水稻轮作选择的理论与实践

水稻轮作选择的理论与实践

1919年，hayes和garber提出了分阶段选择的想法，并在异花授粉植物的群体改良方面取得了巨大成功。特别是玉米。Brim等(1973)建议在大豆、高梁、大麦等作物中利用雄性不育性进行轮回育种。Gille等(1973)进行了小麦轮回选择应用的研究。Kenworthy和Brim等(1979)对大豆的种子产量、蛋白质含量以及含油量等性状进行了轮回选择,并取得明显正效应。Hallauer(1981)提出,雄性不育性的发现,使轮回育种的原理同样适用自花授粉作物群体的改良。由于水稻轮回育种具有把高产、抗病虫、优质、广泛适应性等优良性状聚集于一个新的组合(品种)之中,使组合(品种)的性能达到最高水平的积累等优点,近年来引起了科技工作者的普遍关注。国际上,池桥(1980)、Fujimaki(1981)分别对水稻轮回选择进行了理论性探讨。Chaudhary等(1981)在国际水稻所以胞质雄性不育采用轮回选择来提高水稻对三化螟抗性的育种;在国内,罗林等(1984)综述报道轮回选择法在水稻群体改良中的应用情况。湖北萍乡市农科所蔡跃辉(1990)提出了利用显性核不育进行轮回育种的设想。光敏核不育水稻发现后,雷建勋等(1990)、邓桔桃等(1991)、胡继浪(1992)分别对利用光敏核不育性进行水稻轮回选择提出了设计方案,均因材料本身的局限性,实践上难于操作而未见有成果报导。隐性核不育水稻的发现,为水稻的轮回育种进入了实用阶段。本文报道了利用四川隐性核不育水稻(H2S)进行水稻轮回育种的方案和效果。1隐性核结合系1988年春,四川农业大学水稻研究所在海南省陵水县种植的保持系选种材料(HA-7×297B)F3代的C469株系60个单株中发现16个不育株,其花药畸型白色,属无花粉型,柱头外露好,异交率高。即选4个不育株分别与2个姊妹可育株、2个保持系、6个保持系材料和5个恢复系杂交。1988年夏,在雅安种植与2个姊妹交组合分离出1∶1的可育株和不育株,其余13个组合全部结实正常。据此,初步确认C469株系中的不育株为隐性核不育。又经两年4个世代遗传研究证实,不育性受细胞核内1对隐性基因控制,且不育基因的表达不受环境条件的影响,定名为四川隐性核不育水稻H2S。并认为H2S可作为水稻轮回育种的遗传工具,并于1988年冬季即开始利用该材料进行水稻轮回育种新方法的研究,该方法于1996年通过四川省科委主持的成果鉴定。2轮优选择程序、p2、p3……pn3重复处理3.1重复选择繁殖系的流程3.2恢复序列的选择3.3选择复发和恢复的双重过程4循环选择的效果4.1生长结果及分配试验经过几年轮回选择育种,已初步选育出了D18A、D43A和D738A三系不育系。D18A:早籼中熟。不育株率100%,不育度99.8%。株型适中,分蘖力中等,穗平均着粒128粒。保持系出糙率80.1%,精米率71.0%,整精米率59.0%,千粒重26.5g,中长粒,近透明,抗稻瘟病。花时早,柱头长大,外露率68%～76%,异交结实率高,繁制产量3.75t/hm2以上。配合力好。1996～1998年配多系1号、蜀恢881,平均产量9.46t/hm2和9.32t/hm2,较汕优63增产10.8%和8.4%。1999年进入多点试验。D43A:早籼中熟。不育株率和不育度100%。株型紧凑,分蘖力强,穗平均着粒138粒。保持系出糙率80.5%,精米率71.6%,整精米率58.2%,千粒重27g,长粒型,全透明,抗稻瘟病。柱头长大,外露率78%以上,异交率高,繁制产量4.5t/hm2左右。配合力好,1996～1998年配多系1号、成恢047,平均产量9.54t/hm2和9.26t/hm2,较汕优63增产9.8%和7.9%。D738A:早籼迟熟。不育株率100%,不育度99.8%。株型适中,分蘖力中上,穗平均着粒147粒。保持系出糙率80.5%,精米率71.6%,整精米率61.0%,千粒重26.8g,中长粒,近透明,抗稻瘟病。花时早,长柱头,外露率70%以上,繁制产量3.75t/hm2。配合力好,1996～1998年配多系1号,平均产量9.25t/hm2,比对照汕优63增产12.7%。1998年冈D型杂交稻协作组联试,平均产量8.71t/hm2,比对照汕优63增产1.78%。4.2花粉产量和产量通过恢复系的轮回选择,选育定型了恢复系轮恢615。该恢复系株高108cm左右,播始天数105d,株型适中,分蘖力强,穗长大,粒长形,米质较优,抗稻瘟病。花粉量充足,易繁易制。配合力好,1995年同D汕A、D90A、D44A初测,平均产量分别为8.90t/hm2、9.51t/hm2和8.54t/hm2,比对照汕优63增产7.23%、14.72%和3.00%。1996～1997年同D汕A、G46A复测,平均产量分别为8.62t/hm2和8.72t/hm2,比对照汕优63增产8.53%和9.82%。1998年已小制,1999年将进行多点试验。4.3基本产量和生物量以隐性核不育水稻H2S为载体,输入广亲和材料和恢复系材料,以及籼型材料、粳型材料和籼粳中间材料,经过几年努力,已初步选育定型了广亲和恢复系轮恢613、轮恢634等。轮恢613,株高105cm左右,播始天数102d,株型松散,分蘖力较强,穗长大,长粒型,米质较优,中抗稻瘟病。花粉量充足,易繁易制。配合力好,1995年同D汕A、Ⅱ-32A初测,平均产量7.16t/hm2和8.96t/hm2,分别较相应对照D优64和汕优63增产7.22%和8.07%。1996年同D汕A、G46A、D40A、D43A、612S复测,进行大区比较试验,产量分别为7.48t/hm2、7.42t/hm2、7.45t/hm2、8.50t/hm2和8.59t/hm2,较对照D优64分别增产6.10%、5.33%、5.73%、20.63%和21.89%。冈优613、D优613两组合1996年进入冈D型协作组多点试验。冈优613在1997年四川省中籼早熟组区试中平均产量7.24t/hm2,比对照汕窄8号增产10.20%。轮恢613与不同不育系测交,表现不同生育期,同D汕A、G46A、D40A、D43A和612S测交,表现为中早熟;同D2A、D62A测交,表现为中熟;同Ⅱ-32A测交,则表现为中迟熟。这可能与其来源于籼粳群体血缘关系复杂有关。轮恢634,株高104cm左右,播始天数103d,株型较好,分蘖力较强,穗中等大小,籽粒椭圆形,抗稻瘟病。花粉量充足,易繁易制。配合力好,1995年同D汕A、Ⅱ-32A初测,平均产量8.40t/hm2和8.90t/hm2,分别较相应对照矮优S和汕优63增产7.40%和7.34%。1996～1998年同D汕A、G46A、D40A和612S复测,平均产量为6.60、6.49、6.32、8.23和8.73t/hm2,较对照矮优S增产4.41%、2.72%、0.00%、30.18%和38.30%。轮恢634,其测配组合主要表现为中熟且熟色较好。5研究建立了优良杂交稻组合体系水稻轮回育种具有打破不利基因的连锁,充分进行基因交换重组的优点。虽然许多学者提出了利用不同方式进行水稻轮回群体改良的方法,然而终因材料的局限性未能达到设计目标。四川单基因隐性核不育材料H2S的发现及其轮回群体的建立,才真正达到设计要求,经过几年探索研究,不仅建立了一套完