高花药培养效率粳稻杂交组合的筛选

摘要 为提高粳稻杂种F1的花药培养效率，利用3个常规品系对6种花药培养诱导培养基进行了筛选，用筛选出的培养基对25个粳稻杂交组合F1进行愈伤组织诱导，并对这些杂交组合的培养力和花培苗的自然结实能力进行比较和分析。结果表明：在所用的6种培养基中SK3培养基的愈伤组织诱导率较高，平均为12.42%；不同F1杂交组合的愈伤组织诱导率、分化率、自然结实株率变幅分别为12.40%～58.76%、2.01%～58.15%和6.25%～100.00%，平均分别为35.60%、21.55%和54.07%；不同杂交组合的花药培养力和花培效率具有很大的差异，变幅分别为0.76%～16.40%和0.05%～9.57%，平均分别为7.04%和3.81%；筛选到培养力在10%以上的杂交组合6个，培养效率在6%以上的杂交组合5个。

关键词 粳稻杂种F1；花药；培养力；培养效率

中图分类号 S511.038 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）16-0044-03

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，1968年其花药培养获得了成功[1]。随后，利用该技术选育水稻品种受到各国育种家的普遍重视。我国于20世纪70年代开始花药培养育种，选育出了一大批水稻新品种，创造了巨大的社会效益和经济效益[2]。目前，水稻花药培养技术与传统育种、转基因、物理化学诱变技术等相结合，已成为水稻育种的一个卓有成效的技术领域[3]。水稻花培育种有许多优势，但其效率并不是很理想，主要原因在于花培诱导率、绿苗分化率低，即花药培养力低。花药培养力的高低由愈伤组织诱导率和分化率所决定。尽管影响花药培养力的因素众多[4-5]，但大量的研究结果表明水稻花药培养力是可遗传的数量性状[6-10]，基因型是其中的一个关键因素，一般认为粳稻培养效率较高，籼粳杂交后代居中，籼稻培养力低[4]。然而，即使是培养力相对较高的粳稻，由于基因型的差异，不同品种的花药培养力及其配合力也有很大差别[11-12]。因此，通过不同基因型的合理搭配，有可能进一步提高粳稻杂交组合的花药培养力。为此，对25个不同粳稻杂交组合的花药培养力和培养效率进行分析，以筛选花药培养力和培养效率较高的组合。

1 材料与方法

1.1 试验材料

所用材料有2类，一类是常规品种嘉粳5189、紫兴101和紫兴111，用于诱导培养基的筛选。其中嘉粳5189、紫兴101为粳稻，紫兴111为籼粳交后代选育的偏籼品系，嘉粳5189由嘉兴市秀洲区农科所提供，紫兴101和紫兴111为自行选育的稳定品系。另一类是25个粳稻F1杂交组合，分别为：2845/AP13、P340/29185、AP13/W1125、AP13/3034-2、2265/2312、2266/29185、2282/AP13、2282/29185、2312/AP13、2312/武运粳24、2312/QP60、2312/29185、1206/2204、1206/QP60、W1125/武运粳24、武运粳24/2845、武运粳24/29185、W1158/武运粳24、W1158/29185、29185/AP13、QP60/省反04、QP60/2312、QP60/2317、QP60/29185、29185/龙粳88。由江苏（武进）水稻研究所提供。这些材料2012—2013年在海南南繁基地种植，取材后空运至实验室进行预处理和接种培养。

1.2 试验方法

1.2.1 取样与预处理。当供试材料的颖花呈黄绿色，花药伸长至颖壳的1/3～1/2时，将整个稻苞取回，置于5 ℃下预处理10～12 d。接种前用70%酒精表面消毒30～60 s，然后在1%次氯酸钠中浸泡10～15 min，用无菌水冲洗后即可取花药接种。

1.2.2 愈伤组织诱导培养基的筛选。收集嘉粳5189、紫兴101和紫兴111的花药，分别接种于6种培养基上，这6种培养基分别是N6[13]、SK3[14]、M8[15]、B5[16]、MS[17]以及由MS大量元素与B5微量元素和有机物组成的NB培养基。所有培养基（pH值为5.8）的碳源均为3%蔗糖+3%麦芽糖，含2，4-D 2 mg/L、NAA 2 mg/L和琼脂粉7 g/L，pH值为5.8。每份材料每种培养基分别接种2 000枚花药，置于26 ℃下暗培养，25～40 d时对所出愈伤数量进行统计，通过愈伤组织诱导率（诱导愈伤组织数/接种花药数×100）的比较来筛选适宜的诱导培养基，以用于不同杂交组合的培养。

2 结果与分析

2.1 高诱导率培养基的筛选

6种培养基对3个水稻品系花药愈伤组织的诱导见表1。可以看出，3个品种的平均诱导率为4.995%。从不同材料来看，嘉粳5189、紫兴111和紫兴101在6种不同培养上平均诱导率分别为8.56%、1.62%和4.81%，结合这3份材料的特性可见，粳稻比籼粳杂交而衍生的偏籼材料更容易诱导愈伤，具有更高的花药愈伤组织诱导率。从不同培养基的诱导效果来看，SK3培养基的平均诱导率为12.42%，显著高于其他5种培养基。据此，SK3将用于不同杂交组合的花药愈伤组织诱导。

2.2 高花药培养力杂交组合的筛选

对25个杂交组合共接种114 920枚花药，其愈伤组织诱导率、分化率及培养力见表2。可以看出，不同杂交组合间花药愈伤组织诱导率具有很大差异，以2265/2312的诱导率最低（12.40%），以2312/武运粳24的诱导率最高（58.76%），愈伤组织诱导率平均约35%；而不同杂交组合间花药愈伤组织分化率和培养力差异更大，愈伤组织分化率变幅为2.01%～58.15%，平均为21.55%，培养力变幅为0.76%～16.40%，平均为7.04%，相差20倍或以上。

由表2还可以看出：①愈伤组织诱导率较高的组合，其分化率相对较低，诱导率与分化率间呈负相关（r=-0.385，r0.1=0.337）；②涉及同一亲本的不同杂交组合，其花药愈伤组织诱导率、分化率和培养力也有很大差异，例如，含有亲本武运粳24的5个杂交组合，愈伤组织诱导率高低（24.91%～58.76%）相差1倍以上，分化率（18.27%～46.23%）相差2倍以上，而培养力（5.90%～12.94%）相差1倍以上；③不同的杂交方式对花药愈伤组织诱导率也有影响，作母本时愈伤组织诱导率普遍高于父本。

以上试验结果说明，不同亲本间的组合、含有同一亲本的不同杂交组合及其杂交的方式对花药培养力都有显著的影响。因此，选择适宜的杂交组合可以提高花药的培养力。从25个杂交组合中筛选出6个培养力较高的杂交组合，分别为AP13/W1125、2312/武运粳24、W1125/武运粳24、29185/龙粳88、29185/AP13和武运粳24/2845，其培养力都在10%以上，即培养100枚花药至少可以获得10株再生苗。

2.3 不同杂交组合的花培苗结实株率与培养效率

25个杂交组合的花培苗自然结实情况与总体培养效率见表3。超过半数花培植株能够自然结实，但不同杂交组合间差异很大，例如，2265/2312、2266/29185组合的花培苗自然结实株率高达100.00%，而QP60/2317组合的自然结实株率却仅有6.25%。与花药愈伤组织诱导率、分化率和培养力等表现趋势类似，来自含有同一亲本的不同杂交组合的花培植株结实株率也有很大差异。

不同杂交组合的培养效率变幅为0.05%～9.57%，平均为3.81%。根据试验结果，从中筛选到5个花药培养效率较高的组合，分别是2312/武运粳24、AP13/W1125、W1125/武运粳24、1206/2204、武运粳24/29185，它们的培养效率都在5%以上，即培养100枚花药至少可以获得5株能够自然结实的植株。

3 讨论

在水稻的花药培养中，籼粳亚种之间及同一亚种不同品种之间花药培养力的巨大差异是一种普遍现象，这种不同基因型培养力的差异曾被一些学者认为是花培育种中不可逾越的障碍[18]。人们常利用培养力高的品种作为桥梁品种来配组，期望提高花培育种的效率。培养力是由愈伤组织诱导率和分化率共同决定的，水稻中这2个性状是独立遗传的数量性状，尽管在一些研究中发现个别品种愈伤组织诱导率和再生能力都表现最高[19-21]，但总体而言通常是愈伤组织诱导率高的品种而再生能力差[22]。该研究中也观察到，愈伤组织诱导率较高的组合，其分化率相对较低，诱导率与分化率间呈负相关。因此，只注重较高的愈伤组织诱导率未必能获得高的分化率，对筛选培养力高的组合来说是不够的。另一方面，不同品种花药培养力的一般配合力及特殊配合力均存在明显差异[11-12]，意味着不同品种的花药培养力与其所形成杂交组合的花药培养力表现并不一致。因此，尽管分析与评价杂交亲本的培养力对选配组合有指导作用，但并不能以基于培养力的亲本筛选来完全替代组合的筛选，针对组合来筛选更有效。

花培育种杂交组合的筛选不同于常规杂交育种，既需要考虑组合的农艺性状优劣，又要考虑花药培养力的高低。因此，在兼顾农艺性状的基础上，筛选培养力高的杂交组合，对于提高水稻花培育种效率具有重要意义[23-28]。该研究通过对不同粳稻杂交组合愈伤诱导率、分化率和花药培养力的分析，筛选到培养力在10%以上的杂交组合6个，培养效率在6%以上的杂交组合5个，为后续高效开展粳稻花培育种奠定了基础。

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