Research Progress on Outcrossing Characteristics of Parental Lines in Hybrid Rice

doi:10.3969/j.issn.1006-8082.2026.02.005

Abstract

Abstract:

Hybrid rice has made significant contributions to grain production due to its remarkable yield advantage. However, its development has been constrained in recent years by the relatively high cost of seeds. To reduce seed costs, it is necessary to increase seed production yield. The outcrossing ability of male sterile lines and restorer lines in hybrid rice directly affects the seed production yield. This paper summarizes the research progress on the outcrossing characteristics of hybrid rice parents, focusing on the synchronization of flowering time and duration, plant traits of male sterile lines, stigma characteristics and vitality, as well as the in vitro viability and quantity of pollen from restorer lines. It also discusses the impact of weather conditions on flowering periods and outcrossing seed setting. Finally, some strategies are proposed to enhance seed production efficiency, aiming to achieve high-yield seed production in hybrid rice and promote cost reduction and efficiency enhancement in hybrid rice seed production.

Key words: hybrid rice, outcrossing pollination characteristics, male sterile line, seed setting potential, seed production efficiency

摘要：

杂交水稻因其产量优势显著为粮食生产做出了重要贡献，然而近年来因种子成本偏高，其发展受到限制。降低种子成本需提高制种产量。杂交水稻雄性不育系和恢复系的异交能力直接影响制种产量。本文总结了杂交水稻亲本异交特性的研究进展，重点介绍了花时和花期相遇、雄性不育系植株性状、柱头特性和活力，以及恢复系花粉离体活性和花粉量，还讨论了天气对花期和异交结实的影响。最后，提出了提高制种效率的对策，以期实现杂交水稻高产制种，促进杂交水稻制种降本增效。

关键词: 杂交水稻, 异交授粉性能, 雄性不育系, 结实潜力, 制种效率

CLC Number:

S511.03

YAO Jianjian, LIU Bohan, HE Jiwai, ZHUANG Wen, PAN Sujun, WU Jun. Research Progress on Outcrossing Characteristics of Parental Lines in Hybrid Rice[J]. China Rice, 2026, 32(2): 23-29.

姚鉴兼, 刘伯涵, 贺记外, 庄文, 潘素君, 吴俊. 杂交水稻亲本异交特性研究进展[J]. 中国稻米, 2026, 32(2): 23-29.

References 100

[1]	HUANG M. The decreasing area of hybrid rice production in China: causes and potential effects on Chinese rice self-sufficiency[J]. Food Security, 2022, 14(1): 267-272.
[2]	张展, 辛业芸. 关于在国外发展杂交水稻策略的思考[J]. 世界农业, 2006(7):25-28.
[3]	王术坤, 刘长全, 马文慧, 等. 种业振兴背景下中国粮食作物供种安全研究[J]. 农村金融研究, 2023(10):70-80.
[4]	陈立云, 雷东阳, 唐文帮, 等. 中国杂交水稻发展面临的挑战与策略[J]. 杂交水稻, 2015, 30(5):1-4.
[5]	韩赞平, 汪旭东, 王彬, 等. 水稻不育系异交性能的研究Ⅱ. 水稻不育系异交性能影响因素间的遗传相关及其改良[J]. 种子, 2005, 24(11):42-46.
[6]	何宗陶, 肖层林. 水稻雄性不育系异交特性的研究概述[J]. 作物研究, 2008, 22(suppl1):338-342.
[7]	王建伟. 无人机风场下的水稻花粉运动规律的研究[D]. 广州: 华南农业大学, 2016.
[8]	张萌, 戴冬青, 李西明, 等. 水稻花时性状研究进展[J]. 核农学报, 2016, 30(2):267-274.
[9]	萧层林. 杂交水稻制种母本异交特性与异交结实率的关系[J]. 湖南农学院学报, 1993(5):417-421.
[10]	田大成, 黄三奎, 段永国, 等. 水稻不育系花时和受粉时间与异交结实率的关系[J]. 杂交水稻, 2004, 19(3):53-57.
[11]	仲维功, 李传国, 苏自强. 不同类型水稻品种花时特性的研究[J]. 江苏农业科学, 1990(1):16-18.
[12]	王小虎, 潘斌清, 俞良, 等. 早花时长粒中粳不育系常12-101A的选育与应用[J]. 杂交水稻, 2022, 37(2):46-49.
[13]	余昌花. 转bar基因水稻向普通野生稻的基因漂流及与开花习性的关系[D]. 海口: 海南大学, 2011.
[14]	广西农学院, 区水稻“三系”学习班. 用双零叶期预测水稻花期[J]. 农业科技通讯, 1977(6):6-7.
[15]	廖苞林. 根据“重生叶”预测水稻花期[J]. 湖北农业科学, 1978, 17(5):8.
[16]	金明直. 剥查幼穗预测杂交水稻花期[J]. 安徽农业科学, 1979(1):21-23.
[17]	晋江县东石公社萧下大队科技组. 用茎生叶龄预测水稻花期好[J]. 福建农业科技, 1979(4):69-70.
[18]	黄德社, 唐启勤, 舒原, 等. 根据“对应叶龄”法预测和调节水稻花期[J]. 中国农技推广, 1996(2):23-24.
[19]	唐建成, 黄绿荷, 莫志军. 利用水稻倒4叶预测花期[J]. 作物研究, 1998, 12(3):36-37.
[20]	汤国华, 赵正洪, 曾爱平, 等. 辅助播期对应叶龄法预测杂交稻制种花期技术[J]. 杂交水稻, 2000, 15(1):26-27.
[21]	梅凯华, 陈蔚. 水稻杂交繁制的花期预测方法[J]. 湖北农业科学, 2016, 55(21):5463-5 465.
[22]	唐建成, 莫志军. 利用水稻生长锥形态差异预测花期[J]. 种子科技, 2003(4):47-48.
[23]	王岩, 蔡伟, 王彦荣, 等. 水稻杂交亲本叶温系数研究及花期预测[J]. 垦殖与稻作, 1998(4):1-4.
[24]	宋世枝, 吴良, 段斌, 等. 秧苗期积温对杂交水稻制种花期的影响及其在花期早期预测中的应用探讨[J]. 杂交水稻, 2002, 17(4):16-18.
[25]	但汉甫. 用幼穗长——余叶公式法预测杂交稻制种花期[J]. 湖北农业科学, 1986, 25(6):8-9.
[26]	朱永峰. 杂交水稻制种花期预测新方法——座标图象法[J]. 杂交水稻, 1987, 2(3):24-26.
[27]	方文找, 徐顺昌. 利用回归公式预测杂交稻制种田花期[J]. 种子, 1988(2):37.
[28]	何庭山, 韦伟仁. 花期早期预测法——对应叶龄公式法[J]. 杂交水稻, 1991, 6(6):14-16.
[29]	周军, 孙理之, 刘文仲, 等. 用叶龄曲线方程早期预测杂交水稻制种花期[J]. 杂交水稻, 1995, 10(4):11-12.
[30]	谢岳波, 郭明涛, 肖文强. 杂交稻早造制种父母本播叶差及对应叶龄参照表的应用[J]. 杂交水稻, 2000, 15(2):18-20.
[31]	覃皓, 全庆丰, 易稳凯. 杂交水稻制种花期预测与调节技术[J]. 湖南农业科学, 2010(9):11-13.
[32]	YANG Y B, WILSON L T, LI T, et al. Integration of genomics with crop modeling for predicting rice days to flowering: A multi-model analysis[J]. Field Crops Research, 2022, 276: 108 394.
[33]	李思嘉. 基于积温指数的环境普适性水稻开花期预测研究[D]. 武汉: 华中农业大学, 2023.
[34]	ZHANG J H, ZHANG S Y, YANG Y B, et al. Integrating crop models, single nucleotide polymorphism, and climatic indices to develop genotype-environment interaction model: A case study on rice flowering time[J]. Plant Phenomics, 2025, 7(1): 100 007.
[35]	XU X B, JIA Q, LI S J, et al. Redefining the accumulated temperature index for accurate prediction of rice flowering time in diverse environments[J]. Plant Biotechnology Journal, 2025, 23(1): 302-312.
[36]	谢庚文. 杂交水稻制种的花期调控[J]. 作物研究, 1993, 7(1):36-38.
[37]	裴泽政. 杂交水稻繁殖制种花期调节十法[J]. 种子世界, 1991(8):31-32.
[38]	刘应胜. 杂交水稻制种花期预测与调控[J]. 种子, 2012, 31(11):120-121.
[39]	秦永梅, 刘敏, 韩凤英. 水稻杂交制种的花期预测及调控途径的研究[J]. 安徽农业科学, 2015, 43(10):73-74.
[40]	肖新华, 戴惠兰. 杂交水稻制种花期调节技术[J]. 种子科技, 1997(4):43.
[41]	莫科生. 杂交水稻制种花期预测与调控技术[J]. 广西农学报, 2010, 25(4):37-39.
[42]	关绪乾, 马明华, 关伟. 杂交水稻制种花期调节十二法[J]. 种子科技, 1999(3):37.
[43]	张家卫. 杂交水稻制种花期不育的几项调节措施[J]. 种子世界, 1997(9):29-30.
[44]	冯意裕. 杂交水稻制种花期的调节[J]. 广东农业科学, 1984(6):5-9.
[45]	胡学信. 杂交水稻制种的花期调节[J]. 宁夏农林科技, 1989(5):54.
[46]	胡绍青. 多效唑调节杂交水稻制种亲本花期效应[J]. 种子科技, 2001(2):40-41.
[47]	富昊伟, 章永根, 张建良, 等. 花信灵及增效调花宝对提早父本花期的作用[J]. 杂交水稻, 2002, 17(5):23-24.
[48]	黄同星. 杂交稻制种花期调节的几种方法[J]. 杂交水稻, 2002, 17(6):27-28.
[49]	冯素美. 杂交水稻制种化学调控花期花时技术[J]. 种子科技, 1995(5):41.
[50]	顾海永, 李传国, 梁世胡, 等. 杂交水稻制种几种花期调节方法的综合比较[J]. 广东农业科学, 2009(1):19-21.
[51]	李启荣, 戴国忠. 花信灵的功能与水稻花期花时的调控[J]. 广西农业科学, 1995(suppl1):2-4.
[52]	刘贤明. 表面活性剂对提高赤霉素在杂交水稻花期调节中的作用初报[J]. 广西农学院学报, 1984(1):116-122.
[53]	陶用力, 刘大锷, 文正华. 谈谈杂交水稻制种父母本的花期预测与调节[J]. 杂交水稻, 1995, 10(4):13-15.
[54]	叶苗, 毛雨欣, 张德海, 等. 高光效水稻品种的叶片和冠层生理生态特征及其氮素调控机制研究进展[J]. 中国水稻科学, 2024, 38(6):617-626.
[55]	刘扶桑, 宋青峰, 于桂朝, 等. 光合作用系统模型与作物高光效改良[J]. 生命科学, 2024, 36(9):1123-1 140.
[56]	马梦影, 巩文靓, 康雪蒙, 等. 水稻理想株型改良的研究进展[J]. 中国农学通报, 2020, 36(29):1-6.
[57]	程雄, 张晶晶, 陈雄辉, 等. 优质感温型三系杂交水稻新组合软华优197选育及应用[J]. 安徽农业科学, 2025, 53(2):18-21.
[58]	张桂莲, 张分云, 杨烨, 等. 基于深度相机的水稻穗层高度检测研究[J]. 中国农机化学报, 2024, 45(1):177-182.
[59]	包灵丰, 林纲, 赵德明, 等. 水稻三系不育系颖花不同剪除方法柱头活力持续时间差异研究[J]. 种子, 2008, 27(2):13-14.
[60]	邓运, 康蓉蓉, 田小海, 等. 12个杂交水稻不育系异交性能的测定[J]. 作物杂志, 2008(2):38-42.
[61]	赵锦龙, 罗碧, 冯洁深, 等. 开花集中度是影响粳稻细胞质雄性不育系异交结实率的重要因素[J]. 中国农学通报, 2016, 32(15):6-11.
[62]	蒋海燕, 曾晓春, 余秋平, 等. 茉莉酸甲酯在杂交稻制种中的应用[J]. 江西农业大学学报, 2008, 30(6):1024-1 027.
[63]	刘文炳, 林昭让, 池有奏. 杂交制种稻粒黑粉病防治技术[J]. 福建农业, 1994(8):10-11.
[64]	张桂莲, 张分云, 杨烨, 等. 水稻不育系包颈特性及穗颈节间形态解剖结构的研究[J]. 湖南农业大学学报(自然科学版), 2010, 36(1):1-4.
[65]	郑家团, 胡万星, 谢华安, 等. 籼型水稻光温敏不育系包颈长度与育性的相关性研究[J]. 浙江农业大学学报, 1998, 24(6):65-68.
[66]	肖层林, 刘爱民, 张海清, 等. 中国杂交水稻制种技术的进步与发展方向[J]. 杂交水稻, 2010, 25(suppl1):46-50.
[67]	RUTGER J N, CARNANAHAN H L. A fourth genetic element to facilitate hybrid cereal production: A recessive tall in rice[J]. Crop Science, 1981, 21(3): 373-376.
[68]	牟佳美, 李成霞, 汤睿, 等. 野生稻单片段代换系穗伸出度评价及长穗颈QTL鉴定[J]. 广东农业科学, 2024, 51(11):48-60.
[69]	舒志芬, 陈勇, 刘钊, 等. 5个水稻光温敏核不育系柱头特性与异交结实率的关系[J]. 作物研究, 2015, 29(4):343-347.
[70]	吴爽, 李成荃, 王守海, 等. 几种优良品种花器性状的遗传及相关分析[J]. 安徽农业科学, 2003, 31(2):171-172.
[71]	谢留杰, 段敏, 曾国应, 等. 籼稻两用核不育系异交结实率与花器官性状的相关性分析[J]. 上海农业学报, 2019, 35(5):28-32.
[72]	罗方雄, 黄叔贤, 郭海滨, 等. 水稻雄性不育系的胚囊育性及其对异交结实的影响[J]. 湖南农业大学学报(自然科学版), 2021, 47(3):247-253.
[73]	周浩. 基于连锁和关联分析对水稻柱头外露率的研究[D]. 武汉: 华中农业大学, 2017.
[74]	杨保汉. 不育系柱头外露率及其结实率研究[J]. 杂交水稻, 1997, 12(1):15-17.
[75]	王洁, 王婧, 孟秋峰, 等. 植物柱头外露性状研究进展[J]. 长江蔬菜, 2021(14):38-41.
[76]	曾日勇, 刘明, 阴国大. 水稻新质源不育系K17A的异交习性观察[J]. 杂交水稻, 1996, 11(5):19-20.
[77]	田大成. 水稻异交栽培学[M]. 成都: 四川科学技术出版社, 1991.
[78]	杜雪树, 夏明元, 戚华雄. 几个水稻光温敏两系不育系柱头外露率和柱头活力比较[J]. 湖北农业科学, 2016, 55(24):6357-6 359.
[79]	陈惠清, 王天生, 谢旺有, 等. 2个三系水稻不育系的生育特性和异交特性研究[J]. 福建稻麦科技, 2020, 38(1):5-8.
[80]	郭桂英, 王青林, 鲁伟林, 等. 籼型光温敏核不育系柱头性状表现[J]. 中国稻米, 2017, 23(6):104-107.
[81]	刘振宇. 水稻柱头外露率遗传与柱头活力基因型差异研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2021.
[82]	CASCO V V, TAPIC R T, UNDAN J R, et al. Combining ability, floral biology, and seed producibility of promising cytoplasmic male-sterile (CMS) lines for hybrid rice development[J]. CABI Agriculture and Bioscience, 2021, 2: 38.
[83]	李训贞, 梁满中, 周广洽, 等. 水稻开花时的环境条件对花粉活力和结实的影响[J]. 作物学报, 2002, 28(3):417-420.
[84]	周广洽, 谢锦云, 李训贞. 水稻花粉生活力与同工酶活性关系的研究[J]. 湖南师范大学自然科学学报, 1984(3):67-72.
[85]	刘寿东, 史佩剑, 江晓东, 等. 转基因水稻B2花粉活力的温度模型[J]. 中国水稻科学, 2011, 25(2):219-222.
[86]	林志成. 水稻离体花粉活性研究及其应用[J]. 杭州科技, 1994(4):14.
[87]	胡晋, 郭长根. 超低温(-196℃)保存杂交水稻恢复系花粉的研究[J]. 作物学报, 1996, 22(1):72-77.
[88]	王金祥, 陈良碧. 不同气体下贮藏的3种禾本科植物花粉活力和呼吸速率变化(简报)[J]. 植物生理学通讯, 2001, 37(2):113-116.
[89]	黄大军, 于静娟, 文建成, 等. 滇Ⅰ型不育系繁殖父本花粉密度与母本异交结实的关系[J]. 云南农业大学学报, 2008, 23(3):291-294+333.
[90]	李静, 文建成, 杨慧, 等. 滇型杂交粳稻恢复系的花粉量研究[J]. 贵州农业科学, 2012, 40(10):27-28+32.
[91]	童志婷, 李守华, 段维新, 等. 中稻花期致害高温主导的田间气象特征及其对不同杂交组合水稻结实的影响[J]. 中国生态农业学报, 2008, 16(5):1163-1 166.
[92]	莫志军, 唐建成, 黄绿荷. 杂交稻恢复系产粉量初探[J]. 作物研究, 1998, 12(1):31.
[93]	张忠旭, 李全英, 张丽颖, 等. 北方杂交粳稻恢复系产粉量研究[J]. 杂交水稻, 2010, 25(suppl1):492-494.
[94]	刘建新, 陈建国, 陈冬玲, 等. 四倍体水稻花器和花粉性状研究[J]. 中国农业科学, 2008, 41(12):3941-3 951.
[95]	JAGADISH S V, MURTY M V, QUICK W P. Rice responses to rising temperatures-challenges, perspectives and future directions[J]. Plant, Cell & Environment, 2015, 38(9): 1 686-1 698.
[96]	闫浩亮, 潘幸福, 陈建珍, 等. 田间高温严重降低杂交水稻制种的异交结实[J]. 中国水稻科学, 2015, 29(1):106-110.
[97]	徐鹏, 贺一哲, 尤翠翠, 等. 高温胁迫导致水稻颖花败育的机理及其防御措施研究进展[J]. 江苏农业学报, 2023, 39(1):255-265.
[98]	张桂莲, 刘思言, 张顺堂, 等. 抽穗开花期不同高温处理对水稻开花习性和结实率的影响[J]. 中国农学通报, 2012, 28(30):116-120.
[99]	何增明, 周宗岳. 论杂交水稻制种中的天气影响[J]. 杂交水稻, 2004(2):46-47.
[100]	FU J, JIAN Y W, WANG X H, et al. Extreme rainfall reduces one-twelfth of China’s rice yield over the last two decades[J]. Nature Food, 2023, 4(5): 416-426.