樂恢188與不同不育系配組的雜交稻莖稈物理性狀與抗倒伏力的相關性

卓馳夫，敬銀欽，彭友林，范永義，陳 敬，蔣 芬，胡運高

（西南科技大學水稻研究所，四川綿陽621010）

樂恢188與不同不育系配組的雜交稻莖稈物理性狀與抗倒伏力的相關性

卓馳夫，敬銀欽，彭友林，范永義，陳 敬，蔣 芬，胡運高＊

（西南科技大學水稻研究所，四川綿陽621010）

為抗倒伏雜交稻育種提供參考，以樂恢188與7個不育系配組的系列雜交水稻品種為材料，對比分析不同不育系配組的雜交稻植株的抗倒伏能力與基部各節間長度、莖稈粗度和莖壁厚度等性狀的相關性。結果表明：基部各節間長度與倒伏指數呈正相關，與抗折力呈負相關；莖稈粗度、莖壁厚度、節間基部至穗頂長度與倒伏指數呈顯著負相關，與抗折力呈顯著正相關。金優188莖稈粗度與莖壁厚度小于其他品種，倒伏指數最大，最易發生倒伏；岡優188、福伊優188和蓉18優188莖稈粗度與莖壁厚度較大，倒伏指數小，不易發生倒伏。

水稻；莖稈物理性狀；抗倒伏能力；不育系

水稻作為我國第一大糧食作物，約占糧食總產量的40%，我國約60%的人口以稻米為主食。水稻生產不僅擔負我國糧食安全的重任，還肩負我國農業可持續發展的重大使命［1］。倒伏是禾本科作物存在的普遍問題，倒伏將導致作物產量、品質以及機械化收獲效率降低。水稻株高是影響抗倒伏能力的重要因素，有研究表明，株高與抗倒伏能力呈負相關［2-4］。水稻倒伏的敏感部位多發生在莖稈基部的2～3個節間［5-8］。相關研究指出，水稻抗倒伏性與穗型、穗重、株高和節間性狀等關系密切［9］。雜交稻親本的抗倒伏能力存在差異，恢復系的抗倒伏能力與株高、基部節間長度和壁厚有關，不育系的抗倒伏能力與基部第一節間長和壁厚有關［10］。

樂恢188是四川省樂山市農業科學院培育的高配合力高生物產量的骨干恢復系，是我國“三系”大穗型雜交稻骨干恢復系和親本改良的重要材料，已在我國南方稻區特別是長江中上游地區廣泛應用，利用樂恢188與不同不育系配組的系列雜交稻品種如岡優188、福伊優188、川綠優188、成豐優188、蓉18優188、菲優188及金優188等均屬重穗型品種，在生產上表現穗大粒多、增產潛力高等特點［11-12］。為探明樂恢188與不同不育系配組的系列雜交稻品種的抗倒伏能力機理，通過研究其株高、節間長度、莖稈粗度和莖壁厚度等物理性狀，分析各雜交稻的抗倒伏能力與莖稈物理性狀的關系，以期為抗倒伏雜交稻育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以重穗型恢復系樂恢188為父本，分別與7個不同的不育系配置（雜交）獲得的系列雜交水稻品種，分別為岡優188（岡46A）、福伊優188（福伊A）、川綠優188（川綠389A）、成豐優188（成豐A）、蓉18優188（蓉18A）、菲優188（菲改A）和金優188（金23A），試驗對照品種為Ⅱ優838（株高115～120cm）。試驗于2015年在西南科技大學水稻研究所試驗田進行，4月12日播種，5月15日插秧。隨機區組設計，3次重復，小區面積15m2。栽插規格為33.5cm×16.67cm，每穴插單株。田間管理同一般大田標準。

1.2 方法

1.2.1 性狀測定 在水稻齊穗后25d，每小區隨機選取10株具代表性植株的主穗，測定株高、各節間長度、節間基部至穗頂長度、節間基部至穗頂鮮重、基部節直徑和基部節壁厚。基部第一節、第二節和第三節節間抗折力的測定參照文獻［11］的方法并加以改進。從田間取回莖稈，保留葉鞘、葉片和穗（保持不失水），待測定的節間莖稈置于自制簡易測定器，將節間中點與測定器中點對應（支點間距5 cm），在中點處掛輕質托盤，逐漸加入砝碼，直至莖稈折斷，此時砝碼及盤子的重量即為該節間莖稈的抗折力（g）。

根據文獻［13］的方法計算各節間的彎曲力矩和倒伏指數。彎曲力矩（cm·g）＝節間基部至穗頂長度（cm）×該節間基部至穗頂鮮重（g）；倒伏指數＝彎曲力矩/（抗折力×儀器推壓點距地面高度）×100。儀器推壓點距地面高度為9.5cm。倒伏指數越大，莖稈越容易發生倒伏。

1.2.2 數據處理 使用Excel和SPSS20.0軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 樂恢188系列雜交稻的株高及莖稈基部節間長度

不同不育系與樂恢188配組的雜交稻的株高、節間長度等莖稈形態特征有明顯的差異。從表1看出，不同品種株高（基部至穗頂的長度）的差異顯著，岡優188（最高）比菲優188（最矮）高11.26%。基部第一節間長為蓉18優188＞川綠優188＞成豐優188＞岡優188＞金優188＞Ⅱ優838＞菲優188＞福伊優188，基部第二節間長為蓉18優188＞金優188＞成豐優188＞川綠優188＞岡優188＞菲優188＞福伊優188＞Ⅱ優838，基部第三節間長為成豐優188＞金優188＞蓉18優188＞川綠優188＞菲優188＞岡優188＞Ⅱ優838＞福伊優188。說明，樂恢188配組的系列雜交稻中絕大多數品種的基部節間長于對照品種Ⅱ優838。

2.2 樂恢188系列雜交稻的莖稈粗與莖壁厚

從表2看出，樂恢188配組系列品種的基部節間直徑除菲優188及金優188外均高于對照，其中，蓉優188的基部第一節間與基部第二節間的直徑最大。基部節間壁厚除最小的金優188外均與對照差異不顯著，其中，福伊優188的第一節間、第二節間壁厚最大，蓉18優188的第三節間壁厚最大。莖稈越粗、莖壁越厚則莖稈越粗壯，其對植株地上部分的支撐作用越強。

表1 不同雜交稻品種莖稈基部各節間的長度Table 1 Length of steam basal internodes of different hybrid rice varieties

表2 不同雜交稻品種的莖稈粗度與莖壁厚度Table 2 Stem diameters and stem wall thickness of different hybrid rice varieties mm

2.3 雜交水稻節間倒伏指數與抗折力的相關性

相關分析結果（表3）表明，各節間倒伏指數與抗折力呈極顯著負相關，基部第一節間、第二節間及第三節間倒伏指數與抗折力的相關系數分別為-0.785、-0.751和-0.636，基部第一節間倒伏指數與抗折力相關系數的絕對值最大，第二節間、第三節間的依次減小。倒伏指數與彎曲力矩也呈極顯著負相關，基部第一節間、第二節間及第三節間倒伏指數與彎曲力矩的相關系數分別為-0.302、-0.442、-0.414。基部各節間的抗折力與彎曲力矩均呈極顯著正相關，相關系數表現為基部第一節間＜第二節間＜第三節間。因此，增強基部莖稈的抗折力是選育抗倒伏品種的主要目標。

2.4 雜交水稻抗倒伏特性與莖稈主要物理性狀的相關性

從表4看出，雜交水稻基部第一節間、第二節間及第三節間的抗折力與莖稈粗度、莖壁厚度、節間基部至頂長度、節間基部至頂鮮重以及彎曲力矩均呈極顯著正相關，與節間長度則呈負相關。基部節間的倒伏指數與節間長度呈正相關，與莖稈粗度、莖壁厚度、節間基部至頂長度、節間基部至頂鮮重和彎曲力矩呈顯著或極顯著負相關。

水稻莖稈的抗折力與倒伏指數受多因素的影響，不同親本配置的雜交組合由于各不育系的遺傳差異影響了雜交稻品種的莖稈基部節間表型性狀，導致其倒伏特性表現出一定的差異。因此，選育抗倒伏的雜交水稻品種，除考慮恢復系的抗倒伏特性外，還必須考慮不育系的影響，選擇莖稈基部節間短而粗壯、莖壁厚度大的親本材料，對選育抗倒伏水稻品種具有明顯的效果。

2.5 樂恢188系列雜交稻的莖稈抗倒伏特性

水稻的抗倒伏性與倒伏指數呈負相關，倒伏指數越小，植株越不易發生倒伏，其抗倒伏能力越強［14］。倒伏指數與抗折力成反比，與彎曲力矩成正比。從表5看出，金優188的倒伏指數最大，最易發生倒伏，基部第一、第二及第三節間的倒伏指數與其他品種的差異均達極顯著水平。除對照品種Ⅱ優838外，岡優188、福伊優188以及蓉18優188的倒伏指數較小，其中，岡優188的基部3個節間的倒伏指數均較小，其抗倒伏性最強，發生倒伏的風險最小。表明，不同的不育系與同一恢復系雜交獲得的雜交稻品種的抗倒伏性差異較大。

表3 倒伏指數、抗折力和彎曲力矩間的相關系數Table 3 Correlation coefficients among the lodging index，breaking resistant strength and bending moment

表4 抗折力和倒伏指數與主要物理性狀的相關系數（n＝80）Table 4 Correlation coefficients between breaking resistant strength，lodging index and main stem physical characters（n＝80）

表5 不同水稻品種基部各節間抗折力、彎曲力矩和倒伏指數Table 5 Breaking resistant strength，bending moment and lodging index of different basal internodes of different hybrid rice varieties

3 結論與討論

1）水稻植株抗倒伏能力與株高、節間長、節間粗度和莖壁厚度等植株性狀密切相關。一般認為，水稻株高與植株抗倒伏能力呈負相關，即株高越高，抗倒伏能力越弱［1-2，14］。也有研究認為，株高與抗倒伏能力并無直接關系，適當增加株高能提高群體物質生產力、增加生物產量和經濟產量［15-16］。本研究結果表明，株高與倒伏指數呈負相關，但相關系數較小（-0.217）。在樂恢188配組的系列品種中，金優188的株高明顯矮于其他品種，但其倒伏指數卻極顯著地高于其他品種。說明，雜交水稻的株高與抗倒伏能力無太大的相關性。倒伏指數與各節間的莖稈粗度和莖壁厚度呈極顯著負相關，抗折力與莖稈粗度、莖壁厚度等呈極顯著正相關。因此，雜交水稻基部節間抗折力的提高可降低倒伏指數，提高抗倒伏能力，這與前人研究的結果基本一致。此外，水稻植株的抗倒伏能力與莖稈的組織解剖結構特征及化學成分等也有一定的關聯。本文僅對不同不育系配組的雜交稻莖稈物理性狀和力學特征及與植株抗倒伏性的關系進行初步分析，對于不同不育系配組的雜交稻植株莖稈的組織解剖結構和化學成分的差異有待進一步研究。同時，不同不育系的胞質效應與抗倒伏能力的關系也是值得進一步探討的重要內容。

2）水稻的抗倒伏性主要受基因型與環境的互作影響，表現為復雜的數量性狀遺傳特征。已有研究表明，與莖稈抗倒伏性相關的遺傳分析主要集中在倒伏指數、莖稈物理性狀以及株高等的QTL研究［14，17-23］。本研究根據同一個恢復系與不同不育系配組獲得的7個不同雜交水稻品種基部節間性狀分析表明，不同的不育系配組產生的雜交稻品種的莖稈基部各節間的倒伏指數存在較大的差異。說明，不育系親本對雜交稻的抗倒伏能力具有一定的影響。在樂恢188配組的系列品種中，與岡優188相比，金優188和菲優188更容易發生倒伏，這主要是因各品種基部節間物理性狀的差異所致，金優188與菲優188的莖稈粗度和莖壁厚度均顯著低于其余雜交稻品種，直接導致抗折力降低從而影響抗倒伏性。

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（責任編輯：姜 萍）

Correlation between Stem Physical Characteristics and Lodging Resistance Capability in Hybrid Rice Varieties from Combinations between Lehui 188×Different Sterile Lines

ZHUO Chifu，JING Yinqin，PENG Youlin，FAN Yongyi，CHEN Jing，JIANG Fen，HU Yungao＊
（RiceInstitute，SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mianyang，Sichuan621010，China）

The correlations between lodging resistance and different internodes’length，stem diameter，stem wall thickness，length from basal to spike top in hybrid rice varieties from Lehui 188×7 sterile lines to provide a reference for breeding of hybrid rice varieties with a lodging resistance.Results：The length of different basal internode is positively related to lodging index and negatively related to breaking resistant strength.The stem diameter，stem wall thickness and length from basal to spike top are negatively related to lodging index significantly and positively related to breaking resistant strength significantly.The lodging phenomenon occurs in Jinyou 188with the maximum lodging index easily because its stem diameter and stem wall thickness are less than other tested varieties but the lodging phenomenon does not occur in Gangyou 188，Fuyiyou 188and Rong18You 188with the minimum lodging index easily because of their bigger stem diameter and stem wall thickness.

rice；stem physical characteristics；lodging resistance capability；sterile line

S511

A

2016-05-10；2016-08-28修回

國家科技支撐計劃項目“長江上游優質抗病種質創新與新品種選育”（2014BAD01B03-3）；雜交水稻國家重點實驗室開放課題“長江上游地區雜交水稻骨干恢復系種群劃分及高產機理研究”（2014KF01）；四川省省屬高校科研創新團隊建設計劃項目“突破性水稻新材料的創制和應用”（14TD0011）；國家現代農業產業技術體系四川水稻創新團隊崗位專家項目“氮高效種質創新研究”［川農業函（2014）91］；西南科技大學博士基金項目“水稻鎘積累相關QTL分析”（15zx7118）

卓馳夫（1995-），男，農學專業在讀本科。研究方向：水稻抗倒伏研究。E-mail：123258735＠qq.com

＊通訊作者：胡運高（1963-），男，研究員，從事水稻遺傳育種研究。E-mail：swust.rri＠163.com

1001-3601（2016）09-0378-0046-05