CN106718821B - 一种在制种过程中抑制水稻温敏核不育系育性转换的方法 - Google Patents

一种在制种过程中抑制水稻温敏核不育系育性转换的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在制种过程中抑制水稻温敏核不育系育性转换的方法。在制种过程中，当水稻温敏核不育系发育到幼穗分化期第Ⅳ‑Ⅵ期(雌雄蕊形成期至花粉母细胞减数分裂期)，遇见3天以上、24℃以下低温时，选用调节物质于低温开始出现后每天下午4‑6时对不育系植株进行喷施处理，每次喷施量为15‑60L/亩，连续喷施3‑7天，从而抑制水稻温敏核不育系育性发生转换。本方法简便易行，成本低，抑制育性转换效果好，可用于保障温敏核不育两系杂交稻制种安全。

Description

一种在制种过程中抑制水稻温敏核不育系育性转换的方法
技术领域
本发明属于水稻温敏核不育系杂交制种、繁殖领域，涉及水稻温敏核不育系在低温育性转换敏感期Ⅳ-Ⅵ期(雌雄蕊形成期至花粉母细胞减数分裂期)，遇见低温时，采用调节物质喷施处理，从而抑制水稻温敏核不育系育性转换的方法。
背景技术
水稻(Oryza sativa)是人类日常生活中重要的粮食作物之一。两系杂交水稻具有恢复谱广和产量高等优势，已经成为目前杂交水稻发展的重要方向。两系法杂交水稻所用不育系可分为光敏(核)不育系、温敏(核)不育系和光温敏不育系三类，目前生产上应用最多的是籼稻温敏核不育系。温敏核不育水稻的育性主要受控于温度高低的作用，光周期对其育性的影响很弱。在温敏核不育水稻中，通常将可育与不育之间相互转换的温度阈值作为育性转换的临界温度，这一临界温度在不同温敏核不育水稻之间是不同的。温敏核不育水稻根据诱导不育临界温度的高低又可分为(1)高温不育、低温可育型；(2)低温不育、高温可育型。在自然环境中，光周期严格地随着季节变化相对稳定，温度不但在年度间、季节间甚至地区间其变化都是反复无常的。特别是盛夏，水稻温敏核不育系幼穗发育到育性转换敏感期Ⅳ-Ⅵ期时，遇上三天以上、24℃以下异常低温，极易导致育性发生转换(从不育变为可育，俗称“打摆子”)，从而导致两系杂交稻大面积制种失败，影响粮食安全。目前针对这一现象尚无好的调控方法。
乙烯是一种挥发性气体，虽然它对作物生长发育有重要作用，但是在生产上难以直接利用。现在生产上人们主要采用能释放乙烯的乙烯利水剂(2-氯乙基磷酸)，该水剂被植物吸收后，进入植物体内产生调节作用，产生加速成熟、脱落、衰老以及促进开花、果实成熟、植株矮化、打破植物休眠等生理效应，因而在这些方面得到了广泛应用。乙烯利能显著提高水稻幼穗中乙烯释放量，并具有抑制花粉发育的作用，因此常作为一种人工去雄常用杀雄药剂，用于常规水稻的人工杀雄。但目前国内外未见在低温条件下采用乙烯利抑制水稻温敏核不育系育性转换(从不育转换为可育)的报道。
发明内容
本发明的目的在于针对上述不足，提供一种在制种过程中抑制水稻温敏核不育系育性转换的方法。
本发明的目的可通过如下技术方案实现：
一种在制种过程中抑制水稻温敏核不育系育性从不育变转换为可育的方法，包含如下内容：
1、水稻温敏核不育系杂交制种时，按制种父母本正常配置规格种植并进行正常肥水管理；
2、当水稻温敏核不育系发育到幼穗分化期第Ⅳ-Ⅵ期(雌雄蕊形成期至花粉母细胞减数分裂期)遇见3天以上、24℃以下低温时，选用调节物质于低温开始出现后每天下午4-6时对不育系植株进行喷施处理，连续喷施3-7天；药剂每天现配现用；若有降雨则在次日补充喷施；其中,所述的调节物质选自乙烯合成调节物质、多胺合成调节物中的任意一种。
本发明方法优选包括步骤3：采用花粉镜检和套袋自交评价喷施效果：
(1)喷施后，田间随机对若干即将抽出的不育系幼穗(每亩抽取幼穗数不低于5个)用羊皮纸袋进行套袋；当不育系幼穗抽出1/3时，田间随机抽取此时的幼穗若干(每亩抽取幼穗数不低于5个)，用于花粉镜检；
(2)不育系幼穗花粉育性观察：每穗选择花药已伸长达颖壳2/3的花朵3-4个，剥开内外颖，从每朵花中取花药3-5个；将花药混合置于载玻片上，用镊子轻轻捣碎，滴上一小滴1％碘-碘化钾溶液染色，去掉药壁后盖好载玻片，用吸水纸吸去多余的碘-碘化钾溶液；置于10×10倍显微镜下观察，每片选择有代表性的视野2-3个观察花粉粒的形状和染色反应，按标准计数每个视野内各类型花粉粒的数量，统计可染花粉率；
(3)不育系套袋自交结实性鉴定：套袋的不育系幼穗让其继续生长自交结实；待成熟后去掉纸袋，分别统计其自交结实情况：结实率％＝每穗结实数/每穗总粒数×100。
本发明方法中3天以上、24℃以下低温可通过天气预报获知。
其中，所述的水稻不育系属低温可育、高温不育的籼型温敏核不育系。
本发明方法中所述的调节物质优选采用人工喷雾器或无人机喷施。
所选用的乙烯合成调节物质优选乙烯利、γ-氨基丁酸(GABA)、植物生长素(IAA)、氨基环丙烷羧酸(ACC)之一。
所选用的多胺合成调节物优选甲基乙二醛双脒腙(MGBG)、D-精氨酸(D-Arg)、α-二氟甲基鸟氨酸(DFMO)、α-二氟甲基精氨酸(DFMA)、双环己基硫酸铵(DCHA)和环己胺(CHA)之一。
本发明方法进一步优选使用市售乙烯利40％水剂配制成80-1600mg/L质量浓度于低温开始出现后每天下午4-6时对不育系植株进行喷施处理，每次喷施量为15-60L/亩。
本发明方法进一步优选使用市售甲基乙二醛双脒腙(MGBG)粉末配制成0.1-5mmol/L浓度，于低温开始出现后每天下午4-6时对不育系植株进行喷施处理，每次喷施量为15-60L/亩。
水稻温敏核不育系育性转换临界低温值在21℃-24℃范围内。
有益效果
在制种过程中，籼稻温敏核不育系在盛夏受三天以上的异常低温的影响，极易导致育性发生转换(从不育变为可育)，从而导致大面积制种失败，影响粮食安全。针对这一问题，本发明提出了一种在制种过程中抑制水稻温敏核不育系育性转换的方法，可有效抑制水稻温敏核不育系在低温诱导条件下育性发生转换(从不育转换为可育)，从而保障水稻温敏核不育系安全制种；本发明方法操作简便、易实施、成本低。
附图说明
图1花粉镜检结果。左图示喷水对照(黑褐点为可育花粉)；右图为乙烯利处理(1600mg/L)结果。
具体实施方式
实施例1:
(1)所用不育系材料：株1S和准S
(2)选用的乙烯生物合成调节物质：乙烯利(乙烯释放促进物质)，市售浓度为40％水剂；分别稀释配置成1600mg/L和8000mg/L两种质量浓度。
(3)生长发育处理时期：
(4)实验处理：7月13日对幼穗生长发育到第III期时的水稻温敏不育系株1S、准S植株进行移栽；在幼穗分化到达第Ⅳ-Ⅵ期时，采用育性转换温度22.5℃作为冷灌池低温连续诱导处理1天、4天、7天，同时设置相应大田正常生长不育温度(日均温30℃)处理作为对照；低温处理当天下午5时喷施不同浓度乙烯利，分别连续喷施1天、4天、7天，每次喷施量为20L/亩，以喷水和不喷水作为对照。随机对若干即将抽出的不育系幼穗用羊皮纸袋进行套袋；当不育系幼穗抽出1/3时，随机抽取此时的幼穗若干，用于花粉镜检。
(5)花粉镜检和套袋结果：
表1花粉镜检结果
表2套袋自交结实率结果(％)
结果分析：低温条件下，1600mg/L、8000mg/L浓度的乙烯利喷施处理后，可有效抑制育性转换，导致可育花粉数少、无结实率，实际应用结果理想。但高浓度的乙烯利会对水稻植株产生一定药害，特别是8000mg/L高浓度会导致抽穗迟，幼穗发白，花药少成白丝状，株高变矮。因此，在实际生产应用上，应选用较低浓度的乙烯利。
实施例2：
(1)所用不育系材料：培矮64S
(2)选用的乙烯生物合成调节物质：乙烯利(乙烯释放促进物质)，市售浓度为40％水剂；分别稀释配置成80mg/L、400mg/L和1600mg/L三种质量浓度。
(3)生长发育处理时期：
(4)实验处理：对幼穗生长发育到第III期初期的培矮64S植株进行移栽，在幼穗分化到第Ⅳ-Ⅵ期时，采用22.5℃低温诱导连续处理7d；低温处理当天下午5时给予不同浓度乙烯利喷施处理，连续喷施7天，每次喷施量为15L/亩，以喷水和不喷为对照。随机对若干即将抽出的不育系幼穗用羊皮纸袋进行套袋；当不育系幼穗抽出1/3时，随机抽取此时的幼穗若干，用于花粉镜检。
表3花粉镜检结果
结果分析：低温条件下，80mg/L、400mg/L浓度的乙烯利喷施处理后，可育花粉数少，且结实率为零，药害无或很小；1600mg/L浓度的乙烯利喷施处理后，可育花粉数和结实率皆为零。
实施例3：
(1)所用不育系材料：培矮64S
(2)选用的多胺生物合成调节物质：甲基乙二醛双脒腙(MGBG)粉末；分别配置成0.5、5.0、10.0mmol/L三种质量浓度。
(3)生长发育处理时期：
(4)实验处理：对幼穗生长发育到第III期初期的培矮64S植株进行移栽，在幼穗分化到第Ⅳ-Ⅵ期时，采用22.5℃低温诱导连续处理7d；低温处理当天下午5时给予不同浓度甲基乙二醛双脒腙喷施处理，连续喷施7天，每次喷施量为40L/亩，以喷水和不喷为对照。随机对若干即将抽出的不育系幼穗用羊皮纸袋进行套袋；当不育系幼穗抽出1/3时，随机抽取此时的幼穗若干，用于花粉镜检。
表4花粉镜检结果
结果分析：低温条件下，0.5mmol/L、5.0mmol/L两种浓度的甲基乙二醛双脒腙喷施处理后，可育花粉数少，且结实率为零；但0.5mmol/L甲基乙二醛双脒腙喷施无药害，而5.0mmol/L浓度喷施有一定药害。10.0mmol/L甲基乙二醛双脒腙喷施处理后，可育花粉数和结实率皆为零，但药害大。
以上所述的实施例仅仅是对本发明专利的优选实施方式进行描述，并非对本发明专利的范围进行限定，在不脱离本发明专利精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明专利的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明专利权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种在制种过程中抑制水稻温敏核不育系育性从不育转换为可育的方法，其特征在于包含如下内容：
(1)水稻温敏核不育系杂交制种时，按制种父母本正常配置规格种植并进行正常肥水管理；其中所述的水稻温敏核不育系为低温可育、高温不育的籼型温敏核不育系；所述水稻温敏核不育系育性转换临界低温值在21℃-24℃范围内；
(2)当水稻温敏核不育系发育到幼穗分化期第Ⅳ-Ⅵ期遇见3天以上、24℃以下低温时，选用调节物质于低温开始出现后每天下午4-6时对不育系植株进行喷施处理，连续喷施3-7天；药剂每天现配现用；若有降雨则在次日补充喷施；所述的幼穗分化期第Ⅳ-Ⅵ期指雌雄蕊形成期至花粉母细胞减数分裂期；其中,所述的调节物质选自乙烯合成调节物质、多胺合成调节物中的任意一种；所述的乙烯合成调节物质为乙烯利，使用市售乙烯利40％水剂配制成80-1600mg/L质量浓度，于低温开始出现后每天下午4-6时对不育系植株进行喷施处理，每次喷施量为15-60L/亩；所述的多胺合成调节物为甲基乙二醛双脒腙，使用市售甲基乙二醛双脒腙粉末配制成0.1-5mmol/L浓度，于低温开始出现后每天下午4-6时对不育系植株进行喷施处理，每次喷施量为15-60L/亩；
(3)花粉镜检和套袋自交评价喷施效果：
①喷施后，田间随机对若干即将抽出的不育系幼穗用羊皮纸袋进行套袋；当不育系幼穗抽出1/3时，田间随机抽取此时的幼穗若干，用于花粉镜检；
②不育系幼穗花粉育性观察：每穗选择花药已伸长达颖壳2/3的花朵3-4个，剥开内外颖，从每朵花中取花药3-5个；将花药混合置于载玻片上，用镊子轻轻捣碎，滴上一小滴1％碘-碘化钾溶液染色，去掉药壁后盖好载玻片，用吸水纸吸去多余的碘-碘化钾溶液；置于10×10倍显微镜下观察，每片选择有代表性的视野2-3个观察花粉粒的形状和染色反应，按标准计数每个视野内各类型花粉粒的数量，统计可染花粉率；
③不育系套袋自交结实性鉴定：套袋的不育系幼穗让其继续生长自交结实；待成熟后去掉纸袋，分别统计其自交结实情况：结实率％＝每穗结实数/每穗总粒数×100。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于调节物质采用人工喷雾器、无人机喷施。
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