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光温敏核不育水稻培矮64S低温下育性表达及其稳定性研究

廖伏明  
【摘要】: 我国独创的两系杂交水稻已在生产上大面积推广应用,取得了举世瞩目的成就,但两用核不育系不育性表达的不稳定性却一直困扰着生产应用单位,限制了两系杂交稻的发展速度,是两系杂交稻研究和应用中必须加以克服的核心问题。为了进一步阐明光温敏核不育水稻不育性表达不稳定的遗传机制,探讨从根本上克服不育系不育起点温度“漂变”的途径,为两系杂交水稻生产实践服务,选用迄今两系杂交水稻中应用最广泛的籼型光温敏核不育系培矮64S为材料,藉人工气候室的人控光温条件,对其在核心种子生产中筛选出的完全不育单株及其后代株系在22.0~23.0℃低温下的育性表达规律以及实施选择对育性提纯和稳定的效果进行了研究。获得了如下主要结果: (1) 低温后育性开始波动的时期。经22.0~23.0℃的低温连续处理10天后,育性开始产生波动的时期(简称“育性波动始期”)因株系和处理温度而异,且年际间也有一定变化,但均在开始感受低温的第16天以后,一般为低温后的第17~20天。育性受影响最大的时期一般为低温后的第21~24天。 (2) 低温后育性变化的规律。受到10天人工低温影响后,育性从不育到可育的变化呈现出一个由高不育到低不育再到高不育的趋势,是一个数量渐变过程。低温效应随低温的结束而迅速丧失。不同株系或在不同的低温强度下都呈现出相同的变化规律。但是,不同株系间,育性的变化幅度不同,显示出不同株系对低温的反应程度不同;不同低温强度下,育性的变化幅度也不同,在低温强度较大时,不仅育性受影响的程度较大,而且育性受影响的时期(包括育性波动始期和育性受影响最大的时期)发生也较早。由此推测,敏感期内的低温(强度×持续时间)对不育系育性的影响可能存在一定的累加效应。 (3) 低温持续时间对育性的影响。2~10天23.0℃的低温处理对培矮64S原始株系的育性均产生了一定的影响,但2天以内的低温处理对群体的花粉育性没有产生实质性影响,而4天的低温处理则导致花粉不育度明显下降,且随低温处理时间的延长花粉不育度显著降低。 (4) 低温强度对育性的影响。无论是花粉不育度还是套袋自交结实率,随着低温强度加大,不育度明显降低或可育程度明显增加。 (5) 培矮64S核心种子不育起点温度的遗传杂合性。基于来自上代同一株系(1996年生产的培矮64S核心种子)中经23.0℃低温处理10天后筛选出来的完全不育单株,其后代株系在更低温度(22.0℃、22.5℃)下育性的表现仍然 存在明显的差异,说明用于生产培矮645核心种子的植株仍然为在不育起点温度 厂 上遗传基因尚未完全纯合的杂合体。这一方面反映了高世代光温敏核不育系其控 制育性表达的不育起点温度的遗传基础仍然不纯的事实,而这种遗传上的杂合性 ”则是导致其不育性表达不稳定的根源所在,另一方面也表明对其进一步实施选择 和育性提纯是必要的。 仍)育性表达具数量性状特征。对1997刁 年3年中各大群体*00株 Q 以上)株系在低温处理后育性波动期内单株间花粉不育度的变异系数进行分析表 明,在人控低温处理后各株系内单株间花粉不育度均表现出不同程度的差异,而 且这种差异的大小既因株系的不同而不同,又因低温强度的不同而不同。同时, 对不同低温处理下的各株系花粉不育度的株间分布进行分析的结果表明,各株系 花粉不育度的株间变异都呈连续性分布。由此可见,光温敏核不育系培矮645的 育性表达呈现出典型的数量性状的特征。佐证了水稻光温敏核不育系育性表达受 多基因控制的观点。 *)采用不同育性指标评价育性稳定性的结果不同。在育性受影响期内, 。对19981999年各株系群体内可育与不育出现的频次进行显著性测验的结果表 明,就花粉不育度而言,仅在1999年22.5’C处理下的5个株系中有3个O862d, 981011031,98101103飞)群体育性未产生显著波动,达到了群体不育性稳定; 而就套袋自交结实率而言,经22.5’C处理后,各株系的群体育性未产生显著波 动,全部达到了群体不育性稳定。可见,采用不同育性指标对株系群体育性稳定 性进行评价,其结果可能有不同。以花粉不育度为指标时,能反映出育性的细微 变化,而以套袋自交结实率为指标时,轻度的不育性降低则难以充分表现出来。 田)实施单株选择对提高花粉不育度的效果。分析了19971999年间实 施单株选择对提高花粉不育度的效果。结果表明,具不同选择次数的年度间花粉 不育度存在极显著的差异:经2次选择后的1999年的花粉不育度极显著高于经 1次选择后的1998年,经1次选择后的1998年又极显著高于未经选择的1997 年。说明实施选择能显著提高花粉不育度。在本研究中,采用对培矮645大群体 * 株以上)株系在人工气候室的不同低温强度条件下进行连续的育性鉴定和筛


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