文紹山 張林 焦峻

摘要：為了選育耐熱性好的水稻（Oryza sativa L.）新恢復(fù)系，利用人工氣候室，對36份水稻恢復(fù)系材料在抽穗揚花期高溫脅迫條件下進行耐熱性研究。結(jié)果表明，在高溫脅迫條件下，不同水稻恢復(fù)系材料的結(jié)實率和結(jié)實率下降率達顯著水平。聚類分析表明，將36份材料分成耐熱能力不同的4類，其中瀘恢17、RHTR20、R1862和瀘恢602屬強耐熱性恢復(fù)系。

關(guān)鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）；恢復(fù)系；耐熱性；高溫脅迫；開花期

中圖分類號：S511 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）04-0015-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.04.004

Selection and Identification of Rice Restorer Line with

Heat Tolerance at Flowering Stage

WEN Shao-shan1，2，ZHANG Lin1，2，JIAO Jun1，2

（1.Rice and Sorghum Research Institute，Sichuan Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Southwest Rice Biology and Genetic Breeding，Ministry of Agriculture，Deyang 618000，Sichuan，China；2.Luzhou Branch of National Rice Improvement Center，Luzhou 646100，Sichuan，China）

Abstract： To screen rice restorer lines with high heat tolerance，the heat tolerance of 36 rice restorer lines was identified through artificial climate chamber at flowering stage. The results showed that the differences in seed setting rate and the reduction rate of seed setting rate of rice restorer lines were very significant under high temperature treatment. The 36 rice restorer lines were classified into 4 groups with different heat tolerance based on clustering analysis. It indicated that rice restorer lines Luhui 17，RHTR20，R1862 and Luhui 602 had good heat tolerance.

Key words： rice（Oryza sativa L.）； restorer Line； heat tolerance； high temperature stress； flowering stage

在水稻（Oryza sativa L.）的選育應(yīng)用中，三系雜交水稻新品種更新?lián)Q代，離不開恢復(fù)系的不斷遺傳改良。近年來，全球氣候變暖，變化異常，溫室效應(yīng)日益加劇，高溫脅迫已成為水稻生產(chǎn)的主要災(zāi)害性氣候因素之一[1]。21世紀初中國南方在水稻抽穗揚花期受到連續(xù)高溫天氣的影響，給雜交水稻產(chǎn)量造成大幅減產(chǎn)[2]。于2003年在中國長江流域水稻生殖生長后期出現(xiàn)的歷史上罕見連續(xù)高溫天氣，出現(xiàn)38 ℃以上天氣，日最高溫度超過40 ℃，持續(xù)近1個月，給長江流域各地水稻生產(chǎn)造成巨大損失。特別在2006年，川渝地區(qū)百年不遇的特大高溫干旱災(zāi)害，造成當(dāng)年川渝地區(qū)水稻產(chǎn)量減產(chǎn)25%以上，局部地區(qū)減產(chǎn)甚至超過50%[3-6]。

水稻孕穗開花期主要處于7-8月，該時期水稻對溫度的變化最為敏感，其適宜溫度為25～30 ℃，當(dāng)溫度高于35 ℃并超過1 h，就會造成高溫?zé)岷?，抑制花粉正常好育，?dǎo)致花粉活性下降，花藥開裂異常，花粉活力下降，空秕粒增多，結(jié)實率降低[7-10]。每年7月下旬至8月上旬，在川渝地區(qū)，高溫天氣常有發(fā)生，導(dǎo)致水稻不能正常散粉、受精以及子粒不飽滿，高溫逼熟現(xiàn)象常見，導(dǎo)致水稻大幅減產(chǎn)。因此，高溫已經(jīng)成為阻礙長江流域的水稻產(chǎn)量高產(chǎn)再高產(chǎn)的主要限制因素，致使水稻產(chǎn)量潛力逐漸下降。近年經(jīng)品種遺傳改良，國內(nèi)已經(jīng)篩選出一些耐熱性很強的雜交水稻品種或品系，如II優(yōu)7號、川農(nóng)優(yōu)498、瀘恢17、R1056等[11-14]。但系統(tǒng)選育耐熱性恢復(fù)系研究較少，本試驗收集了生產(chǎn)上已廣泛應(yīng)用的恢復(fù)系和自育不同親緣來源高代穩(wěn)定恢復(fù)系材料，開展水稻抽穗揚花期耐熱性研究，以期發(fā)掘耐熱性強的恢復(fù)系新材料，對今后選育耐熱性雜交稻新品種具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與種植方式

供試材料共36份秈型三系恢復(fù)系（表1），外引蜀恢498、成恢727和輻恢838共計3份，瀘恢17、瀘恢602、R1862和RHTR01-RHTR30供計33份自育育種材料。于3月22日播種，4月25日分別移栽至稻田（常溫對照）和盆缽（人工氣候室高溫處理）。試驗用盆高22 cm，直徑18 cm，每盆裝過篩均勻干土6 kg，每盆種植生長一致的秧苗2穴，于分蘗期除去多余分蘗，每穴保留4～6個分蘗，每個品種種植8盆，用于人工氣候室耐高溫研究。田間常溫處理，設(shè)2次重復(fù)，每品種種植5行，每行10穴，作為常溫處理，種植密度和管理同大田生產(chǎn)。水稻成熟后，取樣考種，計算每個材料結(jié)實率。

1.2 耐熱性試驗方法

在水稻抽穗開花時，將室外整齊一致的稻株移入人工氣候室高溫處理，移入前1 d 17∶00后剪去已開花的穎花；處理當(dāng)天人工氣候室溫度設(shè)定在14∶00最高溫度為39 ℃，在8∶00設(shè)為33 ℃，日溫差設(shè)為 8 ℃，相對濕度設(shè)為 80%。從8∶00-14∶00每隔1 h升高1℃，從14∶00-21∶00每隔1 h下降1 ℃，其余時間段維持在32 ℃，高溫處理2 d，處理后剪去未開花的穎花，再移至自然條件下種植結(jié)實。試驗設(shè)2次重復(fù)，每重復(fù)種6株。水稻成熟后，取樣考種，考察4穴，每穴取4～6個穗子考種，計算每個處理材料結(jié)實率。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

以結(jié)實率降低率和耐熱指數(shù)為指標，結(jié)實率降低率=（自然條件下結(jié)實率-高溫脅迫結(jié)實率）/自然結(jié)實率×100%。耐熱指數(shù)=高溫脅迫結(jié)實率/自然條件下結(jié)實率×100%。用DPS系統(tǒng)對試驗數(shù)據(jù)進行聚類分析，對水稻恢復(fù)系材料耐熱性評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 抽穗揚花期高溫脅迫對水稻恢復(fù)系結(jié)實率的影響

由表2可知，在自然溫度條件下，供試恢復(fù)系材料的結(jié)實率正常，均在80%以上，其結(jié)實率變幅為82.9%～94.26%，平均結(jié)實率為88.64%，變異系數(shù)為3.34%。在抽穗開花期受高溫脅迫下，其結(jié)實率變幅為32.47%～84.42%，所有供試材料的平均結(jié)實率為61.96%，變異系數(shù)為13.42%。由表3方差分析結(jié)果可知，在常溫條件下品種間結(jié)實率的F值為1.921，差異不顯著； 在高溫脅迫下品種間結(jié)實率的F值為9.368，達到極顯著水平，這說明在高溫脅迫下供試水稻恢復(fù)系材料間的耐高溫能力有較大差異。在高溫脅迫下，水稻恢復(fù)系結(jié)實率降低率變幅為8.32%～63.02%，平均結(jié)實率降低率30.00%，其中以瀘恢17、R1862和RHTR20的結(jié)實率降幅均在10%以下，表明它們抽穗揚花期在高溫脅迫下有較強耐熱性；而結(jié)實率降幅較大材料有RHTR04、RHTR13和RHTR25超過60%，明顯對高溫敏感，耐熱性差。

2.2 高溫脅迫條件下耐熱指數(shù)聚類分析及耐熱性評價

為反映36個恢復(fù)系在高溫脅迫條件下耐熱性差異，采用歐氏距離，最長距離聚類方法對36個水稻恢復(fù)系品種（品系）的耐熱指數(shù)進行系統(tǒng)聚類（圖1），當(dāng)群間距離為11.64時，可將36個水稻恢復(fù)系品種（品系）分為4類。第一類有4個恢復(fù)系，占供試材料總數(shù)的11.11%；高溫脅迫下平均耐熱指數(shù)90.31%，變幅為88.11%～91.68%，分別是瀘恢17、RHTR20、R1862和瀘恢602，屬強耐熱性恢復(fù)系；第二類有15個恢復(fù)系，占供試材料總數(shù)的41.67%；高溫脅迫下平均耐熱指數(shù)79.63%，變幅為73.56%～85.20%，分別是蜀恢498、輻恢838和13個自育高代恢復(fù)系材料，屬耐熱性恢復(fù)系；第三類有12個恢復(fù)系，占供試材料總數(shù)的33.33%；高溫脅迫下平均耐熱指數(shù)63.21%，變幅為57.97%～68%，分別是成恢727和11個自育高代恢復(fù)系材料，屬熱敏感型恢復(fù)系；第四類有5個恢復(fù)系，占供試材料總數(shù)的13.9%；高溫脅迫下平均耐熱指數(shù)41.14%，變幅為36.98%～47.44%，是5個自育高代恢復(fù)系材料，屬高度熱敏感型恢復(fù)系。

2.3 耐熱性恢復(fù)系在育種中的應(yīng)用

本試驗利用高溫脅迫耐熱指數(shù)聚類，統(tǒng)計分析分類篩選，其中恢復(fù)系瀘恢17、瀘恢602、輻恢838和蜀恢498具有較強的耐熱性，已配組選育的新品種II優(yōu)7號、II優(yōu)602、II優(yōu)838和川農(nóng)優(yōu)498在大田生產(chǎn)中表現(xiàn)出較好耐熱性，與以前研究有相似的試驗結(jié)果，這與利用人工氣候高溫脅迫對恢復(fù)系耐熱性鑒定試驗結(jié)果是一致的。

3 小結(jié)與討論

本研究表明，水稻恢復(fù)系在抽穗開花期高溫脅迫條件下，結(jié)實率明顯下降，各試驗材料對高溫敏感程度有很大差異。在本研究中，高溫脅迫處理后，水稻恢復(fù)系結(jié)實率降低率變幅為8.32%～63.02%，耐熱指數(shù)變幅為36.98%～91.68%，因此通過耐熱性評價可獲得強耐熱性的材料。本研究中瀘恢17、R1862和RHTR20的結(jié)實率降幅均在10%以下，且耐熱指數(shù)均在90%以上，表明其抽穗揚花期有較強耐熱性。這對新選育的雜交稻組合和挖掘耐熱性基因時有較好參考價值，應(yīng)加強對其新選育的雜交稻組合耐熱性鑒定評價。

耐熱性水稻品種的選育是防止水稻遭受極端高溫危害最有效的策略，鑒定耐熱性新種質(zhì)是培育耐熱水稻品種的基礎(chǔ)。大量研究表明[15-17]，水稻抽穗揚花期對高溫最為敏感，開花期氣溫遇到35 ℃持續(xù)高溫，水稻結(jié)實率明顯下降。雷東陽等[18]研究了雜交組合及其恢復(fù)系在高溫下的結(jié)實變化，雜交稻組合的耐高溫能力與其父本的耐高溫能力呈顯著的線性正相關(guān)。本研究表明，水稻恢復(fù)系抽穗揚花期在高溫脅迫下，水稻恢復(fù)系瀘恢17、瀘恢602、R1862和RHTR20 仍保持較高結(jié)實率，耐熱指數(shù)高，具有較強的耐熱性。因此，可以直接利用其配制耐高溫雜交稻新組合，也可以作為培育耐高溫水稻新材料的種質(zhì)資源。

參考文獻：

[1] MAESTRI E，KLUEVA N，PERROTTA C，et al. Molecular genetics of heat tolerance and heat shock proteins in cereals[J].Plant Mol Bio，2002，48（5-6）：667-681.

[2] 湯本昌，林 迢，簡根梅，等.浙江早稻高溫危害研究[J].浙江氣象科技，2000，21（2）：14-18.

[3] 黃義德，曹流儉，武立權(quán)，等.2003年安徽省中稻花期高溫?zé)岷φ{(diào)查與分析[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004，31（4）：385-388.

[4] 羅孳孳，陽園燕，唐余學(xué)，等.氣候變化背景下重慶水稻高溫?zé)岷Πl(fā)生規(guī)律研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2011，24（6）：2185-2189.

[5] 張桂蓮，陳立云，雷東陽，等.水稻耐熱性研究進展[J].雜交水稻，2005，20（1）：4-8.

[6] 況慧云，徐立軍，黃英金.高溫?zé)岷λ镜挠绊懠皺C制的研究現(xiàn)狀與進展[J].中國稻米，2009，15（1）：15-17.

[7] 趙正武，曾卓華，陳 旭，等.自然高溫脅迫對雜交水稻花粉育性和主要農(nóng)藝性狀的影響[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2009，21（8）：19-21.

[8] 朱興明，曾慶曦，寧清利.自然高溫對雜交稻開花受精的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1983（2）：37-44.

[9] 査中萍，殷得所，萬丙良，等.水稻種質(zhì)資源開花期耐熱性分析[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，55（1）：17-23.

[10] JAGADISH S V K，GRAUFOUD P Q，WHEELER T R. High temperature stress and spikelet fertility in rice（Oryza sativa L）[J].J Exp Bot，2007，58（7）：1627-1635.

[11] 況浩池，文紹山，劉國民.瀘恢17及其組合Ⅱ優(yōu)7號抽穗開花期耐熱性研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2002，15（1）：106-108.

[12] 熊 洪，徐富賢，朱永川，等.四川雜交水稻品種耐高溫特性研究[J].中國稻米，2011，17（3）：1-4.

[13] 呂直文，黃成志，胡景濤，等.三峽庫區(qū)主推雜交水稻品種耐熱性評價[J].南方農(nóng)業(yè)，2016，19（10）：10-13.

[14] 萬丙良，周亞貞，査中萍，等.水稻恢復(fù)系R1056的耐熱性鑒定及育種應(yīng)用評價研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，53（4）：753-757.

[15] 楊永杰，符冠富，熊 杰，等.高溫對水稻的影響及水稻耐熱性測評方法研究[J].中國稻米，2012，18（1）：39-40.

[16] 王志剛，王 磊，林 海，等.水稻高溫?zé)岷澳蜔嵝匝芯窟M展[J].中國稻米，2013，19（1）：27-31.

[17] 周建霞，胡聲博，張玉屏，等.早稻花期高溫鑒定初控[J].中國稻米，2013，19（4）：28-29.

[18] 雷東陽，陳立云，李穩(wěn)香，等.雜交水稻抽穗揚花期高溫對結(jié)實率及相關(guān)生理特性的影響[J].雜交水稻，2006，21（3）：68-71.