提前割除父本對雜交水稻制種產(chǎn)量和種子質(zhì)量的影響

孫小文，康海岐，程俊彪

（1中國種子集團有限公司，北京 100031；2四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，成都 610066；3廣東省金稻種業(yè)有限公司，廣州 510640）

0 引言

雜交水稻制種是以雄性不育系作母本、雄性不育恢復(fù)系作父本，依據(jù)父母本播始歷期進行錯期栽培，同期抽穗開花，通過異花授粉結(jié)實生產(chǎn)雜交種子的過程。20世紀70年代以來，中國研究人員圍繞雜交水稻制種的環(huán)境因素[1-2]、栽植模式[3]、群體管理[4]、花期調(diào)節(jié)[5]、機械化[6]和化控[7]等方面開展了大量研究，已建立比較系統(tǒng)的雜交水稻制種技術(shù)體系[8-9]，對穩(wěn)定制種產(chǎn)量和提升種子質(zhì)量起到了一定作用。這些研究大多著眼于雜交水稻制種基礎(chǔ)性研究以及大田前中期管控技術(shù)探索，針對灌漿結(jié)實期制種群體管理的技術(shù)研究則鮮有報道。

近年來，中國南方雜交水稻制種區(qū)高溫、陰雨寡照等災(zāi)害性天氣頻繁，雜交水稻制種田后期病害加重、群體倒伏較為普遍，制種產(chǎn)量和種子質(zhì)量波動較大。據(jù)研究，授粉結(jié)束后提前割除父本的農(nóng)藝措施可有效改善農(nóng)作物灌漿結(jié)實期母本群體生長環(huán)境，減少病蟲危害，提高制種單產(chǎn)。雜交玉米和雜交油菜制種的有關(guān)研究較多，提前割除父本已成為玉米和油菜雜交制種的標配農(nóng)藝措施。研究發(fā)現(xiàn)，進入油菜制種終花期提早割除父本，可增強油菜母本群體通風(fēng)透光能力、減輕病害、增加結(jié)實率[10]，可改善油菜母本群體生育條件、利于角果及種子發(fā)育[11]，可減少油菜父本水肥消耗、增加油菜母本養(yǎng)分充足供應(yīng)、增加種子飽滿度和千粒重、制種單產(chǎn)可提高15.0%[12]，可提高種子的商品性[13]，利于提高油菜雜交種的純度和防止機械混雜[14]，是雜交油菜制種的重要農(nóng)藝措施[15-16]。研究表明，授粉結(jié)束后及時割除玉米父本，可改善玉米母本群體通風(fēng)透光條件、增大根系養(yǎng)分供給能力、防止收割時父母本混雜[17]，可降低田間濕度，減少病害發(fā)生[18]，可提玉米母本高群體光熱利用率和邊行優(yōu)勢利用[19]，可增強玉米棒三葉光合作用、可增加制種產(chǎn)量15.5%[20]，也可提高雜交種的商品性[21]。饒泉根[22]通過雜交水稻制種有關(guān)試驗發(fā)現(xiàn)，提前割除水稻父本可減輕病蟲危害和增產(chǎn)增收，制種單產(chǎn)可增加10.0%。相比較玉米和油菜，雜交水稻制種的相關(guān)研究較少，技術(shù)普及率不高。系統(tǒng)的開展雜交水稻制種相關(guān)技術(shù)研究，對于該技術(shù)的理論完善和推廣應(yīng)用意義重大。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以中國種子集團有限公司下屬經(jīng)營單位在銷的雜交水稻品種‘廣8優(yōu)165’和‘宜優(yōu)673’的雙親作為試驗材料。

1.2 試驗地選擇

試驗開展于2017 年。試驗地分別選擇于海南省東方市和福建省松溪縣。東方市，位于海南省西南部，為熱帶季風(fēng)海洋性氣候，比較適宜雜交水稻‘廣8 優(yōu)165’制種生產(chǎn)。松溪縣，位于福建北端的閩浙交界處，為亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，雨熱同期，適合雜交水稻品種‘宜優(yōu)673’制種生產(chǎn)。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置3種處理，詳見表1列述。

表1 割除父本的3種處理

在東方市的‘廣8 優(yōu)165’規(guī)?；品N田和松溪縣的‘宜優(yōu)673’規(guī)模化制種田中，隨機選取比鄰的2廂田塊，縱向均分為3小區(qū)作為一個試驗重復(fù)，實施3種處理，每小區(qū)面積為34.67 m2，父母本行比2:10，試驗重復(fù)3次。其中，‘廣8優(yōu)165’制種田，雙本栽插，母本株距16.67 cm、行距20 cm，父本株距20 cm、行距20 cm，抽穗30%時連續(xù)2天各噴施“920”一次（共180 g/hm2），噴施920后第25天收獲雜交種子；‘宜優(yōu)673’制種田，單本栽插，母本株距16.67 cm、行距16.67 cm，父本株距20 cm、行距20 cm，抽穗40%時連續(xù)2 天各噴施“920”1次（共450 g/hm2），噴施“920”后第26天收獲雜交種子。各小區(qū)水肥管理及病蟲害防治等一致且同當?shù)刎S產(chǎn)田。

1.4 測定項目與統(tǒng)計方法

本試驗測定的項目包括結(jié)實率、千粒重、裂穎率、發(fā)芽率、純度以及種子產(chǎn)量等。

從每小區(qū)中臨近父本一側(cè)的第1行母本株中連續(xù)割取100 個主莖穗進行考種，測定其結(jié)實率、千粒重（以13%標準含水量計）、裂穎率、發(fā)芽率、純度（SSR法檢測）。

分別收獲小區(qū)的雜交種測產(chǎn)，折合為13%標準含水量的單產(chǎn)。噴施“920”后第10天割除的父本丟棄于行間；噴施“920”后第20天收割的父本進行脫粒測產(chǎn)；母本收獲的前1天收割的父本進行脫粒測產(chǎn)。

采用DPS(version 17.10)統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對雜交水稻種子結(jié)實率、千粒重和裂穎率的影響

雜交水稻制種的結(jié)實率與其異交習(xí)性、花期相遇程度、溫濕度環(huán)境、光合產(chǎn)物供應(yīng)以及赤霉素合理使用等密切相關(guān)[23]。群體密度過大、蔭蔽寡照和通風(fēng)不良等，會加劇病蟲危害，影響光合產(chǎn)物供應(yīng)，籽?？诊趼试黾樱Y(jié)實率降低[24]。表2 結(jié)果顯示，‘廣8 優(yōu)165’和‘宜優(yōu)673’的處理1與處理2對結(jié)實率影響不顯著、但與CK 間差異顯著，處理2 與CK 間差異不顯著，說明處理1可顯著提高雜交水稻種子結(jié)實率。處理1能顯著提高雜交水稻種子結(jié)實率，可能與趕粉結(jié)束后提前割除父本改善了母本群體通風(fēng)透光性、促進光合產(chǎn)物供應(yīng)、降低空秕率等有關(guān)。

雜交水稻種子的千粒重大小與制種時親本幼穗發(fā)育、結(jié)實期籽粒充實狀況密切相關(guān)[25]，其中幼穗發(fā)育期決定穎花大?。◣烊荩酀{結(jié)實期決定干物質(zhì)積累的多少。表2 結(jié)果顯示，‘廣8 優(yōu)165’的處理1 與CK 間差異顯著，‘宜優(yōu)673’的處理1與處理2、CK間差異均顯著，說明處理1 可顯著增加雜交水稻種子的千粒重。趕粉結(jié)束后提前割除父本，通過改善母本行的生長環(huán)境，可能促進了光合作用和增加了養(yǎng)分供應(yīng)，進而增加了籽粒干物質(zhì)積累，籽粒充實度和飽滿度隨之提高。

表2 提前割除父本對雜交水稻種子結(jié)實率、千粒重和裂穎率的影響

雜交水稻種子裂穎現(xiàn)象普遍存在于制種之中，是水稻遺傳特性與環(huán)境互作的結(jié)果[26]。表2 結(jié)果顯示，‘廣8 優(yōu)165’的處理1 與處理2、CK 間差異顯著，說明趕粉結(jié)束后提前割除父本可顯著降低易裂穎水稻品種的雜交種子裂穎率?！藘?yōu)673’的3個處理間差異雖不顯著，但CK、處理1、處理2 的裂穎率存在依次下降趨勢，說明趕粉結(jié)束后提前割除父本也可降低‘宜優(yōu)673’的雜交種子裂穎率。趕粉結(jié)束后提前割除父本，通過改善母本行的蔭蔽多濕生長環(huán)境，可促進水稻生殖器官的正常生長發(fā)育，減少裂穎發(fā)生，但因品種而異。

2.2 對雜交水稻種子發(fā)芽率和純度的影響

水稻開花后10 天左右，胚的各部均已分化完成，已具備初步生活能力，但還非常脆弱，還需要一個較漫長的生態(tài)成熟過程[25]。期間，胚的各部繼續(xù)生長，胚的體積繼續(xù)增長，胚細胞內(nèi)部干物質(zhì)不斷積累和內(nèi)源激素不斷變化。表3 結(jié)果顯示，兩個品種的發(fā)芽率在處理1與CK間差異顯著，說明趕粉結(jié)束后提前割除父本可顯著提雜交水稻種子發(fā)芽率，可能與母本生長環(huán)境改善、種子成熟充分、病害減輕、裂穎率降低等有關(guān)。試驗也發(fā)現(xiàn)，趕粉結(jié)束后提前割除父本，‘廣8 優(yōu)165’和‘宜優(yōu)673’制種田中的稻瘟病、紋枯病和黑粉病等病害明顯減輕，霉變籽粒有所減少。

雜交水稻種子的純度受多種因素影響，包括制種用親本純度、制種過程去雜、其他花粉隔離、收曬機械混雜等因素。表3 結(jié)果顯示，‘廣8 優(yōu)165’的3 個處理間無顯著差異。‘宜優(yōu)673’的處理1與CK間存在顯著性差異，CK 的3 個小區(qū)中有2 個小區(qū)的純度結(jié)果偏低，分別為94.1%和96.4%，可能是因收獲期間遇雨輕微倒伏使父本割除不干凈所致。由此說明，趕粉結(jié)束后提前割除父本，利于母本在遭遇不利天氣時擇機搶收，避免因父本匆忙收割不干凈或父母本交錯倒伏引發(fā)機械混雜。

2.3 對制種產(chǎn)量及制種效益的影響

水稻是喜陽作物，灌漿期群體蔭蔽會導(dǎo)致灌漿速率急劇下降，導(dǎo)致空秕粒增加和粒重的顯著降低[27]。趕粉結(jié)束后提前割除父本，有利于改善制種田中母本行的通風(fēng)透光和發(fā)揮邊際優(yōu)勢效應(yīng)，增強光合作用，促進“源”、“流”、“庫”間平衡，有利于提高制種單產(chǎn)。表4結(jié)果顯示，趕粉結(jié)束后提前割除父本，‘廣8優(yōu)165’的雜交制種比留父本的對照增產(chǎn)11.6%、增加效益3281.0元/hm2，‘宜優(yōu)673’的制種產(chǎn)量比留父本的對照增產(chǎn)13.0%、增加效益1940.5 元/hm2，說明提前割除父本措施既增產(chǎn)又增收。

3 結(jié)論與討論

本研究表明，雜交水稻制種時，趕粉結(jié)束后提前割除父本措施可顯著提高雜交水稻制種結(jié)實率、千粒重和發(fā)芽率，可顯著降低易裂穎品種的裂穎率，趕粉結(jié)束后提前割除父本措施可提高水稻雜交制種產(chǎn)量，增加制種收益，有利于在雜交種子成熟期遭遇連陰雨等不利天氣時擇機搶收和規(guī)避機械混雜、規(guī)避淋雨漚種甚至報廢的風(fēng)險，有利于規(guī)避在雜交種子收獲期遭遇大面積倒伏致父母本混雜的風(fēng)險。本研究還發(fā)現(xiàn)，趕粉結(jié)束后提前割除父本措施可減輕制種田中紋枯病和黑粉病等病害發(fā)生、減少病蟲危害，雜交種子飽滿且成色好。本研究的提前割除水稻父本可增產(chǎn)增收和減輕病蟲危害的結(jié)論與饒泉根研究結(jié)果一致。本研究還創(chuàng)新性的開展了提前割除父本與雜交水稻制種結(jié)實率、千粒重、裂穎率、發(fā)芽率、純度等相關(guān)性探索，初步得出了有價值的結(jié)論。

表3 提前割除父本對雜交水稻種子發(fā)芽率和純度的影響

表4 提前割除父本對制種產(chǎn)量及制種收益的影響

趕粉結(jié)束后提前割除父本，可適當降低制種田群體密度，適當改善透光透氣性，適當降低群體內(nèi)溫度和濕度，緩解母本個體間生存競爭壓力，避免父母本間爭肥現(xiàn)象，可能利于邊際優(yōu)勢發(fā)揮和促進光合積累，有利于減少空秕粒和增加種子充實度，有利于種子的充分成熟。水稻等禾谷類作物籽粒灌漿是一復(fù)雜但又有序的過程，普遍存在強、弱籽粒異步灌漿現(xiàn)象[28]，強勢籽粒灌漿啟動早且充實快，弱勢籽粒灌漿啟動緩慢且充實較差，弱勢籽粒灌漿過程易受環(huán)境影響。提前割除父本是不是通過促進弱勢籽粒灌漿過程來實現(xiàn)增產(chǎn)增效的，有待于后續(xù)研究。

綜上，趕粉結(jié)束后提前割除父本可提升雜交水稻種子質(zhì)量，提高單產(chǎn)11.6%以上，增加經(jīng)濟效益1940.5元/hm2以上，增產(chǎn)又增收，是值得推廣的一項農(nóng)藝措施。