郭震華

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 佳木斯水稻研究所，黑龍江 佳木斯 154026）

寒地水稻花培技術(shù)研究及其在育種中的應(yīng)用

郭震華

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 佳木斯水稻研究所，黑龍江 佳木斯 154026）

水稻花培技術(shù)即水稻的花藥離體培養(yǎng)技術(shù)，該技術(shù)主要步驟包括，接種材料的確定及低溫處理；花藥接種及去分化培養(yǎng)；再分化培養(yǎng)及壯苗培養(yǎng)。應(yīng)用寒地粳稻花培育種先后育成了16個品種，其中龍粳31為全國單年種植面積最大的粳稻品種，并獲得黑龍江省農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步一等獎。因此，在今后的寒地水稻育種工作中仍需將花培育種及常規(guī)育種相結(jié)合。

寒地；水稻；花培；育種

水稻花培技術(shù)即水稻的花藥離體培養(yǎng)技術(shù)，該技術(shù)通過把處于單核晚期的花粉，接種在人工培養(yǎng)基上，并保證整個操作過程均在無菌環(huán)境中進(jìn)行。利用不同培養(yǎng)基對花藥進(jìn)行培養(yǎng)，誘導(dǎo)其分化出愈傷組織，繼而分化成完整的植株。因為花培技術(shù)是基于單倍體誘導(dǎo)自然加倍的技術(shù)，所以花培育種是單倍體育種的一種重要手段，具有純合快、周期短等優(yōu)點，大大縮短了育種周期，加快了育種進(jìn)程，可以在短時間內(nèi)迅速獲得目標(biāo)性狀純合的新種質(zhì)資源材料［1］。

1 寒地水稻花藥培養(yǎng)技術(shù)

1.1 通過植株形態(tài)指標(biāo)確定接種材料

研究表明，不同時期的花藥其誘導(dǎo)成功率有著顯著差異。科研人員通過多年實踐發(fā)現(xiàn)，通常選擇在天氣晴好的上午待露水消散后進(jìn)行采穗。取樣材料通常為F1代雜種的花藥。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，處于單核晚期的花粉具有最大的形成愈傷組織的能力，單核初期和雙核期花粉愈傷組織誘導(dǎo)率顯著降低。而黑龍江省農(nóng)科院水稻所于1973年～1974年通過對不同發(fā)育階段的花粉進(jìn)行鏡檢，摸索出通過器官形態(tài)指標(biāo)判斷寒地粳稻花粉發(fā)育時期的方法，具體表現(xiàn)為，劍葉葉枕距下葉葉枕一般5～7 cm為宜；穎殼顏色呈淺綠色，大小接近成熟穎殼，硬度適中，既不老也不幼嫩；花絲加花藥長度小于穎殼長的 1／2、大于其 1／3［2］。

1.2 接種材料的低溫處理

Nitsch首先發(fā)現(xiàn)低溫預(yù)處理可提高花粉離體培養(yǎng)效果，隨后我國花培工作者進(jìn)行了廣泛的試驗。研究結(jié)果表明，對水稻花藥愈傷組織進(jìn)行低溫預(yù)處理能提高其誘導(dǎo)率和綠苗分化率，就研究對象寒地早熟粳稻 F1代雜種而言，通常認(rèn)為材料在6～8 ℃低溫下預(yù)處理 12 d 比較適合［1］。

1.3 花藥接種及去分化培養(yǎng)

在無菌條件下用0.1%升汞消毒，對幼穗進(jìn)行消毒后，去除上部過嫩穗及下部過老穗，用鑷子取花藥置于培養(yǎng)基上，每培養(yǎng)基不宜過多，50～60枚花藥即可。培養(yǎng)基選用N6培養(yǎng)基，置于無光環(huán)境下培養(yǎng)，溫度為26～28℃，相對濕度為78%～80%。隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加，花藥由淡黃色逐漸變成褐色，花藥裂開，長出小水泡狀的物質(zhì)，當(dāng)培養(yǎng)至30～40 d時，愈傷組織達(dá)到最多，當(dāng)愈傷組織直徑 1～2 mm 即為最佳轉(zhuǎn)育時期［3］。

1.4 再分化培養(yǎng)及壯苗培養(yǎng)

選用附加1 mg／L的 IAA 和 2 mg／L的 KT，3%蔗糖的MS培養(yǎng)基，室內(nèi)保持在25～26℃，光照培養(yǎng)。培養(yǎng)10 d之后，愈傷組織開始出現(xiàn)綠點，逐漸長成綠芽、生根，長成綠苗。當(dāng)長至2～3 mm時，須進(jìn)行壯苗培養(yǎng)。壯苗培養(yǎng)條件同再分化培養(yǎng)，培養(yǎng)基則選取附加1 mg／L的IAA，1.5%蔗糖的濃度的懷特培養(yǎng)基，當(dāng)綠苗長至3～4片葉，出現(xiàn)白根時，向培養(yǎng)基上加少量的無菌水并煉苗3～4 d，然后移栽進(jìn)行土培。

2 寒地水稻花培技術(shù)在育種中的應(yīng)用

自1973年開展花培育種研究以來，寒地粳稻花培育種取得了巨大的成績，先后育成了16個水稻花培品種，牡花1號、單豐1號是我國水稻花培育種上率先育成的兩個品種。其它14個品種如龍粳21、龍粳31等都成為寒地水稻生產(chǎn)上不同熟期的主栽品種，其中，龍粳31的育成不僅在寒地水稻花培育種上，而且在我國水稻花培育種上都具有里程碑意義。

2.1 耐瘠薄品種合江21

合江21原代號合單76-085，1983年審定推廣，是黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所育成的第一個花培品種。在黑龍江省第二、三積溫帶廣大稻區(qū)的牡丹江、佳木斯、綏化地區(qū)大面積種植，累計面積達(dá)18.85萬hm2，獲黑龍江省農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步三等獎。

2.2 超級稻品種龍粳 21

龍粳21原代號為龍花99-454，是經(jīng)過2輪雜交與花培相結(jié)合選育而成，為成果轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)資金資助品種。龍粳21為大穗大粒型優(yōu)質(zhì)抗病水稻新品種，其表現(xiàn)為產(chǎn)量高、豐潛力大，米質(zhì)優(yōu)、整精米率高、抗病突出、稈強抗倒，耐冷性強、后熟快、熟期適中、適應(yīng)性強等特點。是適宜黑龍江省第二、三積溫帶種植的12葉片優(yōu)質(zhì)米品種中粒重較大的品種之一，米粒偏長。2009年通過農(nóng)業(yè)部確認(rèn)為超級稻［4］，目前已成為黑龍江省第二積溫帶的對照品種及適宜區(qū)主栽品種。2012年獲得黑龍江省農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步一等獎。

2.3 空育 131型水稻品種龍粳25

龍粳25熟期與空育131相仿，株穗型與空育131 相似，品質(zhì)、產(chǎn)量、抗病性均優(yōu)于空育 131［5］。2007年和2009年黑龍江省農(nóng)業(yè)良種化工程中標(biāo)品種［6］。龍粳25米粒清亮透明，口感好，且耐冷性好。于2013年獲得黑龍江省農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步一等獎。

2.4 全國單年種植面積最大的粳稻品種龍粳31

龍粳31原代號龍花01-687，2011年審定推廣。該品種擁有產(chǎn)量高、熟期早、米質(zhì)優(yōu)、抗稻瘟病性強、耐冷性強、適應(yīng)性廣等優(yōu)良特性，是適宜黑龍江省第三積溫帶種植的多優(yōu)集成新品種。2011年～2012年連續(xù)兩年通過了國家超級稻專家組的測產(chǎn)驗收，2013年被列為黑龍江省第三積溫帶的主栽品種，被農(nóng)業(yè)部確認(rèn)為超級稻品種。2014年單年種植面積超過107萬hm2，為全國單年種植面積最大的粳稻品種，同時獲得黑龍江省農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步一等獎。

3 存在問題與展望

雖然水稻花培技術(shù)目前已成為一項非常成熟的技術(shù)手段，在水稻育種中得到了很好地應(yīng)用，并且取得了豐碩的成果，但仍存在一些需要注意的問題。降低污染率就是其中一項非常需要重視的問題。如果培養(yǎng)基遭到細(xì)菌、真菌等微生物的侵染，就會破壞培養(yǎng)基功能，嚴(yán)重影響花藥的正常生長，大大降低了工作效率。因此需要嚴(yán)格對花培工作的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行徹底滅菌消毒，包括培養(yǎng)基、接種工具、接種室、稻穗以及操作人員等等所有涉及到的部分。同時這也需要接種轉(zhuǎn)管工作環(huán)境的改善，儀器設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的改進(jìn)，不斷降低污染發(fā)生的幾率。 此外，白化苗也是花培育種工作者需要解決的另一項問題。白化苗是指試管幼苗整株或部分失綠，全株呈白色。由于白化苗本身不含葉綠素，因此無法進(jìn)行光合作用，所以無法長成成熟植株，對育種工作毫無應(yīng)用價值。眾多研究報道稱，培養(yǎng)溫度和2，4-D濃度與白化苗的形成有密切聯(lián)系，高溫和高濃度的2，4-D都會增加白化苗出現(xiàn)的幾率［7］。

綜上所述，在常規(guī)育種的基礎(chǔ)及前提下，應(yīng)用花培育種技術(shù)，能夠大大縮短育種年限，加速育種進(jìn)程，在短時間內(nèi)就可能育成成熟穩(wěn)定的優(yōu)良品系或品種［8］。因此，在今后的寒地水稻育種工作中，花培育種仍是常規(guī)育種極其有利的輔助手段，將二者很好地結(jié)合在一起必將為寒地水稻育種工作做出更大的成就。

［1］孫巖松，潘國君，張淑華，等.花藥培養(yǎng)在早粳種質(zhì)創(chuàng)新中的應(yīng)用［J］. 黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000（4）：40-43.

［2］張矢，徐一戎.寒地稻作［M］.哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1990：1-15.

［3］李梅芳，周開達(dá).水稻生物技術(shù)育種［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2001：26-27.

［4］張?zhí)m民.從龍粳21的選育看黑龍江省超級稻育種［J］.黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（1）：9-12.

［5］王瑞英.優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻新品種龍粳25的選育［J］.作物雜志，2010（2）：112.

［6］關(guān)世武.適宜寒地稻區(qū)種植的3個水稻花培新品種［J］.中國種業(yè)，2010（2）：70-71.

［7］王敬駒，孫敬三，朱至清.離體培養(yǎng)因素對水稻花粉白苗發(fā)生的影響［J］. 植物學(xué)報， 1977（3）：190-199.

［8］孫巖松，張淑華，張云江.寒地水稻花培育種選擇效率分析［J］. 中國水稻科學(xué)，1999，13（3）：176-178.

(責(zé)任編輯：王丹)

Technical Research Application in Anther Culture Breeding of Rice in Cold Region

GUO Zhen-hua
(Jiamusi Rice Research Institute,Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences,Jiamusi Heilongjiang 154026,China)

The technology in anther culture breeding of rice was vitro culture technique of anther,the main processes include the ascertain of inoculation materialand low-temperature treatment,excised anther and dedifferentiation,redifferentiation and raising strong seedlings.16 rice varieties were bred by using rice anther culture breeding of cold region,among them,Longjing-31 was the Japonica rice variety which was the nation's largest for a single year and it obtained first prize of agricultural science and technology in Heilongjiang.So,it pointed us to the right direction on the combination of rice anther culture breeding and conventional breeding.

Cold region;Rice;Anther culture;Breeding

S511.035 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673－6737（2016）06－0009－03

國家水稻產(chǎn)業(yè)體系資助項目（CARS-01-14），國家重點研發(fā)計劃（2016YFD0101801）。

2016-09-22

郭震華（1985-），男，助理研究員，主要從事水稻分子育種研究。