雜交中秈遲熟組合的再生力研究

雜交中秈遲熟組合的再生力研究

再生水稻具有布局短、日糧高、大米品質(zhì)、省種、省工、水管理、節(jié)約栽培、良好成績(jī)等優(yōu)點(diǎn)。這是中國(guó)南方水稻種植水稻的一個(gè)有限季節(jié)，而在兩個(gè)季節(jié)種植水稻的熱量不足的地區(qū)，以及在兩個(gè)季節(jié)種植水稻的水稻中的一個(gè)播種周期。這是改善單位面積產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)收入的有效途徑之一。目前,四川省的雙季稻已基本被中稻-再生稻所取代,湖南、湖北、浙江等雙季稻老區(qū),也有將雙季稻改為中稻-再生稻的趨勢(shì)。因此,搞好強(qiáng)再生力品種的選育,對(duì)我國(guó)南方稻區(qū)發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)具有十分重要的意義。筆者先期對(duì)再生稻的研究表明,雜交稻組合的再生力強(qiáng)弱取決于頭季稻光合物質(zhì)滿足主作高產(chǎn)需求后剩余量的多少,而該光合產(chǎn)物剩余量的多少又與主作冠層特征和穗部性狀密切相關(guān)。但這些都是定性研究,其定量方面的研究極少。因此,迄今尚缺乏選育強(qiáng)再生力雜交中稻品種系統(tǒng)的遺傳理論和方法,以致育種工作者對(duì)選育強(qiáng)再生力品種沒(méi)有主觀能動(dòng)性和預(yù)見(jiàn)性;現(xiàn)生產(chǎn)上對(duì)再生稻高產(chǎn)品種的選用,均是從已育成的頭季稻高產(chǎn)品種或組合中進(jìn)行篩選鑒定。盡管國(guó)內(nèi)外對(duì)再生稻高產(chǎn)栽培的生理基礎(chǔ)已進(jìn)行了較多研究,但還沒(méi)有形成一個(gè)有共識(shí)的鑒定指標(biāo)。因此,2002-2003年在先期探明頭季稻齊穗后的冠層結(jié)構(gòu)、穗部性狀等與再生力關(guān)系的基礎(chǔ)上,從頭季稻與再生力密切相關(guān)的若干性狀中選擇了幾個(gè)可操作性強(qiáng)的,進(jìn)行了與再生稻產(chǎn)量間的定量研究,試圖提出一種科學(xué)實(shí)用的雜交中稻再生力的鑒定方法,以期為再生稻的高產(chǎn)育種、高產(chǎn)栽培提供理論和實(shí)踐依據(jù)。1根據(jù)促芽肥量及產(chǎn)量結(jié)果分析確定產(chǎn)量目標(biāo)試驗(yàn)在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所瀘州基點(diǎn)的冬水田進(jìn)行。稻田土質(zhì)均勻,中上等肥力。2002年、2003年分別以25個(gè)和18個(gè)雜交中秈遲熟組合(表1)為材料,3月10日播種,4.5葉左右移栽本田,按26.6cm×16.7cm規(guī)格,每穴栽雙株。本田施純N150kg/hm2,其中底肥70%,追肥30%,磷鉀肥按N∶P∶K=1∶0.5∶0.5的量作底肥,再生稻不施促芽肥(以避免因促芽肥的施用而影響組合間再生稻產(chǎn)量的本質(zhì)差異),其他栽培管理同大面積的中稻-再生稻生產(chǎn)。各組合小區(qū)面積6.67m2,3次重復(fù),隨機(jī)區(qū)組排列。按前文方法分別考查頭季稻最高苗期的單株分蘗數(shù),齊穗期單穗穎花數(shù)、單位穎花的莖鞘干物重占有量和綠葉干物重占有量,頭季稻收割后第5日再生芽出鞘率(出鞘率=有再生芽出鞘的母莖數(shù)/考查母莖總數(shù)×100%)及再生稻小區(qū)實(shí)產(chǎn)。結(jié)果分析首先在對(duì)各考查項(xiàng)目進(jìn)行變異系數(shù)計(jì)算和方差分析基礎(chǔ)上,分別建立單株分蘗數(shù)、齊穗期單穗穎花數(shù)、單位穎花的莖鞘干物重占有量、綠葉干物重占有量、頭季稻收割后第5日再生芽出鞘率與再生稻實(shí)產(chǎn)間的回歸方程。然后根據(jù)試驗(yàn)組合間再生稻產(chǎn)量差異達(dá)到顯著水平的檔次并結(jié)合目前再生稻生產(chǎn)上高產(chǎn)田的實(shí)際產(chǎn)量水平進(jìn)行產(chǎn)量分級(jí)。最后將各級(jí)別再生稻產(chǎn)量值代入前述獲得的頭季稻性狀與再生稻實(shí)產(chǎn)的回歸方程,預(yù)測(cè)出相應(yīng)的再生力鑒定指標(biāo)值并通過(guò)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率的計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證。2結(jié)果與分析2.1反映再生力的方法再生力是指利用主作收后萌發(fā)的再生芽生長(zhǎng)成穗的能力,通常其相關(guān)的測(cè)試指標(biāo)有再生芽萌發(fā)率、活芽率、再生稻產(chǎn)量及其穗粒結(jié)構(gòu)。以往多用再生稻產(chǎn)量作為衡量再生力強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn),但這種方法不適應(yīng)水稻育種中需要早期鑒定的實(shí)際,則需建立一種通過(guò)頭季稻性狀反映再生力的新方法。由于再生稻產(chǎn)量是測(cè)試再生力最直接的指標(biāo),因此首先應(yīng)分析頭季稻性狀與再生稻產(chǎn)量的關(guān)系。從試驗(yàn)結(jié)果表2看出,最高苗期單株分蘗力、齊穗期單穗穎花數(shù)、單位穎花的莖鞘干物重占有量和綠葉干物重占有量、頭季稻收割后第5日再生芽出鞘率以及再生稻實(shí)產(chǎn)共6個(gè)性狀的組合間差異均達(dá)極顯著水平,再生稻實(shí)產(chǎn)分別與前5個(gè)性狀間呈極顯著相關(guān)關(guān)系,其回歸分析結(jié)果列于表3,5個(gè)回歸方程的決定系數(shù)高達(dá)0.5402～0.8444,表明應(yīng)用這些回歸方程進(jìn)行再生稻不同產(chǎn)量水平下頭季稻相應(yīng)性狀表達(dá)值的預(yù)測(cè)是可行的。2.2水稻產(chǎn)量和夏季水稻相應(yīng)特性的表現(xiàn)值的分類2.2.1稻組合產(chǎn)量的上限和組分由于利用頭季稻相關(guān)性狀進(jìn)行再生力的分級(jí)是以再生稻產(chǎn)量作為參照標(biāo)準(zhǔn)的,因此首先應(yīng)對(duì)再生稻產(chǎn)量進(jìn)行分級(jí)。再生稻產(chǎn)量的分級(jí)是按目前大面積的實(shí)際生產(chǎn)水平,及雜交中稻再生力現(xiàn)狀,確定其下限、組距和上限。下限的確定:由于大面積生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)再生稻產(chǎn)量時(shí),若再生稻產(chǎn)量≤750kg/hm2則不作再生稻有收面積統(tǒng)計(jì),加之本研究所有參試組合都按要求未施促芽肥,因此各組合的再生稻產(chǎn)量水平應(yīng)比施促芽肥的低20%～30%,若按25%計(jì)算,則下限產(chǎn)量=750kg/hm2×(1-25%)=563kg/hm2。組距的確定:同一組合在栽培措施相同情況下,再生稻產(chǎn)量年度間和田塊間變異較大,根據(jù)筆者多年的實(shí)踐,產(chǎn)量變異一般為300～600kg/hm2,如本研究?jī)赡甓际褂玫蘑騼?yōu)7號(hào)、Ⅱ優(yōu)602和汕優(yōu)63三個(gè)雜交組合,年度間再生稻產(chǎn)量變異為277.5～618.4kg/hm2,而組距應(yīng)比相同組合年度間再生稻產(chǎn)量變異大。因此,將組距定為相同組合年度間再生稻產(chǎn)量變異值的2倍,即1200kg/hm2。上限的確定:南方稻區(qū)再生稻大面積生產(chǎn)高產(chǎn)田塊產(chǎn)量一般為3750～4500kg/hm2,考慮到本研究未施再生稻促芽肥,因此各組合的再生稻產(chǎn)量水平應(yīng)比施促芽肥的低20%～30%,其上限產(chǎn)量若按大面積高產(chǎn)水平降低25%計(jì)算,則上限產(chǎn)量應(yīng)在2812.5～3375kg/hm2之間。綜合考慮到上述因素,以再生稻產(chǎn)量為標(biāo)準(zhǔn),則可將雜交中稻組合的再生力分為4個(gè)級(jí)別,即1級(jí),特強(qiáng)(≥2964kg/hm2);2級(jí),強(qiáng)(1764～2963kg/hm2);3級(jí),中(564～1763kg/hm2)和4級(jí),弱(≤563kg/hm2)。2.2.2頭季稻對(duì)再生稻量分配的預(yù)測(cè)將以上各級(jí)的再生稻產(chǎn)量指標(biāo)分別代入表3所示兩年合計(jì)的頭季稻性狀(x)與再生稻產(chǎn)量(y)的各回歸方程,預(yù)測(cè)出頭季稻反映再生力的5個(gè)性狀值列于表4,以作為頭季稻不同生育時(shí)段雜交中稻組合再生力初步的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。但這些指標(biāo)是否可行,尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。2.3分子分析指標(biāo)根據(jù)主作再生力相關(guān)性狀的初步分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表4),將本研究的43個(gè)參試組合的再生力分級(jí)情況列于表5。從表5看出,頭季稻5個(gè)再生力分級(jí)性狀的準(zhǔn)確率有較大差異。其中,按“分蘗力”、齊穗期“單位穎花莖鞘干物重占有量”和頭季稻收后第5日的稻樁再生芽的“出鞘率”3個(gè)性狀分級(jí)的準(zhǔn)確率高達(dá)86.05%～93.02%,可分別作為頭季稻“前期”、“中期”和收后鑒定再生力的科學(xué)指標(biāo)。而按頭季稻的齊穗期“葉粒比”和“著粒數(shù)”2個(gè)性狀分級(jí)的準(zhǔn)確率較低,進(jìn)一步證實(shí)決定再生力的滿足頭季稻高產(chǎn)后剩余的光合物質(zhì)主要儲(chǔ)藏于莖鞘中,“葉粒比”和“著粒數(shù)”對(duì)再生力的影響主要是間接作用。因此,頭季稻的“葉粒比”和“著粒數(shù)”不宜作為再生力的鑒定指標(biāo)。就43個(gè)參試組合再生力狀況來(lái)看,特強(qiáng)組合極少,僅有D62A/926和Ⅱ優(yōu)7號(hào)2個(gè)組合,占4.65%,絕大多數(shù)組合(41個(gè))的再生力屬于強(qiáng)和中等,占95.35%,沒(méi)有弱再生力組合。且與“分蘗力”、“單位穎花莖鞘干物重占有量”和頭季稻收后第5日的稻樁再生芽的“出鞘率”3個(gè)性狀分級(jí)的結(jié)果基本一致,說(shuō)明用這3個(gè)性狀對(duì)再生力的分級(jí)是可行的。3缺陷及再生力鑒定指標(biāo)的應(yīng)用關(guān)于“再生力”與“再生稻產(chǎn)量”兩個(gè)概念的聯(lián)系和區(qū)別,“再生力”是指頭季稻收割后的再生芽生長(zhǎng)成穗能力,它包括一系列測(cè)試指標(biāo)?！霸偕井a(chǎn)量”則是再生力一系列測(cè)試指標(biāo)中的一個(gè)具體指標(biāo),通常都用“再生稻產(chǎn)量”作為衡量再生力強(qiáng)弱的直接依據(jù)。反映“再生力”的其他指標(biāo)如再生芽的“萌發(fā)率”、“活芽率”因測(cè)試時(shí)工作量較大,在實(shí)際工作中應(yīng)用極少。Hhillers等、Vergara等、Ichii等認(rèn)為頭季稻莖稈厚可作為選擇再生力的可行標(biāo)準(zhǔn)。而Garcia等卻對(duì)前者觀點(diǎn)持否定意見(jiàn),認(rèn)為把莖稈厚作為選擇再生力標(biāo)準(zhǔn)的可操作性極差。筆者先期的研究表明,頭季稻品種的庫(kù)源結(jié)構(gòu)與著粒數(shù)可作為選擇再生力的重要指標(biāo),具有較強(qiáng)的可操作性和實(shí)用性。但以上均為定性研究,沒(méi)有形成一個(gè)系統(tǒng)的再生力鑒定體系。本文根據(jù)以上研究結(jié)果,從頭季稻與再生力密切相關(guān)的若干性狀中選擇了可操作性強(qiáng)的5個(gè)性狀進(jìn)行與再生稻產(chǎn)量間的定量研究,首次提出了根據(jù)頭季稻“分蘗力”、齊穗期“單位穎花莖鞘干物重占有量”和頭季稻收后第5日的稻樁再生芽的“出鞘率”3個(gè)性狀,將雜交中稻再生力分為4級(jí)(表4),分別作為頭季稻“前期”、“中期”和收后鑒定再生力的科學(xué)指標(biāo)。其中,頭季稻收后第5日的稻樁再生芽的“出鞘率=有再生芽出鞘的母莖數(shù)/考查母莖總數(shù)×100%”是筆者提出的一個(gè)測(cè)試再生力的新測(cè)試指標(biāo),該指標(biāo)不僅測(cè)試工作簡(jiǎn)便易行,而且與再生稻產(chǎn)量的相關(guān)程度極高。在本試驗(yàn)所在的四川盆地東南生態(tài)條件下,采用頭季稻之性狀的“定量指標(biāo)”,預(yù)測(cè)再生力或再生稻產(chǎn)量,其準(zhǔn)確度高達(dá)86.05%～93.02%,表明具有較大的可行性。但在我國(guó)南方稻區(qū)的其他再生稻區(qū),尚需進(jìn)行其可行性的驗(yàn)證或參照本文的研究方法重新開展頭季稻之性狀的“定量指標(biāo)”的分級(jí)研究。本試驗(yàn)結(jié)果表明,小穗型組合的再生力>大穗型組合的再生力,與筆者先期研究結(jié)果一致,這并非意味著要降低主作的產(chǎn)量(小穗)而促進(jìn)提高再生力。究其原因,從我國(guó)南方稻區(qū)各省市和國(guó)家審定的雜交中稻高產(chǎn)組合(品種)來(lái)看,80%以上為中小穗型組合,少數(shù)是大穗型組合,但這些組合的產(chǎn)量水平實(shí)際上屬同一檔次。中小穗型組合雖然著粒數(shù)較少,但分蘗力強(qiáng),有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率較高,靠增穗高產(chǎn);大穗型組合雖然著粒數(shù)較多,但分蘗力較弱,有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率較低,靠大穗高產(chǎn)。關(guān)于本研究形成的再生力鑒定指標(biāo)的應(yīng)用。以往生產(chǎn)上再生稻品種的選用,都是從已育成的頭季稻高產(chǎn)品種或組合中通過(guò)收再生稻實(shí)產(chǎn)進(jìn)行篩選鑒定,其存在的問(wèn)題,一是需要進(jìn)行田間試驗(yàn),既費(fèi)時(shí)又耗資,二是因人力、財(cái)力所限,不可能對(duì)所有品種都進(jìn)行鑒定。因此,怎樣用簡(jiǎn)便的方法早期判斷一個(gè)品種的再生力十分重要。利用本研究形成的再生力鑒定指標(biāo)(表4),將每個(gè)雜交中稻組合按大面積高產(chǎn)栽培技術(shù)種植15m2左右,“分蘗力”