全 文 ：第 29 卷 第 2 期 作　物　学　报 V ol. 29, N o. 2
2003 年 3 月　 241～ 244 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA pp. 241～ 244　M ar. , 2003
水稻同核异质广亲和不育系的选育及主要农艺性状分析α
占小登1, 2　曹立勇1, 2　翟虎渠3　程式华3 , 1, 2
(1中国水稻研究所, 国家水稻改良中心, 浙江杭州 310006; 2中国水稻研究所农业部水稻生物学重点实验室, 浙江杭州 310006; 3 中国农业科
学院, 北京 100081)
摘　要　通过杂交、花药培养和籼粳属性分子标记检测, 育成广亲和保持系国广B。以生产上广为应用的 6 种不育质
源野败型、矮败型、冈型、D 型、印水型和 K 型为不育细胞质供亲, 以广亲和保持系国广B 为细胞核供体, 进行同核异
质广亲和不育系的转育, 经过连续 7 代回交作核置换育成一套同核异质广亲和不育系, 并对该套不育系的主要性状进
行分析比较。结果表明, 在相同的细胞核背景下, 不同细胞质源不育系的主要性状除分蘖盛期的分蘖数和剑叶叶角表
现有显著差异外, 其它性状表现的差异均未达显著水准, 说明该套不育系的考察性状主要由核基因控制, 细胞质效应
较小。
关键词　同核异质; 广亲和; 不育系; 农艺性状; 水稻
中图分类号: S511　　　文献标识码: A
D evelopmen t of Isonucleus-a llocytopla sm ic CM S L ines withW ide Compa tibil ity in
R ice and The ir Performance in M a in Agronom ic Characters
ZHAN X iao2D eng1, 2　CAO L i2Yong1, 2　ZHA I H u2Q u3　CH EN G Sh i2H ua3 , 1, 2
(1 N ational Center f or R ice Im p rovem ent, China N ational R ice R esearch Institu te, H angzhou 310006; 2 K ey L aboratory f or R ice B iology , M inistry
of A g riculture, China N ational R ice R esearch Institu te, H angzhou 310006; 3 Chinese A cad em y of A g riculture S cience, B eij ing 100081, China)
Abstract　Guoguang B , a m ale m ain tainer line w ith w ide compatibility, w as developed th rough crossing,
an ther culturing com bined w ith R FL P m arker p robing. U sing WA , DA , G, D , ID and K type CM S lines as
differen t cytop lasm ic donors and Guoguang B as the donor of nucleus and w ide compatibility, a set of
isonucleus2allocytop lasm ic w ide compatible CM S lines w as successfully bred th rough con tinuous backcross w ith
7 generations. It w as show n that isonucleus2allocytop lasm ic w ide compatible CM S lines have no sign ifican t
difference in most of agronom ic characters excep t in the tillering capacity in late grow th stage and the flag leaf
angle. T he most of agronom ic characters in isonucleus2allocytop lasm ic w ide compatible CM S lines w ere
con tro lled by nucloeus genes w ith sm all effect of cytop lasm.
Key words　 Isonucleus2allocytop lasm ic; W ide compatibility; Cytop lasm ic M ale Sterile (CM S) lines; O. sativa
L.
　　目前, 生产应用的雄性不育细胞质源大致分为
三 大 类: 一 是 来 源 于 普 通 野 生 稻 (O ry za
ruf ip og on) , 包括野败型、矮败型和红莲型; 二是来
源于普通栽培稻籼亚种 (O. sativa subsp. ind ica) , 包
括冈型、D 型和印尼水田谷等籼质籼核和BT 型、
滇型等籼质粳核型; 三是来源于普通栽培稻粳亚种
(O. sativa subsp jap onica) , 此类来源的不育系有粳
质籼核的 K 型用于生产[ 5 ]。目前, 印尼水田谷型、
冈型、D 型及 K 型等胞质不育系的应用面积不断扩
大, 不同细胞质对不育系各性状的影响各不相同,α 基金项目: 国家自然科学基金资助项目 (39970448) ; 国家农业科技跨越计划资助项目 (1999201) ; 浙江省青年科技人才培养专项基
金资助项目 (RC97220) ; 浙江省 8812 计划资助项目 (00111203021)。农业部水稻生物学重点实验室开放基金资助。
作者简介: 占小登 (19762) , 男, 研究实习员。　　3 通讯作者。　　A uthor for correspondance
Received on (收稿日期) : 2001212211, A ccep ted on (接受日期) : 2002206213

如何合理利用多样性的雄性不育细胞质源, 已成为
杂交水稻育种中的新问题; 另一方面, 广亲和基因
的发现、研究和利用也为解决籼粳交不亲和的难题
开辟了新途径。
同核异质间的差异属胞质效应, 同核异质广亲
和不育系的创建及比较分析, 有助于充分利用不同
的不育胞质, 增加杂交水稻的遗传多样性。本文报
道一套水稻同核异质广亲和不育系的创建及其主要
农艺性状比较, 以明确不同的细胞质源对不育系的
性状表现的影响, 为新不育系的选育及优势组合的
配制提供理论参考依据。
1　材料与方法
1. 1　供试材料
广亲和保持系国广B 的亲本为大面积应用的
杂交稻保持系协青早B 和广亲和保持系 064B。同
核异质广亲和不育系构建选用 D 型 (D 18A、
D 62A )、K 型 (K17A、K18A )、冈型 (冈 46A )、印
尼水田谷型 (Ê 232A )、矮败型 (协青早A )、野败型
(珍汕 97A ) 6 种质源的不育系作为细胞质供亲, 国
广B 为细胞核供体。
1. 2　试验方法
1. 2. 1　广亲和性测定　　选用南京 11 (籼)、 IR 36
(籼)、秋光 (粳)、巴里拉 (粳) 4 个广亲和测验种为
父本, 分别与国广B 测交, 分别测定其 F 1 代杂种的
结实率。
1. 2. 2　分子标记检测籼粳属性　　采用 R FL P 分
子标记。提取各株系的总DNA , 参照M cCouch 等
人的方法[ 8 ]进行R FL P 分析, 但探针标记、分子杂
交和信号检测采用 ECL 检测系统。选用的限制性
内切酶为 E coR É 和H indË。所用探针由美国康乃
尔大学 T ank sley 实验室提供。
从庄杰云等推荐的可用于籼粳交群体基因作图
的 95 个R FL P 探针中[ 9 ] , 筛选出对构建遗传群体的
籼型亲本特青和粳型亲本 02428 特异的 30 个探针
用于检测。各株系的粳型亲本带数与籼型亲本和粳
型亲本带数的总和之比, 为该株系的粳型标记指数。
1. 2. 3　农艺性状考察　　以该套不育系为材料,
2001 年在杭州中国水稻所试验基地播种。播种期
为 5 月 19 日, 移栽期为 6 月 18 日。每一品种种一
小区, 每小区 20 行, 每行 12 株, 2 次重复。整个生
育期肥水管理同大田, 全部试验材料生长发育正
常。每小区固定 10 株考察。
不育系材料主要考察其株叶形态 (分蘖力、株
高、上三叶) , 花粉育性, 开花习性 (开花时间、柱
头活力、柱头外露率) , 穗部性状 (穗粒数、包颈外
露率) , 方法见参考文献。
所有数据分析、图表及表格绘制均在 Excel 上
进行。
2　结果与分析
2. 1　同核异质广亲和不育系的选育
064B 为粳型广亲和系 02428 和偏籼型广亲和
系培矮 64 杂交, 应用改良花药培养法育成的广亲
和保持系, 以该保持系连续对珍汕 97A 回交作核置
换, 回交 6 代后, 不育系性状表现稳定, 育成了广
亲和不育系 064A。1996 年, 针对 064B 的某些不
足, 我们利用花培法对其进行改良, 1997 年在杭州
种植测交 F 1, 在 064Bö协青早B 的花培后代中发现
其中一花培株系具有完全保持雄性不育的特性, 且
综合性状良好, 定名为国广B。
应用 R FL P 分子标记法对国广B 的籼粳属性
测定表明, 与其亲本 064B 的粳型分子标记指数
(0. 42) 相比, 国广B 的粳型分子标记指数下降至
0. 31, 属中间偏籼型。广亲和性测验表明, 国广B
与 4 个籼、粳广亲和测验种 (南京 11、IR 36、秋光、
巴里拉 ) 的测交 F 1 的结实率分别为 84. 5%、
78. 3%、77. 3%、75. 8% , 而 064B 与 4 个籼、粳广
亲和测验种测交 F 1 的自交结实率分别为 83. 4%、
78. 2%、83. 4% 和87. 1% , 都属于一级广亲和材
料, 这说明国广B 广亲和性与 064B 相仿, 但其开
花习性较好。稻瘟病抗性鉴定表明, 国广B 的抗性
较 064B 有很大的增强。
1997 年, 我们选用在生产上广为应用的野败
型、矮败型、冈型、D 型、印水型和 K 型 6 种质源
不育系作为不育胞质供体, 以国广B 对它们作核置
换, 至今已连续回交 7 代, 性状表现基本稳定, 育
成了一套同核异质广亲和不育系, 并于 2001 年 9
月通过了浙江省科技成果鉴定。
2. 2　不同胞质对不育系各株型性状的影响
2. 2. 1　分蘖力　　从图 1 可以看出, 在各个质源
的不育系中, 冈型不育系的分蘖最早达到稳定状
态, 7 月 25 日以后就不再增长, 最高分蘖维持在 16
个左右。其它 5 个不育系则在 8 月 8 日才稳定, 较
之冈型不育系迟了两周。在 6 个不同质源的不育系
中, 以印尼水田谷型不育系的分蘖力最强, 最高分
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蘖达到了 21 个, 而D 型及矮败型不育系分蘖力最
低, 最高分蘖为 15 个。这说明不同的细胞质源对不
育系能达到的最高分蘖数都是有影响的, 在育种中
若想杂种达到多蘖而增产的目的, 以选用印水型胞
质不育系为最佳。
图 1　　不同细胞质源不育系生育后期分蘖动态
F ig. 1　　T illering capacity of isonucleus2allocytop lasm ic
CM S lines w ith w ide compatibility
2. 2. 2　叶型比较　　不育系的株型性状在很大程
度上决定着其杂种后代的株型及产量表现。而上三
叶的叶角及长宽等性状又对株型有着直接的影响。
在生产上, 现在我们一般认为株型较紧、叶片挺
直、长宽适中而稍带卷曲为能取得高产的株型性
状。以国广B 作核置换育成的 6 个质源不育系中,
株型普遍紧凑, 叶片挺直。由表 1 可以看出, 6 个
不同质源不育系的剑叶角度只有D 型和野败型两
种胞质不育系叶角差异在 Α= 0. 05 水平上显著, 其
余质源不育系间皆不显著。剑叶的叶长、叶宽及倒
二、倒三叶的性状各不同质源不育系间都没有显著
差异, 这说明了不育系细胞质除对剑叶叶角大小有
影响外, 对叶片的其它性状影响不明显。从该套同
核异质不育系株型的田间表现来看, 表现也较一
致, 很难在田间对它们作区分, 这也说明了叶片等
株型性状主要由细胞核基因控制。选育剑叶挺直、
株型较紧的不育系时, 以选用D 型胞质为最佳。
2. 3　各质源不育系株高及穗部性状比较
从表 2 可以看出, 6 种质源不育系中株高以 K
型不育系最高, 为 70. 53 cm , 野败型不育系最低,
为 67. 7 cm , 但它们的差异不显著。在柱头外露这
一性状上, K 型胞质不育系具有明显的优势, 在 6
个质源不育系中最高, 为 64. 94% , 较之柱头外露
率最低的冈型不育系 (58. 27% ) 高出 6. 67 个百分
点, 亦未达显著水平。从表中还可以看出, 在每穗粒
数、包颈率等方面, 6 种质源不育系间虽有差异, 但
也未达到显著水平。这说明不育系的胞质不同, 但主
要农艺性状的差异不大。在选育新不育系时, 如对柱
头外露率要求较高, 以选用 K 型不育系为最佳。
表 1　　不同质源不育系上 3 叶叶型
Table 1　　Characters of upper 3 leaves in isonucleus-allocytoplasm ic CM S l ines with wide compatibil ity
细胞质源
O rigin of
cytop lasm
剑叶　F lag leaf
叶角
L eaf
angle
(°)
叶长
L eaf
length
(cm )
叶宽
L eaf
w idth
(cm )
倒二叶　Second leaf
叶角
L eaf
angle
(°)
叶长
L eaf
length
(cm )
叶宽
L eaf
w idth
(cm )
倒三叶　Third leaf
叶角
L eaf
angle
(°)
叶长
L eaf
length
(cm )
叶宽
L eaf
w idth
(cm )
D 型　D type 13. 5 24. 7 1. 8 17. 4 37. 8 1. 6 20. 6 40. 9 1. 4
K 型　K type 15. 9 23. 8 1. 9 17. 7 39. 3 1. 6 23. 0 41. 9 1. 6
冈型　G type 16. 2 23. 9 1. 8 16. 4 37. 4 1. 6 29. 3 39. 1 1. 4
印水型　 ID type 15. 4 25. 9 1. 9 18. 7 40. 1 1. 6 27. 1 40. 9 1. 5
野败型　WA type 17. 3 25. 1 1. 8 19. 6 41. 7 1. 6 23. 6 38. 6 1. 5
矮败型　DA type 15. 6 23. 5 1. 8 16. 7 37. 8 1. 6 22. 7 40. 3 1. 4
2. 4　各质源不育系开花习性及育性比较分析
2. 4. 1　花时　　从表 3 可以看出, 各不同质源不
育系始花时间及开花高峰时间均无大的差别, 终花
时间印水型、冈型质源较其它不育系早 30 分钟左
右, 各质源不育系单花开闭颖时间相差不大, 都为
4 小时左右。但相对来说, 冈型不育系单花开花时
间持续较长, 而印水型较短。从表中还可以看出,
各质源不育系无论是始花、终花时间及开花高峰时
段均比较一致, 说明细胞质基因对不育系开花时间
及花时长短没有多少影响。
2. 4. 2　柱头活力及花粉育性　　对各质源不育系
的柱头活力测定表明, D 型、K 型和印水型的柱头
活力较差, 到第五天已无活力, 而其它三种胞质的
柱头到第 6 天仍有一定的活力, 这说明细胞质对柱
3422 期　　　　　　　　　　占小登等: 水稻同核异质广亲和不育系的选育及主要农艺性状分析　　　　　　　　　　　　　

表 2　　不同质源不育系株高及穗部性状
Table 2　　Plant he ight and pan icle character in isonucleus-
allocytoplasm ic CM S l ines with wide compatibil ity
细胞质源
Cytop lasm
origin
　
株高
P lant
heigh t
(cm )
每穗总
粒数
Grainsö
panicle
包颈粒率
Rate
of grains
in neck (% )
柱头外露率
Stigm a
exsertion
rate (% )
D 型　D type 69. 85 154. 2 25. 5 60. 48
K 型　K type 70. 53 157. 2 26. 4 64. 94
冈型　G type 69. 17 159. 5 23. 6 58. 27
印水型　 ID type 68. 75 156. 4 25. 9 62. 52
矮败型　DA type 67. 89 159. 1 22. 9 62. 32
野败型WA type 67. 7 161. 2 28. 3 62. 60
表 3　　不同质源不育系的花时观察
Table 3　　Flower ing time in isonucleus-allocytoplasm ic
CM S l ines with wide compatibil ity
细胞质源
Cytop lasm
origin
　
始花
时间
Begining
tim e
开花高峰时间
F low ering
most active
tim e
终花
时间
End
tim e
单花开闭
颖时间
Duration of
sp ikelet
flow ering (h)
D 型　D type 9: 10 11: 30～ 12: 30 15: 00 4. 0
K 型　K type 9: 10 11: 30～ 12: 30 15: 00 4. 0
冈型　G type 9: 10 11: 30～ 12: 30 14: 30 4. 25
印水型　 ID type 9: 10 11: 30～ 12: 30 14: 30 3. 83
矮败型 DA type 9: 10 11: 30～ 12: 30 15: 00 3. 92
野败型WA type 9: 10 11: 30～ 12: 30 15: 00 4. 17
头活力有影响。对该套不育系取样观察表明, 各质
源不育系不育株率均达 100% , 套袋自交结实率为
0% , 镜检结果表明, 6 种胞质不育系不育度均大于
99. 5% , 说明在核质互作产生不育后, 其育性不受
质源背景的影响。
3　讨论
细胞质对杂种优势的影响, 已有一些研究, 认
为雄性不育细胞质对杂交稻的主要农艺性状多数表
现出负效应 (如株高、穗长、结实率、成穗率等) ,
也有正向优势情况 (如抽穗期、最高分蘖数) , 且不
同类型的细胞质间存在一定的差异[ 3, 4, 6, 7 ]。如何选
用负效应较小而正向优势又相对较大的不育胞质及
配制强优杂交组合, 是今后育种工作需解决的问
题。
本研究结果表明, 在同一生长条件下, 同核不
同胞质不育系的外部形态特征差异微小, 对诸多异
交性状影响的差异性, 也未达到显著程度, 但由于
它们的胞质遗传基础具有多样性, 所以在各异交性
状上总是或多或少存在不同程度的差异。因此, 在
不育系选育及改良某一特定异交性状时, 质源的筛
选仍然是有效的。例如欲选育有较高柱头外露率的
新不育系, K 型不育质源最好; 选育强蘖型的不育
系, 则可选择印水型不育胞质。
致谢: 南京农业大学实习生陈英豪在实习期间为完
成本论文做了大量工作, 特此致谢。
References
[ 1 ]　Sun Z2X (孙宗修) , Cheng S2H (程式华) , H y brid R ice B reed ing 2
　 　 f rom T hree L ines, Tw o L ines to O ne L ine. Beijing: China
A griculture Science and Technology Book Concern, 1994
[ 2 ]　T ian D 2C (田大成). T he T heory and T echnology of H y brid
R ice S eed s P rod ucing w ith H igh Y ield. Chengdu: Sicuan
Sciences and Technology Book Concern, 1991
[ 3 ]　W ang W 2M (王文明). The genetic variety and molecule base of
the CM S cytop lasm in O ry za sativa L. Sichuan A griculture
U niversity. D octor′s D issertation, 32～ 43. 1997
[ 4 ]　Yan W 2G (严文贵) , L I S2K (李实蒉). Study on cross behavior
about som e isonucleus2allocytop lasm ic CM S lines in rice. H y brid
R ice, 1987, (4) : 8～ 11
[ 5 ]　W ang Y2R (王彦荣) , W ang Y (王妍) et al. Summ arizing of
study on CM S cytop lasm influence in rice. L iaoning A g ricultural
S ciences, 2000, (3) : 33～ 36
[ 6 ]　Chen P ( 陈 萍 ). Study on the influence in different CM S
cytop lasm to heterosis. H y brid R ice, 1992 (3) : 42～ 44
[ 7 ]　Sheng X2B (盛孝邦) et al. Developm ent of the CM S cytop lasm
studies of hybrid rice in China. A g ricultural S ciences in China.
1986 (6) : 12～ 16
[ 8 ]　M cCouch S R, Kochert G, Yu Z H , et al. M olecular m app ing of
rice chromosom es. TA G , 1988, 76: 815～ 829
[ 9 ]　Zhuang J Y, Q ian H R , Zheng K L , et al. Screening of h igh ly2
poly2morphic RFL P p robes in O ry za sativa L. J Genet and
B reed , 1998, 52: 39～ 48
442　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　29 卷