糯質(zhì)光溫敏核不育系閩糯2S的選育與利用

黃榮華，程祖鋅，林荔輝，章清杞，蔡來(lái)龍

（福建農(nóng)林大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，福建 福州 350002）

【研究意義】隨著人們生活水平的不斷提高，膳食結(jié)構(gòu)發(fā)生重大改變，以優(yōu)質(zhì)糯米為主要原料的糕點(diǎn)、地方特色小吃等行業(yè)迅速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)糯米特別是優(yōu)質(zhì)糯米的需求量逐年增加[1]。然而，生產(chǎn)上推廣種植的糯稻品種多為常規(guī)稻，產(chǎn)量低、抗性差的問(wèn)題嚴(yán)重；近年來(lái)審定的一些雜交糯稻[2]，在一定程度上解決了產(chǎn)量低的缺陷，但品質(zhì)欠佳的問(wèn)題凸顯。因此，選育與利用高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雜交糯稻新品種，拓寬水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)糯稻品種產(chǎn)量、品質(zhì)的遺傳改良，對(duì)解決市場(chǎng)對(duì)優(yōu)質(zhì)糯米的需求意義重大。【前人研究進(jìn)展】研究[3-4]表明，不育系對(duì)雜交稻產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性的影響舉足輕重，選育優(yōu)質(zhì)、抗病糯稻不育系是實(shí)現(xiàn)提高雜交糯稻品質(zhì)和抗性的前提和基礎(chǔ)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】選擇優(yōu)質(zhì)光溫敏核不育系6311S為材料，采用60Co-γ 射線輻照誘變，高效選育糯質(zhì)親本及雜交糯稻新組合的育種新技術(shù)[7-21]，獲得6311S 糯質(zhì)基因突變體，經(jīng)福建三明、泰寧、海南三亞多年多代種植鑒定與選擇，于2013年育成優(yōu)質(zhì)雜交糯稻兩系不育系，命名為閩糯2S，該不育系于2020年6月通過(guò)福建省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】組配出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)雜交糯稻新組合糯兩優(yōu)8號(hào)，解決常規(guī)糯稻產(chǎn)量低、抗性差，難以滿足市場(chǎng)對(duì)優(yōu)質(zhì)糯米需求的問(wèn)題。

1 材料與方法

1.1 材料

水稻光溫敏核不育系6311S，種子由江蘇金綠豐種業(yè)科技有限公司提供。6311S 由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)和貴州省農(nóng)科院水稻研究所聯(lián)合選育，2009 年通過(guò)貴州省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定。該不育系具有不育性穩(wěn)定、育性轉(zhuǎn)換溫度低、配合力強(qiáng)、繁殖制種易獲高產(chǎn)等特點(diǎn)。

1.2 方法

1.2.1 糯質(zhì)基因突變體的獲得 用劑量為350Gy60Co-γ 射線輻照光溫敏核不育系6311S 干種子約1kg，M1密植叢插，成熟期種子全部混收（M2）。從M2帶胚糙米群體篩選胚乳呈乳白色、不透明、蠟質(zhì)狀糙米粒，借助淀粉遇碘粉碘化鉀溶液變藍(lán)黑色的顯色反應(yīng)原理鑒別真?zhèn)闻促|(zhì)突變體。

1.2.2 糯質(zhì)基因突變體的種植、篩選、鑒定 2011 年6 月，參照6311S 生育期、株葉形態(tài)、花粉不育特性以及育性轉(zhuǎn)換特性，結(jié)合淀粉遇碘粉碘化鉀溶液的顯色反應(yīng)原理，淘汰不良糯質(zhì)基因突變株（M2），將優(yōu)良突變株割蔸再生，冬季，將割蔸再生的稻蔸帶海南擴(kuò)繁,成熟期按株系混收（M3）。經(jīng)福建泰寧的種植觀察，海南加代繁殖，觀察比較農(nóng)藝性狀、整齊度、花粉育性及育性轉(zhuǎn)換特性，最后決選綜合性狀最好的2號(hào)糯質(zhì)基因突變系6311wxS-2（M4），命名為閩糯2S。

1.2.3 閩糯2S生物學(xué)特性及異交特性研究 2014年,于福建三明、泰寧分別同期播種閩糯2S與6311S，群體各100株，3個(gè)重復(fù)，盛花期考查穗部性狀、花器性狀和花粉育性（每重復(fù)30穗），抽穗后期考查柱頭外露率（每重復(fù)30穗）2015年5月，于福建泰寧進(jìn)行糯兩優(yōu)8號(hào)（閩糯2S/嘉糯恢7號(hào)）制種試驗(yàn)，研究閩糯2S開花習(xí)性和異交特性。

1.2.4 閩糯2S 稻瘟病抗性鑒定 2019 年，由福建省種子總站統(tǒng)一安排，閩糯2S 參加福建省水稻不育系稻瘟病抗性田間自然誘發(fā)鑒定和室內(nèi)人工接菌鑒定。

1.2.5 閩糯2S稻米品質(zhì)測(cè)定 2018年10月，將室溫貯藏3個(gè)月的閩糯2S干種子送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心檢驗(yàn)（中國(guó)水稻所）。

1.2.6 閩糯2S人工光溫育性鑒定 2019年4月，將閩糯2S種子送華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院進(jìn)行人工光溫育性鑒定。

1.2.7 閩糯2S 配制雜種表現(xiàn) 用閩糯2S 組配嘉糯恢7 號(hào)而成的雜交糯稻新組合“糯兩優(yōu)8 號(hào)”，2017 年推薦參加湖北省區(qū)試，2018年通過(guò)復(fù)試，2019年進(jìn)入生產(chǎn)試驗(yàn)，2020年通過(guò)湖北省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定（鄂審稻20200022）。

1.2.8 統(tǒng)計(jì)分析 有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用唐啟義教授研制的DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（第1 卷，第4 版）[5]進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 閩糯2S選育經(jīng)過(guò)

2010 年11 月，用劑量為350Gy60Co-γ 射線輻照光溫敏核不育系6311S 干種子約1 kg，15 d 后M1播種于海南三亞福建南繁基地，30 d 秧齡移栽，成熟期種子全部混收（M2）。2011 年5 月，將充分曬干的M2種子出糙，挑選胚乳乳白色、不透明、呈蠟質(zhì)狀糙米粒，用小刀將上選糙米粒從遠(yuǎn)胚端約1/3處橫切，將不具胚端截面蘸取1%KI-I2溶液，借助淀粉遇碘粉碘化鉀溶液的顯色反應(yīng)原理（截面迅速變藍(lán)黑色者為假突變，截面不變色者為真突變）鑒定真?zhèn)?，獲得5粒6311S糯質(zhì)基因突變體，記為6311wxS-1～6311wxS-5；6 月，福建三明同期播種糯質(zhì)突變體和對(duì)照6311S，參照6311S 的生育期、主要農(nóng)藝性狀、穗部性狀、包穗程度、柱頭外露狀況、花粉育性及育性轉(zhuǎn)換特性，淘汰第1、4號(hào)突變體（單株），上選第2、3、5號(hào)突變體（單株），將上選單株割蔸再生，繼續(xù)觀察比較花粉育性及育性轉(zhuǎn)換特性；11 月，將上選單株稻蔸帶海南三亞福建南繁基地分蔸擴(kuò)繁，成熟期種子按單株收獲。2012 年6 月，福建泰寧播種第2、3、5 號(hào)上選突變株系和6311S，繼續(xù)觀察比較主要農(nóng)藝性狀、整齊度、花粉育性及育性轉(zhuǎn)換特性，最后選留綜合性狀最好的2 號(hào)突變體（系）6311wxS-2；11 月，海南三亞福建基地播種6311wxS-2 突變系，進(jìn)行種子擴(kuò)繁，成熟期從群體中優(yōu)選100 個(gè)優(yōu)良單株，其余種子混收。2013 年11 月，海南三亞福建南繁基地播種海南入選的100個(gè)優(yōu)良單株，混合繁殖，命名為閩糯2S。

圖1 閩糯2S選育流程Fig.1 Breeding progress of Minnuo 2S

2.2 閩糯2S主要生物學(xué)特性

2.2.1 生育期、株高及主莖總?cè)~片數(shù) 閩糯2S全生育期與6311S相同，2014年福建三明4月5日播種，6月25日抽穗，播始?xì)v期81 d；5月15日播種，7月30日抽穗，播始?xì)v期76 d；福建泰寧3月20日播種，6月11日抽穗，播始?xì)v期83 d；6 月18 日播種，8 月30 日抽穗，播始?xì)v期74 d；海南三亞11 月15 日播種，2 月5 日抽穗，播始?xì)v期82 d。閩糯2S 株高80 cm 左右，分蘗力中等，單株有效穗8～10 個(gè)，出穗整齊，葉片、葉鞘綠色，葉緣、穎尖、柱頭無(wú)色。主莖葉片數(shù)與6311S 相同，均為14～15 葉。閩糯2S 主要農(nóng)藝性狀與6311S 差異不顯著（表1）。

表1 閩糯2S與6311S生育期、株高及主莖總?cè)~片數(shù)比較Tab.1 Comparison of the duration，plant height and leaves of main stem between Minnuo2S and 6311S

2.2.2 穗部性狀、花器性狀及花粉育性 表2 表明，閩糯2S 與6311S 在穗長(zhǎng)、每穗穎花數(shù)、穎花長(zhǎng)、穎花寬、穎花長(zhǎng)寬比、柱頭外露率及花粉不育度等性狀上差異均不顯著。

表2 閩糯2S與6311S穗部性狀、花器性狀及花粉育性比較Tab.2 Comparison of the characteristics of panicle，spikelet and pollen fertility between Minnuo 2S and 6311S

2.2.3 開花習(xí)性、異交特性及對(duì)“九二〇”的敏感性 閩糯2S開花習(xí)性與6311S相似，一般抽穗當(dāng)天即開花，晴朗天氣，09：00始花，10：30進(jìn)入盛花，終花在13：00左右。單穗從第一朵穎花開放到開完最后一朵穎花約需3～4 d，單株開花時(shí)長(zhǎng)6～8 d，群體開花時(shí)長(zhǎng)8～12 d。閩糯2S柱頭外露率52.72%，其中雙邊外露率11.57%,異交特性好，繁殖制種易獲高產(chǎn)。2015 年，在福建泰寧進(jìn)行糯兩優(yōu)8 號(hào)（閩糯2S/嘉糯恢7 號(hào)）制種試驗(yàn)，面積0.15 hm2，根據(jù)父母本的特征、特性，父本分2期播種，分別于5月25日和6月4日播種，播差期10 d，母本于6 月14 日播種，比第1 期父本遲20 d 播種。抽穗期父、母本花期相遇良好，成熟期實(shí)收糯兩優(yōu)8 號(hào)干種子0.506 t，折合產(chǎn)量3.375 t/hm2。閩糯2S 對(duì)“九二〇”反應(yīng)較敏感，一般噴施“九二〇”180～240 g/hm2即可，分3 次噴施，母本見(jiàn)穗5%時(shí)進(jìn)行第1 次噴施，用量30 g/hm2；見(jiàn)穗50%時(shí)進(jìn)行第2 次噴施，用量120 g/hm2；見(jiàn)穗75%時(shí)進(jìn)行第3次噴施，用量30 g/hm2。

2.2.4 育性轉(zhuǎn)換特性、不育時(shí)期及可繁性 閩糯2S 育性轉(zhuǎn)換特性和不育時(shí)期均與6311S 相似。海南三亞藤橋11月上旬播種，2月上旬抽穗，花粉正?？捎?；12 月下旬播種，3 月下旬抽穗，花粉開始轉(zhuǎn)為不育；1 月中旬播種，4月中旬抽穗，花粉不育度達(dá)100%；福建泰寧7月中下旬抽穗，花粉不育度達(dá)100%，9月下旬抽穗，花粉開始轉(zhuǎn)為可育，10 月中旬抽穗，花粉正?？捎?。長(zhǎng)日條件下，育性轉(zhuǎn)化溫度低（為≤23.5 ℃，與6311S相同），不育性穩(wěn)定，在23.5 ℃長(zhǎng)日（＞12 h）條件下，自交結(jié)實(shí)率為0。不育期長(zhǎng)，全年完全不育的時(shí)間在130 d以上。

閩糯2S 育性轉(zhuǎn)換臨界溫度低，海南冬繁，11 月上、中旬播種，將幼穗分化Ⅲ～Ⅵ期（幼穗分化3 期～幼穗分化6 期）安排在日平均氣溫低于23 ℃的時(shí)段，次年2 月上、中旬抽穗，自交結(jié)實(shí)率可達(dá)50%～75%，繁殖產(chǎn)量可達(dá)3～4.50 t/hm2。

2.2.5 閩糯2S稻瘟病抗性 根據(jù)福建省種子總站提供的2019 年福建省水稻不育系稻瘟病抗性鑒定資料，閩糯2S 田間自然誘發(fā)鑒定結(jié)果為：葉瘟最高級(jí)9 級(jí)，平均4.75 級(jí)；穗瘟發(fā)病率50.38%，穗瘟級(jí)別6.25 級(jí)，穗瘟損失率27.46%；室內(nèi)人工接菌鑒定抗菌株率為0。田間自然誘發(fā)鑒定和室內(nèi)人工接菌鑒定綜合評(píng)價(jià)閩糯2S高感稻瘟病。

2.2.6 閩糯2S稻米品質(zhì) 2018年，經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（中國(guó)水稻研究所）測(cè)定，閩糯2S 米質(zhì)主要指標(biāo)為糙米率79.1%，精米率71.6%，整精米率65.4%，粒長(zhǎng)6.6 mm，長(zhǎng)寬比3.0，陰糯米率0.0%，白度2級(jí)，堿硝值6.6級(jí)，膠稠度100 mm，直鏈淀粉含量1.9%，蛋白質(zhì)含量10.7%。其中整精米率、陰糯米率、堿硝值、膠稠度、直鏈淀粉含量5 項(xiàng)指標(biāo)達(dá)部頒優(yōu)質(zhì)一等標(biāo)準(zhǔn)，綜合評(píng)定閩糯2S 符合部頒優(yōu)質(zhì)二等食用長(zhǎng)粒形秈糯稻品種品質(zhì)規(guī)定要求。

2.2.7 人工光溫育性轉(zhuǎn)換特性 2019 年，閩糯2S 經(jīng)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院人工光溫育性鑒定，結(jié)果表明，閩糯2S 是溫敏型兩系核不育系，育性轉(zhuǎn)換臨界溫度在23 ℃以下，比對(duì)照培矮64S 更為穩(wěn)定。

2.3 閩糯2S配制雜種（糯兩優(yōu)8號(hào)）表現(xiàn)

2.3.1 產(chǎn)量 2017年，糯兩優(yōu)8號(hào)參加湖北省區(qū)試，平均表現(xiàn)為：有效穗228萬(wàn)/hm2，每穗總粒數(shù)166.5 粒，實(shí)粒數(shù)128.2粒，結(jié)實(shí)率77.0%，千粒質(zhì)量27.94 g，增產(chǎn)點(diǎn)率33.3%，平均產(chǎn)量8.409 t/hm2，比對(duì)照豐兩優(yōu)四號(hào)平均產(chǎn)量8.856 t/hm2，減產(chǎn)5.05%，減產(chǎn)不顯著，產(chǎn)量居12 個(gè)參試品種第4 位，是12 個(gè)參試品種中2 個(gè)進(jìn)入復(fù)試品種之一。2018年，糯兩優(yōu)8號(hào)參加湖北省復(fù)試，平均表現(xiàn)為：有效穗226.5萬(wàn)/hm2，每穗總粒數(shù)175.2粒，實(shí)粒數(shù)148.9粒，結(jié)實(shí)率85.0%，千粒質(zhì)量28.26 g，增產(chǎn)點(diǎn)率18.0%，平均產(chǎn)量8.930 t/hm2，比對(duì)照豐兩優(yōu)四號(hào)平均產(chǎn)量9.630 t/hm2減產(chǎn)7.27%，減產(chǎn)不顯著，產(chǎn)量居12個(gè)參試品種第4位，是12個(gè)參試品種中2個(gè)進(jìn)入生產(chǎn)試驗(yàn)品種之一。

2.3.2 米質(zhì) 2017年，經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（武漢）測(cè)定，糯兩優(yōu)8號(hào)米質(zhì)主要指標(biāo)為出糙率79.0%，精米率69.8%，整精米率61.3%，直鏈淀粉含量1.6%，膠稠度100 mm，粒長(zhǎng)6.5 mm，長(zhǎng)寬比3.2，透明度1級(jí)，堿消值6.0級(jí)，綜合評(píng)定糯兩優(yōu)8號(hào)稻米品質(zhì)達(dá)國(guó)標(biāo)優(yōu)質(zhì)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。按福建省水稻區(qū)試資料匯總的有關(guān)約定，各參試品種的稻米品質(zhì)按就高不就低的原則，即2年區(qū)試中取結(jié)果較好的年份，所以糯兩優(yōu)8號(hào)稻米品質(zhì)選擇2017年的結(jié)果達(dá)國(guó)標(biāo)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.3 抗性 2017年、2018年連續(xù)2年于福建省上杭縣茶地鎮(zhèn)國(guó)家水稻稻瘟病抗性鑒定點(diǎn)對(duì)糯兩優(yōu)8號(hào)進(jìn)行稻瘟病抗性鑒定，結(jié)果苗瘟分別為4 級(jí)和5 級(jí)，表現(xiàn)中感稻瘟?。∕S）。2017 年糯兩優(yōu)8 號(hào)參加湖北省區(qū)試，稻瘟病抗性指數(shù)6.4，最高級(jí)9級(jí)，表現(xiàn)高感稻瘟?。℉S）。2018年糯兩優(yōu)8號(hào)參加湖北省復(fù)試，稻瘟病抗性指數(shù)4.9，最高級(jí)5級(jí)，表現(xiàn)中感稻瘟?。∕S）。

3 討論

本課題組通過(guò)采用60Co-γ射線輻照雜交稻親本種子，誘發(fā)其糯質(zhì)基因突變，獲得相應(yīng)系糯質(zhì)基因突變體，結(jié)合常規(guī)雜交、回交等育種手段，進(jìn)而轉(zhuǎn)育成與原親本除直鏈淀粉含量差異顯著外，其它性狀差異均不明顯的糯質(zhì)近等基因系親本，并組配出相應(yīng)的雜交糯稻的育種技術(shù)，目前已審定（或鑒定）了龍?zhí)仄謜xA、嘉農(nóng)wxS1、D62wxA、嘉農(nóng)wx6A、嘉農(nóng)wx5A、嘉農(nóng)wx2A、閩農(nóng)糯6A 等7 個(gè)糯稻不育系[6-13]，審定了特優(yōu)63 糯、嘉糯1 優(yōu)6 號(hào)、嘉糯1 優(yōu)2 號(hào)、嘉糯1 優(yōu)3 號(hào)、嘉糯2 優(yōu)2 號(hào)、糯兩優(yōu)7 號(hào)、閩糯6 優(yōu)6 號(hào)、閩糯6 優(yōu)8號(hào)等8個(gè)雜交糯稻新品種[14-21]，實(shí)踐證明該技術(shù)是成功的、高效的。今后，借助該技術(shù)平臺(tái)，各育種單位、科研院所可以采取資源共享，利益共享的合作方式，選育出更高水平的雜交糯稻新品種，以滿足市場(chǎng)對(duì)糯米特別是優(yōu)質(zhì)糯米的需求。在育種技術(shù)方面，不排除采用輻射誘變外的其它育種手段，以創(chuàng)造出更廣泛的遺傳變異，培育出綜合性狀優(yōu)異，符合各民族、各地域人群需求的遺傳多樣性品種，包括秈糯、粳糯、常規(guī)糯、雜交糯等。