免费文献传递   相关文献

How to Tackle Insecurity Problems in Seed Production of Two-line Hybrid Rice

两系法杂交水稻制种不安全问题的解决途径


The security problem of seed production has seriously hampered the healthy and sustainable development of two-line hybrid rice. The safty issues on seed production of two-line hybrid rice and current research situation were pointed out in this paper. The three main reasons for unsafty in seed production of two-line hybrid rice were indicated to be unsuitable site selection, high critical sterility-inducing temperature and the drift of critical temperature.


全 文 :作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(9): 1569−1575 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家农业科技成果转化资金项目(2011GB2D200007), 国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2010AA101304), 农业部超级
稻研究项目和湖南省超级稻研究项目资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 陈立云, E-mail: chenliyun996@163.com, Tel: 0731-84618625
第一作者联系方式: E-mail: leidongyang1980@126.com, Tel: 0731-84618076
Received(收稿日期): 2013-01-05; Accepted(接受日期): 2013-04-22; Published online(网络出版日期): 2013-05-20.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20130520.1157.001.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.01569
两系法杂交水稻制种不安全问题的解决途径
雷东阳 唐文帮 解志坚 刘 海 陈立云*
湖南农业大学农学院, 湖南长沙 410128
摘 要: 制种安全问题已严重制约两系法杂交水稻健康持续发展。水稻两用核不育系不育起点温度偏高、两系杂交
稻制种基地和时段选择不当以及不育起点温度漂变是导致两系杂交稻制种不安全的主要原因。本研究表明, 选育不
育起点温度低和耐受低温时间长的水稻两用核不育系能降低制种风险; 根据历史气象资料和两系杂交稻制种“三个
安全期”对气象条件的要求, 利用计算机技术, 研制了两系杂交稻制种基地和时段气象决策支持系统, 解决了以往生
产上盲目选择两系杂交稻制种基地和时段的问题; 研创了株系育性鉴定方法和一季加再生冷水串灌繁种技术, 采用
该方法生产原种能降低原种生产世代数, 防止水稻两用核不育系不育起点温度漂变。通过以上研究可从种性、种源
和制种地三方面提高两系法杂交水稻制种安全性。
关键词: 两系法杂交水稻; 水稻两用核不育系; 制种安全
How to Tackle Insecurity Problems in Seed Production of Two-line Hybrid Rice
LEI Dong-Yang, TANG Wen-Bang, XIE Zhi-Jian, LIU Hai, and CHEN Li-Yun*
College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China
Abstract: The security problem of seed production has seriously hampered the healthy and sustainable development of two-line
hybrid rice. The safty issues on seed production of two-line hybrid rice and current research situation were pointed out in this
paper. The three main reasons for unsafty in seed production of two-line hybrid rice were indicated to be unsuitable site selection,
high critical sterility-inducing temperature and the drift of critical temperature. In this paper, strategies and measures were put
forward based on many years of practice. Selecting dual-purpose genic male sterile line with lower critical sterility-inducing tem-
perature could minimize the risk in seed pruduction of two-line hybrid rice and scientifically selecting a suitable site and safe
duration could ensure the seed production safety of two-line hybrid rice. A new idea for determining appropriate regions and pe-
riods for seed production according to the climate data together with climatic demands of the “three safe-periods” in seed produc-
tion was proposed. Besides, a system of single plant selection and identification and original seed propagation with cyclic cold
water was established. foundation seed production of dual-purpose genic male sterile lines should be adopted to avoid the drift of
critical sterility-inducing temperature.
Keywords: Two-line hybrid rice; Dual-purpose genic male sterile line; Seed production safety
随着人口增加、耕地减少, 依靠科技进步, 大幅
度提高单位面积产量, 已成为解决我国粮食问题的
唯一途径。而利用杂种优势又是提高粮食作物单产
的最有效方法。水稻的杂种优势利用有三系法和两
系法。两系法杂种优势利用不受恢保关系的限制 ,
配组自由, 因此, 选育强优势、好品质、多抗性杂
交组合的机率更大, 应用前景更好。20 世纪 80 年
代我国开始两系法杂交水稻育种研究 , 经过近 30
年的攻关, 取得了重大进展, 至 2010 年底, 全国已
育成水稻两用核不育系 114个、杂交稻组合 407个。
两系法杂交稻推广区域遍布全国 16 个省, 其中安
徽、湖北、湖南等省的种植面积已超过三系杂交稻。
随着研究的不断深入, 两系法种子生产技术的不断
完善, 高产优质多抗两系杂交水稻组合的育成和大
1570 作 物 学 报 第 39卷

面积推广, 将对我国的粮食安全作出更为重要的贡
献[1-2]。
尽管水稻两用核不育系选育和两系杂交水稻育
种技术比较成熟 [3-10], 然而在生产过程中仍存在一
些影响两系杂交稻持续健康发展的问题, 其中尤为
突出的是两系杂交稻制种不安全问题[11-13]。近年来,
大面积杂交制种失败的事件时有发生, 给农户和种
子企业造成了巨大的经济损失, 更为重要的是严重
影响到我国杂交稻种子市场供应和质量安全。随着
两系法杂交水稻育种技术的进步, 水稻两用核不育
系类型增多, 制种企业增加, 两系法杂交水稻制种
面积不断扩大, 控制两系法杂交稻制种风险显得尤
为重要[14]。本文对两系法杂交水稻制种存在的不安
全问题进行了较为系统的研究。
1 水稻两用核不育系不育起点温度偏高及
耐受低温时间短造成的两系杂交制种不安全
水稻两用核不育系可分为光温敏、温敏、反光
温敏和反温敏 4 种类型[13], 当前大面积生产上应用
的绝大部分为温敏或弱光温敏类型, 由于不育系受
温度条件影响, 制种存在一定的风险, 在制种期间
遇到低于不育起点温度的天气, 不育系自交结实造
成杂交制种失败[15]。因此, 降低水稻两用核不育系
的不育起点温度是两系杂交水稻选育与应用的核
心。由于早期人们对水稻两用核不育系育性转换机
制认识不够, 认为其育性转换基因只是受光照条件
影响, 因而, 只在长日高温照条件下对其选择和鉴
定。我国在两系杂交稻研究初期选育的水稻两用核
不育系农垦 58S的不育起点温度为 26℃, 1989年前
选育的一些两用核不育系如安农 S-1 和 W6154S 等
的不育起点温度在 25℃以上。1989年长江流城盛夏
出现低温 , 导致当时所有的所谓籼型“光敏核不育
系”育性出现波动, 大多数育种家才开始认识到温度
对两用核不育系育性转换所起到的重要作用。不育
起点温度高、耐受低温时间短的不育系, 在制种期
间遇到低于不育起点温度的概率大, 容易导致不育
系自交结实造成杂交制种失败。20世纪 90年代选育
的水稻两用核不育系如培矮 64S、810S 等的不育起
点温度在 23.5~24.0℃, 这些不育系的耐受低温时间
一般为 3 d 左右。近年来, 一些不育起点温度低于
23℃、耐受低温时间达 5~7 d 的不育系相继育成。
不难看出, 两系杂交水稻制种安全性, 很大程度上
是通过不断降低水稻两用核系的不育起点温度和延
长耐受低温时间来开展研究的。
两系杂交稻制种因不育系不育起点温度偏高 ,
育性敏感期遇低温引起育性波动而导致较大面积制
种失败的事例曾多次发生, 如湖南省 1993、1996和
1999 年, 不育系育性敏感期遇到低温, 造成大面积
制种失败, 损失极其惨重。目前, 尽管低不育起点温
度的水稻两用核不育系选育取得了重大进展, 但生
产上仍然有部分不育起点温度为 23.5℃以上的不育
系在大面积使用, 即便把这种不育系育性敏感期安
排在一年中的 7 月到 8 月的最高温时段, 也难免不
会出现低于 23.5℃的天气, 杂交制种存在安全隐患。
如 2009年和 2011年江苏盐城有近 6700 hm2两系杂
交制种失败, 年直接经济损失超亿元, 特别严重的
是影响到来年杂交稻用种安全 , 间接损失无法估
计。造成这种大面积两系制种失败的主要原因是所
使用的两系不育系育性转换起点温度偏高。
因此降低两系法杂交水稻制种风险的关键技术
是选育不育起点温度低、耐受低温时间长的实用型
水稻两用核不育系。若能将不育起点温度降至 22.0
℃或 22.5℃, 耐受低温时间延长至 6 d, 就能大大降
低在长江流域盛夏季节制种的风险, 甚至做到“零风
险”[16]。使用不育起点温度低、耐受低温时间长的不
育系不仅制种更加安全, 而且制种基地选择的范围
更广, 更容易选到安全高产制种区。近十年来, 先后
育成一批不育起点温度低的两用核不育系 , 如
C185S、株 1S、潭农 S、9817S等, 这些不育系的不
育起点温度都在 23℃以下。本课题组采用复合杂交,
利用了培矮 64S 和安农 S-1 的不育基因; 通过人工
控温冷水处理系统增压选择技术, 降低新选不育材
料的不育起点温度和耐受低温时间; 选育出的两用
核不育系 C815S不育起点温度只有 22℃, 耐受低温
时间长达 7 d, 较当时主推两用核不育系不育起点温
度降低了 1.5~2.0℃, 耐受低温历期延长了 4 d, 在长
沙地区的制种安全性从 55.6%提高到 100.0%, 从种
性上解决了两系制种不安全问题, 且综合性状优良,
配合力强, 已成为当前主推的两用核不育系。自应
用以来, 从未因育性敏感期遇低温而杂交制种失败
或种子纯度不达标。
低不育起点温度水稻两用核不育系选育的技术
关键是低温增压选择, 即选取农艺和经济性状优良
的单株, 在主穗幼穗分化第 VI期于 22.0℃人控水温
处理池处理 6 d后, 移出处理池, 标记剑叶叶枕与下
一叶叶枕为±1 cm的单茎, 见穗时连续进行 3~4 d的
第 9期 雷东阳等: 两系法杂交水稻制种不安全问题的解决途径 1571


花粉育性镜检, 选择育性达标的单株。实践表明, 采
取该方法可以选育到不育起点温度低、耐受低温时
间长的实用型安全水稻两用核不育系。
2 基地和时段选择不当导致的两系杂交制
种不安全
选育不育起点温度低和耐受低温时间长的水稻
两用核不育系对确保两系杂交稻制种安全起到关键
性的作用。但不是说使用不育起点温度低、耐受低
温时间长的不育系就到处都能安全制种, 也不是说
制种安全的地方, 什么时候制种都是安全的。由于
母本育性受温光条件的影响, 两系杂交稻制种基地
和时段的安排比三系更为严格, 要统筹考虑“三个安
全期”, 即育性敏感安全期、抽穗扬花安全期和成熟
收获安全期, 科学选择和安排两系法杂交稻适宜的
制种基地和时段显得尤为重要。
两系杂交稻制种曾多次因基地和时段安排不当
引起育性波动而较大面积制种失败[17-18]。目前, 国
内一些种子生产企业凭经验将两系杂交水稻制种基
地安排在长江流域, 然而即使将不育起点温度只有
23℃的水稻两用核不育系育性敏感期安排在盛夏 ,
仍有可能因异常低温导致不育系育性恢复而制种失
败。近年来, 江苏盐城出现大面积制种失败, 这不仅
与不育系不育起点温度偏高有关, 同时与制种基地
选择不当密切相关。我们利用 48年历史气象资料分
析表明, 用不育起点温度为 24℃的不育系在江苏盐
城地区制种, 即使将其育性敏感期安排在其风险最
低的时段, 其制种成功的概率也只有 91.67% (表 1)。
但如果把不育起点温度为 24℃的不育系安排在福建
建宁和广西百色等地区制种, 就完全能找到育性敏
感安全保证率为 100%的制种时段。因此, 必须将两
系杂交稻制种基地选择与不育系不育起点温度结合
起来考虑, 即使是不育系不育起点温度低至 22℃,
也要选择适宜的制种地点。同样, 制种时段安排不
当也会导致制种失败。如江苏盐城地区一些不育起
点温度在 23℃左右的水稻两用核不育系制种出现风
险, 其原因之一在于制种时段安排不当。我们利用
48年历史气象资料对水稻两用核不育系在江苏盐城
的育性敏感期风险及最佳时段分析表明, 不育起点
温度在 23.5℃以下的水稻两用核不育系在江苏盐城
能找到安全的制种时段 , 其中不育起点温度为
23.0~23.5℃的不育系育性敏感安全时段非常窄, 为
7月 31日至 8月 18日。生产实际上, 由于前作季节
推迟、或栽培措施不当、或播期安排不合理, 致使
一些田块的不育系育性敏感期没有处于安全期内。
如 2011年盐城杂交制种失败的主要原因是部分制种
田的抽穗期在 9 月 3 日以后, 从而增加了制种风险,
造成制种失败。因此用 23.0~23.5℃不育系在该地区
制种应非常严格地把育性敏感期控制在该范围内 ,
否则会出现制种风险(表 1)。2012年海南两系法杂交
水稻的春制也出了问题, 但这并不表明海南不能或
不适宜进行两系杂交制种, 以不育起点温度为 23℃
的水稻两用核不育系为例, 我们根据历史气象数据
分析表明, 海南三亚两系法杂交稻制种育性敏感期
安排在 4月 10日以后才是安全的, 海南陵水两系法
杂交稻安排在 4月 23日以后才是安全的, 目前海南
生产上两系杂交稻制种大多把育性敏感期安排在 3
月 25 日至 4 月 10 日, 而不育起点温度为 23℃的不
育系育性敏感期安排在这个时间段时海南陵水和三
亚的制种成功概率分别只有 69.57%和 79.07%。不难
看出, 导致目前生产上两系杂交稻制种失败的主要
原因之一是两系杂交稻制种地点和时段的安排没有
和不育系的不育起点温度联系起来考虑, 有些制种
者认为只要适合某一杂交组合制种的地区, 其他杂
交组合都能在该地制种, 有些只考虑了制种基地却
没有选择适宜的时段。

表 1 水稻两用核不育系在江苏盐城制种时育性敏感期风险及最佳时段分析
Table 1 Suitable probabilities and optimum period of fertility sensitive stage for dual-purpose genic male sterile lines in the hybrid
seed production
不育系不育起点温度
Critical sterility-inducing temperature of
dual-purpose genic male sterile lines (℃)
育性敏感期满足概率
Suitable probability for fertility sensitive stage
(%)
最佳育性敏感时段
Optimum period of fertility sensi-
tive stage (month/day)
22.0 100.00 7/11–9/2
22.5 100.00 7/13–8/19
23.0 100.00 7/31–8/19
23.5 100.00 7/31–8/18
24.0 91.67 7/23–8/19
1572 作 物 学 报 第 39卷

两系制种必须将“育性敏感期”安排在高温季节,
但随后的“抽穗扬花期”又容易因高温而制种减产 ;
此外, “成熟收获期”如果遇上阴雨天气, 也将影响种
子质量。如 2003年夏季长江中下游地区出现异常高
温, 造成全国大部分地区的杂交水稻制种产量大幅
度降低[19]。还有一些种子企业为了保证不育系育性
敏感期的绝对安全, 在不适宜三系法制种的平湖区
进行两系法杂交水稻制种, 通常把抽穗扬花期安排
在 7 月下旬至 8 月上旬, 由于平湖区该时段的温度
太高, 父本的减数分裂期受高温影响, 导致败育花
粉多, 或抽穗期受异常高温影响, 导致父本散粉不
畅、生活力低, 从而造成制种产量很低。此外, 生产
上因收获成熟期遇低温导致穗发芽, 使种子质量达
不到规定标准的事件, 也时有发生。因此, 选择最佳
制种基地, 并统筹兼顾安排好 “三个安全期”, 对两
系杂交稻制种至关重要。近年来, 一些科学家开展了
两系杂交稻制种基地和时段选择方面的研究[20-24]。但
有关研究大部分局限于某一地域, 这可能由于获取
全国所有气象站点的历史气象数据存在难度; 且大
多考虑的是两用核不育系“育性敏感期”的安全, 而忽
略了与制种产量和质量密切相关的其他两个安全期,
即“抽穗扬花安全期”和“成熟收获安全期”。
两系杂交水稻制种应该针对不同不育起点温度
的不育系和选择其适宜的安全制种基地和时段。笔
者经过多年的研究和实践, 利用全国 740 个气象站
点最近 50年历史气象资料, 采用计算机技术, 以 C#
作为开发语言, 以 SQL Server 2008作为后台数据库,
研制出两系杂交稻制种基地和时段气象决策支持系
统(图 1), 根据不同不育起点温度两用核不育系“三
个安全期”适宜气象指标, 采用逐日滑动计算方法,
筛选最佳的制种基地和时段(表 2)[25]。该系统首次根
据两系杂交稻制种“三个安全期”的时间间隔将“三
个安全期”时间匹配, 统筹考虑 3个时间段的制种风
险, 在确保育性敏感安全的基础上, 优选抽穗扬花
期和种子成熟收获期安全系数高的制种基地和时
段。以不育起点温度为 23℃的不育系为例, 选择到
福建省建阳和平潭等地区, 如果制种时段安排得当,
其杂交制种“三个安全期”满足概率均可达 100% (表
2)。采用该方法筛选出的两系杂交稻制种最佳基地,
经湖南金色农华种业科技有限公司等企业多年制种,
从未出现制种失败或种子质量问题。此外, 利用该
系统对全国一些代表性的两系杂交稻制种区的安全
性分析表明, 不同地点两系杂交制种的安全性差别
很大, 如江苏盐城地区不育起点温度为 23.5℃以下
的两用核不育系制种才是安全的, 且 23.0~23.5℃的
不育系的育性安全时段非常窄; 广西百色地区即使
不育起点温度为 24℃的两用核不育系把育性敏感期
安排在 6月 14日至 8月底这一相当长的时段内制种
都是安全的; 四川绵阳即便不育起点温度为 22℃的
两用核不育系, 其制种安全性都不是很好, 而 23℃
和 24℃的两用核不育系在四川绵阳制种即使育性敏
感期安排在 7月上旬到 8月初这一最高温的时段, 其
制种成功的概率也分别只有 95.74%和 85.11%。该系
统还以月为单位将所有气象站点 50年日平均历史气
温以折线叠加图显示, 查图能直观地判断某地、某
时段、某不育起点温度不育系的制种安全性, 如江
苏盐城地区 7月至 8月的气温变幅在 19~33℃, 不育
起点温度为 22℃的不育系育性敏感期安排在 7月 11
日至 8月底制种是安全的, 安排在 7月上旬是不安全
的(图 2-A), 且该地区年季间气温变幅较大, 高温和
低温出现的频率较高, 不利于制种“三个安全期”的安
全; 四川绵阳地区 7 月至 8 月气温变幅在 19~32℃,
期间低于 23℃的天气的频率较高 , 不育起点温度
23℃及以上的不育系在该地区制种风险大, 且该地
区年季间气温较稳定, 高温出现的频率低, 适合三系
法杂交水稻制种, 但由于 23℃以下天气出现的频率
较高, 两系法杂交水稻制种风险大(图 2-B); 广西百
色地区 7月至 8月的气温变幅在 23~ 33℃, 年季间气
温稳定, 即使不育起点温度为 24℃的水稻两用核不
育系制种安全性都很好(图 2-C)。


图1 系统输入界面
Fig. 1 The input interface of the climate decision-making support system
第 9期 雷东阳等: 两系法杂交水稻制种不安全问题的解决途径 1573


表 2 利用计算机系统筛选的不育起点温度 23℃的水稻两用核不育系最适杂交稻制种基地
Table 2 The optimal site for two-line hybrid rice seed production for dual-purpose genic male sterile lines with critical temperature
of 23℃
气象点
Meteorological site
育性敏感期满足概率
Suitable probabilities
for fertility sensitive
stage (%)
抽穗扬花期满足概率
Suitable probabilities
for heading and flow-
ering stage (%)
成熟收获期满足概率
Suitable probabilities
for mature and harvest
stage (%)
最佳育性敏感期开始时间
Optimum period of
fertility sensitive stage
福建建阳 Jianyan, Fujian 100 100.00 90.32 8/10
福建平潭 Pingtan, Fujian 100 95.35 95.74 7/3
海南三亚 Sanya, Hainan 100 94.74 90.48 4/23
海南陵水 Lingshui, Hainan 100 90.24 86.67 4/23


图 2 江苏盐城(A)、四川绵阳(B)、广西百色(C)历年 7月 1日和 8月 31日的日平均温度折线图
Fig. 2 Daily average temperature on 1st July and 31th August at Yancheng (A), Mianyang (B), and Baise (C)

两系杂交稻制种基地和时段的选择至关重要 ,
它不但能保证不育起点温度低的两用核不育系的制
种安全, 一些不育起点温度较高的不育系也能在生
产上安全使用。根据不同不育起点温度两用核不育
系“三个安全期”适宜气象指标, 利用历史气象资料
分析选择适宜的制种基地, 能较好地解决目前生产
上两系杂交稻制种基地和时段的选择缺乏科学指导,
凭经验盲目选择 , 导致两用核不育系制种安全性
差、产量低、质量不好, 甚至造成大面积杂交制种
失败的问题。
1574 作 物 学 报 第 39卷

3 水稻两用核不育系不育起点温度漂变导
致杂交制种不安全
两用核不育系繁殖过程中, 高不育起点温度植
株繁殖系数大, 繁殖 3~4 个世代, 不育系群体或部
分单株的不育起点温度就会上漂, 早期把这种现象
称为不育起点温度的“遗传漂移”, 后通称为育性“漂
变”。微效不育基因的杂合性是引起不育系不育起点
温度漂变的主要原因[6, 26-27]。两用核不育系育成时,
起点温度符合审定和推广应用标准, 而在生产上应
用几年后, 因育性漂变不育起点温度越来越高; 且
繁种产量越低, 漂变的速度越快, 最终生产上不能
应用。例如水稻两用核不育系培矮 64S在 1991年技
术鉴定时不育起点温度为 23.3℃, 未经提纯繁殖多
代后, 不育起点温度达到 24.2℃, 1996 年制种时育
性敏感期遇连续 3 d 日平均温度 24℃左右天气, 不
育系育性产生了波动, 一般植株自交结实率 1%左右;
其中出现了 5%左右植株自交结实率达 75%以上[19]。
衡农 S-1在 1989年技术鉴定时不育起点温度为 24℃,
按常规繁育程序和方法繁殖多代, 1993 年 15%左右
单株的不育起点温度达 26℃, 制种时尽管只出现了
连续 3 d 低于 25℃的天气, 但这些单株的自交结实
率达 70%。生产上用不育起点温度漂变了的水稻两
用核不育系制种, 导致杂交制种失败或种子纯度不
达标, 造成直接经济损失达 500 万元以上的事例多
次发生。
由于两用核不育系的育性转换起点温度属多基
因控制性状, 随着繁殖世代的递增, 群体内产生不
育起点温度较高的个体, 且其比例逐代扩大, 导致
群体不育起点温度向上漂移。因此, 不经提纯多代
繁殖的不育系种子不宜用于制种。本课题组研创了
株系育性鉴定方法(图3)和一季加再生冷水串灌繁种
技术以控制两用核不育系不育起点温度漂变, 即通
过单株选择, 种成株系, 根据各株系中 6个单株的育
性鉴定结果淘汰不合格株系, 对中选株系进行冷水
串灌繁殖, 混收中选株系成原种[12]。该方法经当年
育性鉴定, 就可收到原种, 减少了原种生产的繁殖
世代, 减少一个繁殖世代就减少一次不育系混杂的
可能; 与单株育性鉴定法比较, 株系育性鉴定以 6
个单株作为评判标准, 且育性鉴定时, 对处于育性
敏感期的单茎进行标记镜检 , 选择的准确度更高 ;
通过头季加再生季繁殖 , 一般每公顷可生产原种
7500 kg以上, 原种生产效率更高。实践证明, 该方
法生产的原种繁殖 4~5 代后, 种子质量仍然非常好,
若连续生产不育系原种 4~5 个世代, 不育微效基因
基本纯合, 不育系的不育起点温度就不会漂变。再
一次性生产原种 2000 kg 以上储存于冷库, 每年拿
出一定数量的种子繁殖成制种用种。与以往两用核
不育系原种生产技术比较, 该技术提高了育性鉴定
的准确性, 较好地解决了水稻两用核不育系不育起
点温度漂变的问题, 从种源上保证了两系杂交稻制
种安全。
4 结论
两系法杂交水稻制种的不安全性已经成为影响
国家粮食安全和社会稳定的隐患, 如何有效解决两
系杂交稻制种不安全问题已成为我国两系杂交稻生
产中的一个重要课题。本文指出以下三点: (1) 不育
起点温度低、耐受低温时间长的实用型两用核不育
系的选育是解决两系法杂交稻制种不安全问题的技
术核心, 用低不育起点温度的两用核不育系制种能大
大降低制种风险, 同时使两系杂交稻制种基地的选


图 3 株系育性鉴定方法示意图
Fig. 3 Diagram of fertility identification method
第 9期 雷东阳等: 两系法杂交水稻制种不安全问题的解决途径 1575


择范围更广。(2) 制种基地和时段的选择是解决两系
杂交稻制种不安全问题的又一关键技术。本研究研
制的两系杂交稻制种基地和时段气象决策支持系统,
利用 50 年以上历史气象资料分析不同不育起点温
度的水稻两用核不育系“三个安全期”适宜气象指标,
从而筛选出最佳的制种基地和时段, 实现两系杂交
稻制种的安全高产高效。(3) 采用株系鉴定和一季加
再生冷水串灌繁殖原种生产新方法能防止两用核不
育系不育起点温度漂变, 有效解决生产上大面积应
用的两用核不育系不育起点温度漂变导致的杂交制
种不安全问题。
References
[1] Si H-M(斯华敏), Liu W-Z(刘文真), Fu Y-P(付亚萍), Sun
Z-X(孙宗修), Hu G-C(胡国成). Current situation and sugges-
tions for development of two-line hybrid rice in China. Chin J
Rice Sci (中国水稻科学), 2011, 25(5): 544–552 (in Chinese with
English abstract)
[2] Yang S-H(杨仕华), Cheng B-Y(程本义), Shen W-F(沈伟峰),
Xia J-H(夏俊辉 ). Progress of application and breeding on
two-line hybrid rice in China. Hybrid Rice (杂交水稻), 2009, (1):
5–9 (in Chinese with English abstract)
[3] Zou J-S(邹江石), Yao K-M(姚克敏), Deng F-P(邓芳萍). Analy-
sis on fertility characteristics of Pei’ai 64S and technology for it’s
safely applying. Acta Agron Sin (作物学报), 2003, 29(1): 87–92
(in Chinese with English abstract)
[4] He Q(何强), Chen L-Y(陈立云), Deng H-F(邓华凤), Tang
W-B(唐文邦), Xiao Y-H(肖应辉), Yuan L-P(袁隆平). Fertility
photo-thermo characteristics in PTGMS rice C815S and its ho-
mologous plant lines. Acta Agron Sin (作物学报), 2007, 33(2):
262–268 (in Chinese with English abstract)
[5] Bi C-Q(毕春群), Li Z-B(李泽炳), Wang J-M(万经猛). Effect of
the lower temperature in mid-summer on the fertility stability of
HPGMR. Chin J Rice Sci (中国水稻科学), 1990, 4(4): 181–186
(in Chinese with English abstract)
[6] Chen L Y, Xiao Y H, Lei D Y. Mechanism of sterility and breed-
ing strategies for photoperiod/thermo-sensitive genic male sterile
rice. Rice Sci, 2010, 17: 161–167
[7] Yuan L-P(袁隆平). Technology strategy of breeding P/TGMS.
Hybrid Rice (杂交水稻), 1992, (1): 1–4 (in Chinese)
[8] Chen L(陈亮), Mei M-H(梅明华), Xu C-G(徐才国), Wang W(王
伟), Cui H(崔红). Identification of AFLP-RFLP makers linked to
the photoperiod-sensitive male sterile gene pms3 in rice. J Xia-
men Univ (厦门大学学报), 2000, 39(4): 421–425 (in Chinese
with English abstract)
[9] Chen L Y, Xiao Y H, Tang W B, Lei D Y. Practices and prospects
of super hybrid rice breeding. Rice Sci, 2007, 14(2): 71–77
[10] Chloupek O, Forster B P, Thomas W T B. The effect of
semi-dwarf genes on root system size in field-grown barley. Proc
Natl Acad Sci USA, 2006, 112: 779–786
[11] He Q(何强), Cai Y-D(蔡义东), Xu Y-W(徐耀武), Chen L-Y(陈
立云). Problems and countermeasures in utilization of PTGMS
lines in rice. Hybrid Rice (杂交水稻), 2004, 19(1): 1–5 (in Chi-
nese with English abstract)
[12] Chen L Y, Lei D Y, Tang W B, Xiao Y H. Thoughts and practice
on some problems about research and application of two-line hy-
brid rice. Rice Sci, 2011, 18: 79–85
[13] Tang W-B(唐文帮), Chen L-Y(陈立云), Wang J-L(王建龙), Liu
H(刘海), Xiao Y-H(肖应辉), Deng H-B(邓化冰), Liu G-H(刘国
华). Problems and solutions to multiplication of TGMS line in
rice. Hybrid Rice (杂交水稻), 2011, 26(1): 25–29 (in Chinese
with English abstract)
[14] Xiao C-L(肖层林), Zhang H-Q(张海清), Liu A-M(刘爱民), She
X-Q(佘雪晴). Causes of the risk in seed production of two-line
hybrid rice and its controlling strategy. Hybrid Rice (杂交水稻),
2010, (suppl): 462–464 (in Chinese with English abstract)
[15] Tian Q-G(田全国). Principles and Technology of Seed Produc-
tion (种子生产原理与技术). Beijing: China Agriculture Press,
2005. pp 121–235 (in Chinese)
[16] Xu M-L(徐孟亮), Li C-X(李传熹). Review on applying two-line
hybrid rice in China. Chin Agric Sci Bull (中国农学通报), 2001,
17(4): 57–59 (in Chinese with English abstract)
[17] Wu X-J(武小金). Efficient and Safe Seed Production Technology
of Two-Line Hybrid Rice (两系法杂交水稻安全高效种子生产
技术). Beijing: China Agriculture Press, 2005. pp 24–31 (in Chi-
nese)
[18] Xiao C-L(肖层林), Zhou C-S(周承恕). Influencing factors in the
purity of hybrid seeds and purity-ensuring measures in two-line
hybrid rice. Hybrid Rice (杂交水稻), 2000, 15(2): 12–14 (in
Chinese with English abstract)
[19] He Z-M(何增明), Zhou Z-Y(周宗岳). The impacts of weather
conditions in hybrid rice seed production. Hybrid Rice (杂交水
稻), 2004, 19(2): 43–44 (in Chinese with English abstract)
[20] Chen H-L(陈汇林), Wu C-L(吴翠玲), Cao B(曹兵). Analysis on
adaptability of rice with a day length (to temperature) sensitive
sterility in south China. J Guangdong Meteorol (广东气象), 2002,
(2): 47–49 (in Chinese with English abstract)
[21] Huang Y-Q(黄银琪), Jiang W-S(姜文盛), Lü J-H(吕继红).
Analysis of climatic conditions in seed production of two-line
hybrid rice in the middle areas of Jiangsu province. Chin J
Agrometeorol (中国农业气象), 2002, 23(3): 15–17 (in Chinese
with English abstract)
[22] Wang K-J(汪扩军), Shuai X-Q(帅细强), Liu J-Q(刘家清), Zeng
Y-L(曾予龙). Climatic-ecological diagnoses on seed production
of two-line hybrid rice. J Appl Meteorol Sci (应用气象学报),
2003, 14(1): 93–100 (in Chinese with English abstract)
[23] Ma X-Q(马晓群), Xu M(徐敏), Zhang A-M(张爱民), Zhang
J-D(张家鼎). Assessment of climate risk for two-line hybrid rice
seed production in Hefei. J Anhui Agric Sci (安徽农业科学),
2002, 30(2): 182–184 (in Chinese with English abstract)
[24] Zhang Y(张翊), Zhang S-J(张水金), Xia S-Y(夏淑英), Yang D
(杨东), You Q-R(游晴如), Tu S-H(涂诗航), Zheng J-T(郑家团),
Huang T-X(黄庭旭). Meteorological factors affecting hybrid rice
seed production in Fujian. Fujian J Agric Sci (福建农业学报),
2010, 25(3): 298–302 (in Chinese with English abstract)
[25] Lei D-Y(雷东阳), Zhou X-J(周晓娇), Xiao C-L(肖层林), Kuang
H-Y(旷浩源), Chen Y-M(陈义明), Chen L-Y(陈立云). Climate
decision making support system for seed production bases of
two-line hybrid rice. Chin J Agrometeorol (中国农业气象), 2009,
30(1): 96–101 (in Chinese with English abstract)
[26] Chen L-Y(陈立云). Principles and Techniques of Two-Line Hy-
bird Rice (两系法杂交水稻的理论与技术). Shanghai: Shanghai
Scientific and Technical Publishers, 2001. pp 236−238 (in Chi-
nese)
[27] Chen L-Y(陈立云). Two-Line Hybrid Rice Research (两系法杂
交水稻研究). Shanghai: Shanghai Scientific and Technical Pub-
lishers, 2012. pp 19−21 (in Chinese)