目前，杂交水稻制种环节的效率与产量直接关系到粮食安全与种植收益，随着劳动力短缺问题日益凸显，机械化制种成为必然趋势，但传统亲本行比设计难以适配无人机授粉、机械移栽等现代化作业，导致授粉效率低、结实率不稳定等难题。

近期，四川农业大学农学院任万军教授团队完成的题为“Regulation mechanism of parental row ratio on seed-setting rate in hybrid rice seed production based on pollination”的研究在Journal of Integrative Agriculture（JIA）优先在线发表。该研究系统阐明了亲本行比对杂交水稻制种无人机授粉效果与结实率的调控机制，为优化制种行比配置、提升授粉效率和结实率提供了理论依据。

利用花粉捕获装置揭示花粉时空分布规律

本研究设置3种行比模式，使用花粉捕获装置连续7天测定不育系（N、M、F）的单位面积花粉数量（图2）。结果显示，花粉数量随着授粉天数的增加呈现先上升后降低的趋势，且表现出从N到F降低的规律，田间平均花粉数量表现为R1＞R2＞R3（图5）。不育系不同穗位的花粉数量，并非随颖花开放高度的降低呈现固定变化规律，但距离恢复系越远各穗位花粉数量越少（图6）。因此，过度增大母本行数会显著降低远离父本的母本行的花粉数量，进而降低颖花授粉的机率。

图2 田间布局和无人机授粉期间花粉收集装置

图5 亲本行比对花粉水平分布的影响图6 亲本行比对花粉垂直分布的影响

从柱头花粉捕获角度，深度解析颖花授粉率差异

在两个组合中，R2模式的不育系外露柱头颖花平均授粉率高于R1和R3；C1组合不育系穗部外露柱头颖花授粉率均表现为中＞下＞上，而C2表现为上＞中＞下（图7）。这不仅解释了R2的授粉效果要优于另外两个处理，同时表明可通过提高各穗位花粉数量进而提高颖花授粉率。

图7 亲本行比对外露柱头颖花授粉率的影响

研究进一步对不育系柱头附着的花粉数量进行了统计，发现行比条件对C1和C2不育系颖花柱头附着的花粉数量无显著影响，每个柱头的花粉数量均在1-3间（图8）。此外，在已授粉的外露柱头颖花和非外露柱头颖花中，花粉加载在单个柱头上的颖花分别超过50%和60%，均显著高于花粉加载在双柱头上的颖花（附录F）。这些发现不仅明确了颖花授粉的花粉量要求，更揭示了成熟籽粒中有超过一半是花粉加载在单个柱头上的颖花受精而来。

图8 颖花外露柱头附着花粉数量的荧光显微镜观察

附录F 亲本行比对外露和非外露柱头颖花授粉特性的影响

解析多指标关联关系，锁定制种高产关键

在两个组合中，R2模式的不育系结实率各采样点（除C1组合F外）和各穗位均高于R1和R3，这表明R2处理下整个试验小区的结实能力强于R1和R3处理，从而提高了制种产量（图4）。该研究进一步对花粉分布、柱头花粉捕获量、结实率和产量进行了相关分析，在两种杂交稻组合中，穗冠层花粉数量与结实率、籽粒产量之间无显著关系，而外露柱头颖花授粉率和不同穗位的结实率与群体结实率、籽粒产量呈显著正相关关系，这为提高制种产量提供了重要的调控方向（图9）。这一关键发现为杂交稻制种高产栽培指明了核心方向：提升外露柱头颖花授粉率，是提高制种结实率和产量的关键抓手。

图4 亲本行比对采样点和小穗位置结实率的影响

图9 各项指标的相关性分析

综上，该研究通过测定花粉时空分布特征、颖花授粉率、颖花柱头花粉附着量、结实率和产量等关键指标，首次阐明了杂交稻机械化制种不同亲本行比通过调控父母本幅宽与无人机授粉风场的匹配度，进而影响不育系小穗授粉效率、结实率及最终产量的农艺机制，为杂交稻全程机械化制种的行比优化和授粉技术改进，提供了重要的理论依据和切实的实践指导。

四川农业大学和西昌学院任万军教授为通讯作者，已毕业硕士黄帮超（现内江市农业科学院农艺师）和绵阳市农业科学研究院助理研究员王淘博士为共同第一作者。该研究获得四川省产业体系水稻创新团队项目(sccxtd-2024-01)、四川省育种攻关项目(2021YFYZ0005)资助。

Cite the article:

Bangchao Huang, Tao Wang, Youfeng Tao, Qin Qin, Boteng Sun, Jinyue Guo, Hui Li, Ruicen Liu, Tiantian Deng, Qi Liu, Xiaolong Lei, Wei Zhou, Yong Chen, Fei Deng, Wanjun Ren. 2026. Regulation mechanism of parental row ratio on seed-setting rate in hybrid rice seed production based on pollination. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.01.044

https://doi.org/10.1016/j.jia.2026.01.044

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