不同生态环境和日温差对BS型小麦光温敏雄性不育系育性转换和农艺性状的影响
Effects of Different Ecological Environments and Daily Temperature Difference on Fertility Alteration and Agronomic Traits in BS Type Photo-Thermal Sensitive Male Sterile Wheat Lines
通讯作者:
收稿日期: 2023-02-3 修回日期: 2023-03-28 网络出版日期: 2023-07-19
基金资助: |
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Received: 2023-02-3 Revised: 2023-03-28 Online: 2023-07-19
作者简介 About authors
孙辉,主要从事光温敏雄性不育小麦选育与鉴定研究,E-mail:
BS型小麦光温敏雄性不育系(简称不育系)是二系法杂交小麦应用的核心,为了研究日温差(以下简称温差)对不育系育性的影响,提升不育系安全制种和高效繁种,以5份不育系(BS102、BS107、BS135、BS185和BS278)和常规品种京411为材料,利用多生态区分期播种试验结合人工气候箱光温调控试验,研究不育系的安全制种繁种播期,以及在不同温差条件下,比较不育系育性及农艺性状差异,分析温差与结实率及农艺性状相关性。结果表明,在北京顺义不育系繁种区,不育系BS185的安全繁种播期为10月10-20日,不育系BS135为10月15-20日,不育系BS102、BS107和BS278为10月20日。在河南邓州不育系制种区,5个不育系在10月5-25日播种时高度不育,均能够安全制种,其中BS102和BS107安全制种播期可达到10月30日。不育系在12 h 12 ℃(制种区光温条件)不同温差条件下,BS102和BS135受温差影响较小,制种安全性较好;BS107和BS185在温差10和15 ℃均可以安全制种,BS278在温差5、10和15 ℃可安全制种;温差与不育系结实率呈负相关,与株高和穗长呈正相关。不育系在14 h 16 ℃(繁种区光温条件)不同温差条件下,BS102和BS278受温差影响较小,BS107、BS135和BS185受温差影响较大,在温差10和15 ℃可以有效繁种;温差与不育系结实率呈正相关,与多数不育系株高呈正相关。说明提升温差更利于不育系的安全制种和高效繁种。
关键词:
BS type photo-thermal sensitive male sterile line is the core of the application of two-line hybrid wheat. Five BS type male sterile lines and a conventional variety Jing 411 were studied to investigate the relationship of the fertility with temperature difference for improving hybrid wheat seed production and propagation of the male sterile lines. We studied the safe seed production and propagation sowing date of sterile lines with differentially sowing tests and controlled experiments in growth chambers. Under the different temperature difference conditions, we compared the differences in fertility and agronomic traits of male sterile lines, and further analyzed the correlation between temperature difference and seed-setting rate and agronomic traits. The results showed the safe sowing dates of the sterile line BS185 was from October 10th to 20th, BS135 was from October 15th to 20th, and BS102, BS107 and BS278 were October 20th in the sterile line breeding area in Shunyi, Beijing. The safe sowing dates of five sterile lines with high sterility were from October 5th to 25th, which could be safe for seed production, and the safe seed production sowing dates of BS102 and BS107 could reach October 30th in the sterile line seed production area in Dengzhou, Henan. Under the different conditions of 12 h 12 ℃, BS102 and BS135 were less affected by temperature difference, and the safety of seed production was better. BS107 and BS185 could produce seeds safely at the temperature difference of 10 and 15 ℃, and safe seeds production of B278 could be achieved at the temperature difference of 5, 10 and 15 ℃. Seed-setting rate had negative correlations with temperature difference. Furthermore, plant height and spike length had positive correlations with temperature difference. Under the different conditions of 14 h 16 ℃, BS102 and BS278 were less affected by temperature difference, BS107, BS135 and BS185 were greatly affected by temperature difference, and could effectively breed at the temperature difference of 10 and 15 ℃. Seed-setting rate had positive correlations with temperature difference, plant height of most male sterile lines had positive correlations with temperature difference. Therefore, raising the temperature difference was more conducive to the safe seed production and efficient seed propagation of the sterile lines.
Keywords:
本文引用格式
孙辉, 赵昌平, 岳洁茹, 白秀成, 杨吉芳, 叶志杰, 张风廷.
Sun Hui, Zhao Changping, Yue Jieru, Bai Xiucheng, Yang Jifang, Ye Zhijie, Zhang Fengting.
小麦光温敏雄性不育主要表现为短日低温不育, 长日高温可育, 雄配子发育和育性表达受控于穗分化发育过程中的光照与温度变化[10-11]。近年来,我国陆续发现和应用了一批不同类型光温敏雄性不育小麦材料,包括C49S系列[12]、ES系列[13]、BS型[14]、LT-1-3A型[15]、BNS型[16-17]、337S型[18]和小麦蓝粒两用系[19]等。研究表明,BS型光温敏不育系为短日低温诱导,敏感期为药隔形成期至单核期,BS20临界温度为10~12 ℃[20],BS210临界温度为8~12 ℃[10],BS101临界光照时长为12~ 14 h[21]。C49S光温敏感时期为孕穗期,临界光照时长12 h,临界温度为12~14 ℃[22]。ES-10光温敏感时期为雌雄蕊分化期至四分体形成期,临界光照时长小于11.5 h,临界温度为9~11 ℃[23]。BNS的敏感时期为雌雄蕊分化期至四分体形成期,临界温度为8~ 12 ℃[24]。337S在穗分化阶段的短日低温和长日高温条件下均表现不育,在适当的播期表现可育[25]。目前关于小麦光温敏雄性不育系光温转换规律的研究很多,但在相同温度下,不同温差对不育系育性转换的影响尚未见报道。因此,本研究从温差对不育系育性的影响入手,研究不育系育性波动问题。
光温敏雄性不育小麦育性转换受光和温的调控。在不育条件下,可以实现杂交种生产;在可育条件下,可以自我繁殖。在前期对不育系育性转换敏感时期,光温转换临界阈值研究的基础上,本研究重点揭示温差变化对不育系育性转换的影响。BS型小麦光温敏雄性不育系具有育性稳定、制种性状优良、一般配合力好等优点,基于该不育系材料,目前已审定“京麦系列”杂交小麦品种22个。本研究通过多生态区分期播种鉴定与人工气候箱光温调控试验相结合,进一步揭示温差对不育系育性转换的影响,为其规模化高效安全的制种与繁殖种植区的建立提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
供试材料为5个BS型小麦光温敏雄性不育系BS102、BS107、BS135、BS185和BS278(B代表北京市农林科学院杂交小麦研究所选育,S代表不育系),其光温敏感时期在药隔至单核期,以常规小麦品种京411为对照。
1.2 试验设计
1.2.1 多生态区分期播种试验
于2018-2019年和2019-2020年小麦生长季,分别在北京市顺义区(116º39′ E,40º08′ N,海拔35 m,为不育系繁种区)和河南省邓州市(112º21′ E,34º40′ N,海拔120 m,为不育系制种区)进行田间试验。北京市顺义区分5期播种,播种时期依次是9月30日、10月5日、10月10日、10月15日和10月20日;河南省邓州市分7期播种,播种时期依次是10月5日、10月10日、10月15日、10月20日、10月25日、10月30日和11月4日。小区行长1.5 m,共4行,行距25 cm,株距3 cm,每试点均设2次重复。
1.2.2 温差试验
试验于2020-2021年和2021- 2022年在人工气候箱(BDW40,加拿大)内进行,湿度70%,光照强度125 μmol/(m2·s)。于10月1日播种于花盆,花盆规格26 cm(内径)×23 cm(高),置于田间,每盆留苗8株,底肥施磷酸二铵0.88 g、尿素0.63 g,于四叶一心期追施尿素0.63 g。春化完成后,将花盆移入温室,直到生长至所需生育期,然后移入人工气候箱进行不同光照和温度处理,非处理时期生长条件控制为光照时长12 h/d或14 h/d,抽穗前平均温度12 ℃,抽穗后平均温度16 ℃。每个材料处理4盆,每盆8株,设2次重复。
各温差处理见表1,不育系在12 h 12 ℃(制种区光温条件)不同温差下不育系育性转换处理光照时长为12 h/d(加光时间为6:00-18:00),处理平均温度为12 ℃,温差分别为0、5、10、15 ℃。处理时期为药隔期至单核期。
表1 不同温差处理
Table 1
处理 Treatment | 时间 Time | 温差 Temperature difference | |||
---|---|---|---|---|---|
0 | 5 | 10 | 15 | ||
平均温度12 ℃ Average temperature 12 ℃ | 22:00-2:00 | 12.0 | 9.5 | 7.0 | 4.5 |
2:00-6:00 | 12.0 | 11.0 | 10.0 | 9.0 | |
6:00-10:00 | 12.0 | 13.0 | 14.0 | 15.0 | |
10:00-14:00 | 12.0 | 14.5 | 17.0 | 19.5 | |
14:00-18:00 | 12.0 | 13.0 | 14.0 | 15.0 | |
18:00-22:00 | 12.0 | 11.0 | 10.0 | 9.0 | |
平均温度16 ℃ Average temperature 16 ℃ | 22:00-2:00 | 16.0 | 13.5 | 11.0 | 8.5 |
2:00-6:00 | 16.0 | 15.0 | 14.0 | 13.0 | |
6:00-10:00 | 16.0 | 17.0 | 18.0 | 19.0 | |
10:00-14:00 | 16.0 | 18.5 | 21.0 | 23.5 | |
14:00-18:00 | 16.0 | 17.0 | 18.0 | 19.0 | |
18:00-22:00 | 16.0 | 15.0 | 14.0 | 13.0 |
不育系在14 h 16 ℃(繁种区光温条件)不同温差下不育系育性转换处理光照时长为14 h/d(加光时间6:00-20:00),处理平均温度为16 ℃,温差分别为0、5、10、15 ℃。处理时期为药隔期至单核期。
1.3 田间农艺性状及育性调查
于开花前将每株主茎穗和1~2个分蘖穗套袋,成熟后调查小穗数、穗粒数、株高和穗长。结实率(%)=穗粒数/(小穗数×2)×100[26]。
1.4 数据处理
采用SPSS 22.0软件分析不同不育系不同光温处理下温差与不育系结实率及农艺性状的相关性,用Duncan法进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 多生态区分期播种结实率差异
综合2018-2019年和2019-2020年结实率表现,不育系在北京顺义的结实率明显高于河南邓州(表2和表3)。在北京顺义(表2),5个不育系晚播(10月20日)结实率均高于早播,结实率在30.00%以上可以界定为安全繁种播期;育性恢复较好的不育系为BS135、BS185和BS278,结实率可达到50.00%以上;不育系BS185的安全繁种播期为10月10-20日,不育系BS135的安全繁种播期为10月15-20日,不育系BS102、BS107和BS278的安全繁种播期为10月20日。在河南邓州(表3),结实率<2.50%时,不育系穗粒数<1,可以界定为安全制种播期。5个不育系10月5-25日播期的育性均较低,结实率为0.00%~1.69%,达到高度不育,均能够进行安全制种,其中BS102和BS107在10月5-30日结实率低于2.50%,可以安全制种,制种安全性更好,11月4日不育系均不能够达到安全制种要求。对照京411育性在不同年份2个地点和不同播期下表现均正常,无论年份间、地点间还是播期间的结实率差异均不显著,结实率为98.83%~101.95%。
表2 北京顺义不育系的结实率
Table 2
年份Year | 播种时期(月-日)Sowing date (month-day) | BS102 | BS107 | BS135 | BS185 | BS278 | 京411 Jing 411 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2018-2019 | 09-30 | 8.71e | 9.07e | 12.25e | 15.11e | 9.21e | 100.91a |
10-05 | 18.05d | 15.22d | 24.31d | 18.88d | 15.11d | 100.93a | |
10-10 | 19.22c | 17.13c | 25.12c | 40.03c | 22.87c | 100.99a | |
10-15 | 24.20b | 27.47b | 44.42b | 40.25b | 29.22b | 101.05a | |
10-20 | 33.23a | 35.88a | 56.21a | 53.32a | 55.13a | 101.03a | |
2019-2020 | 09-30 | 5.10e | 7.86d | 9.53e | 12.90d | 7.55d | 99.69a |
10-05 | 8.55d | 10.74b | 14.51d | 13.48d | 8.06d | 98.83a | |
10-10 | 10.80c | 11.36b | 20.98c | 30.41c | 17.75c | 100.02a | |
10-15 | 15.55b | 18.86b | 33.53b | 32.90b | 19.78b | 100.30a | |
10-20 | 30.20a | 33.04a | 55.71a | 50.44a | 52.75a | 101.95a |
数据后不同小写字母表示各播期处理间显著差异(P < 0.05),下同。
Values followed by different lowercase letters indicate significantly different among different treatments at P < 0.05, the same below.
表3 河南邓州不育系的结实率
Table 3
年份Year | 播种时期(月-日)Sowing date (month-day) | BS102 | BS107 | BS135 | BS185 | BS278 | 京411 Jing 411 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2018-2019 | 10-05 | 0.00f | 0.00f | 0.00f | 0.00f | 0.00f | 100.04a |
10-10 | 0.44e | 0.00f | 0.00f | 0.00f | 0.00f | 100.08a | |
10-15 | 0.45e | 0.54e | 0.16e | 0.35e | 0.19e | 100.07a | |
10-20 | 0.74d | 0.87d | 0.42d | 1.11d | 0.76d | 100.10a | |
10-25 | 0.95c | 1.68c | 0.92c | 1.69c | 1.11c | 100.09a | |
10-30 | 1.52b | 1.81b | 5.11b | 6.52b | 2.76b | 100.12a | |
11-04 | 7.06a | 8.75a | 10.41a | 11.33a | 10.73a | 100.10a | |
2019-2020 | 10-05 | 0.00c | 0.00f | 0.00f | 0.00f | 0.00f | 99.84a |
10-10 | 0.00c | 0.20e | 0.00f | 0.12e | 0.00f | 99.73a | |
10-15 | 0.00c | 0.23e | 0.10e | 0.15de | 0.29e | 99.90a | |
10-20 | 0.11c | 0.43d | 0.60d | 0.21d | 0.52d | 100.38a | |
10-25 | 0.21c | 0.57c | 0.81c | 0.33c | 0.71c | 100.24a | |
10-30 | 1.05b | 0.81b | 3.46b | 4.55b | 1.04b | 100.22a | |
11-04 | 3.72a | 7.53a | 5.25a | 7.66a | 3.83a | 100.17a |
2.2 不同温差对不育系农艺性状的影响
2.2.1 对育性的影响
由表4可知,在12 h 12 ℃不同温差下不育系结实率差异较大,BS102和BS135受温差影响较小,不同温差下结实率均低于2.50%,制种安全性较好;BS185、BS107和BS278受温差影响较大,温差0 ℃时结实率分别达到7.42%、14.88%和27.02%;BS107和BS185在温差10和15 ℃可以安全制种,BS278在温差5、10和15 ℃可以安全制种。在14 h 16 ℃不同温差下结实率差异较大,BS102和BS278受温差影响较小,不同温差下结实率均在30%以上;BS107、BS135和BS185受温差影响较大,在温差10和15 ℃可以有效繁种。对照京411在12 h 12 ℃和14 h 16 ℃不同温差下育性表现均正常,结实率差异均不显著,结实率为82.69%~93.16%。
表4 不同温差下不育系的结实率
Table 4
处理Treatment | 温差Temperature difference (℃) | BS102 | BS107 | BS135 | BS185 | BS278 | 京411 Jing 411 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
12 h 12 ℃ | 0 | 0.75a | 14.88a | 2.48a | 7.42a | 27.02a | 82.69a |
5 | 0.95a | 4.60b | 1.23a | 3.22b | 2.03b | 84.94a | |
10 | 0.75a | 0.64b | 0.34a | 1.29c | 0.74b | 83.56a | |
15 | 0.29a | 0.00b | 0.00a | 0.34d | 0.62b | 88.85a | |
14 h 16 ℃ | 0 | 31.16b | 19.54c | 2.28d | 13.98d | 38.41b | 90.02a |
5 | 35.85b | 20.97c | 11.71c | 21.18c | 43.06b | 87.51a | |
10 | 40.86b | 47.29b | 37.55b | 31.12b | 64.55a | 88.72a | |
15 | 60.71a | 54.03a | 56.80a | 47.03a | 80.12a | 93.16a |
2.2.2 对小穗数的影响
由表5可知,在12 h 12 ℃不同温差下不育系小穗数差异不大,BS185和BS278不同温差下小穗数差异均不显著;BS102、BS107在温差15 ℃时小穗数最少;与其他温差相比,BS135在温差15 ℃时小穗数显著增加。在14 h 16 ℃不同温差下不育系小穗数基本无差异,只有BS278在温差15 ℃时小穗数显著增加。对照京411在12 h 12 ℃不同温差下小穗数差异不显著,但在14 h 16 ℃温差0 ℃时小穗数显著高于其他温差处理。
表5 不同温差下不育系的小穗数
Table 5
处理Treatment | 温差Temperature difference (℃) | BS102 | BS107 | BS135 | BS185 | BS278 | 京411 Jing 411 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
12 h 12 ℃ | 0 | 18.35ab | 19.45a | 18.37b | 17.55a | 18.51a | 17.87a |
5 | 18.83a | 19.30ab | 18.47b | 18.35a | 18.92a | 17.94a | |
10 | 18.21ab | 19.55a | 19.13b | 18.06a | 18.91a | 17.73a | |
15 | 17.92b | 19.07b | 20.16a | 18.02a | 18.83a | 17.68a | |
14 h 16 ℃ | 0 | 18.94a | 20.07a | 19.91a | 18.78a | 19.53b | 18.44a |
5 | 18.82a | 19.63a | 19.66a | 18.53a | 19.31b | 17.48b | |
10 | 18.18a | 19.58a | 19.73a | 18.32a | 19.54b | 17.51b | |
15 | 18.90a | 20.12a | 19.86a | 18.81a | 19.98a | 16.93b |
2.2.3 对株高的影响
由表6可知,在12 h 12 ℃不同温差下不育系株高差异较大,随着温差增加,不育系株高增加,温差15 ℃时株高最大;BS102、BS107和BS135随着温差增加,株高增加15 cm以上;BS185和BS278随着温差增加,株高增加10 cm以上。在14 h 16 ℃不同温差下不育系株高差异不大,BS135、BS185和BS278在不同温差下株高差异不显著;BS102在温差10 ℃以上株高显著增加;BS107在温差5 ℃以上株高显著增加。对照京411在12 h 12 ℃温差15 ℃时株高比温差0和5 ℃时显著增加,在14 h 16 ℃不同温差下株高差异不显著。
表6 不同温差下不育系的株高
Table 6
处理Treatment | 温差Temperature difference (℃) | BS102 | BS107 | BS135 | BS185 | BS278 | 京411 Jing 411 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
12 h 12 ℃ | 0 | 48.74c | 51.60c | 36.89c | 40.96b | 52.13c | 78.86b |
5 | 53.67b | 56.91b | 48.53b | 41.53b | 54.92c | 79.06b | |
10 | 63.80a | 67.61a | 51.52ab | 48.10a | 61.15b | 80.85ab | |
15 | 65.78a | 69.11a | 55.20a | 50.99a | 65.66a | 82.70a | |
14 h 16 ℃ | 0 | 48.28b | 50.55b | 43.50a | 39.11a | 56.57a | 72.15a |
5 | 49.68b | 55.54a | 43.58a | 37.90a | 57.35a | 71.67a | |
10 | 54.43a | 55.00a | 43.11a | 38.08a | 58.45a | 71.08a | |
15 | 57.36a | 57.45a | 43.37a | 41.36a | 58.13a | 72.63a |
2.2.4 对穗长的影响
由表7可知,在12 h 12 ℃不同温差下不育系穗长差异略大,随着温差增加,不育系穗长增加;BS102随着温差增加,穗长变化不显著;BS107、BS135、BS185和BS278随着温差变化,穗长显著变化,温差15 ℃时穗长最大。不育系在14 h 16 ℃不同温差下不育系穗长差异不大;BS102、BS107、BS135和BS185随着温差增加,穗长变化不显著;BS278在温差15 ℃比0 ℃穗长显著增加。对照京411在12 h 12 ℃温差15 ℃与0 ℃穗长相比显著增加,在14 h 16 ℃不同温差下穗长差异不显著。
表7 不同温差下不育系的穗长
Table 7
处理Treatment | 温差Temperature difference (℃) | BS102 | BS107 | BS135 | BS185 | BS278 | 京411 Jing 411 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
12 h 12 ℃ | 0 | 7.30a | 8.39c | 9.37b | 7.57b | 6.84c | 7.76b |
5 | 7.69a | 8.98bc | 9.30b | 7.44b | 8.76b | 8.03ab | |
10 | 7.52a | 9.43b | 10.53ab | 7.52b | 9.21ab | 8.04ab | |
15 | 8.73a | 10.76a | 10.84a | 9.09a | 9.72a | 8.47a | |
14 h 16 ℃ | 0 | 6.72a | 8.34a | 10.67a | 6.68a | 8.97b | 6.62a |
5 | 6.84a | 8.02a | 10.30a | 6.93a | 9.03ab | 6.74a | |
10 | 6.77a | 8.07a | 10.45a | 6.92a | 9.34ab | 6.96a | |
15 | 6.74a | 8.30a | 10.44a | 6.73a | 9.74a | 6.73a |
2.3 温差与不育系结实率及农艺性状的相关性分析
相关性分析(表8)表明,在12 h 12 ℃,温差与不育系结实率呈负相关,其中与BS135和BS185呈显著负相关;与小穗数呈正相关或负相关,BS278呈极显著正相关;与株高呈正相关,其中BS102、BS107和BS185呈显著正相关;与穗长呈正相关,BS107呈显著正相关。在14 h 16 ℃,温差与不育系结实率呈正相关,其中与BS135、BS185和BS278呈显著正相关;与小穗数呈正相关或负相关,但相关性均不显著;与多数不育系株高呈正相关,其中与BS102呈显著正相关;与穗长呈正相关或负相关,BS278呈显著正相关。对照京411在12 h 12 ℃温差加大株高显著增加,结实率、小穗数和穗长均与温差相关性不显著;在14 h 16 ℃结实率、小穗数、株高和穗长与温差相关性均不显著。由此说明,在不育系制种区,提升温差可降低结实率,更利于不育系安全制种;在不育系繁种区,提升温差可提升结实率,更利于不育系高效繁种。
表8 温差与结实率及农艺性状的相关系数
Table 8
材料 Material | 12 h 12 ℃不同温差Different temperature of 12 h 12 ℃ | 14 h 16 ℃不同温差Different temperature of 14 h 16 ℃ | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
结实率 Seed-setting rate | 小穗数 Spikelet number | 株高 Plant height | 穗长 Spike length | 结实率 Seed-setting rate | 小穗数 Spikelet number | 株高 Plant height | 穗长 Spike length | ||
BS102 | -0.729 | -0.649 | 0.972* | 0.839 | 0.930 | -0.275 | 0.982* | -0.025 | |
BS107 | -0.913 | -0.551 | 0.966* | 0.968* | 0.942 | 0.045 | 0.892 | -0.056 | |
BS135 | -0.971* | 0.945 | 0.945 | 0.921 | 0.986* | -0.090 | -0.540 | -0.456 | |
BS185 | -0.953* | 0.437 | 0.958* | 0.757 | 0.984* | -0.067 | 0.563 | 0.140 | |
BS278 | -0.802 | 0.991** | 0.637 | 0.933 | 0.975* | 0.726 | 0.887 | 0.959* | |
京411 Jing 411 | 0.811 | -0.834 | 0.958* | 0.941 | 0.564 | -0.928 | 0.165 | 0.498 |
“*”表示显著相关(P < 0.05);“**”表示极显著相关(P < 0.01)。
“*”indicates significant correlation (P < 0.05);“**”indicates extremely significant correlation (P < 0.01).
2.4 不育系结实率与不同年份不同地域光温数据比较分析
表9 2019-2020年河南邓州、北京顺义不育系敏感期光温调查
Table 9
播种时期(月-日) Sowing date (month-day) | 河南邓州Dengzhou, Henan | 北京顺义Shunyi, Beijing | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
光照时长 Light hour (h) | 温度 Temperature (°C) | 温差 Temperature difference (°C) | 光照时长 Light hour (h) | 温度 Temperature (°C) | 温差 Temperature difference (°C) | ||
09-30 | - | - | - | 13.27 | 14.45 | 12.20 | |
10-05 | 11.85 | 11.53 | 13.35 | 13.35 | 14.55 | 12.20 | |
10-10 | 11.94 | 12.57 | 13.71 | 13.39 | 14.83 | 12.35 | |
10-15 | 12.01 | 12.76 | 13.33 | 13.43 | 15.28 | 12.55 | |
10-20 | 12.04 | 13.11 | 13.26 | 13.47 | 15.95 | 12.90 | |
10-25 | 12.11 | 13.11 | 13.14 | - | - | - | |
10-30 | 12.24 | 13.31 | 13.67 | - | - | - | |
11-04 | 12.28 | 13.45 | 13.67 | - | - | - |
表10 2017-2022年10月20日播期河南邓州、北京顺义不育系敏感期温度调查
Table 10
年份 Year | 河南邓州Dengzhou, Henan | 北京顺义Shunyi, Beijing | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
最高温 Maximum temperature | 最低温 Minimum temperature | 平均温度Average temperature | 温差 Temperature difference | 最高温 Maximum temperature | 最低温 Minimum temperature | 平均温度 Average temperature | 温差 Temperature difference | ||
2017 | 16.86 | 7.86 | 12.36 | 9.00 | 22.11 | 9.63 | 15.87 | 12.47 | |
2018 | 19.19 | 8.48 | 13.83 | 10.71 | 23.18 | 12.24 | 17.71 | 10.94 | |
2019 | 19.95 | 7.14 | 13.55 | 12.81 | 22.21 | 9.74 | 15.97 | 12.47 | |
2020 | 19.73 | 6.47 | 13.11 | 13.26 | 22.40 | 9.50 | 15.95 | 12.90 | |
2021 | 14.48 | 5.90 | 10.19 | 8.57 | 21.59 | 9.88 | 15.74 | 11.71 | |
2022 | 18.43 | 5.90 | 12.17 | 12.52 | 22.94 | 11.12 | 17.03 | 11.82 |
3 讨论
BS型小麦光温敏不育系是二系法杂交小麦的核心,不育系的安全制种和高效繁种是二系法杂交小麦的重点内容[2]。前人[20⇓⇓⇓-24]对小麦光温敏不育系光温转换规律对育性的影响研究多是针对平均温度,得到的温度转换阈值也是平均温度,但在相同温度下,不同温差变化对不育系育性转换的影响未见报道。本研究在日平均温度不变的情况下,研究不同温差对不育系育性的影响,拟从温差变化的角度揭示不育系制种、繁种的安全性问题。本研究分析(表9和表10)发现,平均温度对不同播期和不同年份间不育系结实率影响显著;温差对不同年份间不育系结实率影响显著。比较温差对不育系和对照常规小麦京411的影响发现,温差与京411结实率、小穗数和穗长相关性均不显著,这一点与不育系是不同的;在制种区温差与京411的株高呈显著正相关,这一点与部分不育系是相同的。
通过对2017-2022年河南邓州和北京顺义敏感期温度调查(表10),在河南邓州(不育系制种区),平均温度变化在10.19~13.83 ℃,温差变化在8.57~ 13.26 ℃,结合温差与不育系结实率的相关性分析(表8),温差与不育系结实率呈显著负相关,温差越大越利于不育系安全制种。在北京顺义(不育系繁种区)平均温度变化在15.74~17.71 ℃,温差变化在10.94~12.90 ℃,温差与不育系结实率呈显著正相关,提高温差可提升不育系繁殖产量。本研究通过人工气候箱试验以及多生态区分期播种的田间观测,充分验证了在平均温度不变的情况下,不同温差对不育系育性转换有显著影响,明确了提高温差可同时利于不育系的安全制种和高效繁种。
本研究初步探索了温差对不育系育性的影响,设置了0、5、10和15 ℃温差,大部分不育系能够在温差10和15 ℃安全制种和有效繁种。下一步可对温差进行更为精细的试验设置,并进一步研究制种区不育系最高温耐受能力和繁种区不育系最低温耐受能力,为筛选出更为安全优异的不育系材料提供理论支撑。
4 结论
在北京顺义不育系繁种区,育性恢复较好的不育系为BS135、BS185和BS278,结实率可达到50%以上,可以高效繁种。在河南邓州不育系制种区,5个不育系在10月5-25日播种高度不育,均能够安全制种。不育系在12 h 12 ℃不同温差条件下,温差与不育系结实率呈负相关;在14 h 16 ℃不同温差条件下,温差与不育系结实率呈正相关。在不育系制种区,提升温差可降低结实率,更利于不育系安全制种;在不育系繁种区,提升温差可提升结实率,更利于不育系高效繁种。
参考文献
杂交小麦产量形成的研究进展
DOI:10.11924/j.issn.1000-6850.casb17110122
[本文引用: 1]
为给杂交小麦强优势组合创制及高产栽培技术研究提供参考依据,笔者总结了杂交小麦产量形成过程中的产量构成及其贡献、光合优势及物质生产、群体结构建成、源库关系、根系发育等生物学规律,提出了通过挖掘穗粒数及粒重潜力、扩大库源比、提高资源利用效率、实施精量栽培等进一步挖掘小麦强杂种优势的策略,以期为加速杂交小麦走向生产应用提供指导。
温敏核雄性不育小麦BNS的育性转换规律初探
DOI:10.3969/j.issn.1004-3268.2010.07.001
[本文引用: 1]
为探讨低温雄性不育小麦BNS的育性转换规律,2007-2009年通过分期播种试验,对BNS育性转换特性进行了初步研究。结果表明,BNS具有不育彻底、育性转换彻底的特性,育性变化趋势为:完全败育-半不育-完全可育。低温是影响BNS育性转换的主要原因,表现低温不育,高温可育。BNS感受低温的敏感部位为发育的幼穗;BNS育性转换敏感期在抽穗前5~18 d,即雌雄蕊分化期至四分体形成期;在温度敏感期内,温度低于8℃时表现彻底不育,8~12℃是育性转换温度,温度高于12℃时表现完全可育。在豫北地区,9月23日-10月17日播种,表现彻底不育,可用于生产杂交种;11月18日以后播种均表现完全可育,可以自交繁殖不育系种子。
Fertility alteration in the photo-thermo-sensitive male sterile line BS20 of wheat (Triticum aestivum L.)
Inheritance of thermo- photoperiod sensitive male sterility in wheat
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