抽穗开花期耐热性水稻恢复系鉴定筛选

文绍山 张林 焦峻

摘要：为了选育耐热性好的水稻（Oryza sativa L.）新恢复系，利用人工气候室，对36份水稻恢复系材料在抽穗扬花期高温胁迫条件下进行耐热性研究。结果表明，在高温胁迫条件下，不同水稻恢复系材料的结实率和结实率下降率达显著水平。聚类分析表明，将36份材料分成耐热能力不同的4类，其中泸恢17、RHTR20、R1862和泸恢602属强耐热性恢复系。

关键词：水稻（Oryza sativa L.）；恢复系；耐热性；高温胁迫；开花期

中图分类号：S511 文献标识码：A 文章编号：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.）的選育应用中，三系杂交水稻新品种更新换代，离不开恢复系的不断遗传改良。近年来，全球气候变暖，变化异常，温室效应日益加剧，高温胁迫已成为水稻生产的主要灾害性气候因素之一[1]。21世纪初中国南方在水稻抽穗扬花期受到连续高温天气的影响，给杂交水稻产量造成大幅减产[2]。于2003年在中国长江流域水稻生殖生长后期出现的历史上罕见连续高温天气，出现38 ℃以上天气，日最高温度超过40 ℃，持续近1个月，给长江流域各地水稻生产造成巨大损失。特别在2006年，川渝地区百年不遇的特大高温干旱灾害，造成当年川渝地区水稻产量减产25%以上，局部地区减产甚至超过50%[3-6]。

水稻孕穗开花期主要处于7-8月，该时期水稻对温度的变化最为敏感，其适宜温度为25～30 ℃，当温度高于35 ℃并超过1 h，就会造成高温热害，抑制花粉正常好育，导致花粉活性下降，花药开裂异常，花粉活力下降，空秕粒增多，结实率降低[7-10]。每年7月下旬至8月上旬，在川渝地区，高温天气常有发生，导致水稻不能正常散粉、受精以及子粒不饱满，高温逼熟现象常见，导致水稻大幅减产。因此，高温已经成为阻碍长江流域的水稻产量高产再高产的主要限制因素，致使水稻产量潜力逐渐下降。近年经品种遗传改良，国内已经筛选出一些耐热性很强的杂交水稻品种或品系，如II优7号、川农优498、泸恢17、R1056等[11-14]。但系统选育耐热性恢复系研究较少，本试验收集了生产上已广泛应用的恢复系和自育不同亲缘来源高代稳定恢复系材料，开展水稻抽穗扬花期耐热性研究，以期发掘耐热性强的恢复系新材料，对今后选育耐热性杂交稻新品种具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料与种植方式

供试材料共36份籼型三系恢复系（表1），外引蜀恢498、成恢727和辐恢838共计3份，泸恢17、泸恢602、R1862和RHTR01-RHTR30供计33份自育育种材料。于3月22日播种，4月25日分别移栽至稻田（常温对照）和盆钵（人工气候室高温处理）。试验用盆高22 cm，直径18 cm，每盆装过筛均匀干土6 kg，每盆种植生长一致的秧苗2穴，于分蘖期除去多余分蘖，每穴保留4～6个分蘖，每个品种种植8盆，用于人工气候室耐高温研究。田间常温处理，设2次重复，每品种种植5行，每行10穴，作为常温处理，种植密度和管理同大田生产。水稻成熟后，取样考种，计算每个材料结实率。

1.2 耐热性试验方法

在水稻抽穗开花时，将室外整齐一致的稻株移入人工气候室高温处理，移入前1 d 17∶00后剪去已开花的颖花；处理当天人工气候室温度设定在14∶00最高温度为39 ℃，在8∶00设为33 ℃，日温差设为 8 ℃，相对湿度设为 80%。从8∶00-14∶00每隔1 h升高1℃，从14∶00-21∶00每隔1 h下降1 ℃，其余时间段维持在32 ℃，高温处理2 d，处理后剪去未开花的颖花，再移至自然条件下种植结实。试验设2次重复，每重复种6株。水稻成熟后，取样考种，考察4穴，每穴取4～6个穗子考种，计算每个处理材料结实率。

1.3 数据处理与统计分析

以结实率降低率和耐热指数为指标，结实率降低率=（自然条件下结实率-高温胁迫结实率）/自然结实率×100%。耐热指数=高温胁迫结实率/自然条件下结实率×100%。用DPS系统对试验数据进行聚类分析，对水稻恢复系材料耐热性评价。

2 结果与分析

2.1 抽穗扬花期高温胁迫对水稻恢复系结实率的影响

由表2可知，在自然温度条件下，供试恢复系材料的结实率正常，均在80%以上，其结实率变幅为82.9%～94.26%，平均结实率为88.64%，变异系数为3.34%。在抽穗开花期受高温胁迫下，其结实率变幅为32.47%～84.42%，所有供试材料的平均结实率为61.96%，变异系数为13.42%。由表3方差分析结果可知，在常温条件下品种间结实率的F值为1.921，差异不显著； 在高温胁迫下品种间结实率的F值为9.368，达到极显著水平，这说明在高温胁迫下供试水稻恢复系材料间的耐高温能力有较大差异。在高温胁迫下，水稻恢复系结实率降低率变幅为8.32%～63.02%，平均结实率降低率30.00%，其中以泸恢17、R1862和RHTR20的结实率降幅均在10%以下，表明它们抽穗扬花期在高温胁迫下有较强耐热性；而结实率降幅较大材料有RHTR04、RHTR13和RHTR25超过60%，明显对高温敏感，耐热性差。

2.2 高温胁迫条件下耐热指数聚类分析及耐热性评价

为反映36个恢复系在高温胁迫条件下耐热性差异，采用欧氏距离，最长距离聚类方法对36个水稻恢复系品种（品系）的耐热指数进行系统聚类（图1），当群间距离为11.64时，可将36个水稻恢复系品种（品系）分为4类。第一类有4个恢复系，占供试材料总数的11.11%；高温胁迫下平均耐热指数90.31%，變幅为88.11%～91.68%，分别是泸恢17、RHTR20、R1862和泸恢602，属强耐热性恢复系；第二类有15个恢复系，占供试材料总数的41.67%；高温胁迫下平均耐热指数79.63%，变幅为73.56%～85.20%，分别是蜀恢498、辐恢838和13个自育高代恢复系材料，属耐热性恢复系；第三类有12个恢复系，占供试材料总数的33.33%；高温胁迫下平均耐热指数63.21%，变幅为57.97%～68%，分别是成恢727和11个自育高代恢复系材料，属热敏感型恢复系；第四类有5个恢复系，占供试材料总数的13.9%；高温胁迫下平均耐热指数41.14%，变幅为36.98%～47.44%，是5个自育高代恢复系材料，属高度热敏感型恢复系。

2.3 耐热性恢复系在育种中的应用

本试验利用高温胁迫耐热指数聚类，统计分析分类筛选，其中恢复系泸恢17、泸恢602、辐恢838和蜀恢498具有较强的耐热性，已配组选育的新品种II优7号、II优602、II优838和川农优498在大田生产中表现出较好耐热性，与以前研究有相似的试验结果，这与利用人工气候高温胁迫对恢复系耐热性鉴定试验结果是一致的。

3 小结与讨论

本研究表明，水稻恢复系在抽穗开花期高温胁迫条件下，结实率明显下降，各试验材料对高温敏感程度有很大差异。在本研究中，高温胁迫处理后，水稻恢复系结实率降低率变幅为8.32%～63.02%，耐热指数变幅为36.98%～91.68%，因此通过耐热性评价可获得强耐热性的材料。本研究中泸恢17、R1862和RHTR20的结实率降幅均在10%以下，且耐热指数均在90%以上，表明其抽穗扬花期有较强耐热性。这对新选育的杂交稻组合和挖掘耐热性基因时有较好参考价值，应加强对其新选育的杂交稻组合耐热性鉴定评价。

耐热性水稻品种的选育是防止水稻遭受极端高温危害最有效的策略，鉴定耐热性新种质是培育耐热水稻品种的基础。大量研究表明[15-17]，水稻抽穗扬花期对高温最为敏感，开花期气温遇到35 ℃持续高温，水稻结实率明显下降。雷东阳等[18]研究了杂交组合及其恢复系在高温下的结实变化，杂交稻组合的耐高温能力与其父本的耐高温能力呈显著的线性正相关。本研究表明，水稻恢复系抽穗扬花期在高温胁迫下，水稻恢复系泸恢17、泸恢602、R1862和RHTR20 仍保持较高结实率，耐热指数高，具有较强的耐热性。因此，可以直接利用其配制耐高温杂交稻新组合，也可以作为培育耐高温水稻新材料的种质资源。

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