全 文 ：种子 S e e d 1 9 9 9 年 第 3 期 (总第 1 0 2 期 )
问题探讨
粳 、 野稻杂交花培创新种质的研究 `
庞汉华
(中国农业科学院作物品种资源研究所 北京 1 0 0 0 81 )
摘 要
米用 花 药培养 技 术对 普通 野 生 稻 稻 瘟 病杭 源
S T 2 2 1
、 长花药野生稻 Cy w0 6、 普通野 生稻 白叶枯病抗源
R B B1 6与软型栽培稻 中作 9 0 3 7 、 中作 1 8 0 、 8 4一 1 5等品种
杂交后代进行花药培养 、 获一批粳型栽培稻与野 生稻 (下
称栽野稻 )杂交 后代花粉植株 。 几年来经杭病性 和农艺性
状鉴定从中选 出一批农艺性状较稳定 , 杭病性较强的株
系)这些具有野生稻血缘的新种质 , 是水稻育种难得的 亲
本种质源 。
关键词 栽野稻杂交 花药培养 优质源 抗病性
创新 种质
目前 , 我国水稻育种正处在一个重要阶段 ,选育高产 、 优
质 、 高抗病虫的水稻新品种已列为国家重大科技攻关项 目。 在
明确育种目标的前提下 ,首先要准确地选择亲本材料 ,这很大
程度上决定育种的效果 ,一个优良的种质亲本往往会使育种工
作取得重大突破 。 因此 ,广泛深入地研究亲本材料显得十分重
要 。 为了寻找理想种质 ,拓宽栽培稻的遗传基础 ,发挥野生稻资
源的优势 . 几年来我们通过栽野稻杂交花培 ,选育出一批具有
野生稻抗病性强 ,米质优特性 ,又具有栽培稻丰产性状的新种
质 ,这些新质源是育种的好亲本 ,进一步选育也可作大 田生产
用种 。
铲一;.84)321957
伤移织转愈组
2 试验结果
2
.
1 影响花粉植株诱导因素
栽野稻杂交后代花培力与接种材
料 、 培养基 、 杂交世代、 变温培养等条件
有关 [ , , ; ] 。
2
.
1
.
1 不同基因型栽野稻杂交后代 ,在
同一条件下 ,其花培率有明显的差异 (详
见表 1 ) 。 这与前人在栽培稻花培试验结
果是一致的 。
2
.
1
.
2 不同培养基之间诱导率和分化
率的差异
几年来反复试验 6 个诱导愈伤组织
培养基 ,从统计结果来看 (详见表 2) 诱
导率最高的是 6 号培养基 (改 良 N 6 自
配 ) ,并在多组合材料上 ,培养力都高于
其它编号的培养基 , 因宜认为它对野生
稻与粳型栽培稻杂交后代花药培养较适
宜 。 表中还表明同一培养基不同杂交组
合 ,或同一杂交组合在不同培养基中培
养力有明显的差异 。 寻找一个适合各种
基因型培养基便显得十分重要 。
1 材料与方法
1
.
1 供试材料
粳稻品种 : 中作 18 0 、 中作 9 0 37 、 8 4 一 1 5 、 中花 8 号 , 野生稻
R B B 1 6
、
s T Zz l
、
e y w o 6 等通过常规杂交获杂交 。 组合有中作
1 8 0 / R BB 1 6
、 中 作 9 0 3 7 / R B B 1 6 、 中 作 9 0 3 7 / S T 2 2 1 、 84 一 1 5 /
S T 2 2 i
、
84
一
15 / C y w o 6
、 中花 s 号 / R B B 16 等 。
1
.
2 方法
按栽培稻花药培养的方法 ,分二步进行 ,先诱导愈伤组织 ,
再从愈伤组织分化绿苗 ,绿苗移栽网室盆内或水池里 ,观察其
农艺性状表现 ,花粉植株 、 第二代以后也分别种在盆里或水池 ,
生长盛期和后期接种稻瘟病 、 白叶枯病菌 ,进行抗病性鉴定 , 并
与组织亲本 、 杂交 F Z 为对照 , 全生育期间进行田间观察记录 、
收获后进行单株考种 ,分析其变异情况 ,并逐代筛选抗病性强 、
农艺性状较好的单株繁殖 ,提供育种单位利用 。
表 1 不同墓因型栽野稻杂交花培力差异
杂交组合 接 种花药数 愈伤组组块数 绿苗丛数
备注
25817
ōb台乙n月通占八己ō了几b,曰O臼O
.…n`1八切,J87142158 4一 1 5 / S T 2 2 184 一 1 5 / e y w 0 6中作 9 0 3 7 / S T 2 2 z
中作 90 3 7 /R B B 1 6
中作 1 50 /R B B i 6
7 4
8 1
6 6
8 3
8 6
0 2
3 1 8 0
2 8 8 0
2 8 9 0
3 2 5 0
2 9 8 0
3 4 8 0
3 8
3 6
表中数据
是 1 9 9 4 、 1 9 9 5
年实验结果平
均数 . 培养基
为改良 N 6培
表 2 各种培养基在野栽杂交后代培养力比较
培养基 一一主生 1旦旦丛旦旦工旦一 中作 旦0 3 7 / R B B 1 6 5 4一 1 5 / S T 2 2 1接花 愈伤组 诱导率 接花 愈伤组 诱导率 接花 愈伤组 诱导率
0夕éùb内I11,工n乙.…八JC乙,曰q口2 4 0 01 5 6 01 9 8 0
1 5 6 0
2 3 4 0
3 4 2 0
6 6
3 2
2 6
2 5
5 7
1 22
2
.
7 5
2
.
0 5
1
.
31
1
.
60
2
.
44
3
.
5 7
28 70
1 8 9 0
2 6 4 0
1 9 8 0
2 8 4 0
3 1 4 0
2
.
5 4
3
.
8 2
O曰ntl巴J,目一艺吐孟产a.4叮口哎Jló11甲口,叮I月任OJn1Cé0…内J,工n乙曰J任125649203, 3 2 5 02 8 7 02 4 4 0
2 4 0 0
2 9 8 0
3 2 4 0
注 : 表中培养墓 ( z ) N 6 [ ` 〕+ 2 . 4一 0 2 , ( 2 )通 用 [ 2〕+ 2 . 4一。 : , ( s ) L s + 2 . 4一 0 2 , ( 4 ) L s + 2 . 4一
D : + 6B A
Z , ( 5) 通 用 + 2 . 4一 D Z十 6B A Z (的 改 良 N 6 培养墓 , 各培养东中成份的含全是 啤 l/ , 糖
5%
,
D N 58
一
6
,表中数据是 2 9 94 年 、 1 9 , 5 年实脸结果平均 值 。
高频率诱导愈伤组织培养基是重要 ,绿苗分化率高的培养 基也是很必要 , 只有绿苗才能获花粉植株 ,才有机会选优 良株
国家 “ 九五 ”科技攻关项 目之一 。
·
5 8
·
DOI : 10. 16590 /j . cnki . 1001 -4705. 1999. 03. 073
种子 S e e d 1 9 9 9 年 第 3 期 (总第 1 0 2 期 )
系 。 因而几年来以 M S 培养基为基本培养基 ,在激素 、 生长素作
适当的调整 ,并增加铁盐和有机物的含量对绿苗分化有利 ,发
现激素 、 生长素过高过低都不利绿苗分化 (详见表 3 ) ,在 6 种
培养基中 , 以第 6 号培养基绿苗分化较高 ,说明培养基中缴素 、
生长素起很重要的作用 。
2
.
1
.
3 栽野稻杂交世代培养效应
几年实验表明 ,在同一培养条件下 ,杂交 F l 愈伤组织和绿
苗分化率都高于高世代的培养力 ,有随世代递坛 ,培养力渐减
的趋势 。 在低世代花培获高培养力 ,不仅加速获花粉植株 ,还可
解决低世代的高度不育难题 。 栽野稻杂交 F l 经过基因重组的
花粉粒具有多种多样的基因 ,在花粉植株 H l 会出现多种多样
性状的单株 ,这有利于选择多样的新种质 。
此外 ,本实验在接种花药先在 30 ℃ 士 1 `C 培养 5~ 10 天后
再转到 27 ℃ 士 l ℃培养 ,发现各基因型的花培愈伤组织 ,频率
高且长得快 ,对绿苗分化也有一定的促进作用 ,机理有待进一
步研究 。
2
.
2 农艺性状与抗病性鉴定
获得花培绿苗后 ,移于网室盆栽 ,经自然加倍后收获种子 ,
分单株种植 ,进行农艺性状和多菌系的稻瘟病 、 白叶枯病抗性
鉴定 。
2
.
2
.
1 农艺性状表现 ,花粉植株 H l性状表现多种多样 、 株型
有集 、 中 、 散 、株高 、穗型 、 芒性 、 小穗枝梗 、 柱头色 、剑叶长宽 、 花
药长短 、粒型 、 种皮色 、 落粒性及生育期等变异范围较大 ,有的
偏向梗型 、 栽培稻 ,有的偏向野生稻釉型 ,更多的属中间型 ,很
难从表面分釉粳型的中间类型 。这些复杂类型对创造新种质提
供丰富材料 。
花粉植株 H Z以后世代的农艺性状表现基本一致 , 由于花
粉植株的遗传结构是纯合的 ,来源 H l 的 H : 不同株系内的个
体基本表现稳定整齐一致 。 从表 4 , 9 6 一 2 9株系花粉植株 H Z一H S
几个主要性状分析各性状基本无显著的差异 , 它们之间变异系
数十分相近 ,保持相对稳定 ,生活力也无递减的趋势 。说明花粉
植株 H Z一 H S 的农艺性状基本保持了相对的稳定 ,这与前人所做
的水稻花培结果是一致的 。 因此花粉植株 H l 便可按育种目标
开始选择单株 , H : 可以按性状表现加以选择保持纯系 ,便更快
地获得新种质 。
.2 .2 2 抗病性鉴定结果
普通野生稻 S T 2 21 、 长药野生稻对多种稻瘟病小种表现
抗 ,对白叶枯病感 ,而 R B B 16 对稻瘟病反应感 ,而对白叶枯病
多种菌系抗 。 粳稻亲本对两种病都感 ,其杂交 F , ,表现抗的多 ,
F
: ,抗性分离很大 。 花粉植株 H , 抗性单株较多约 15 纬一 40 写 ,
H
Z ,抗性有一定分离也相对少些 ,一般为 5 % ~ 25 % ,这种现象
是否与抗性生理小种呈显性反应或其他原因有待进一步探讨
研究 。 花粉植株的抗性是随野生稻亲本的抗性 ,如野生稻抗稻
瘟的 ,其花培后代也表现抗稻瘟病 ,野生稻亲本抗白叶枯病的
其后代也是抗白叶枯病 。 说明野生稻的抗性基因已导入到栽培
稻亲本中 ,所以在杂交后代花粉植株表露出来 。 在 H : 抗性株
系选定后 ,在 H 3一H 。 ,大部抗性保持稳定 。 经多次接病菌抗性鉴
定和农艺性状观察 ,选出一批抗性强 ,农艺性状较好的株系 ,其
中有高抗白叶枯病的 9 6 一 2 3 和 9 6一 2 6 株系 。 高抗稻瘟病的 96 -
9 7 与 9 6一 5 9 等株系 。
2
.
2
.
3 几个稳定品系特性
9 6
一
2 3
、
9 6
一
2 9 两株系是来 自中作 1 8 0 / R B B 1 6 F I 的花培稳
定株系 ` 9 6 一 2 3 系株型紧凑 、 直立偏粕 ,株高 97 一 1 1 c2 m 、 茎秆粗
状 、 分雍力强 , (单株插植 8~ 15 莫 ) 、 有效穗 6 ~ n 个 、 穗大粒
多 、 182 ~ 23 粒 /穗 、 结实率高 80 % ~ 85 % 、 后期青株立秆 、 全生
育期 13 8 ~ 143 天 ,不易落粒 、 种皮红色 、 米质优 、 高抗 白叶枯
病 。 9 6一 2 9 株系株型直立 、 株高 1 37 一 1 4 c0 m ,茎秆粗壮 、 单株种
植时 7~ 1 2 个萦 ,有效穗 7~ 1 0 个 、 剑叶长 3 0 一 s 4 e m 、 剑叶宽
1
.
2~ 1
.
c7 m
,穗大粒多 186 ~ 240 粒 /穗 ,后期青枝立秆 , 全生
育期 14 0 ~ 14 5 天 ,不易落粒 ,种皮红色 、 米质优 、 高抗 白叶枯
病 ,这两株系虽丰产性能好 ,但植株较高 、 叶片较长大 ,最好作
抗白叶枯抗源 ,抗 白叶枯病育种的中间桥梁种质利用 ,或经改
良植株变矮 、 叶片变小作大田生产用种 。
表 3 9 6一 2 9 花粉植株 H Z一H 4 的几个主要性状分析
卜汉才 料 H · H · H 4 H ·项 目 、 、 、 n = 3 0 n ~ 3 o n = 3 o n = 3 u
株高
( e m )
剑长叶
(
e m )
剑宽叶
(
e m )
主穗长
(
e m )
主穗粒数
( e m )
最小值 8 4 . 2 0 8 8 . 5 0 8 8 . 5 0 8 1 , 5 0
最大值 1 1 2 . 0 0 1 0 6 . 0 0 1 0母. 0 0 10 3 · 00
平均数 ( x ) 9 。 心2 7 9 7 . 0 6 1 9 6 . 7 4 7 9 6 . 1 1 7
标准差 ( S ) 6 . 7 0 0 5 . 0 6 1 4 . 6 4 1 5 . 0 3 7
变异系数 ( C . V ) 9 . 9 8 5 . 2 1 4 . 8 0 5 . 2 4
最小值 2 7 . 5 0 2 7 . 8 0 2 8 2 7
最大值 3 5 . 5 0 3 4 . 10 34 . 0 0 3 3
平均数 ( X ) 3 0 . 2 90 3 0 . 1 4 3 30 . 3 7 3 3 0 . 10
标准差 ( S ) 1 . 7 7 7 1 . 7 4 2 1 . 6 9 8 1 . 6 50
变异系数 ( C . V ) 5 . 8 7 5 . 7 8 5 . 5 9 5 . 4 8
最小值 0 . 7 0 . 7 0 . 7 0 . 8
最大值 1 . 5 1 . 5 1 . 5 1· 5
平均数 ( X ) 1 . 0 7 0 1 . 0 90 1 . 0 8 0 1 . 0 7 3
标准差 ( S ) 0 . 2 2 3 0 . 2 31 0 . 21 4 0 . 1 84
变异系数 ( C . V ) 2 0 . 8 5 2 1 . 0 8 1 9 . 8 1 17 · 12
最小值 17 . 0 0 1 8 . 4 0 1 7 . 9 0 15 . 0 0
最大值 2 3 . 0 0 2 3 . 0 0 20 . 0 0 2 3 . 0 0
平均数 ( X ) 2 0 . 20 0 2 0 . 1 8 7 20 . 0 7 0 1 9 . 5 33
标准差 ( S ) 1 . 2 5 2 1 . 1 34 1 . 3 2 5 1 . 7 7 3
变异系数 ( C . V ) 6 . 2 0 5 . 6 2 6 . 6 0 9 . 0 8
最小值 1 8 2 . 0 0 1 7 3 . 0 0 1 7 3 . 0 0 1 6 7 . 0 0 尹
最大值 2 3 1 . 0 0 2 14 . 0 0 2 1 4 . 0 0 2 1 7 . 0 0
平均数叹) 1 9 5 . 2 67 1 9 7 . 0 0 1 9 5 . 5 00 29 5 . 36 7
标准差 ( S ) 1 1 . 3 9 6 1 0 . 5 8 3 1 2 . 0 5 6 1 3 . 9 9 1
变异系数 ( C . V ) 5 . 7 5 5 . 3 7 6 . 1 6 7 . 1 6
千粒重 ( g ) 2 6 . 5 5 2 6 . 6 2 2 6 . 5 8 2 6 . 6 0
生育期 (天 ) 1 4 3 1 4 4 1 4 3 1 4 2
96
一
97
、
9 6
一
8 9 两株系是来 自 84 一 15/ 长药野生稻的 F , 的花
培稳定株系 ,高抗稻瘟病 9 6一 9 7 株系是属矮秆型 , 株高 85 ~
g o e m
,生育期 1 2 0 ~ 1 2 3 夭 , 比亲本 8 4 一 15 早熟 1 5~ 2 0 天 ,分葵
力中等 ,后期青株立杆 ,偏釉型 、 易落粒 , 9 6一 8 9 属中秆株高 10
一 l o s e m ,分萦中等 、 穗大粒多 1 5 0 ~ 2 1 0 粒 /穗 ,米质优 ,可作
抗稻瘟病育种质源 ,也可作大田生产用种 。
3 讨论
目前野生稻与梗型栽培稻杂交后代花药培养研究报道较
少 ,本研究在较短时间内从配组至花培出品系仅 4 年培育出具
.
5 9
.
种子 S e e d 9 9 9 1年 第 3期 (总第 10 2期 )
有野生稻抗白叶枯病 , 稻瘟病抗性及农艺性状优 良的品系 。 证
明野生稻与釉粳型栽培稻杂交花培创新种质和育种是极其有
效的途径 。 并对加速野生稻优异资源的利用具有深远意义 。 本
研究还表明栽 、 野稻杂交花培力与材料基因型 、 培养基 、 培养条
件等有关 , 只要选择高诱导率的栽培稻 、野生稻作亲本配组 ,选
择较好的培养基 ,和较好的培养条件是能提高栽野稻杂交后代
花培效率的 。
栽野稻杂交花药培养还有很多间题需要解决的 ,如野生稻
抗性在花培后代遗传规律 ,野生稻的不良性状也有在后代中出
现 ,白化苗较多等诸类问题 ,应结合育种 目标选择配组和进一
步探讨 。
参考文献
1 朱至清 , 王敬驹 ,孙敬三 . 通过氮源比较试验建立一种较好
的水稻花培培养基 ,中国科学 . 197 5 , 5 : 4 84 ~ 49 0
2 杨学荣 ,王健人 ,李还林等 . 禾谷类作物通诱导培养基和它
在提高釉稻绿苗频率的研究 . 植物生理学报 , 1 9 80 , 6 ( 1 ) : 67
~ 7 3
3 庞汉华 . 提高野栽培稻杂交后代花药培养率的研究 . 作物品
种资源 , 1 9 9 5 ( 2 ) : 6一 8
4 庞汉华 ,汤圣祥等 . 栽培稻和野生稻杂交种花药培养效率的
研究 . 浙江农学报 , 1 9 9 5 , 7 ( 1 ) : 7~ l d
论种子贮藏系统工程
张存信
(天津市种子管理站 3 0。。 61)
摘 要
本文欲运用 系统工程学的原理研究种 子贮藏 。 提出 了种
子贮藏来统工程 的基本概念 。 总结分析了种 子贮藏 来统特 .点 :
是 一个人造 系统 ;是 一个由 多方 面 、 多层次组成的复杂大 来
统 ;是一个由多个要素为种 子安全贮藏而组 成的综合体 ; 其诸
类因素之问是一个互相作用和依赖的整体 。 研究提出种子贮
藏系统工程的构怨和 内含 , 即贮种基础是前提 、 贮种技术是关
健 、 贮种 管理是保证 、 及其主要 内容 。
关键词 种子贮藏 系统工程
种子贮藏是一项十分重要的工作 ,搞好种子贮藏 ,为农业
生产提供可靠的物质保证 。 但由于种种原因 ,在种子贮藏过程
中经常出现问题 ,甚至造成种子损失 ,影响农业生产 。 笔者认
为 :其主要原因是把种子贮藏限制在某个局部范围内 ,就事论
事 ,就技术抓技术 ,就管理抓管理 ,忽视了它们之间的联系 ,没
有理顺种子贮藏系统工程各因素间的关系 ,而造成失误 ,事倍
功半 。近年来 , 系统科学迅速发展 ,广泛应用 , 已取得 良好效果 。
为此 ,运用系统工程原理 ,研究种子贮藏问题 , 以实现安全贮
种 ,是当前十分迫切的问题 。
1 种子贮藏系统的基本概念和特点
自 1 91 1年 F 、 T ay lo : 发表了《科学管理法 》 ,提出具有现代
含义的系统概念 ,反映出现代科学 、 技术 、 经济和管理的系统性
发展情况 。 其后 ,人们在实践中不断发展和完善 。 19 6 7 年 H 、
G o d
e 和 R · M uc h ol 合著了《系统工程学 》 , 为这门科学命名 ,
并从理论上总结 。 以后 , 系统工程广泛应用 ,迅速发展 。 根据
T o ns
o n 等人定义 : “ 系统是为按计划完成特定目标而设计的结
构因素安排序列 ” 。 根据美国科学技术辞典定义 : “ 系统工程是
研究彼此密切联系的许多要素所构成的复杂系统的设计的科
学 ,在设计这种复杂系统时 ,应有明确的预定功能及 目标 ,而在
组成它的各要素之间及各要素与系统整体之间 , 又必须能够有
机地联系 ,配合协调 ,致使系统总体达到最优目标 。 在设计时还
应考虑到参与系统中人的因素和作用 。 ”
.
6 0
。
笔者认为 :种子贮藏是保存好种子固有的种质和原始高水
平活力的关键环节 ,使种子在贮藏期间 ,生理代谢和物质代谢
的消耗降到最低程度 ,在较长的时期内保持其数量和质量不受
损失 。所谓种子贮藏系统 ,就是为按计划完成种子安全贮藏 ,而
设计的结构因素安排序列 。 所谓种子贮藏系统工程 ,就是运用
系统工程理论 ,指导种子贮藏 。所它看成是由基础 、技术和管理
等许多因素组成 ,具有相互作用 、 相互依赖的有机体 ,构成一个
复杂的系统 。 根据各因素的相关性 、 整体性 、 有机结合 ,统一筹
划 ,筛选出最佳方案 , 以保证种子安全贮藏 。
明确系统的特征 , 是正确认识系统的关键 。 笔者认为种子
贮藏系统的特征是 :
1
.
1 种子贮藏是一个人造系统
虽然从表面上看 ,其组成一部分是人为生产的 ,如种子 ,仓
库等 ;另一部分是自然存在的 ,如各种贮种害虫和微生物 ,非生
物环境因子 (如光 、 温 、 水 、 汽等 )也部分受 自然也理因素的影
响 。 但从种子贮藏系统的功能和 目的分析 ,种子是其系统的主
要成分 ,也是贮藏的 目的所在 。 虽然各种贮种害虫和微生物 , 及
非生物环境因子是 自然存在的 。 但人们通过种子干燥低温贮
藏 ,合理通风和密闭等方法 ,制造人工环境 , 以控制种子的温度
和水分 ,从而抑制各种微生物和害虫活动 。 通过物理 、 化学等方
法 ,杀死害虫和微生物 。 总之 ,依靠人为活动就能实现种子安全
贮藏 。
1
.
2 种子贮藏是一个由多方面 、 多层次组成的复杂大系统
一般认为 ,种子贮藏包括贮藏技术 ,种情检查和病虫害防
治等问翘 。 但笔者认为这是狭义的种子贮藏 ;而广义的种子贮
藏 ,还涉及到许多有关问题 。 主要包括 : 种子基本理论 ,种子生
产技术 、 种子质量标准 、 种子质量检验 、 贮种仓库建筑 、 仓内气
候控制 ,种子贮藏管理等 。
1
.
3 种子贮藏是一个由多个要素为种子安全贮藏而组成的综
合体
主要包括两大方面 :一个是种子本身因素 。 如种子构造 、 种
子质量 、 种子状态等 ; 另一个是贮种环境因素 。 如仓库质量 、气
候状况 、 外界条件等 。 而每个因素又由多个因素组成 。