1.1 杂交水稻恢复系的选育
自从 1973 年成功完成了对籼型杂交水稻三系配套后,新恢复系材料的选育进程在持续加快,且新杂交水稻组合被大量的测配出来,从而满足了各种生态区域对水稻品种的不同要求,使得推广种植杂交水稻的面积得以迅速扩大。强优恢复系的选育和发展,对杂交水稻品种的更替和发展起了重要作用[1],而新恢复系材料的挖掘也是助力提高杂交稻杂种优势及抗性的重要方面,也是一直以来推动杂交水稻综合发展的主要动力[2]。一般认为,杂交水稻的亲本选育中恢复系的选育标准大致包含 6 个:①其恢复能力要强,与不育系(一个或多个)组配所产生的后代,结实率应达九成以上,自交结实率(套袋隔离)应在达八成以上;②其恢复性稳定,不会因自然环境的改变或自交世代的增加而发生变化和退化;③用作亲本来组配,主要性状上能够表现出很好的一般配合力效应,与不育系(1 个或多个)组配,其后代主要性状特殊配合力效应能有较强表现,能够有较强的杂种优势,尤其是在有效的经济性状上(如产量、抗性、稻米品质等);④其本身植株综合性状要好,应具有很好的农艺性状与抗性表现,可较好的适应当地生态环境;⑤其群体种植的表现具有广适、稳定、整齐度好等特点;⑥其要有较为发达的雄性器官,花药肥大,花粉量充足,开花习性要好,花期持续时间较长有利于生产制种[3]。目前,在杂交水稻的优质化进程中,对优质杂交水稻恢复系的选育标准除了上面述的 6 条,还要求它具有良好的稻米品质相关性状且具有较强一般配合力效应,与杂交稻不育系(1 个或者多个)组配,其组合能有较强的特殊配合力效应的表现。
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1.2 配合力及遗传力
亲本的择优选择在杂交水稻育种过程中起的的作用显而易见的。但一个优良亲本获得是一个耗时耗力且效率低下的工作,由于遗传机理的复杂性,导致并不是亲本的所有优良性状都会在其后代中得到很好的表现;亲本材料的不同,所产生杂种后代表现出的遗传效应也不同,有表现为超亲优势的,也有表现为超低优势的;为了能更好地解释这一现象并评价亲本材料遗传效应的优劣,Sprague 和 Taturm 在从事玉米育种的研究过程中提出了配合力的概念,并将它划定成一般配合力及特殊配合力[37]。配合力指亲本材料在由它产生的杂交后代的性状表现中所起作用相对大小的度量,又称结合力、组合力。它是亲本材料的内在属性,是亲本材料组配杂交后代的潜在能力,受到它的基因型效应支配;它并不是直接由本身的性状表现出来的,而是通过与其他亲本材料组配杂交后代的数量性状的平均值来估算得到;又分为一般配合力和特殊配合力。一般配合力:指某个亲本材料和其他若干个材料杂交,杂交后代的平均表现。特殊配合力:能表现出某个特定组合相对于其亲本材料平均表现基础上与预期结果发生偏差的大小。用数量遗传的来解释,一般配合力反应的是基因加性效应,其遗传效率会比较高,更容易通过基因的相互交流、重组来实现一般配合力的固定及累加;特殊配合力反应的是双亲基因的非加性效应、上位性效应和基因与周围环境因素之间互作效应的总体表现。遗传力是指亲本把其自身性状值传递给后代的能力,也可以表述为基因型方差在总的表现型方差中所占比例的大小;又把全部基因型方差占到的表现型方差百分率比看作为广义遗传力;基因型方差分为加性方差和非加性方差,将双亲的加性方差占总表现型方差的比看作为狭义遗传力。
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第二章 试验材料与方法
2.1 试验材料
供试材料包括恢复系泰 766,生产上广泛应用的 4 个优良恢复系广恢 122、泰 701、恢 638、恢 665 为对照,6 个三系不育系吉田 A、Y 华农 A、群 A、建 A、星 A、龙A,其中 Y 华农 A 引自华南农业大学,属夜公型不育系;群 A 引自广西省,属矮败型不育系;吉田 A 引自广东省连山壮族瑶族自治县农业科学研究所,属野败型不育系;建 A、星 A、龙 A 为广东省生产上大面积应用的不育系。
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2.2 试验方法
2.2.1 性状观察与分析
生育期和主茎叶片数的调查分别于2014年和2015年早晚造在广东源泰农业科技有限公司科研部实验基地进行,以恢 655 作对照。早晚造各分两期进行实验,其中2014 年早造第一期 1 月 25 日播种,3 月 5 日移栽;第二期 2 月 4 日播种,3 月 10 日移栽;晚造第一期 6 月 30 日播种,7 月 25 日移栽;第二期 7 月 10 日播种,8 月 2日移栽。2015 年早造第一期 1 月 31 日播种,3 月 12 日移栽;第二期 2 月 10 日播种,3 月 19 日移栽;晚造第一期 7 月 1 日播种,7 月 26 日移栽;第二期 7 月 11 日播种,8 月 4 日移栽。每小区种植 8 行,每行 10 株,共 80 株,行株距为 20cm 18cm,单本移栽,小区间留有工作行。播种后第 10 天在秧田用竹片定点选取 5 株长势正常,叶龄较为一致且有代表性的秧苗进行记录叶龄并用记号笔在最新长出的一片叶上做标记,每隔 5 天进行一次叶龄调查,直至移栽。插秧时,把所定点的秧苗连续插在小区的中间行和中间列,并记录插秧时的叶龄;插秧后每隔 5 天调查记录一次叶龄,直至剑叶完全抽出。抽穗期调查记录每个小区始穗期。其它农艺性状、产量性状和开花习性的调查于 2015 年晚造在广东源泰农业科技有限公司科研部实验基地进行。将泰 766和 4个对照恢复系于 2015年 6月 25 日播种,7 月 18 日进行单本移栽,田间小区种植,每份材料设置三个重复,小区釆用随机区组排列。每小区种植 8 行,每行 10 株,行株距为 20cm 18cm,小区之间留有工作行,大田管理照常规技术进行。在供试材料的生长期,选取小区的第 3 行中的第 4、5、6、7、8 株,对其分蘖动态和剑叶长宽进行调查。待成熟后,每个小区取 5 株典型植株,进行室内考种分析,考察性状有:株高、穗长、每穗总粒数、每穗实粒数、千粒重、单株产量。另外分别收获 10 株种子,待风干后,于室温下平衡水分 3 个月后,进行糙米率、精米率、整精米率、精米长/宽、垩白粒率、垩白度、直链淀粉含量、胶稠度等主要稻米品质相关性状分析。
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2.2.2 配合力测定
2016 年 2 月~2016 年 6 月,在广东省湛江市麻章区广东源泰农业科技有限公司育种基地将 6 个不育系和 5 个恢复系播种种植,按照不完全双列杂交(6×5)方法,采用 NCⅡ交配设计,共组配 30 个组合,收获 F 代种子。2016 年 7 月将 30 个杂交稻组合 F 代种子作为晚稻种植于广东源泰农业科技有限公司育种基地。于 7 月 10 日播种,8 月 4 日移栽。田间小区种植,每份材料设置三次重复。小区釆用随机区组排列。每小区种植 6 行,每行 8 株,单本种植,小区之间留有工作行,种植密度为 20cm×16.7cm。试验田块肥力中等,排灌方便,地力均匀一致,水肥管理措施同一般杂交水稻大田管理。本试验主要测定的项目,如下:(1)农艺性状:抽穗期、总生育期、株高、株型、最高分蘖数、有效分蘖数、穗长、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率、千粒重、单株产量等;(2)品质性状:糙米率、精米率、整精米率、精米长/宽、垩白粒率、垩白度、直链淀粉含量、胶稠度等。本试验采用的测定方法,如下:(1)农艺性状和产量性状的测定:田间调查记录每个小区的抽穗期、和成熟期。于小区材料成熟期,取具有代表性的 5 株进行室内考种。考查株高(cm)、有效穗数(穗)、穗长(cm)、每穗总粒数(粒)、每穗实粒数(粒)、结实率(%)、千粒重(g)、单株产量(g)。(2)品质性状的测定:以上各杂交稻组合杂交稻组合成熟后分别收获其种子,待风干后,于室温下平衡水分 3 个月,进行主要稻米品质相关性状分析。杂交稻谷品质性状分析方法按照 GB/T 17891-1999《优质稻谷》记述的标准进行,试验在湛江市源泰米业有限公司品控部实验室进行。
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第三章 结果与分析.....14
3.1 恢复系泰 766 主要特征特性....14
3.1.1 形态学特征.......14
3.1.2 生育期和主茎叶片数......14
3.1.3 开花习性...........15
3.1.4 稻米品质表现...........16
3.1.5 抗病性表现.......17
3.2 农艺性状和产量性状的配合力分析........17
3.3 稻米品质性状的配合力分析....22
第四章 结论与讨论.....28
4.1 恢复系泰 766 的主要特征特性........28
4.2 恢复系泰 766 组配遗传规律及利用价值分析.......28
第三章 结果与分析
3.1 恢复系泰 766 主要特征特性
3.1.1 形态学特征
泰 766 属感温籼型恢复系,其茎态集散适中,茎杆粗壮,叶片挺立,叶色中等浓绿,叶鞘、叶耳、叶缘、叶舌无色;谷粒黄色,长粒型,顶端无芒。从表 3-1 可知,泰 766 的株高为 114.5cm,同恢 638 差异不明显,明显高于其他3 个恢复系;分蘖率为 316.3%,同恢 638 差异不显著,但显著低于其他 3 个恢复系;泰 766 的成穗率为 69.4%,同恢 638 差异不显著,比其 3 个恢复系明显高;泰 766 的单株有效穗数为 8.9 个,同恢 638 和泰 701 相近,显著低于广恢 122 和恢 665;泰 766的剑叶长度为 31.2cm,宽 1.7cm,明显较恢 665 和泰 701 长,恢 638 和恢 665 窄;穗长为 25.3cm,明显长于其他供试恢复系;穗总粒数为 171.2 个,在供试材料中排名第一,显著多于其他对照材