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1我们‖打〈败〉了敌人。

　　②我们‖〔把敌人〕打〈败〉了。

沈阳农业大学

硕士研究生学位论文开题报告

课题名称：

粳稻产量和品质的杂种优势及其衰退的研究

学生姓名：

姜可心

年级专业：

07级作物遗传育种

研究方向：

粳稻杂种优势利用

学院：

农学院

导师姓名：

郭玉华

职称：

教授

沈阳农业大学研究生部制

2008年11月20日

一、

选题依据

课题研究的目的、意义，国内外研究现状分析，附主要参考文献

1.1目的与意义

杂交水稻的问世，是继矮化育种之后水稻育种史上的一个重大突破，对提高我国水稻产量和确保国家粮食安全发挥了重要的作用。

目前，在我国3.2亿亩的籼稻中，杂交籼稻种植已经占80%以上，而在1.3亿亩粳稻种植面积中，杂交粳稻所占比例仅为4％，辽宁省虽然发展较快，在1000万亩水稻中，杂交粳稻也不到10%。

这一现状的主要原因是目前杂交粳稻的杂种优势还不够强，生产上也存在一些问题。

像杂交粳稻单产多年徘徊不前，产量与常规稻相差不大，杂交粳稻的增产优势在实际应用中仅为 10％左右。

【1，2，3，4】因此了解当前生产上主推杂交稻品种杂种优势的发展水平，明确杂种优势产生的具体原因以及存在的不足，探讨怎样才能获得更高的杂种优势成为当前亟需解决的问题。

稻米品质是由其加工品质、外观品质、蒸煮食味品质和营养品质四大类指标确定的。

近年来，大部分杂交粳稻的加工品质、蒸煮食味品质已经跟常规粳稻的加工品质、蒸煮食味品质基本持平；而在外观品质方面杂交粳稻的垩白率和垩白度高于常规粳稻。

这就说明杂交粳稻在加工品质、食味品质上已和常规粳稻相差无几，只是在外观品质还远不如常规粳稻。

稻米的外观品质是一个具有商业价值的性状，而杂交粳稻的外观品质却较差，一直很难适应国内外市场的要求，所以杂交稻米品质亟需改良。

由于控制杂交粳稻米质的基因大多处于F2代的分离世代，这给提高杂交粳稻品质增加了难度。

因此，有必要对目前生产上主推杂交粳稻品种的外观品质水平和稻米品质，以及如何实现进一步的优化和改良进行系统的研究。

杂交粳稻F2代植株发生分离，产量优势下降。

但是究竟下降了多少，是否还有可利用价值也是非常具有实际意义的问题。

1.2研究现状

杂种优势利用是水稻高产育种的重要途径。

自1926年Jones首先提出水稻具有杂种优势，中国、印度、美国、日本都曾于20世纪60年代提出了水稻杂种优势生产应用的设想。

1960年日本新城长友育成包台型不育系，并于1968年实现三系配套。

70年代初著名水稻育种家袁隆平、谢华安等利用了我国矮秆籼稻和国际水稻所及韩国培育的半矮秆籼稻生态优势与矮化育种成就，将生态远缘优势与理想株型有机结合，培育了一批强优势杂交籼稻组合，取得了举世瞩目的成就。

7O年代杨振玉开创籼粳架桥制恢技术，培育出有部分籼稻亲缘的恢复系C57．实现了籼粳亚种杂种优势的间接利用。

80年代以来，由于水稻广亲和基因理论的提出及光温敏核不育基因的发现，我国籼粳亚种间杂种优势利用走向了籼粳配组自由，广泛利用籼粳杂种优势的阶段。

从此迎来了我国水稻杂种优势利用的第二次飞跃【1，2，3，4，5，6，7】。

对于杂交粳稻人们最关心的还是产量优势，杂交粳稻的产量优势主要受到穗部性状和其光合能力的影响。

李春寿【7】等的研究表明单株粒重，每穗实粒数与产量呈显著正相关。

蒋才忠【9】等研究结果表明水稻籽粒物质主要来源于开花后叶片的光合作用，水稻籽粒形成期叶片光合作用与产量密切相关。

叶片是水稻进行同化作用的主要器官，其光合能力对水稻高产至关重要。

曹树青【8】等等认为光合产物的积累与光合面积的大小、单位面积的光合速率、光合时间成正相关。

杨建昌【9】等的研究结果表明，某些籼粳亚种间组合之所以产量高，是因为叶片的气孔开度及光合强度大。

光合作用、同化物的供应是作物产量形成的基础，其能力的大小是高产的关键。

但是当前生产上主推品种的光合生产水平如何，它是否是限制杂种优势强度的主要因素之一还有待于研究。

江立康【10】等研究发现杂交稻具有明显的前中期积累干物质的优势。

穗型水稻品种高产机制是其前期物质积累多，后期转运能力强。

陈温福【11，12，14】等分析了日本超高产品种的生理基础，认为超高产品种在物质生产方面的一个重要特点是抽穗前的干物质积累量显著增加;张洪松【13】等也认为超高产品种干物质生产优势在抽穗前;而朱庆森【15】等则认为亚种间杂交稻的物质生产优势在抽穗后的经济产量形成期;凌启鸿【16】也认为将产量提高到11～12t/hm2，主要靠抽穗后的干物质生产。

但是目前生产上主推品种的干物质在各个时期的积累量如何以及如何改良才能产生更大的产量优势还有待于进一步研究。

杂交粳稻的品质一直是制约杂交粳稻发展的一个重大问题，也是杂交粳稻育种者必须解决得问题。

石春海【17】等的研究结果发现籼粳杂交稻稻米的糙米长、糙米长宽比、糙米长厚比、垩白面积等外观品质性状主要受母体植株遗传效应的控制。

李欣【18】等的研究结果也认为粳型杂交稻稻米粒长、垩白率等外观品质性状的遗传主要受母体基因型控制，并且通过显性效应分析表明：

其在杂种米粒间都未发生显著遗传分离。

陈建国【19]等的试验也表明籼粳杂交稻稻米粒长、长宽比性状的遗传表现主要受母体加性和直接加性效应控制。

但是杂种米粒间到底发生了多大的分离，以及如何选配亲本来降低这种分离，还需要进一步探讨。

许多研究表明农艺性状整齐度大小直接影响作物产量和产品的外观品质。

刘建丰[22]等人的研究认为，两系杂交晚稻的株高整齐度和穗长整齐度均对单株产量有显著的正效应，并以株高整齐度的直接效应较大。

在8个经济性状整齐度中，对单株产量的效应，株高整齐度居第三位，仅次于千粒重和单株穗数。

黎建文[23]等在杂交早稻整齐度与产量关系的研究中基本验证了刘建丰等人的研究结果。

徐正进[19]等研究发现穴间经济性状整齐度直接影响产量。

但是杂交粳稻F2的整齐度到底如何，到底引起的产量衰退有多少，以及F2是否还具有可利用价值还有待于进一步研究。

虽然杂交水稻育种取得了一次又一次的突破，但是杂交粳稻的发展却陷入低谷。

如何解决杂交粳稻在生产中出现的问题成为摆在育种者们面前的一大课题。

当前生产上主推杂交粳稻品种究竟发展到怎样的水平，这些品种还存在怎样的不足，怎样才能获得更高的杂种优势，成为当前亟需解决的问题。

参考文献：

1.华泽田．辽宁杂交水稻发展中的问题与对策：

辽宁农业科学，1995．

（2）．

2.袁隆平.杂交水稻学[M]北京：

中国农业科技出版社．2002．

3.杨振玉.北方杂交稻育种研究[M]北京：

中国农业科技出版社．1999．

4.华泽田等.辽宁杂交粳稻育种有关问题探讨.杂交水稻.2001,16

（2）:

1～4.

5.杨守仁.杨守仁文选[M]沈阳辽宁科学技术出版社．1998

6.周开达等.杂交水稻亚种间重穗型组合选育--杂交水稻超高产育种的理论与实践.四川农业大学学报．1995．13（4）：

403～407

7.李春寿、叶胜海、陈炎忠等.高产粳稻品种的产量构成因素分析.浙江农业学报，17（4）:

177-181

8.杨建昌、朱庆森、王志琴等.亚种间杂交稻光合特性及物质积累与运输的研究作物学报,1997,23

（2）:

82～87.

9.蒋才忠、平迟正、石原邦.日本作物学会纪事，1988,57:

132～138.

10.江立康，王维金，徐竹生等.粳型水稻品种物质生产与演变规律的研究.华中农业大学学报，1995,14（6）:

549～554

11.徐正进、陈温福、张龙步等.水稻穗颈维管束性状的类型间差异及其遗传的研究.作物学报，1996,22

（2）:

167～172.

12.徐正进、陈温福、曹洪汪等.水稻穗颈维管束与穗部性状关系的研究.作物学报1997,21（3）:

102～105.

13.张洪松，岩田忠寿.粳型杂交稻于常规稻的物质生产及营养特性的比较.西南农业学报，

1995,8（4）:

11～16.

14.陈温福，徐正进，张龙步.水稻超高产育种生理基础，沈阳:

辽宁农业科学技术出版社，

1995,69～94.

15朱庆森，张祖建，杨建昌，等.亚种间杂交稻产量源库特征.中国农业科学，1997,30（3）:

53～59.

16.凌启鸿,郭益先，费槐林，等．1999.水稻栽培理论与技术兼及作物栽培科学的发展述评[J]．中国稻米，（1，2）：

3—8．

17.石春海，朱军，1993.籼稻稻米外观品质的细胞质、母体和胚乳遗传效应分析.生物学学报，第11卷，第1期.

18.李欣．奠惠栋，王安民，等．粳型杂种稻米品质性状的遗传表达．中国水稻科学，1999．13（4）：

197～204．

19.陈建国．籼粳杂空稻米外观品质性特的遗传及基因型环境互作效应研究中国农业科学199819～21.

20.莫惠栋我同稻米品质的改良中国农业科学1993，26（6）8～11.

21.徐正进，黄瑞冬，李洪建水稻群体整齐度品种间差异与相关的研究沈阳农业大学学报，200637

（2）;137～140.

22.刘建丰，唐文帮，肖应辉，等.两系杂交晚稻整齐度与产量及其构成因素关系研究.湖南农业大学学报（自然科学版），2001，27

（1）：

1～3.

23.黎建文，严钦泉.杂交早稻整齐度与产量构成因素的关系.湖南农业科学，2005，

（1）：

14～17.

24.杨建昌、曹树青、租虎渠等.亚种间杂交稻光合特性及物质积累与运输的研究.作物学报，1997,23

（1）:

82-88.

二、研究方案

1．研究目标、研究内容和拟解决的关键问题

（1）研究目标：

A探讨当前生产上主推的杂交粳稻品种的产量性状表现，明确其表现杂种优势的原因。

B明确叶形及其在相同时期与光和能力的关系。

C明确当前生产上主推的杂交粳稻品种在不同粒位外观品质上的表现。

D探讨当前生产上主推的杂交粳稻品种杂种优势衰退的程度及原因。

（2）研究内容

A通过考种，测定对照，亲本及其杂交稻的每穴有效穗数，每穗粒数，千粒重等产量构成因素表现，明确这几组试材表现杂种优势的具体原因。

B比较不同穗型杂交稻品种在产量和品质性状方面的杂种优势差异。

C测定杂交稻亲本及其F1，F2的株高、穗长、茎秆重、穗重等农艺性状整齐度，明确其衰退的程度和原因。

D测定杂交稻F1植株上所结F2籽粒的外观品质和稻米品质，确定其分离情况。

（3）拟解决的关键问题

A当前生产上主推杂交稻品种表现杂种优势及其衰退的具体原因？

B杂交粳稻F1植株所结F2籽粒外观品质和稻米品质表现如何以及杂交粳稻不同粒位籽粒品质性状与产量的关系如何？

2．针对研究内容拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

2.1拟采取的研究方法

以辽宁省农科院目前主推杂交粳稻品种为试材，调查各组合形态，生理，品质性状，进行对比分析。

以变异系数为指标对杂交粳稻群体整齐性进行分析。

2.2技术路线

2.3实验方案

2.3实验方案

1形态指标的测定：

在种植单苗的第四次重复的每个小区选取具有代表性的连续的40穴水稻分别用米尺，游标卡尺测定主茎的株高，剑叶、倒二叶、倒三叶的长，宽。

2生理指标的测定：

光合速率测定，在齐穗期，选天气晴朗的上午9：

00—11：

00之间，用美国公司生产的Li—6400系列便携式光合作用测量系统测定水稻剑叶的净光合速率。

叶绿素含量测定，每小区随机取代表性样品30穴,采用日本产SPAD-502型活体叶绿素仪测定剑叶的叶绿素含量,用SPAD值表示。

干物质生产测定，在齐穗期后的第十天，在每小区取与小区平均分蘖数相同的5穴水稻。

分别测定其分蘖数，有效分蘖数，茎叶穗分离，放入105℃的烘箱中杀青30分钟，然后在80℃下烘干至恒温，烘干后，样品在烘箱中冷却至室温，用精密天平称叶干重，茎秆干重，穗重，并计算干物质积累量。

3收获后考种，测定产量构成性状。

收获后，在前三次重复每小区取连续10穴。

然后对各个品种进行室内考种，包括单株产量，每穴穗数，每穴穗重，每穴茎秆重，穗长，一次枝梗数，二次枝梗数，一次枝梗粒数，二次枝梗粒数，实粒数，秕粒数，千粒重等性状。

用于测定穴内整齐度的取样：

在第四次重复的每个小区取连续40穴，测定每单株的株高、穗长、茎秆重、穗重。

④测定外观品质性状：

以双亲品质性状差异较大的杂交粳稻组合T优418及其亲本，辽优5218及其亲本和对照辽粳9为试材，于收获3个月后，取典型代表株的主茎穗3个（3次重复），按粒位进行编号，并记录单穗图位上每个籽粒的位置。

用游标卡尺（最小刻度为0.02mm）测定每个糙米粒的长、宽、并计算长/宽；用分析天平（最小刻度为0.0001g）称量每个糙米粒的重量；再利用垩白观测仪观测每个糙米的垩白程度。

⑤测定不同粒位的稻米品质：

于抽穗期,在第四次重复选同日抽穗、穗型一致的稻穗40个,并挂牌标记,部分穗观察、记录各粒开花日期。

成熟期在各小区中摘取标记穗10个,按穗上枝梗部位及粒位分类取样。

杂交水稻稻穗一般有11～12个一次枝梗,穗顶端的4个一次枝梗作为穗上部,穗中部的3～4个一次枝梗作为穗中部,穗基部的4个一次枝梗作为穗下部。

将一次枝梗上的第1～6粒分成6个粒位,将二次枝梗上第1～5粒分成5个粒位。

将同部位、同粒位的籽粒合并,作为一个样本。

主要品质性状整精米率、垩白度和胶稠度的测定按照国家标准GB∕T17891-1999《优质稻谷》执行。

垩白度为垩白粒率与垩白大小的乘积。

2.4可行性分析

本试验所用材料由辽宁农科院提供，所需用试验场地为沈阳农业大学水田试验基地，室内测定指标，取样和考种时所需仪器设备以及分析数据所用到的软件本实验室均具备，而且实验步骤操作简单易行。

3．本课题的特点与创新之处

本课题中选用的材料均来源于辽宁省农科院目前生产上主推杂交粳稻品种和待推品种，这是选材上的创新。

已有前人对杂交籼稻不同粒位品质与产量的关系进行研究，而对杂交粳稻还尚未见相关报道，本实验对杂交粳稻不同粒位品质与产量的关系进行了初步的相关性分析。

这是选题上的创新。

4．研究进度、工作内容和预期成果

2007.9—2008.1

文献资料的查阅

2007.4—2008.8

田间试验

2008.9—2008.10

取样测定一些形态，生理指标

2008.11

室内考种

2008.12—2009.2

外观品质测定

2009.4

数据处理以及论文撰写

三、经费预算

支出科目

金额（万元）

计算根据及理由

论文科目调研费

0.03

用于查阅，复印论文资料

试验材料，试剂及仪器设备费

0.05

用于购买种子，化肥及实验药品和仪器维护

学位论文答辩费

0.1

用于复印论文，聘请相关专家

不可预见费用

0.12

用于不可预见情况下用

预算支出按下列顺序填写：

1、论文课题调研费；2、实验材料费；3、仪器设备费

4、学位论文答辩；5、不可预见费用

四、研究基础

与本课程有关的研究工作基础和己取得的研究成果

本人在研究生期间系统的学习了高级育种学、分子遗传学、数量遗传学、细胞遗传学等10多门专业课，为课题研究打下了扎实的理论基础。

这期间积极参与各项科研和生产实践活动，经常参加田间取样调查工作，积累了许多的实践经验。

对杂交粳稻的生育周期有了初步的了解。

对杂交粳稻各品种的性状表现有了许多直观的认识，并已掌握各项实验技能，已经在这期间围绕课题查找了大量文献资料，做了许多读书笔记，为正式投入课题研究积累了许多资料。

从2008年4月起开始着手本课题的试验工作，前期试验进展顺利，已经完成对二组杂交粳稻组合形态和生理方面的测定。

五、对论文选题评议

就选题的理论和实践意义、研究内容、研究方法、实验设计方案的合理性和可行性、研究的预期结果等方面做出评议，并提出是否通过的建议

□同意通过开题报告。

□同意作较小调整后通过该选题报告（并附需调整及调整后内容）

□不同意通过该选题报告

主持人签字年月日

六、论文研究调整内容

时间

调整前研究内容

调整后研究内容

考核小组意见：

　　　　　　　　　　　　主持人签字：

年月日