Effect of Temperature on Pollen Fertility in Inter-Subspecific Rice Hybrids

Seventeen rice varieties and hybrids of different types (indica, japonica, javanica, indica hybrid, japonica hybrid and inter-subspecific hybrid) were evaluated to determine the effect of temperature on pollen fertility in inter-subspecfic hybrids. The pollen fertility of inter-subspecific hybrids was greatly reduced when average daily temperature dropped to 22.0 - 23.0℃ at meiosis stage, and the extent of pollen fertility reduction varied greatly with respect to different hybrids. However, the pollen fertility reduction of indica and japonica hybrids and conventional varieties was not obvious under the same regime of temperature conditions. When the average daily temperature dropped to 20℃, the pollen development of conventional varieties and hybrids was also affected. Correlation analysis revealed that there existed a positive correlation between pollen fertility and average daily temperature. A significant difference (P＜0.01) was also found between the two correlation coefficients i.e. inter-subspecific hybrids and conventional varieties. Temperature at meiosis stage of pollen mother cell was a key factor in pollen developing, and the pollen fertility of inter-subspecific hybrids was more sensitive to low temperature than that of traditional variety.     

温度对亚种间杂种花粉育性的影响

以17个不同类型的籼、粳、爪哇型品种及其杂种为材料,通过分期播种,研究了温度变化对花粉育性的影响。结果表明,当花粉母细胞减数分裂期的日平均气温低于22~23℃时,亚种间杂种的花粉育性显著降低,不同组合花粉育性存在明显差异,而品种间杂种和常规品种的花粉育性受影响较小;当花粉母细胞减数分裂期的日平均气温低于20℃时,常规品种和品种间杂种的花粉发育也受到不同程度的影响,不同品种与组合间存在差异。花粉母细胞减数分裂期的日平均温度与花粉育性的相关性分析表明,温度与花粉育性呈显著正相关,亚种间杂种与常规品种的相关系数存在极显著差异。说明减数分裂期的花粉育性受温度影响,温度对亚种间杂种花粉育性的影响较常规品种大。关键词     

Correlation and Regressive Model Between Spikelet Fertilized Rate and Temperature in Inter-Subspecific Hybrid Rice

To study the sensitivity of inter-subspecific hybrid rice to climatic conditions, the spikelet fertilized rate (SFR) of four types of rice including indica-japonica hybrid, intermediate hybrid, indica and japonica were analyzed during 2000-2004. The inter-subspecific hybrids showed lower SFR, and much higher fluctuation under various climatic conditions than indica and japonica rice, showing the inter-subspecific hybrids were sensitive to ecological conditions. Among 12 climatic factors, the key factor affecting rice SFR was temperature, with the most significant factor being the average temperature of the seven days around panicle flowering (T7). A regressive equation of SFR-temperature by T7, and a comprehensive synthetic model by four important temperature indices were put forward. The optimum temperature for inter-subspecific hybrids was estimated to be 26.1-26.6℃, and lower limit of safe temperature to be 22.5-23.3℃ for panicle flowering, showing higher by averagely 0.5℃ and 1.7℃, respectively, to be compared with indica and japonica rice. This suggested that inter-subspecific hybrids require proper climatic conditions. During panicle flowering, the suitable daily average temperature was 23.3-29.0℃, with the fittest one at 26.1-26.6℃. For an application example, optimum heading season for inter-subspecific hybrids in key rice growing areas in China was as same as common pure lines, while inferior limit for safe date of heading was about a ten-day period earlier than those of common pure lines.     

水稻籼粳杂种育性的QTL分析

 以籼稻保持系珍汕97B和粳稻保持系辽91B为亲本,构建了一个包含176个单株的F2群体及123个SSR标记的遗传图谱,在3种环境下联合检测控制花粉育性和小穗育性的QTL。共检测到3个控制花粉育性的主效应（加性效应和显性效应）QTL（qPF3、qPF5和qPF6）和4个控制小穗育性的主效应QTL（qSF3、qSF5、qSF6和qSF8）,其中qPF5与qSF5、qPF6与qSF6均为同一个QTL,为重要的育性QTL。另外,检测到3对花粉育性和4对小穗育性QTL间互作,说明上位性效应对籼粳杂交后代的育性具有重要作用。     

水稻开花期高温胁迫下的花粉育性QTL定位

 以耐热水稻品系996和热敏感品系4628为亲本构建的重组自交系为材料,采用水稻开花期高温胁迫下的花粉育性为指标,对水稻耐热性进行了QTL分析。采用复合区间作图法检测到2个花粉育性耐热性QTL,暂命名为qPF4和qPF6。qPF4位于第4染色体上的RM5687―RM471区间,LOD值为7.54,对高温胁迫下花粉育性的表型解释率为15.1%,来自耐热亲本996的等位基因使高温下花粉可育率提高7.15%。qPF6位于第6染色体上的RM190―RM225标记区间,LOD值为4.43,对高温胁迫下花粉育性的表型解释率为9.31%,能使高温下花粉可育率提高5.25%,加性效应亦来自耐热亲本996的等位基因。定位到的2个耐热QTL为进一步精细定位以及通过分子标记辅助选择培育耐热水稻新品种奠定了基础。     

两系亚种间杂交稻结实生理调节的研究

两系亚种间杂交稻结实生理调节的研究庄宝华，林菲，洪植蕃（福建农学院，福州３５０００２）ＰｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｏｎＦｅｒｔｉｌｉｔｙｏｆＴｗｏ－ｌｉｎｅＩｎｔｅｒｓｕｂｓｐｅｃｉｅｓＲｉｃｅＨｙｂｒｉｄｓ￥ＺＨＵＡＮＧＢａｏｈ...     

Quantitative Trait Loci Associated with Pollen Fertility under High Temperature Stress at Flowering Stage in Rice (Oryza sativa)

High temperature stress (HTS), an increasingly important problem in rice production, significantly reduces rice yield by reducing pollen fertility and seed setting rate. Breeding rice varieties with tolerance to HTS at the flowering stage is therefore essential for maintaining rice production as the climate continues to become warm. In this study, two quantitative trait loci (QTLs) underlying tolerance to HTS were identified using recombinant inbred lines derived from a cross between an HTS-tolerant rice cu...     

两系杂交稻杂种低温下育性稳定性的初步研究

考察了水稻常规品种及两系杂交稻在低温影响后的花粉育性变化。结果表明：ａ）低温是影响水稻常规品种育性稳定性的重要生态,且受低温影响后不同品种表现出育性稳定性的明显差异;ｂ）在常温下杂种Ｆ１均能基本恢复正常可育,但在低温下Ｆ１的花粉育性都有所下降,且下降幅度在组合间差异明显;ｃ）Ｆ１的育性的稳定性与父本对低温的敏感程度有关;ｄ）母本对Ｆ１的育性稳定性也有重要影响。     

水稻籼粳交F1花粉育性检测方法的研究——兼论其雌雄配子的育性问题

 以5个籼粳交组合的F₁植株、1个低育的DH系和CPSLO17(对照品种)为材料，考察其结实率和花粉育性，花粉育性采用两种方法观察，I₂-KI法和苏木精法，其中苏木精法是一种观察籼粳交花粉育性的新方法，用此法可直接在正常的成熟花粉中看到两个精子。结果表明，I₂-KI法观察的花粉育性与结实率有显著差异，而苏木精法观察的花粉育性与结实率无差异。由此推论籼粳交F₁不但存在雄配子部分不育而且还存在雌配子部分不育，两者的部分不育程度是相同的。     

光照长度对三系杂交水稻不育系育性影响的研究

以珍汕97A、V20A、龙特浦A、博A为材料,通过暗室人工遮光处理,研究了它们的育性对光照长度的反应。试验结果表明,珍汕97A、V20A、博A在不同光照长度条件下,育性反应不同,龙特浦A的育性有明显反应,而且随着光照长度的增加,不育性愈好,呈幂函数关系。珍汕97A、V20A和博A没有明显的变化。     

水稻温敏不育系育性与温度的相关性分析

通过利用水稻温敏核不育系分期播种试验在不同的自然温度条件下的育性观察结果，进行育性与温度的相关性分析，结合散布图，可以判定温敏雄性不育系育性转换的温度敏感期及敏感期长短，不育基因表达所需的临界日均温值以及育性的稳定性。结果表明，温敏不育系的可育性与敏感期日均温呈极显著的负相关，不同不育系的温敏期距开花的具体日期，临界日均温值和育性遗传稳定性是不同的。     

水稻高世代光温敏不育系低温下育性选择效果研究

1997—2000年,以两系杂交水稻生产上应用最广泛的籼型实用光温敏核不育系培矮64S及其后代选系为材料,藉人工气候室的人控低温条件,研究了在22—23℃的低温处理下对高世代光温敏不育系的育性实施选择的效果。结果表明,经不同次选择的1997—1999年各年度间育性差异明显,选择次数较多的年度其低温处理后育性波动期内花粉不育度极显著高于选择次数较少的年度,说明对育性实施选择的效果显著。进一步对同一谱系不同选择次数株系在低温处理后的育性波动期内花粉不育度进行比较,发现单株选择对育性的影响有2种情况：1)在育性未稳定的株系内实施选择是有效的,增加选择次数可以显著提高株系的不育度;2)在育性稳定后的株系内实施选择是无效的,增加选择次数并不能提高株系的不育度。因此,对高世代光温敏不育系的育性进一步实施选择的效果关键取决于其育性：是否已稳定。     

盛夏低温对光敏核不育水稻育性稳定性的影响

石明松发现湖北光敏感核不育水稻(HPGMR)具有长日诱导花粉不育,短日诱导花粉可育的育性转换特性;元生朝等探明了诱导HPGMR农垦58S育性转换的敏感期是在稻穗分化的第二次枝梗及颖花原基分化期至花粉母细胞形成期;贺浩华等研究表明;HPGMR的育性转换除受光照因子影响外,还有温度的作用,即光温组合效应,在一定的低温条件下,长口不能诱导花粉完全不育,但不同的HPGMR光周期诱导花粉完全不育所需温度不同。武汉在1989年盛夏期(指7月21日至8月10日的酷署期)出现了低温,这无疑对HPGMR的育性稳定性将产生影响,为此,我们对1989年在武昌观察的三个籼型、二个粳型HPGMR的育性变化进行了分析。     

水稻籼粳核质核杂种研究初探

籼质粳核核质杂种配普通籼稻,粳质籼核核质杂种配普通粳稻,以及这两种核质杂种互交F1,称之为核质核杂种.研究表明,核质核杂种既保持了或基本保持了籼粳稻亚种间的杂种优势水平,又克服了籼粳稻亚种间不亲和的问题、植株超高问题和不能正常抽穗等问题.探索了一条亚种间杂种优势利用的新途径.     

水稻亚种间杂种后代Pgi-1同工酶的异常分离

 采用籼稻品种与粳稻品种或偏粳型广亲和性品种的杂交后代F₂集团8个，分析了位于第3染色体上的Pgi-1同工酶的分离情况。其中4个F₂集团表现为显著或极显著偏离正常的孟德尔分离比例，带粳稻标记基因Pgi-1的配子明显减少，只占总受精配子的41.4%±2.8%。而另4个F₂集团则保持正常分离比例。分析结果表明， Pgi-1的异常分离与雌性育性无关，也不是由于花粉形态性败育而致，在第3染色体Pgi-1附近，存在一个独立于ga-2和ga-3的新的配子体基因，控制花粉的受精竞争。在该配子体基因位点上，一些粳稻品种或偏粳型广亲和性品种具有的等位基因可以消除籼粳交后代中由于受精竞争而导致的粳配子败育。     

早红突A不同穗位颖花花粉育性的变异

从6月11日至7月2日连续观察早红突A花粉育性的变化动态，不同时期镜检结果表明，染色花粉频率呈现较大变（27．1％－92．3％），染色花粉数与颖花着生的部位有密切关系。其中，第4枝梗染色花粉频率相对较高，第6枝梗单位颖花内染色花粉数最多；染色花粉频率和所含染色花粉数随着枝梗位置上升有逐步递增的趋势，相关分别达显著（0．852 6^*）和极显著水平（0．911 9^**）；每一枝梗基部1－4朵颖花（第1镜检单位）含染色花粉数和染色花粉频率一般高于同枝梗其它颖花，并从枝梗基部往上逐步递减。染色花粉数的增加与镜检前10d日平均气温和最低气温分别呈显著和极显著正相关，表明它对高温有较强的敏感性。讨论了单株选择对花粉育性的影响。     

光温敏核不育水稻育性稳定性研究Ⅳ.不育起点温度漂移规律

以培矮64S和安湘S等不育基因来源不同的5个水稻光温敏核不育系为材料，在人工气候室进行长日低温处理，考查各材料从核心种子至原种一代各世代平均花粉不育度，以探明不育起点温度漂移规律。结果表明：1）不育起点温度漂移普遍存在于不同不育基因来源的光温敏不育系中；2）不育基因来源不同的不育系起点温度漂移幅度和漂移频率均存在明显差异。对不同不育系不育起点温度漂移规律以及生产上对光温敏不育系的利用策略进行了讨论。     

水稻光(温)敏不育系育性表达对温度的反应差异研究

在控温及自然条件下,比较研究了２２个光（温）敏不育系育性表达对温度的反应差异,结果表明,用２２～２４Ｃ＋１４ｈ光照在育性表达敏感期连续处理７～１０ｄ,部分不育系败育彻底,花粉可染率与自交结实率均为０;部分材料花粉可染率为０．１％～４．２％,但自交结实率为０;还有一部分材料不但花粉可育（可染率０．５％～８０．７％）,而且自交结实（结实率０．１％～５４．８％）．不育系ｇ０５２１Ｓ育性转换方向与其它不育系相反,即高温可育,低温不育。     

滇一型水稻雄性不育系性回复的初步研究

对滇一型水稻不育系中可育株的育性，出现频率及其对不育系恢复能力的研究结果表明：滇一型水稻不育系中存在少数可育株，依据对不育系恢复能力的不同，可育株分为无恢复力的恢复力两种类型，前者来源来保持系混杂，后者可能是由于雄性不育系不育基因的回复突变所致。     

转基因水稻B2花粉活力的温度模型

 以含bar基因的抗Basta转基因粳稻B2为材料,分别在5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃下进行处理,用2,3,5-氯化三苯基四氮唑（TTC）染色法测定了不同温度处理下转基因水稻B2花粉离体0、1、2、3、4、5、6、8、12、14 min后的活力。B2花粉离体后活力呈现“S”型下降,用Logistic模型可精确模拟两者的关系; 其次, B2花粉离体后活力随着温度先升后降,花粉活力的最适温度范围是20℃~30℃,25℃时活力最强,高温对花粉活力的胁迫作用更大。采用指数方程和Logistic方程分段函数,建立B2花粉活力的温度模型,可精确预测花粉存活时间和寿命,为进一步准确估算转基因水稻基因飘移距离提供依据。