bel基因在杂交水稻制种技术上的应用研究朱启升研究员安徽省农科院绿色食品工程研究所GreenFoodProjectResearchInstituteofAnhuiAcademyofAgriculturalScienceshttp::zhuqisheng0551@163.comorweb@lssps.comTelephone:0551-5160923Fax:0551-5160610)地址:安徽省合肥市农科南路40号邮政编码:230031一、现状•现行杂交水稻的制种技术,自播种至收获完全靠人工操作,工序繁杂,技术环节多,较难掌握。•在我国,生产基地多分布在劳动力丰富的乡村,大型农场却因劳力问题而不敢问津。•由于农村劳力进城务工、劳工不断升值,致使制种任成本居高不下。•不便机械化操作,很难向经济发达、机械化程度高的国家或地区,推广应用,极大地影响了杂交水稻推向全球的步伐GreenFoodProjectResearchInstituteofAnhuiAcademyofAgriculturalSciences二、研究思路•敏感恢复系的制备将水稻除草剂(苯达松)敏感(致死)基因转移到籼型水稻恢复系中(获国家专利,专利号:ZL00106671.4)•选育与敏感恢复系播始历期相近的三系不育系•可混播制种组合的选育•可混播制种新组合配套的制种技术研究GreenFoodProjectResearchInstituteofAnhuiAcademyofAgriculturalSciences混播制种:将父母本按比例混播,授粉后喷施除草剂,杀死父本,保留母本,进行机械化收割。减轻农民的劳动强度,减少操作程序,提高制种产量,降低种子成本,增加制种效益。三、试验材料•混制1号(可混播制种组合)•绿三A(母本)•Mc526(父本)注:以上材料均有笔者自选材料GreenFoodProjectResearchInstituteofAnhuiAcademyofAgriculturalSciencesGreenFoodProjectResearchInstituteofAnhuiAcademyofAgriculturalSciences四、试验设计与方法敏感恢复系苯达松致死剂量研究以MC526为试验材料,在始穗期喷施浓度为48%苯达松水剂,667m2用量设7个处理,分别为:0ml(CK)、100ml、150ml、200ml、250ml、300ml2和350ml。每个处理用水量均为45kg/667m2,三次重复,共21个小区,小区面积6.67m2,栽插密度16.7cm×26.7cm,采用随机区组排列。用工农15型喷雾器,喷药后3d、7d、11d、15d、20d、25d分别调查敏感恢复系的敏感程度,标出叶面致伤等级,处理25d后,随机取样区中间的5株,调查整株的经济性状;试验分别于2006-2007年在天长和怀远基地进行;不同喷药时期对制种产量的影响以混制1号父母本种子重量比为1∶5;用48%苯达松280ml+水45kg/667m2叶面喷雾,苯达松喷药时期分别为见穗期(抽穗3%~5%)、始穗期(抽穗10%)、抽穗期(抽穗50%)和齐穗期(抽穗80%),三次重复,共12个小区,小区面积为7.5m2,区间距1m,,育秧方式为旱育秧。待成熟后各小区随机取5株考种,调查结实率,并测定小区产量。同时,并于抽穗期,同上方法进行苯达松处理后,每天鉴定一次花粉活力,连续八天,试验设三次重复。GreenFoodProjectResearchInstituteofAnhuiAcademyofAgriculturalSciences试验设计与方法父母本不同种子重量混合比研究以MC526和绿三A为材料,对父母本种子重量混合比播种设四个处理,分别为:1∶4、1∶5、1∶6和1∶7,三次重复,共12个小区,小区面积为6.67m2。待始穗期喷施苯达松,用48%苯达松280ml,兑水45kg/667m2叶面均匀喷雾,调查小区种子产量和纯度,其中纯度鉴定在海南基地进行;该试验于2006年在淮南农场进行。花粉活力及花粉育性测定花粉活力采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法测定;花粉育性通过花粉管萌发法测定,即在抽穗扬花(开花)时,将对照花粉洒落在涂有培养基的载玻片上,然后将载玻片放置于垫有湿滤纸的培养皿中,在28℃左右的恒温箱下培养30min(何小第等2005)。每种培养液观测5个玻片,每玻片5个视野,以花粉管长度超过花粉粒直径作为萌发标准,萌发率=(已萌发的花粉粒数/花粉粒总数)×100%。48%苯达松水剂由江苏绿利来公司生产;试验数据处理采用excel2003软件。GreenFoodProjectResearchInstituteofAnhuiAcademyofAgriculturalSciences六、结果与分析敏感恢复系苯达松致死剂量研究不同喷药时期对混制1号制种产量和质量的影响父母本种子重量混合比对制种产量的影响GreenFoodProjectResearchInstituteofAnhuiAcademyofAgriculturalSciences敏感恢复系苯达松致死剂量研究在mc526的始穗期喷施100~350ml/667m2范围之间,浓度为48%苯达松水剂,MC526被杀伤的程度呈现随着用药量及天数的增加而增强趋势,即苯达松用量越高,死亡程度越大、速度越快;苯达松使用量300~350ml/667m2时,药后7天叶片受伤,叶脉全部枯死;药后11天父本的叶片全部枯死,颖壳深褐色,药后15天后表现不结实;用量降至150-250ml/667m2时,药后15天叶片可以全部枯死,有自交结实,但结实粒数较少;当用量降至100ml/667m2时,药后需要20天,植株叶片才能全部枯死,但枝梗不死。2007年的试验结果显示,在抽穗期喷施48%苯达松水剂225ml/667m2,基本将MC526杀死,结实率为0.03%,与2006年结果基本一致。GreenFoodProjectResearchInstituteofAnhuiAcademyofAgriculturalSciences表1敏感恢复系苯大松致死量试验2006年恢复系名称用药量ml/667m2穗总粒数(粒)受精粒率(%)存活株率(%)MC5260(CK)208.481.897.4100192.916.443.3150205.412.516.5200186.07.65.7250161.61.50.3300163.60.10.0350195.80.00.0GreenFoodProjectResearchInstituteofAnhuiAcademyofAgriculturalSciences不同喷药时期对混制1号制种产量和质量的影响苯达松对MC526花粉活力及花粉育性影响表2苯达松对MC526花粉活力的影响项目药后1d药后2d药后3d药后4d药后5d药后6d药后7d药后8d可育花粉率喷药94.0694.6294.4295.3693.2992.5592.9792.54CK94.0794.7294.5395.2095.3695.3395.5895.76花粉管萌发率喷药52.4753.7854.0054.4755.6048.5352.7651.26CK52.8653.8155.9057.0259.0854.1260.0056.24施药后可育性花粉率在前4d基本无影响,5d后略有下降,但不明显。花粉管萌发率的趋势相同。说明喷施苯达松对MC526花粉活力没有显著影响。GreenFoodProjectResearchInstituteofAnhuiAcademyofAgriculturalSciences处理后6dMC526花粉管伸长情况同期未处理MC526花粉管伸长情况图1是MC526的花粉管伸长情况电子照片图,通过对照片中花粉管萌发率进行调查,说明喷施苯达松对MC526花粉管萌发率没有影响。GreenFoodProjectResearchInstituteofAnhuiAcademyofAgriculturalSciences不同喷药时期对制种产量的影响表4不同喷药时期制种产量及质量影响调查表喷药时期Sprayingtime平均制种产量Averagebreedingyield(kg/667m2)父本结实率Seedsettingofmaleparent(%)父本发芽率Germinationrateofmaleparent(%)制种纯度Breedingpurity(%)见穗期260.50.60.0498.4始穗期253.31.10.1397.5抽穗期238.24.01.5496.8齐穗期219.614.74.6596.1试验结果表明,随着喷药时期的推迟,父本的自交结实率、自交粒的发芽率、生活力均呈增加趋势,说明喷药时期应该选择在始穗期进行比较好,不能迟于抽穗期,否则会降低杂种纯度。GreenFoodProjectResearchInstituteofAnhuiAcademyofAgriculturalSciences父母本种子重量混合比对制种产量的影响表5父母本经济性状调查结果处理Treatment百穴株数100-caveplants(株)百穴穗数100-cavepanicles(穗)穗长Paniclelength(cm)每穗总颖花数Totalglumesperpanicle(朵)每穗受精粒数Fertilizatedgrainsperpanicle(个)每穗实粒数Solidnumberperpanicle(个)每穗空粒数Emptynumberperpanicle(个)受精率Fertilizationrate(%)结实率Seedsetting(%)千粒重1000-grainweight(g)MC5261∶433.3283.121.3148.81.00.2147.80.60.101∶526.6250.021.3162.85.63.4157.23.52.101∶617.4153.120.9154.22.81.8151.41.81.101∶714.5126.220.3152.11.10.8151.00.70.50绿三A1∶466.7880.419.9126.397.992.828.477.573.220.81∶573.41020.320.9140.4108.5102.031.977.372.621.71∶682.61032.520.4139.199.591.239.671.565.621.61∶785.51077.319.7125.888.486.837.470.368.621.7GreenFoodProjectResearchInstituteofAnhuiAcademyofAgriculturalSciences表6不同处理制种产量处理Treatment总穴数Totalcaves(万穴/667m2)父母本穗比Proportionofpanicles父母颖花比Proportionoftotalglumes理论制种产量Theoriesbreedingyield(kg/667m2)实际单产actualunityield(kg/667m2)1∶42.01∶3.21∶2.6339.93601∶52.01∶4.31∶3.5451.74401∶62.01∶6.81∶6.1406.84101∶72.01∶8.61∶7.1405.8360GreenFoodProjectResearchInstituteofAnhuiAcademyofAgriculturalSciences研究结果:混制1号制种父母本按1∶4种子重量比例混播,父母本穗比(1∶3.2)和颖花比(1∶2.6)偏小,虽然父本穗数(283.1穗/百穴)较多,花粉量充足,母本异交结实率(73.2%)较高,但其穗数(880.4穗/百穴)偏少,制种理论单产(339.9kg/667m2)和实际单产(360.0kg/667m2)都相对偏低。相反,1∶7处理的父母