隐性红颖恢复系在杂交稻混直播制种中的利用

【作者】 谭炎宁； 许可； 段美娟； 刘玲； 袁定阳；

【机构】 湖南杂交水稻研究中心国家杂交水稻工程技术研究中心； 湖南农业大学农学院； 湖南大学研究生院隆平分院；

【摘要】 【研究背景】杂交水稻种子的生产通常采取父母本"分植制种"模式,由于这一模式实行双亲单独作业,导致在播种、栽插和收获等环节中投入的劳力成本过高,影响了种业经济效益。与之不同的是,"混直播制种"模式通过对父母本混直播能简化播种并免除移栽,有利于提高生产效率和降低劳力成本,代表了杂交稻制种的发展方向;然而,这一模式必须借助一种可区分父母本的特异性生物学性状,以确保从混收种中高效地清除父本而保留杂交种;目前,已报道的具有可区分双亲并应用于杂交稻"混直播制种"的特异性资源仍然有限,杂交稻"混直播制种"研究滞后。本文报道了一份隐性遗传的红颖突变体新资源,初步研究了其混直播制种利用价值。【材料与方法】经过多年田间自然观察,分析红颖突变体RG-1的表型特征、基本农艺性状及其遗传规律;比较成熟期"黄颖不育系"与"红颖恢复系"的叶绿素和花青素含量;在5:1种子比例条件下,将"黄颖不育系"与"红颖恢复系"搭配进行"混直播"制种,分析杂交种的色选效果;以"分植制种"作为对照,比较两种模式下父母本的花期、不育系的外露率及异交结实率、小区制种产量等的差异,评价隐性红颖基因在杂交稻父母本混直播制种中的利用潜力。【结果与分析】从自选恢复系XR0714中发现了1份天然携带红褐色颖壳性状的新资源RG-1,RG-1的红颖性状在始穗期就开始呈现,可持续至成熟期;RG-1的胚乳色泽及植株生长发育正常,其红颖性状受一对隐性细胞核基因独立控制。成熟期颖壳表型及色素含量分析发现,由RG-1所转育获得的红颖恢复系G-4和G-15可明显与黄颖不育系P88S、Y58S相区分,其花青素含量较P88S增加了97.36%和89.47%,叶绿素含量降低了41.33%和38.67%,表明颖壳色泽差异与花青素合成途径有关。按照"黄颖不育系/红颖恢复系"模式,开展了"P88S/G-4"和"Y58S/G-15"两个杂交组合的父母本混直播试验;通过2015年和2016年的小区重复试验发现,各组合的父母本都能花期相遇,且不育系P88S和Y58S在两种模式下表现出一致的高柱头外露率;成熟期色选结果发现,混收后杂交种的一次色选分辨率都超过了99.90%。进一步地,通过产量要素分析发现,所有亲本在混直播模式下较常规制种模式抽穗提前了2-6d;除千粒重变化不大外,混直播条件下母本每穗粒数降低,但异交结实率显著增加,使得"P88S/G-4"和"Y58S/G-15"两个组合的小区实收制种产量较常规模式分别增加12.56%和8.95%。【结论】发现了一份受隐性核基因控制且对植株生长发育无不利影响的红颖资源RG-1,该资源色选效果理想,其混直播制种产量高于常规制种模式,表明隐性红颖水稻具有杂交稻混直播制种利用潜力。更多还原