CN116439124A - 一种水浸颖全颖去雄的方法及其在水稻杂交育种上的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水稻培育技术领域，具体涉及一种水浸颖全颖去雄的方法及其在水稻杂交育种上的应用。所述水浸颖全颖去雄的方法，包括：S1、选株：选择稻穗发育整齐的稻株；每穗保留未开放的颖花备用；S2、去雄：每季在田间选株整穗后，在整株穗即将开颖前15～20min时，将整株拔出，并将稻穗浸没于水中，2～3min后，捞出甩干；当发现有花开时，迅速把整株所有稻穗再次没入水中，在水中先除去在空中已开的颖花，等待其他颖花在水中开放后，花丝因饱和吸水会极度伸长，花药漂浮在水面，此时可以采用简易方法在水中去除花丝花药，再次捞出甩干，重复2～3次，直至当天花在水中开放完毕，去除花药完毕，剪除未开的颖花，完成去雄。去雄完成后，可以进行后续的常规授粉和培管，获得杂交种子。通过本发明提供的方法，操作简单，易于实现推广，可以极大地提高真杂交种子率，极大提高F1代种子存活发芽率。
Description
技术领域
本发明属于水稻培育技术领域，具体涉及一种水浸颖全颖去雄的方法及其在水稻杂交育种上的应用。
背景技术
水稻为雌雄同花典型自花授粉作物。水稻是雌雄同花的典型的自花授粉作物，花器细小，人工去雄杂交费工费时。随着对花器结构和开花原理的深入了解，去雄方法也在前人的基础上不断创新试验探索出更多新的方法。创新种子成为提升粮食单产和改良品质关键字符，而人工去雄是创新种子基本操作方法。目前，水稻人工去雄方法较多，主要有剪颖去雄法、温水杀雄法、黑暗去雄法(套黑纸袋去雄法)、化学杀雄法。衍生包括夹除雄蕊法、剪颖挑药法、温水杀雄法、剪颖温汤杀雄法、化学杀雄法及剪颖湿水法等。但所有人工去雄的原理都是在保住雌蕊不受到伤害的情况下，去掉(或杀死)雄蕊，成为纯母本水稻，开颖时以接受父本水稻的花粉而受精结实。目前众多的去雄方法均有一定的缺点如：(1)剪颖去雄。这个方法缺点很多，主要是杂交结实率很低，种子结实不饱满及种子发育不正常致影响到下一代。(2)温汤杀雄。缺点主要是操作不便，容易折断稻秆，同时温度难以控制，开花量少，开颖效果随汤水烫后天气的变化为转移，既烫后遇到日照隐蔽，开颖的多而慢。(3)黑暗(套黑纸袋)去雄。此方法受气温影响很大，即在天气晴朗气温高日照强的条件下，开颖效果较好，如果气温稍有高低变化，开颖效果就会不稳定。(4)化学杀雄法对所选的母本植株颖花、柱头或子房或多或少有药剂损伤的可能。以上均或因为种子自身养分不足导致过早夭折等等。1980年郑光华在我国最先提出种子活力定义为“种子活力系指种子的健壮度，包括迅速、整齐萌发的发芽潜力及生产潜力”(《种子活力》)，提高种子的健壮度意为种子活力提高。这有利于真杂交种子的展示，即父母本杂合度高的种子的表现。父母本杂合度越高，子代分离特性越强，选择优良性状成功几率越大。
发明内容
本发明的首要目的是针对现有技术中的不足，提供了一种利用水浸颖不剪颖去雄新方法在水稻杂交育种上的应用。通过本发明提供的方法进行育种开花授粉率高，得到的杂交种子数量多，籽粒饱满，无缺陷，千粒重与自交的常规稻良种一样。多年杂交观察表明，真杂交种子率在88.1％左右，去雄效果理想，避免当前使用的各种去雄或改良去雄法造成的开花率下降，锲形米种子多，活力差，必须当年用培养箱发芽，精细培养才能成功的繁琐程序。该方法操作简单，方法适用，特别适合基层农技员小量杂交和后序后代种子保管存放，便于选季节播种，具有着重要的实用价值和推广意义。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：
一种水浸颖全颖去雄的方法，包括如下步骤：
S1、选株：选择稻穗发育整齐的稻株；剪去稻株穗顶部已开过的颖花和基部幼嫩的颖花，每穗保留颖花20～40粒备用；步骤S1选株是整理穗部，去掉不能用于本方法的无用颖花。己开颖花进行自交，会影响后续杂交，基部颖花幼嫩，不能当天开花，均去除。
S2、去雄：每季在田间选株整穗后，在整穗即将开颖前15～20min时，将整稻株拔出，并将稻穗浸没于水中，2～3min后，捞出甩干，当发现有花开时，迅速把整株所有稻穗再次没入水中，在水中先除去在空中开的颖花，等待其他颖花在水中开放后，花丝因饱和吸水会极度伸长，花药漂浮在水面，去除花丝花药，再次捞出甩干，重复2～3次，直至当天花在水中开放完毕，去除花药完毕，剪除未开的颖花，完成去雄。
作为一种优选的技术方案，所述选株为选取稻穗抽出剑叶叶鞘3/4至4/5，且顶部有部分颖花已开过的发育整齐的稻穗的单株。
本发明所述方法适用于相对湿度较大的适温季节去雄。若最高气温＞36℃的晴朗高温低湿天气，应遮阳，为避免稻株因移株，根系受损，输导组织受阻，颖花因环境失水过快而死亡。故保证授粉期间颖花活力的一切栽培管理措施如多带土、昼灌夜排、遮阳等等，均有利于本法进行。
本发明同时提供一种水稻杂交育种方法，利用所述方法进行去雄后，除去未开花的颖花，迅速植入要杂交的父本中，立即授粉，并持续授粉5～7d。以该育种方法进行培育后得到的水稻杂交种子，真杂交种子率高，去雄效果理想。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过本发明提供的方法进行育种开花率高，开花内外颖张颖角度大，柱头外露率高，授粉率高，得到的杂交种子数量多，内外颖完整，空瘪粒少，籽粒饱满，无缺陷，千粒重大，与自交的常规稻良种基本一致。多年杂交观察表明，真杂交种子率在88.1％左右，去雄效果理想，避免当前使用的各种去雄或改良去雄法造成的开花率下降，锲形米种子多，活力差，必须当年使用培养箱发芽，精细培养才能成功的繁琐程序。该方法操作简单，方法适用，特别适合基层农技员小量杂交和后序后代种子保管存放，便于选季节播种，具有着重要的实用价值和推广意义。
附图说明
图1为水浸颖全颖去雄法水中去雄操作后效果图，特性：张颖角度大，柱头外露率高，全颖，剑叶保留。
图2为水浸颖全颖去雄法水中去雄操作后收获结实效果图，特性：杂交种子数量多，空瘪粒少，籽粒饱满，无缺陷，千粒重大与自交的常规稻良种基本一致。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
实施例：
1材料与方法
1.1试验材料
去雄试验材料(母本)2019年早季为恢复系华占，2020年早季为优质常规稻农香24早熟变异株营早香丝。晚季为123B(382B/五丰B)/天衡3(天龙1号/衡晚香3号)，广1(广8优2168系选)；授粉材料(父本)2019年早季为R215[美香占2号/(838//先恢207/湘晚籼12号)]，2020年早季为R249(明恢77早熟变异株R2761/R253)，2020年晚季为广1(广8优2168系选)和中早39迟熟变异株。
1.2试验方法
试验于2019年春季至2020年在道县基地进行，整穗剪颖时间：籼稻在当天09:00、09:30时，2019年剪颖法去雄2穗计154粒(前一天下午16：00剪颖去雄)，水浸颖全颖去雄法去雄3穗计89粒。2020年早季水浸颖全颖去雄法去雄为一组2穗计35粒，2020年晚季水浸颖全颖去雄法去雄为二组分别是1穗、3穗计32粒、64粒。
1.3水浸颖全颖去雄法具体操作是：
①选株。宜在田间选择稻穗发育整齐的稻株:即稻穗抽出剑叶叶鞘3/4至4/5，且穗顶部有部分颖花已开过。用剪刀剪去顶部已开过的颖花和基部幼嫩的颖花，每穗保留颖花20～40粒备用。
②器材准备。宜准备好镊子，剪刀，小锄头，自然水池或准备大而较深面盆一个便于盛满水作水池用。
③具体操作。每季在田间选株整穗后，在上午马上要开颖前15～20min时，把所选稻株用小锄头搬出到水池边，将整株稻穗浸没于水中，2～3min后，捞出甩干，当发现有花开时，迅速把整株所有稻穗再次没入水中，在水中先除去在空中开的颖花，等待其他颖花在水中开放后，花丝因饱和吸水会极度伸长，花药漂浮在水面，这时用准备好的镊子或小剪刀去除花丝花药，伤不到柱头和子房，即使有花药破裂也会因水而粘稠，不会自花授粉，然后再次捞出甩干，这一过程反复进行2～3次，当天开花的颖花，可全部去雄，从而达到去雄效果。然后，拿出甩干水渍(或用吸水纸吸干水渍，不要伤着柱头)，用剪刀除去未开花的颖花，迅速植入要杂交的父本中，立即授粉，并持续授粉5～7d。经过两年实践操作证明：饱和湿度(全水下环境)不能促进颖花开放，必须要干湿交替并利用浆片吸胀暴发力，因此要结合捞出甩干(可直接手动甩干)等操作，才能在水中开花。母本柱头黏膜短时间不会因饱和水受到伤害，且因浆片水中吸水饱满，短时间不会失水收缩闭颖，张颖时间比正常生长稻穗相对延长，花柱饱和吸水，也能极限伸长，把两片羽状柱头伸出颖壳外，柱头外露率显著上升，一般柱头可成活5～7d均能较好接受父本花粉授粉。
④收获。收获杂交种宜单收挂牌标记，并收获父本自交种和母本自交种，均挂牌标记。
⑤贮藏。宜将晾晒干的种子贮藏于冰箱中(家用冰箱也行)适宜温度，待机种植。
⑥常规F1浸种催芽。经过一定时间的后熟作用后，用种子网袋装好种子35℃温水浸种6～12h，用45℃温水预热2分钟沥干保温催芽，当破胸达80％时，保持25～30℃适温催芽，当根长一粒谷芽长半粒谷冷却后播种。
⑦常规F1育秧。以湿润育秧为主，一是整好秧田，将秧田耕耘整细，施足底肥，起垄做好秧厢，做到沟通厢平无渍水，肥足草净并适时播种。早季秧厢应薄膜覆盖，中晚季应遮阳网覆盖防鸟害。水浆管理以湿润为主，施好两肥，即2叶1心合理施好断奶肥，早稻撤膜，中晚稻撤遮阳网，移栽前7d合理施好送嫁肥。并做好病虫防治。当叶龄早稻达3.5～4.5叶，中晚稻达4.5～5.5叶进行移栽。
⑧常规F1大田移栽与管理。每个杂交组合均要单株栽插，规格13㎝×20㎝，插足插够，并栽插配组时的父母本一行，以便比较识别。并按一般大田生产肥水管理和病虫防治。
⑨F1杂交种的真伪鉴定。根据组合整个生育期特别是株穗粒型等外观性状特征对照父母本自交种种植的性状表现进行逐一观察辨别种子的真伪。记录观察数据，便于分析总结。
2结果与分析
水稻的花由外稃1片、内稃1片、雄蕊6枚、雌蕊1枚、浆片2枚(鳞片)所组成。雄蕊由花丝和花药两部分构成。雌蕊由子房、花柱及两片羽状柱头构成，当开花时两枚浆片吸水膨胀使内外稃张开，浆片失水后内外颖闭合，常温下，过度的饱和湿度受水压影响不能开花。所以干湿交替情况下，开花多。当花丝吸水伸长则使花药伸出稃外，若是花药稃外失水则会裂开，花粉散落。当花柱吸水伸长使两片羽状柱头伸出稃外，出现柱头外露。由此可知，水是开花和闭花源头。这就是本方法的基本原理。操作结果数据表1表明：剪颖挑药去雄法受精结实率较高，达33.8％(剪颖挑药去雄结实率指受精有膨大现象均记为结实。)，但因为籽粒因内外稃在前一天被剪去1/3～2/3，第二天开花时才能授粉，此时柱头、子房受环境影响易失水死亡，开花受阻。当开花授精后，籽粒充实因种皮直接暴露在外，容易环境失水收缩形成子房积累淀粉不足种子原来大小一半的锲形米破损颖果种子，这部分达不到原来一半的内外颖破损颖果不能列入净种子范畴(GB/T3543.3-1995净种子定义29页及细则A3.10稻属31页)，陶嘉龄，郑光华在《种子活力》一书把这种子活力组分欠缺的定义为不正常种子，种子活力显著下降。育秧成活率仅为40.4％，真杂种子率为85.7％。水浸颖全颖去雄法，是根据颖花开花原理，充分利用水资源作媒介，大力推动花丝、花柱吸水的从而推动其伸长速度，延缓两浆片失水速度进程，在此期间用镊子或剪刀弄断花丝，达到除去花药去雄的目的，同时提高柱头外露率。表1表明，由于浆片会失水内外颖关闭，关闭进程受品种遗传基因控制，柱头外露率并非100％外露，但授粉概率最大的是当天授粉，100％的张颖加上柱头外露，强于剪颖挑药去雄法，达到46.9％～59.4％，平均可达55.5％，高21.7％，种子育秧成活率达93.3％～100％，平均96.7％，高56.3％，真杂种子率亦达78.9％～91.8％，平均88.1％，高2.4％。
其中，表1中概念和计算方式如下：
1、结实率(％)＝(结实数/杂交颖花数)*100
2、成活率(％)＝育秧成活数/结实数*100
3、真杂交种数是指与对照母本性状有差异的植株，与母本差异不显著的还必须种植F2，有分离是亲母杂交株。伪杂种数其实就是母本自交种，F2无分离。
4、真杂种子率(％)＝真杂交种数/育秧成活数*100。
表1授粉当年两种不同去雄方法F1种植效果分析
*：剪颖挑药去雄结实率指受精有膨大现象均记为结实。表1中数据经过3次重复实验后，计算平均值
表2不同去雄方法处理母本的开花情况*
*：1.该表2是引自张声函，辛友华.“剪-温去雄法”在水稻杂交育种中的应用[J].江西农业科技,1988(4):7-8.的表1
2.通过对比本发明处理母本的开花情况是100％。
本发明提供的去雄方法简单易行，取材方便。由于稻穗浸没在水中开花，是在100％的开花率下进行的去雄，在这样过饱和湿度下的环境下，颖壳内花丝迅速伸长达到极限，能把花药撑出壳外，漂浮在水面上，极易用镊子或剪刀弄断花丝达到去雄效果，同时花柱饱和吸水伸长亦达到极值导致羽状柱头伸出颖壳，柱头外露率提高，加上颖花在水中浸没时间较长，浆片失水时间拉长，闭颖相应延长，十分有利于父本授粉。而且去雄全程在水中进行，花药湿度大，花粉粒粘度增大，花药不易裂，自交授粉率可以排出，去雄后保持100％张颖和高柱头外露率直接授粉。排除其他去雄法要开花后才授粉，所以本法基本是来自杂交父本的花粉。试验结果表明，本法一般异交结实率可达55.5％左右，真杂交种子率达88.1％左右。
此外，在实践中，该方法去雄操作要求低，只需把已开颖的颖花和去雄后未开的颖花去除即可，操作极其的简单，提高了应用推广价值，同时具有广泛的实用价值和推广意义。
显然，以上所述的具体实施方案，只是对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、同等替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种水浸颖全颖去雄的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、选株：选择稻穗发育整齐的稻株；每穗保留未开放颖花备用；
S2、去雄：每季在田间选株整穗后，在整穗即将开颖前15～20min时，将整株拔出，并将稻穗浸没于水中，2～3min后，捞出甩干，当发现有花开时，迅速把整株所有稻穗再次没入水中，在水中先除去在空中开的颖花，等待其他颖花在水中开放后，花丝因饱和吸水会极度伸长，花药漂浮在水面，去除花丝花药，再次捞出甩干，重复2～3次，完成去雄。
2.根据权利要求1所述水浸颖全颖去雄的方法，其特征在于，再次捞出甩干，重复2～3次，直至当天花在水中开放完毕，去除花药完毕，剪除未开的颖花，完成去雄。
3.根据权利要求1所述水浸颖全颖去雄的方法，其特征在于，所述选株为选取稻穗抽出剑叶叶鞘3/4至4/5，且顶部有部分颖花已开过的发育整齐的稻穗的单株。
4.根据权利要求1所述水浸颖全颖去雄的方法，其特征在于，步骤S1中剪去顶部已开过的颖花和基部幼嫩的颖花，每穗保留未开放颖花备用。
5.根据权利要求1所述水浸颖全颖去雄的方法，其特征在于，所述方法适用于温度为25.0℃～30.0℃，一天内最高气温不大于36℃，空气相对湿度为70％～90％；一天内在最高气温时相对湿度不宜小于70％。
6.权利要求1所述水浸颖全颖去雄的方法在提高种子育秧成活率和真杂种子率上的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，其中：
育秧成活率(％)＝(育秧成活数/结实数)×100；
结实率(％)＝(结实数/杂交颖花数)×100；
真杂种子率(％)＝(真杂交种数/育秧成活数)×100。
8.一种水稻杂交育种方法，其特征在于，利用权利要求1所述方法进行去雄后，除去未开花的颖花，迅速植入要杂交的父本中，立即授粉，并持续授粉5～7d。
9.一种提高水稻真杂交种子率的方法，其特征在于，利用权利要求8所述育种方法后，杂交的父本按杂交稻制种或繁殖田隔离要求，进行常规培管，获得杂交种子。
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