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杂交水稻制种产量及种子质量在提前割除父本情况下的影响

2020-06-17 676 上传者：管理员

摘要：为研究赶粉结束后提前割除父本对杂交水稻制种产量和种子质量的影响，以‘广8优165’和‘宜优673’两个杂交水稻品种的双亲作为试验材料开展了比较试验。研究发现，赶粉结束后提前割除父本可显著提高杂交水稻制种结实率，增加千粒重，提高种子发芽率，降低易裂颖品种的裂颖率，利于在遭遇不利天气时择机抢收和规避机械混杂，可提高杂交水稻制种产量和增加制种效益。研究证明，赶粉结束后提前割除父本可提升种子质量，增产又增收，是值得推广的一项农艺措施。

关键词：
制种产量
割除父本
提高种子质量
水稻制种
水稻种子生产
育种
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杂交水稻制种是以雄性不育系作母本、雄性不育恢复系作父本，依据父母本播始历期进行错期栽培，同期抽穗开花，通过异花授粉结实生产杂交种子的过程。20世纪70年代以来，中国研究人员围绕杂交水稻制种的环境因素[1,2]、栽植模式[3]、群体管理[4]、花期调节[5]、机械化[6]和化控[7]等方面开展了大量研究，已建立比较系统的杂交水稻制种技术体系[8,9]，对稳定制种产量和提升种子质量起到了一定作用。这些研究大多着眼于杂交水稻制种基础性研究以及大田前中期管控技术探索，针对灌浆结实期制种群体管理的技术研究则鲜有报道。

近年来，中国南方杂交水稻制种区高温、阴雨寡照等灾害性天气频繁，杂交水稻制种田后期病害加重、群体倒伏较为普遍，制种产量和种子质量波动较大。据研究，授粉结束后提前割除父本的农艺措施可有效改善农作物灌浆结实期母本群体生长环境，减少病虫危害，提高制种单产。杂交玉米和杂交油菜制种的有关研究较多，提前割除父本已成为玉米和油菜杂交制种的标配农艺措施。研究发现，进入油菜制种终花期提早割除父本，可增强油菜母本群体通风透光能力、减轻病害、增加结实率[10]，可改善油菜母本群体生育条件、利于角果及种子发育[11]，可减少油菜父本水肥消耗、增加油菜母本养分充足供应、增加种子饱满度和千粒重、制种单产可提高15.0%[12]，可提高种子的商品性[13]，利于提高油菜杂交种的纯度和防止机械混杂[14]，是杂交油菜制种的重要农艺措施[15,16]。研究表明，授粉结束后及时割除玉米父本，可改善玉米母本群体通风透光条件、增大根系养分供给能力、防止收割时父母本混杂[17]，可降低田间湿度，减少病害发生[18]，可提玉米母本高群体光热利用率和边行优势利用[19]，可增强玉米棒三叶光合作用、可增加制种产量15.5%[20]，也可提高杂交种的商品性[21]。饶泉根[22]通过杂交水稻制种有关试验发现，提前割除水稻父本可减轻病虫危害和增产增收，制种单产可增加10.0%。相比较玉米和油菜，杂交水稻制种的相关研究较少，技术普及率不高。系统的开展杂交水稻制种相关技术研究，对于该技术的理论完善和推广应用意义重大。

1、材料与方法

1.1供试材料

以中国种子集团有限公司下属经营单位在销的杂交水稻品种‘广8优165’和‘宜优673’的双亲作为试验材料。

1.2试验地选择

试验开展于2017年。试验地分别选择于海南省东方市和福建省松溪县。东方市，位于海南省西南部，为热带季风海洋性气候，比较适宜杂交水稻‘广8优165’制种生产。松溪县，位于福建北端的闽浙交界处，为亚热带湿润季风气候，雨热同期，适合杂交水稻品种‘宜优673’制种生产。

1.3试验设计

试验设置3种处理，详见表1列述。

表1割除父本的3种处理

在东方市的‘广8优165’规模化制种田和松溪县的‘宜优673’规模化制种田中，随机选取比邻的2厢田块，纵向均分为3小区作为一个试验重复，实施3种处理，每小区面积为34.67m2，父母本行比2:10，试验重复3次。其中，‘广8优165’制种田，双本栽插，母本株距16.67cm、行距20cm，父本株距20cm、行距20cm，抽穗30%时连续2天各喷施“920”一次（共180g/hm2），喷施920后第25天收获杂交种子；‘宜优673’制种田，单本栽插，母本株距16.67cm、行距16.67cm，父本株距20cm、行距20cm，抽穗40%时连续2天各喷施“920”1次（共450g/hm2），喷施“920”后第26天收获杂交种子。各小区水肥管理及病虫害防治等一致且同当地丰产田。

1.4测定项目与统计方法

本试验测定的项目包括结实率、千粒重、裂颖率、发芽率、纯度以及种子产量等。

从每小区中临近父本一侧的第1行母本株中连续割取100个主茎穗进行考种，测定其结实率、千粒重（以13%标准含水量计）、裂颖率、发芽率、纯度（SSR法检测）。

分别收获小区的杂交种测产，折合为13%标准含水量的单产。喷施“920”后第10天割除的父本丢弃于行间；喷施“920”后第20天收割的父本进行脱粒测产；母本收获的前1天收割的父本进行脱粒测产。

采用DPS(version17.10)统计软件对试验数据进行处理与分析。

2、结果与分析

2.1对杂交水稻种子结实率、千粒重和裂颖率的影响

杂交水稻制种的结实率与其异交习性、花期相遇程度、温湿度环境、光合产物供应以及赤霉素合理使用等密切相关[23]。群体密度过大、荫蔽寡照和通风不良等，会加剧病虫危害，影响光合产物供应，籽粒空秕率增加，结实率降低[24]。表2结果显示，‘广8优165’和‘宜优673’的处理1与处理2对结实率影响不显著、但与CK间差异显著，处理2与CK间差异不显著，说明处理1可显著提高杂交水稻种子结实率。处理1能显著提高杂交水稻种子结实率，可能与赶粉结束后提前割除父本改善了母本群体通风透光性、促进光合产物供应、降低空秕率等有关。

杂交水稻种子的千粒重大小与制种时亲本幼穗发育、结实期籽粒充实状况密切相关[25]，其中幼穗发育期决定颖花大小（库容），灌浆结实期决定干物质积累的多少。表2结果显示，‘广8优165’的处理1与CK间差异显著，‘宜优673’的处理1与处理2、CK间差异均显著，说明处理1可显著增加杂交水稻种子的千粒重。赶粉结束后提前割除父本，通过改善母本行的生长环境，可能促进了光合作用和增加了养分供应，进而增加了籽粒干物质积累，籽粒充实度和饱满度随之提高。

表2提前割除父本对杂交水稻种子结实率、千粒重和裂颖率的影响

杂交水稻种子裂颖现象普遍存在于制种之中，是水稻遗传特性与环境互作的结果[26]。表2结果显示，‘广8优165’的处理1与处理2、CK间差异显著，说明赶粉结束后提前割除父本可显著降低易裂颖水稻品种的杂交种子裂颖率。‘宜优673’的3个处理间差异虽不显著，但CK、处理1、处理2的裂颖率存在依次下降趋势，说明赶粉结束后提前割除父本也可降低‘宜优673’的杂交种子裂颖率。赶粉结束后提前割除父本，通过改善母本行的荫蔽多湿生长环境，可促进水稻生殖器官的正常生长发育，减少裂颖发生，但因品种而异。

2.2对杂交水稻种子发芽率和纯度的影响

水稻开花后10天左右，胚的各部均已分化完成，已具备初步生活能力，但还非常脆弱，还需要一个较漫长的生态成熟过程[25]。期间，胚的各部继续生长，胚的体积继续增长，胚细胞内部干物质不断积累和内源激素不断变化。表3结果显示，两个品种的发芽率在处理1与CK间差异显著，说明赶粉结束后提前割除父本可显著提杂交水稻种子发芽率，可能与母本生长环境改善、种子成熟充分、病害减轻、裂颖率降低等有关。试验也发现，赶粉结束后提前割除父本，‘广8优165’和‘宜优673’制种田中的稻瘟病、纹枯病和黑粉病等病害明显减轻，霉变籽粒有所减少。

杂交水稻种子的纯度受多种因素影响，包括制种用亲本纯度、制种过程去杂、其他花粉隔离、收晒机械混杂等因素。表3结果显示，‘广8优165’的3个处理间无显著差异。‘宜优673’的处理1与CK间存在显著性差异，CK的3个小区中有2个小区的纯度结果偏低，分别为94.1%和96.4%，可能是因收获期间遇雨轻微倒伏使父本割除不干净所致。由此说明，赶粉结束后提前割除父本，利于母本在遭遇不利天气时择机抢收，避免因父本匆忙收割不干净或父母本交错倒伏引发机械混杂。

2.3对制种产量及制种效益的影响

水稻是喜阳作物，灌浆期群体荫蔽会导致灌浆速率急剧下降，导致空秕粒增加和粒重的显著降低[27]。赶粉结束后提前割除父本，有利于改善制种田中母本行的通风透光和发挥边际优势效应，增强光合作用，促进“源”、“流”、“库”间平衡，有利于提高制种单产。表4结果显示，赶粉结束后提前割除父本，‘广8优165’的杂交制种比留父本的对照增产11.6%、增加效益3281.0元/hm2，‘宜优673’的制种产量比留父本的对照增产13.0%、增加效益1940.5元/hm2，说明提前割除父本措施既增产又增收。

3、结论与讨论

本研究表明，杂交水稻制种时，赶粉结束后提前割除父本措施可显著提高杂交水稻制种结实率、千粒重和发芽率，可显著降低易裂颖品种的裂颖率，赶粉结束后提前割除父本措施可提高水稻杂交制种产量，增加制种收益，有利于在杂交种子成熟期遭遇连阴雨等不利天气时择机抢收和规避机械混杂、规避淋雨沤种甚至报废的风险，有利于规避在杂交种子收获期遭遇大面积倒伏致父母本混杂的风险。本研究还发现，赶粉结束后提前割除父本措施可减轻制种田中纹枯病和黑粉病等病害发生、减少病虫危害，杂交种子饱满且成色好。本研究的提前割除水稻父本可增产增收和减轻病虫危害的结论与饶泉根研究结果一致。本研究还创新性的开展了提前割除父本与杂交水稻制种结实率、千粒重、裂颖率、发芽率、纯度等相关性探索，初步得出了有价值的结论。

表3提前割除父本对杂交水稻种子发芽率和纯度的影响

表4提前割除父本对制种产量及制种收益的影响

赶粉结束后提前割除父本，可适当降低制种田群体密度，适当改善透光透气性，适当降低群体内温度和湿度，缓解母本个体间生存竞争压力，避免父母本间争肥现象，可能利于边际优势发挥和促进光合积累，有利于减少空秕粒和增加种子充实度，有利于种子的充分成熟。水稻等禾谷类作物籽粒灌浆是一复杂但又有序的过程，普遍存在强、弱籽粒异步灌浆现象[28]，强势籽粒灌浆启动早且充实快，弱势籽粒灌浆启动缓慢且充实较差，弱势籽粒灌浆过程易受环境影响。提前割除父本是不是通过促进弱势籽粒灌浆过程来实现增产增效的，有待于后续研究。

综上，赶粉结束后提前割除父本可提升杂交水稻种子质量，提高单产11.6%以上，增加经济效益1940.5元/hm2以上，增产又增收，是值得推广的一项农艺措施。

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