12.2 水稻有性杂交
水稻（Oryza sativa L.）、属于禾本科、稻属，是我国主要粮食作物，其稻谷年产量占我国粮食总产量的将近一半，在我国水稻主要产区的华中和华南地区，稻谷产量居粮食产量的首位。
一、我国稻种的分类
水稻专家于颖根据我国栽培稻种的起源、演变和栽培发展过程，系统地将我国栽培稻种分为五级，提出我国栽培稻种的五级系统分类法（见表12－1）。
表12-1 栽培稻种五级系统分类法
第一级 籼亚种和粳亚种
第二级 早、中季稻和晚季稻群
第三级 水稻型和陆稻型
第四级 粘变种和糯变种
第五级 栽培品种（表中末列）
二、水稻花的特点
水稻花的特点可从花的结构、开花习性等方面表现出来。
1.花的结构
水稻的花排列成圆锥花序，通常称为稻穗。稻穗由多数小穗组成。小穗长圆形，含2枚颖片、2朵不育花和1朵能育花。颖片极端退化成两个半月形的突起；2朵不育花各仅具1枚退化外稃，其形状为锥刺形，作颖片状；能育花为两性花，由1枚外稃、1枚内稃、6枚雄蕊、1枚雌蕊和2枚浆片组成，雌蕊的柱头帚刷状。
2.开花习性
(1)开花顺序。稻穗通常先从主轴上开花，其次是上部的枝梗开花，然后从上向下，各枝梗依此开花；在同1枝梗上，顶端第1小穗先开，接着是枝梗最基部的小穗开放，再依次向上开花，顶端第2小穗往往是最后开花。
(2)开花时间。早稻和中稻的稻穗从叶鞘抽出后的当天，就有部分小穗开花，二至三天就达到盛花期，以后逐渐减少；晚稻在露穗后的第二天才开花，到了第四五天才逐渐旺盛，开花比较分散。
一个稻穗开花的天数，同品种、气候和稻穗大小而有不同。一般从开花开始到全穗开完，早稻需要5天左右，中稻需要6～7天，晚稻需要8天左右。
每天开花的时间，因品种和气候而有所不同。早稻和中稻比较早，晚稻比较迟。在正常情况下，一般在上午9时开始开花。中午最盛，下午4时以后开花较少。一朵花开放时，从稃片张开到闭合，大约需要1.5～2小时。
(3)授粉方式。水稻属自花授粉植物，其天然杂交率一般在0.2～4％之间，最高可达5％。越是温度较高的地区，越是开花时间集中的品种，天然杂交率就越高。
(4)花粉和柱头的生活力。水稻花粉在自然条件下，放置3分钟，就只剩下半数花粉能够萌发，放置5分钟，就基本上全部丧失萌发能力。柱头的生活力在去雄后可维持6天左右，在去雄后1～2天内授粉，结实率最高。
三、水稻杂交的方法步骤
水稻的杂交技术可分为调节开花期、选株、整穗、去雄、采粉、授粉和收获等步骤。
(1)调节开花期。水稻母本和父本花期的调整，可用分期播种的方法，使二者的花期相遇。
(2)选株。选株主要指选择母本植株而言。要选择具有本品种典型性状、生长健壮和没有病虫害的植株作母本。
(3)整穗。先用剪刀剪去稻穗上部和下部枝梗上的小穗，将中部枝梗上的小穗留下来。然后在中部枝梗上留下20～30个当天或次日能够开花的小穗，将其它小穗统统剪去。当天能够开花的标志是花丝已经伸长，花药即将顶到内稃上端；次日开花的标志是雄蕊的长度已达内稃长度的三分之二。可以将小穗对着太阳观看，从外表能隐约看到雄蕊在花里的位置。
(4)去雄。水稻去雄的方法很多，主要有以下三种：
①剪颖去雄法。水稻小花的内、外稃在开花前抱合很紧，不易摘除雄蕊。用剪刀剪去内、外稃的上端，露出雄蕊，就使摘除雄蕊的工作容易进行，这种方法称为剪颖去雄法。
用剪颖去雄法去雄时，在整过穗的穗上，用剪刀从小花外稃上部斜剪去三分之一到四分之一。这是因为雌蕊靠近内稃，从外稃上斜剪不会损伤柱头。剪完后，用镊子伸入内稃，轻轻夹出6个花药。夹取花药时，动作要轻而准确，既不能漏夹花药，也不能将花药碰破。万一碰坏花药，必须将整个小穗淘汰。每朵花去雄后，要将镊子插入70％酒精中浸泡片刻，杀死上面可能沾带的花粉。去雄后的稻穗要套上纸袋，并将纸袋下面的开口沿穗柄折合，用回形针别好。同时栓上纸牌（或塑料牌），写明母本品种名称、去雄日期和操作者姓名。留待下一步授粉。水稻剪颖去雄法的操作方法见图12-1。
用剪颖去雄法去雄时，必须掌握好去雄的时间。一般应在开花前一天下午或当天开花以前进行。去雄时，不能将未成熟的或过分成熟的小花作为去雄杂交对象，因为这样的小花容易发生不结实或自交的情况。
②套袋去雄法。将黑色纸袋套在能在当天开花的稻穗上，经过15～20分钟，利用纸袋增温促使小花内、外稃自动张开，便于摘除花药，用这种方法去雄，称为套袋去雄法。
用套袋去雄法去雄时，先将黑色纸袋摘掉，对内、外稃已张开的小花，用镊子将花中尚未开裂的花药一一摘除。对于内、外稃未张开、或虽已张开但花药已经开裂的小花要从小穗基部全部剪掉。操作结束后，再套上白色隔离袋，栓好纸牌，准备下一步授粉。
套袋去雄法比较方便，去雄容易，而且不伤花器；但套袋时间不易掌握，因为套袋时间过短，开花不多；套袋时间过长，花药在黑纸袋内常常破裂。并且1次所开的花朵较多，往往去雄工作难以跟上。
③温汤去雄法。水稻的雌雄蕊对温度的感应不同，雌蕊的耐温力远大于雄蕊。将稻穗放入44～45℃温水中浸泡8～10分钟，花粉就会完全丧失萌发能力，但雌蕊的生活力却不受任何影响。用这样的方法消除花药，称为温汤去雄法。
温汤去雄法的具体作法是用保温瓶或保温杯，盛取44～45℃温水，在每天开花最盛以前的1小时（大约在上午11时），将整个稻穗，放入保温瓶（杯）中浸泡8分钟，取出后，经过20分钟左右，当天能开花的小花内、外稃就会打开。这时，将内、外稃不张开的小花全部剪掉，用纸袋将稻穗套好并拴好纸牌（或塑料牌）。
(5)采粉和授粉。去雄的母本稻穗，应在当天或次日进行人工授粉。
当父本稻穗进入开花盛期时，事先用1张光滑纸叠成容器，摇动父本稻穗，使花粉散落在容器里，然后立即拿到母本植株处，用毛笔蘸取一点花粉，轻轻抹在柱头上。授粉的动作要轻，速度要快，花粉从采收到涂抹，不能超过3分钟，否则生活力就会急剧下降。
授粉后，应继续将母本稻穗套好纸袋。
(6)检查杂交是否成功。花粉被授到柱头以后，经过2～3分钟就可萌发形成花粉管，30分钟后，花粉管进入胚囊，受精过程在开花后1.5～4小时内完成。
授粉10天以后，摘去杂交穗的纸袋，如果授粉小花内的子房已经膨大，表示已经受精，说明杂交成功了。为了使杂交种子正常进行生长发育，可暂时不套纸袋，待籽粒长大时再套纸袋，以防鸟类啄食。
(7)收获。杂交籽粒成熟后，将每个杂交稻穗单独脱粒、保存，供来年播种观察。