赤霉素在雜交水稻中的應用研究

宋志遠 聶波

【摘? ?要】 赤霉素的應用是雜交水稻育種中最常見，最為關鍵，最復雜的技術環(huán)節(jié)之一。對于特定的品種，在特定時間使用一定劑量赤霉素后，可以顯著提高授粉率，提高產量。對于相關領域科研工作者和同行業(yè)工作人員具有十分重要的參考意義。

【關鍵詞】 赤霉素;雜交水稻;植物生長調節(jié)劑

中圖分類號：S511? ? ? ? ? ? ? ?文獻識別碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-1073（2020）09-0065-66

Application of Gibberellin in Hybrid Rice

SONG Zhiyuan， NIE Bo

（Jiangxi Xinruifeng Biochemistry Co.， Ltd.? ?Ji'an， Jiangxi? ?331300）

[Abstract]? The application of gibberellin is one of the most common， key and complex technical links in hybrid rice breeding. For specific varieties， after using a certain dose of gibberellin at a specific time， it can significantly increase the pollination rate and increase the yield. It has very important reference significance for the researchers in related fields and the staff in the same industry.

[Key words] gibberellin; hybrid rice; plant growth regulator

1? 引言

交水稻僅是由兩個遺傳背景相同的不育系和恢復系雜交后形成的第一代雜交種。雜交水稻育種主要是利用水稻雄性不育系作為遺傳工具。以下遺傳系統(tǒng)是已知用于開發(fā)水稻雜交種的兩個系統(tǒng)。首先，用于發(fā)展三系雜交水稻的細胞質遺傳雄性不育。其次，用于開發(fā)兩系雜交水稻的光敏和/或熱敏遺傳雄性不育。

赤霉素GA3的應用是一種有效的植物生長激素，可刺激細胞伸長。赤霉素GA3是在雜交水稻制種中獲得高種子產量的關鍵。赤霉素GA3可以增加劍葉的圓錐花序消耗，增加柱頭消耗率，調節(jié)植物株高，增加小花開放的持續(xù)時間，并使后期更高的高產。赤霉素GA3對植物生長和發(fā)育的影響取決于品種和環(huán)境。有必要進行研究以研究赤霉素GA3濃度對一些雜交水稻品種的影響。預期該研究將提供有關適當?shù)某嗝顾谿A3濃度水平的一些信息，以支持雄性不育系與恢復系之間的授粉過程。

2? 材料和方法

實驗中使用的赤霉素GA3粉末的濃度為90%，四級濃度為0、100、200、300g/hm2。CMS（A）和恢復系（R）的苗期為21天。播種單行A線，然后每隔三天播種三行R線，自上次播種起還間隔六天和九天間隔播種A線R線播種。隨后，在移栽前將幼苗與播種的三個日期等比例混合。將恢復系成對成行移植，每頭山三個苗木，間距為30x15cm，A系為15x15cm，A和R系之間的間距為20cm，面積為4x5m2。實驗中使用2：8的行比。每個實驗都是在現(xiàn)場獨立進行的。在開花期使用大于3m的聚乙烯塑料作為屏障隔離實驗區(qū)域，以確保F1種子純度。使用背負式噴霧器將赤霉素GA3以兩次噴霧的方式噴霧到每個小區(qū)。第一次噴涂時，A線處于抽穗期的5%～10%。第一次噴涂后三天進行第二次噴涂。將一個未處理的用作對照。在每個重復的10個隨機選擇的植物上記錄了9個定量特征的數(shù)據(jù)。研究的性狀為：株高（cm），包頸長（cm），柱頭活力（d），結實率（%）和產量（kg/hm2）。數(shù)據(jù)收集的一般參考是稻米標準評估系統(tǒng)。使用分割圖設計中的方差分析（ANOVA）對收集到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，使用5%的范圍試驗（DMRT）顯著性水平比較了產生顯著效果的治療方法。

3? 結果與討論

不同劑量GA3對父本、母本植株農藝性狀的影響比較見表1。

分析表明，赤霉素GA3濃度顯著影響除分數(shù)以外的所有觀察參數(shù)。株高、包頸長、柱頭活力，結實和產量顯示出品種與赤霉素GA3濃度之間的相互作用。赤霉素GA3還影響穗花活動，開花特性（例如柱頭活動）和小花開放的持續(xù)時間。植株高度受赤霉素GA3噴霧的影響很大，在100g/hm2的濃度下，株高的增加率在11.56至13.56cm之間。赤霉素GA3濃度為200g/hm2時，可使株高增加14.60～25.10cm，而濃度為300g/hm2時，株高增加為24.28～29.32cm。由于細胞分裂，擴大和伸長的活性增加，株高增加。赤霉素是調節(jié)植物生長和發(fā)育的各個過程的植物激素，這在莖伸長中特別重要。穗長和穗長受品種與赤霉素GA3濃度相互作用的影響。與所有品種的對照相比，以100、200、300g/hm2的濃度噴灑赤霉素GA3顯著增加了穗長。由赤霉素GA3噴霧引起的穗伸長范圍為2.45～4.84cm。由于細胞分裂和延長，赤霉素GA3增加穗長。通過從旗葉鞘出來的穗長度與穗的總長度比較來衡量穗的活力。赤霉素GA3的施用對所有測試的雜交品種均顯著顯示出增加穗活力的積極影響。與對照組（74.79%～79.82%）和100g/hm2（82.84%～86.23%）相比，赤霉素GA3在200和300g/hm2時顯示出最高的效果（86.42～92.43%）。赤霉素GA3對雄性不育系穗基伸長的影響，穗可以從旗葉鞘中充滿，從而使形成種子的機會變大。

在這項研究中，在赤霉素GA3濃度為200和300g/hm2時，幾乎所有小穗都出現(xiàn)了。對雄性不育系的研究表明，如果運動率未達到100%，赤霉素GA3對穗運動的最佳效果，但仍會出現(xiàn)小穗。穗粒百分率的百分百會因風和雨而導致穗粒變脆，因此會降低產量，尤其是在雨季。穗活力增加可積極改善種子結實。圓錐花序的發(fā)芽將增加結實的機會，因為覆蓋有旗葉的圓錐花序的一部分將開放并允許雜交育種。在雄性不育系上應用赤霉素GA3可以使穗粒消耗增加20%～30%，從而使谷物產量增加35%～60%。在這項研究中，由于赤霉素GA3噴霧而使結實增加了5.7%～48.8%。通過計數(shù)花朵開花結束后仍在柱頭之外的花朵數(shù)量來觀察柱頭的活力。柱頭在隨著赤霉素GA3濃度增加產生了積極影響，受到影響的柱頭會影響種子（種子集）的形成，這是因為關閉花朵后在外面的柱頭會導致幾天的授粉，增加赤霉素GA3濃度后所有柱頭都會增加活力。在100、200，300g/hm2的濃度下，CMSA1分別增加 42.69、60.56和67.65%。CMSA2分別增加24.54、34.29和55.87%。在CMSA6處發(fā)現(xiàn)的柱頭活力增加19.53、22.57、29.12%，在CMSA7處增加了38.21、40.46、53.47%。根據(jù)這些結果，看來CMSA1和A7對赤霉素GA3噴涂反應最靈敏。與對照相比，赤霉素GA3噴灑對小花開放的持續(xù)時間和角度有顯著影響。小花開放的持續(xù)時間和角度影響種子（種子集）的成功形成，這是因為交叉花粉的機會越來越長。先前的研究表明，雜交水稻的高度異花授粉受小花開放時間長，柱頭表面大和小花開放角度影響。允許更長的授粉時間。

赤霉素GA3施用后所有測試的CMS均提高了生產率。赤霉素GA3濃度為200g/hm2時，比300g/hm2傾向于獲得更高的生產率結果。發(fā)生這種情況的原因是，由于雨和風導致穗莖斷裂，導致產量損失。由于植物高度和穗粒的增加，高濃度的赤霉素GA3施用有可能增加穗破裂，特別是在雨季。因此，赤霉素GA3的應用必須適應雄性不育系，農業(yè)生態(tài)條件和季節(jié)的響應。

施用赤霉素后，雜交水稻植株恢復正常，并建立了較好的穗結構，開花較早時明顯。這表明赤霉素對開花沒有直接影響，因此無需在生產中考慮。通常使用赤霉素來調節(jié)生產后期父母的開花期。應該注意的是，如果提前在適當?shù)臅r間和劑量使用赤霉素，則早期抽穗的效果是顯而易見的。由于從幼穗形成到成熟的時期相對穩(wěn)定，所以預先拔出的耳朵還不成熟，必須成熟才能開花。因此，早期抽穗是明顯的，但是早期開花的效果非常有限（1-2天）。如果給藥時間過早，頻率太大或劑量太大，則副作用是明顯的。生產實踐中，確定了某品種的最佳起始施用期后，由于上述的種種復雜因素和赤霉素效果的不可逆性，為謹慎起見，一般都只提前不推后。

4? 結論

使用三種不同赤霉素GA3濃度的處理可顯著增加株高、柱頭活力的持續(xù)時間，改善了某些開花和生長性狀，能夠使種子產量增加0.2～1t/公頃。赤霉素GA3的濃度為200g/hm2，與對照和其他赤霉素GA3的濃度相比，結果最好，這在所有測試的CMS中均以最高的結實率和最高的生產率表明。濃度為300g/hm2的赤霉素GA3導致細胞伸長增加，使水稻容易掉落，并且在大雨和大風的條件下，穗容易折斷。

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（編輯：李丹）