文献类型： 中文期刊

作者： 王桂元 ¹ ;

作者机构： 1.湖南杂交水稻研究中心应用基础研究室

期刊名称： 杂交水稻

ISSN： 1005-3956

年卷期： 1988 年 01 期

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摘要： 一、种子生产中一个亟待解决的问题 杂交水稻种子纯度问题是一个极为严重的问题。在1987年短短几个月内曾收到了来自湖南、广西、浙江、湖北、云南,四川等地十多个县种子公司、农技站、个体农户、甚至经济法庭送来的大量样品,要求对杂交种子真实性以及种子纯度进行鉴定。经我们用多种方法鉴定结果,认为普遍存在着不同程度的种子混杂现象,其中个别单位的种子纯度甚至低至30～40%。 关于作物种子真实性及其纯度鉴定方面,的研究,国内外许多学者都分别从种苗、种子形态特征、柱头残迹夹持率、种子的光、温物理因子反应、特异化学染色、蛋白质电泳和同工酶分析等方面进行过纯度鉴定研究。作者经多年研究,体会到上述各种方法虽有其特点,但都存在一定的局限性。例如:目前广泛应用的同工酶鉴定种子纯度的方法,只能测定具有互补酶谱的杂交组合类型杂种与亲本间的混杂,而对目前生产上大量推广应用的具非互补酶谱类型的杂交稻组合纯度,无能为力。同时,目前生产上存在的种子混杂原因是极其复杂多样的,因此,上述某些方法的测定结果往往不能对生产上的种子混杂现象作出完善的解释和确切的判断。 二、研究的原理和方法 杂交水稻亲本三系和杂种F;之间既然存在着育性、产量、品质、抗性等各种遗传性状的不同,就必然反映到核酸、蛋白质、酶、淀粉、糖类、激素等各种遗传物质或生命物质组分质与量上的差异,这些微小的差异利用灵敏度高、选择性强的萤光扫描是有可能被迅速检测出来的。光物理原理告诉我们:当物质受到光辐射之后,产生一系列的光物理反应:首先物质分子对光量子的高度专一役的吸收,同时电子产生新的高能跃位,高能跃位后产生能量较大的激发态分子可以以内转换方式对周围分子进行能量转移而本身回到基态,也可以通过发射相应光量子释放能量而回到基态,从而产生萤光。早在50年代Shor。等已开始对萤光的性质。效应进行研究,后来,Shore和Pordu等又对核酸萤光进行了研究,丹麦K.J.Olsen对六月禾种于进行过萤光反应观察,赖省生等对少数杂交水稻种子进行了初步的萤光扫描试验,都积累了有益的经验。在前人基础上,1987年我们对各类型杂交水稻高产组合、常规稻优良品种和水稻种质资源进行了较系统和深人的萤光扫描研究,益将研究成果结合种子纯度的判别实例进行验证试用,收到了较好的结果。 试验用日本岛津公司出产的CS—930型双波长薄层色谱扫描仪进行,首先系统地摸索测试出激发米粒组分产生最强萤光的最适激发光波长和发射光被长,亚围绕试验目的调整一茉列扫描参数,选择最造光束狭缝,分别把参数编组贮存到参数贮存器中(我们分别筛选出适合于一般凝胶电泳同工酶谱扫描。SDS—PAGE谱扫描和水稻米粒萤光扫描等各组参数),用配套的数据处理机和记录器进行图形与数字记录。把供试组合的杂种一代及其三系亲本均匀取样后(各样品取数百粒),用剥壳机或糙米机制备糙米待测样品,放置入自己设计的具有较排纵列样品槽的有机玻璃测定板中,按特定的米粒排列方位,然后进行萤光扫描操作,让米粒匀速通过光束,记录各部位萤光强度,获得整米粒的萤光扫描图,然后从整体图形、波峰、面积等各指标进行考察。 三、试验结果 通过对来自不同制种地点的材料重复试验核对,初步获得下列水稻不同亲本、不同组合、不同品种的米粒萤光扫描图图一、图二。从上述试验结果可以获得下列初步结论: (1)萤光扫描方法,灵敏度高,特异性强,在所有不同的水稻种质资源、三系亲本和杂种之间都表现出不同程度的差异(包括图形、峰高、面积、萤光强度),这种差异扫描图形不但可以鉴定具酯酶同工酶俗类型组合中的纯度,而且也可以对那些具非工补型酶谱(等位基因型)的组合进行纯度鉴定,如威优64具典型深裂剪刀叉谱型;威优35具高位顶端锯齿型,这些特征都明显地区别于其母本高位半裂型和父本不同程度的低位h型。。这一技术突破,为目前大面积难广的来自不同质源不育系和新恢复系所配多类型高产组合的种子纯度鉴定工作开辟了新途径。 (2)我们首次发现在杂交水稻F。未萌动的干种子阶段就早已隐藏着由物质组分差异而导致的萤光谱的分离现象,而纯种常规稻则不出现萤光扫描谱的分离。这一现象结合我们在1983年获得的杂交水稻同工醉在连续世代中遗传规律的结论,可以对那些在播种之后才出现的对杂交水稻植株真实性产生怀疑以及常规稻种子混杂的纠纷给予准确的鉴别(见图三③一④及本期另文)。 .( 3)萤光扫描’＄不是一般光束对米粒外形简单描绘,而是特定波长光束对样品物质组分的光物理效应,这种专一性的效应只有在特定敏感的波长和一系列相应的扫描参数以及正确的特定扫描位置才能产生,才能有效地鉴别种子的纯度,我们用不同的处理扫描方法获得不同的扫描效果(见图2④一③)。 (4)我们用人工掺杂未知样品来检验萤光法检测效果,获得极高命中率。 四、讨论 (一)种于纯度研究的领域与概念正在发展。随着杂交稻生产形势的发展,纯度鉴定的领域与要求也不断地发展变化,目前在纯度问题上不仅仅是要求对某一组合杂种(FI)与其亲本(P)之间的鉴别,而且还包括了下列多方面的鉴别内容t ( l)杂种与亲本间的鉴别( Fl～P) (2)不育系与可育系鉴别(A～B、Rh (3)杂种与杂种之间的混杂鉴别( F;～FI),尤以同属互补型酶谱组合间F;ng;是F。代种子、常规稻,甚至已经煮死了的没有发芽力的种子等。一、这些混杂因素的复杂化必将给我们纯度鉴定研究增加不少障碍,同时也给我们提出了研究的新任务以” (三)据我们的初步研究结果,认为安光扫描是种子纯度鉴别的一种特异性强、灵 (4)非互补型 酯酶同工酶类型(等位 基因酯酶型)组合的纯 度鉴定; (5)对老杂交 水稻组合纯度鉴定(南 优2号、南优6号、汕 优2号等)转向到目前 推广的多细胞质源和新 恢复系配制的新高产组 合、优质组合的纯度鉴 定(如威优164、威优钴 、威优49、D优64、工 一3SAx测64、L30lA .x*29等等), (6>研究原种中 少量混杂种子对后代大 群体产量损失的相关数 量定量关系; (7)从原种种子 的混杂研究发展到对大 田种植后植株的纯度鉴 定研究。 。’(二)种子混杂的 途径正在不断复杂化。。 随着制种经济效益 ’的提高,种子混杂已从 一单一.的自然串粉混杂发 展到包括e然混杂、机 械混杂,甚至人为掺杂 等方面。混杂的种子可 能是亲本(A或R), 也可能是同类型杂种 F;间的混杂,也可能敏度精/测定时间迅速、。适应范围较广的一沙方法。因前我们正在生产上试用验证,业已初步取得一些良好的效果。但面对日益复杂的种子混杂问题,各类型混杂途径和相应的测试技术还有待进一步继续深入探索和完善。水稻种子的荧光扫描研究@邓鸿德$湖南杂交水稻研究中心应用基础研究室 @王桂元$湖南杂交水稻研究中心应用基础研究室