杂交水稻制种产量的不断提高为杂交水稻的大面积推广提供了重要保障^[1]。裂颖是水稻不育系的一种遗传特性。在杂交水稻制种中, 不育系颖花的内、外颖因日晒、失水等原因使闭颖能力下降, 形成开裂粒, 造成种子的饱满度降低且容易感染病虫害, 从而导致发芽势减弱、发芽率降低, 严重影响杂交稻种子质量和生产企业的效益^[2-3]。近年来, 我国农业技术人员针对杂交水稻种子生产中的裂颖现象开展了大量研究^[4-6]。赤霉素(GA₃)喷施剂量对杂交稻种子裂颖率有较大影响, 喷施剂量少, 包穗程度重; 喷施过量则植株过高易倒伏, 加重穗上发芽及裂颖^[3]。孙小文^[7]研究表明, 在幼穗分化第4期和始穗期喷施硼锌叶面肥都可显著降低水稻种子裂颖风险; 抽穗25%时喷施225 g·hm^-2GA₃可降低水稻种子裂颖的发生, 但过早或过迟喷施则显著加重裂颖。镁是水稻的必需元素, 也是多种酶的活化剂, 可以促进水稻对硅和磷的吸收, 提高结实率和产量^[8]。

T两优164是由福建六三种业有限责任公司、福建旺福农业发展有限公司和三明市农业科学研究院以T108S为母本、明恢164为父本配组选育而成的籼型两系杂交稻, 2017年通过福建省品种审定委员会审定(闽审稻20170006)^[9]。T两优164全生育期138 d左右, 田间群体整齐、植株分蘖强, 穗大粒多、后期转色好、产量高, 中抗稻瘟病、抗倒伏, 米质较优, 在福建省适宜作中稻种植^[10]。T两优164制种的裂颖率高, 严重影响种子质量和制种效益。本研究比较了在4个制种地点喷施不同用量的GA₃、MgSO₄对T两优164种子裂颖率和种子产量的影响, 以期筛选出适宜的制种地点与合适的GA₃、MgSO₄用量, 确保其种子质量和产量。

1 材料与方法 1.1 制种地点与试验材料 1.1.1 制种地点

试验地点分别设在三亚市海棠区藤桥福建南繁基地(以下简称三亚)、三明市尤溪县管前镇南华村(以下简称尤溪)、三明市建宁县溪口镇枧头村(以下简称建宁)和三明市沙县厦茂镇乐厝村(以下简称沙县)。

1.1.2 试验材料

两系杂交稻T两优164的父母本, 即福建旺福农业发展有限公司选育的籼型两系不育系T108S和三明市农业科学研究院选育的籼型三系恢复系明恢164。

1.2 试验方法 1.2.1 GA₃用量比较

试验采用两因素随机区组设计。GA₃用量设置6个水平, 分别为0(CK₁)、225、270、315、360和405 g·hm^-2。每个处理分别于不育系抽穗5%时和隔天早的上8: 00—9: 00喷施。每个制种地点均设置3次重复, 小区面积66.7 m²。每个处理于成熟期随机取5丛测量每穗实粒数和种子裂颖粒数, 并计算种子裂颖率。种子裂颖率/%=(种子裂颖粒数/每穗实粒数)×100。实割测定小区种子产量。

1.2.2 MgSO₄用量比较

试验采用两因素随机区组设计。施用的MgSO₄肥料含70%(质量分数)MgSO₄, 作基肥施用。施用量设4个水平, 分别为0(CK₂)、750、1 500和2 250 g·hm^-2。每个制种地点均设置3次重复, 小区面积66.7 m²。大田肥料施用上, 分别施氮、磷、钾肥180、126、180 kg·hm^-2, 其中基肥占60%、追肥30%、穗肥10%。在母本始穗期叶面喷施0.75 kg·hm^-2磷酸二氢钾。每个处理于成熟期随机取5丛测量每穗实粒数、种子裂颖粒数, 并计算种子裂颖率。实割测定小区种子产量。

1.3 统计与分析

采用DPS软件^[11]进行方差分析和显著性测定。

2 结果与分析 2.1 制种地点与GA₃用量对T两优164制种裂颖率和产量的影响

不同制种地点与GA₃用量的T两优164种子裂颖率和产量方差分析见表 1。

2.1.1 种子裂颖率

从表 1可见, 各制种地点区组间差异不显著; 制种地点间、GA₃用量间差异都达极显著水平, 说明制种地点和GA₃用量对种子裂颖率均有极显著影响; 不同制种地点与GA₃用量互作效应差异达极显著水平。各处理种子裂颖率的比较见表 2。从表 2可见, T两优164种子裂颖率变幅为15.57%~23.72%, 其中建宁制种且未喷施GA₃时最低(15.57%), 其次是三亚制种且GA₃用量为360 g·hm^-2(16.15%), 建宁制种且GA₃用量为360 g·hm^-2为第三(16.30%)。从表 2还可见, 不同制种地点的平均裂颖率以沙县最高、三亚最低, 且4个地点间差异达显著水平; 不同GA₃用量的平均裂颖率以225 g·hm^-2用量最高, 未喷施GA₃(CK₁)和360 g·hm^-2用量的种子裂颖率均较低, 二者差异不显著, 同时二者与其他4种用量处理间的差异达显著水平。因此, 选择合适制种地点的同时再配以适合的GA₃用量是降低T两优164制种裂颖率的重要保证。

2.1.2 种子产量

从表 1可见, 各制种地点区组间差异不显著, 制种地点间、GA₃用量间差异都达极显著水平, 说明制种地点和GA₃用量对制种产量均有极显著影响; 不同制种地点与GA₃用量互作效应差异也达极显著水平。各处理种子产量比较见表 2。从表 2可见, 种子产量变幅为2 306.25~3 741.30 kg·hm^-2, 其中在建宁制种且GA₃用量为360 g·hm^-2时产量最高。从表 2还可见, 不同制种地点的平均产量以建宁最高、沙县最低, 4个制种地点平均产量间差异达显著水平, 说明建宁较适合T两优164制种; 不同GA₃用量的平均产量以360 g·hm^-2用量最高, CK₁最低, 不同用量间差异均达显著水平, 说明GA₃的适宜用量为360 g·hm^-2。因此, 选择合适制种地点再配以适合的GA₃用量是获得制种高产的重要保证。

综上所述, T两优164在三亚制种可以降低种子裂颖率, 在建宁制种可以提高制种产量; 制种中GA₃用量以360 g·hm^-2较合适, 在此用量下平均裂颖率较低、平均产量最高。总之, 在三亚与建宁两地制种且GA₃用量为360 g·hm^-2时, T两优164种子裂颖率较低且制种产量较高。

2.2 制种地点与MgSO₄用量对T两优164制种裂颖率和产量的影响

不同制种地点与MgSO₄用量的T两优164种子裂颖率和种子产量的方差分析见表 3。

2.2.1 种子裂颖率

从表 3可见, 区组间差异不显著; 制种地点间和MgSO₄用量间差异均达极显著水平, 说明制种地点和MgSO₄用量对种子裂颖率影响明显; 制种地点与MgSO₄用量互作效应未达显著水平。各处理种子裂颖率和产量的比较见表 4。从表 4可见, 各处理种子裂颖率变幅为16.90%~21.86%, 其中三亚制种且MgSO₄用量为1 500 g·hm^-2时的种子裂颖率最低(16.90%), 建宁制种且MgSO₄用量为1 500 g·hm^-2时种子裂颖率其次(17.01%)。从表 4还可见, 不同制种地点的平均裂颖率以尤溪最高、三亚最低, 二者差异达显著水平; 不同MgSO₄用量的平均种子裂颖率以不施MgSO₄(CK₂)最高, 用量1 500 g·hm^-2最低, 二者间差异达显著水平。

2.2.2 种子产量

从表 3可见, 区组间差异不显著; 制种地点间和MgSO₄用量间差异都达极显著水平, 说明制种地点和MgSO₄用量对种子产量影响明显; 制种地点与MgSO₄用量互作效应差异达显著水平, 说明选择合适地点再配以合适的MgSO₄用量进行制种是获得高产的重要保证。从表 4可见, 各处理种子产量变幅为2 495.55~3 272.10 kg·hm^-2, 以建宁且MgSO₄用量为1 500 g·hm^-2时最高。不同制种地点的平均种子产量以建宁最高(3 047.25 kg·hm^-2)、三亚最低(2 567.66 kg·hm^-2), 两者间差异达显著水平, 说明建宁较适合T两优164制种, 这与GA₃试验结果相一致, 三亚较不适合T两优164制种, 这与GA₃试验时三亚的平均制种产量较高不一致; 不同MgSO₄用量的平均种子产量以1 500 g·hm^-2用量最高, 平均种子产量达3 062.81 kg·hm^-2, 以CK₂产量最低(2 713.76 kg·hm^-2), 两者间差异达显著水平, 说明T两优164制种MgSO₄的最适用量为1 500 g·hm^-2。

综上所述, 选择在三亚和建宁制种且MgSO₄用量为1 500 g·hm^-2, 有利于降低T两优164种子裂颖率; 但在种子产量上, 三亚和建宁表现截然不同, 建宁产量最高, 三亚产量则较低。

3 小结

本研究表明, 不同制种地点和GA₃用量对T两优164种子裂颖率和种子产量均有极显著影响。GA₃用量为360 g·hm^-2时, 在三亚与建宁两地制种的种子裂颖率均较低且种子产量较高, 其中以建宁种子产量最高, 说明T两优164最适宜在建宁制种, 能有效降低种子裂颖率和获得较高种子产量。另外, 不同制种地点和MgSO₄用量对T两优164种子裂颖率影响明显, 在建宁制种且MgSO₄用量为1 500 g·hm^-2时, 种子产量最高, 种子裂颖率较低; 在三亚制种且MgSO₄用量为1 500 g·hm^-2时种子裂颖率最低, 但种子产量也较低。综上所述, 有利于降低T两优164种子裂颖率, 并提高种子质量和产量的制种地点、GA₃用量和MgSO₄用量分别为建宁、360 g·hm^-2和1 500 g·hm^-2。

我国是杂交水稻研究和生产大国, 对制种中裂颖问题的研究也较多, 并已取得了一些成果, 但有关种子裂颖产生的遗传和生理机制研究仍较少。要有效降低杂交稻制种的裂颖率, 不仅需要选择合适的制种地点, 合理使用生长激素和微量元素, 还需要在不育系选育上加大研究力度, 探索种子裂颖产生的遗传和生理机制, 筛选抗裂颖的不育系品种。