yōu)46受影響較大。同時發(fā)現(xiàn)，在三個生態(tài)點均發(fā)生了連續(xù)3d低于23℃的低溫危害天氣，各組合大多在三個生態(tài)點的相應(yīng)播期的結(jié)實率均不同程度普遍下降，但整體而言并沒有造成嚴(yán)重危害。因此，雜交晚稻組

11、合對低溫危害的抵抗能力要強(qiáng)于雜交中稻組合。 (11)用SSR指紋標(biāo)記技術(shù)可以較快篩選出雜交水稻種子純度鑒定的特異性引物。以分布于染色體1～12的232對微衛(wèi)星引物對上述10個雜交組合進(jìn)行了篩選，有62對引物能夠在1～10個雜交稻組合及其親本中顯示穩(wěn)定的多態(tài)性，占檢測引物的26.7﹪。只有9對引物在所有10個雜交子一代及其親本中均不能擴(kuò)增出帶。 (12)用SSR指紋標(biāo)記技術(shù)鑒定雜交水稻種子真實性和純度結(jié)果準(zhǔn)確可靠。在威優(yōu)4

12、6、金優(yōu)207和兩優(yōu)培九種子中，人為摻入本組合的不育系、保持系和恢復(fù)系種子，應(yīng)用該技術(shù)能準(zhǔn)確把摻入組合中的不育系(或保持系)和恢復(fù)系種子鑒定出來，但不能將不育系和保持系兩者相互區(qū)分。經(jīng)對兩優(yōu)培九種子在長沙進(jìn)行田間單株種植，在花期和成熟期逐株進(jìn)行鑒定，同時在始穗前對全部植株分別取葉片進(jìn)行SSR分子鑒定，SSR圖譜鑒定結(jié)果與田間農(nóng)藝性狀鑒定結(jié)果能一一對應(yīng)。 (13)用SSR指紋標(biāo)記技術(shù)鑒定雜交水稻種子真實性和純度的理想技術(shù)體系為：1

13、粒米加入40μl提取緩沖液1，在沸水中30s，然后加入40μl提取緩沖液2和20μl緩沖液3，在沸水中煮沸2min，用1μl進(jìn)行PCR反應(yīng)；PCR反應(yīng)在10μl的反應(yīng)體積中進(jìn)行，包含1μmol引物，0.2單位AmpliTaqGoldDNA聚合酶，1μmoldNTP，10ng模板DNA和1μl10倍PCR反應(yīng)液(0.1molTris-鹽酸，PH8.3，0.015molMgcl2，0.5molKCl，0.01﹪的明膠)。擴(kuò)增反應(yīng)條件為：94

14、℃變性4min，然后是94℃30s，55℃30s，72℃1min進(jìn)行35個循環(huán)，最后72℃延伸7min；擴(kuò)增產(chǎn)物在4﹪的Nusieve3∶1瓊脂糖凝膠進(jìn)行電泳分離。 (14)不同播種時期對雜交水稻種子純度海南種植鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。本試驗表明，不同時期播種，各品種(組合)的播始?xì)v期、株高、結(jié)實率均不同，當(dāng)雜交組合的播始?xì)v期、株高、結(jié)實率與親本沒有顯著差異時，就會對雜株的正確判定產(chǎn)生影響，從而影響純度鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

15、 (15)種植鑒定是利用農(nóng)藝性狀來評定種子純度，是最準(zhǔn)確可靠的方法。根據(jù)本文的研究結(jié)果，并結(jié)合長期的種植鑒定實踐工作，筆者認(rèn)為，雜交水稻種子純度海南種植鑒定存在禁期，也就是說不能讓供鑒組合的始穗期在1月份，以避開1月份的最低氣溫造成植株不結(jié)實或結(jié)實率低，最大限度降低鑒定工作失敗的風(fēng)險。因此對春制雜交稻種子的純度鑒定，最好在9月15日前播種；對夏制組合中生育期較短的雜交組合，不能遲于10月15日播種，生育期較長的組合則應(yīng)推遲到12月下旬

16、后播種方可保證鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確；而對于三系不育系種子，由于其中含雜主要為保持系，即使在三亞的最低氣溫時段抽穗也會有一定的結(jié)實率，不會影響鑒定的準(zhǔn)確性，因此在整個冬季鑒定時期均可播種。 本研究創(chuàng)新之處： 首次設(shè)計了不同組合、不同生態(tài)點、不同播期、不同處理溫度對結(jié)實率的影響，以期全面系統(tǒng)評價雜交中稻、晚稻的抗異常高溫、低溫的能力，同時分析了父本品種對組合結(jié)實率的影響，以及高溫條件下生理生化特性與結(jié)實率的關(guān)系。 首次提出

17、了雜交中稻組合最適宜在正常中稻播種季節(jié)播種，而不宜作一季晚稻種植。一季晚稻的推廣，宜根據(jù)雜交組合的各種特征特性，有針對性地選育，以獲得最適宜的專用品種。同時發(fā)現(xiàn)，雜交中稻組合對低溫的敏感性要大于雜交晚稻組合對低溫的敏感性，也即雜交中稻組合的抗低溫能力不如雜交晚稻組合。并從理論上對這一現(xiàn)象進(jìn)行了討論。 用SSR指紋標(biāo)記技術(shù)鑒定雜交水稻種子純度時，對DNA提取方法作了一定的改進(jìn)，使鑒定技術(shù)進(jìn)一步簡單實用化。同時，建立的鑒定技術(shù)體系比