不同氮肥條件下水稻DUS測試性狀表達的差異性

李華勇+王艷平+王顯生+吳燕+沈奇

摘要：為了研究不同氮肥用量對水稻DUS測試性狀表達結果的影響，選取了3種不同類型的水稻品種，通過4種不同氮肥處理方案，依據(jù)《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南 水稻》規(guī)定的相關性狀，研究水稻測試中不同類型性狀田間表達的變化差異，為水稻DUS測試種植管理規(guī)范的制定提供理論依據(jù)。同時，通過探討這些性狀表達得是否穩(wěn)定，為水稻DUS測試結果判定提供參考。

關鍵詞：水稻；DUS測試；性狀表達；不同氮肥；差異性分析

中圖分類號： S511.06文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）06-0106-05

收稿日期：2016-02-29

基金項目：江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[編號：CX（14）2001]。

作者簡介：李華勇（1977—），男，江蘇南京人，助理研究員，主要從事植物新品種DUS測試及指南研制工作。E-mail：lhy@jaas.ac.cn。植株新品種特異性（distinctness）、一致性（uniformity）和穩(wěn)定性（stability）測試（以下簡稱“DUS測試” ）植物新品種保護的技術審查，是保證植物新品種授權客觀、公正和準確的基礎。如何使植物新品種DUS測試性狀在種植管理過程中得到完整、準確地表達，是進行DUS判定和品種真實性評價的重要科技基礎[1-3]。水稻（Oryza sativa）是我國主要的糧食作物之一，也是我國目前植物新品種權申請量最大的作物之一，全國水稻種植面積約占糧食作物面積的30%，產(chǎn)量接近糧食總產(chǎn)量的一半[4]。

水稻DUS測試是通過評價品種的特異性、一致性和穩(wěn)定性，為水稻新品種授權提供科學依據(jù)，在水稻DUS測試中，性狀表達的準確與否直接影響其品種“三性”的科學判定。性狀是DUS測試、審查的基礎[5]，性狀的觀測結果是水稻DUS測試的重要組成部分，是水稻品種權審查、品種真實性評價、維權打假的重要依據(jù)。但是，性狀的表達受栽培管理因素影響較大，特別是栽培管理措施中的施肥量不同會直接影響到其品種的田間真實表達。氮肥是影響水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量最敏感的因素之一，在我國水稻高產(chǎn)栽培中，純氮用量已達 200～350 kg/hm2，遠高于發(fā)達國家約150 kg/hm2的水平[6]。前人對于玉米、番茄等作物在不同栽培模式下對其數(shù)量性狀表達的影響都進行了相關研究[7-9]，并根據(jù)性狀的表達差異的不同，提出了相應的對策與建議。本試驗選取3種不同類型的水稻品種，在不同施氮量下，研究水稻品種測試性狀表達的變化，為水稻品種DUS測試的田間種植管理標準提供依據(jù)與參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

本試驗共設6份參試品種，所有供試材料全部由農(nóng)業(yè)部植物新品種保護辦公室統(tǒng)一提供，見表1。

1.2試驗設計

試驗于2014和2015年連續(xù)2個相同的生長周期在農(nóng)業(yè)部植物新品種測試（南京）分中心溧水植物科學試驗基地進行。試驗田塊前茬作物為水稻，冬季耕翻冬垡，5月4日播種，6月5日移栽定植大田，單本扦插，行距20 cm，株距 20 cm，小區(qū)面積5 m2。統(tǒng)一各試驗小區(qū)基肥用量，一次性施復合肥750 kg/hm2。根據(jù)水稻生長時期中營養(yǎng)生長的需要，對試驗小區(qū)按處理方案A、B、C、D 4種標準實施尿素追施，具體分別按225、450、675、0 kg/hm2對供試材料種植小區(qū)進行處理，尿素含氮量（N）為46%。

1.3性狀調(diào)查與數(shù)據(jù)處理

按照《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南 水稻》[10]（2012版）中規(guī)定的測試性狀進行田間數(shù)據(jù)觀測與調(diào)查，對于質(zhì)量性狀、假質(zhì)量性狀，采用小區(qū)群體觀測并直接給予相應的代碼與描述；對于數(shù)量性狀，每個小區(qū)隨機取20個正常生長的植株進行調(diào)查分析，取其平均值，根據(jù)分級標準，再轉(zhuǎn)化成相應的代碼。對度量數(shù)量性狀田間數(shù)據(jù)通過完全隨機設計，用LSD多重比較法進行統(tǒng)計分析。

2結果與分析

2.1不同施氮量，質(zhì)量性狀（QL）的表達結果及一致性評價

在4種氮肥處理方案下，對本試驗供試的水稻品種的“倒二葉：葉片花青苷顯色”“倒二葉：葉耳花青苷顯色”、“穗：芒”“莖稈：基部莖節(jié)包露”和“莖稈：節(jié)花青苷顯色” 5個質(zhì)量性狀進行觀測并給出代碼結果。通過數(shù)據(jù)比對，5個質(zhì)量性狀在不同處理方案下，其觀測結果表現(xiàn)完全一致，易于準確判定其性狀代碼值。質(zhì)量性狀是不連續(xù)狀態(tài)表達的性狀，每個性狀的表達形式能用單一的狀態(tài)來描述，且一般不受環(huán)境影響[11]，由此可見，水稻DUS測試指南中的質(zhì)量性狀在4種不同的施氮量下，其氮肥效應對其影響極不顯著，性狀代碼值保持一致且表達穩(wěn)定，滿足水稻品種DUS測試特異性準確判定的基本要求。

2.2不同施氮量，假質(zhì)量性狀（PQ）的表達結果與差異性分析

假質(zhì)量性狀的性狀表達范圍至少部分是連續(xù)的，但其變異范圍是多維的[11]。田間試驗中的A、B、C、D處理方案，對所有供試水稻品種中的16個假質(zhì)量性狀逐一進行了詳細觀測與調(diào)查，發(fā)現(xiàn) “基部葉：葉鞘顏色”“倒二葉：葉舌形狀”“穗：芒顏色（初期）”等12個假質(zhì)量性狀的觀測表達結果完全一致，不同施氮標準對其影響極小，性狀表達觀測代碼值基本保持一致、穩(wěn)定；而性狀“穗：芒分布”“穗：姿態(tài)”“穗：抽出度”的4個假質(zhì)量性狀表達結果在不同氮肥處理方案下，田間表達結果存在不一致，表現(xiàn)出較小的差異，其表達結果見表2。

由表2可以發(fā)現(xiàn)，在4種不同氮量下，性狀“穗：芒分布”“穗：芒顏色（后期）”“穗：姿態(tài)”“穗：抽出度”大部分觀測結果出現(xiàn)了1個代碼間的差異，特別是在性狀“穗：姿態(tài)”和“穗；抽出度”上尤為典型、突出，其主要原因跟氮肥的施用量有一定的關系，但沒有固定的規(guī)律可循。表2同時也表明，常規(guī)品種FC01、CO2所施氮肥用量不同，影響相對較小，雜交品種FZ01、FZ02和不育系品種FB01、FB02同一性狀間的差異變化分布較廣，受影響度較大。品種自身的遺傳特性，性狀的表現(xiàn)對氮肥的敏感性，決定了該品種對氮肥的效應反應強弱有所不同；通過相關的分析，不同氮肥用量下，雖然這4個假質(zhì)量性狀的表達有差異，但都涵蓋于假質(zhì)量性狀規(guī)定的允許值范圍內(nèi)，不影響測試的質(zhì)量；水稻品種DUS測試的田間種植管理時，應引起高度重視，做到標準統(tǒng)一。

2.3不同施氮量，群體目測的數(shù)量性狀（QN）表達結果與差異性分析

數(shù)量性狀是從一個極端到另一極端之間的整個變異范圍的性狀，表達可以在一維的、連續(xù)或不連續(xù)的、線性的尺度上記錄[11]。群體目測是通過感官觀測并結合試驗對性狀的群體表達進行判定[12]，可見品種能否準確反映性狀的表達狀態(tài)對目測性狀客觀和準確的判定顯得尤為重要。通過不同氮肥的處理方案，對指南中規(guī)定的群體目測數(shù)量性狀進行了田間數(shù)據(jù)觀測與客觀比對，發(fā)現(xiàn) “植株：生長習性”“倒二葉：葉片綠色程度”“倒二葉：姿態(tài)”“倒二葉：葉片茸毛密度”“倒二葉：葉舌長度”“穗：二次枝梗類型”“穗：分枝姿態(tài)”“小穗：外穎穎尖花青苷顯色強度”8個數(shù)量性狀表達結果存在差異變化，特別是性狀“倒二葉：葉片茸毛密度”“倒二葉：葉舌長度”“穗：分枝姿態(tài)”“小穗：外穎穎尖花青苷顯色強度”差異表達明顯，在不同試驗中，表達結果相差2個代碼（表3）。同試驗中，雜交品種和不育系品種的差異表現(xiàn)要明顯高于常規(guī)種品種，通過分析，在不同施氮量下，表現(xiàn)出極顯著差異，影響水稻品種DUS測試因外界因素的準確判定結果。

2.4不同氮肥處理方案，度量數(shù)量性狀的表達結果與差異性分析不同氮量下，對供試的水稻品種的所有度量性狀進行了數(shù)據(jù)處理和方差的分析，結果見表4。

本試驗中對7個量測性狀的數(shù)量性狀的觀測值進行了方差分析，試驗結果（表4）表明：不同施肥方案下，數(shù)量性狀受影響較大，數(shù)值的統(tǒng)計分析表現(xiàn)出極顯著差異，在不同施氮下，6個性狀都表現(xiàn)出了極顯著差異，6份品種在性狀“劍葉：葉片長度”“劍葉：葉片寬度”上表達差異最為明顯，3份品種（FC02、FB01、FB02）在性狀“植株：單株穗數(shù)”和3份品種（FC01、FZ02、FB01）在性狀“穗：每穗粒數(shù)”上都表現(xiàn)出極顯著差異，2份品種（FC01、FZ01）在性狀“莖稈：長度”上表現(xiàn)出極顯著差異，性狀“穗：結實率”表現(xiàn)范圍最小，只在品種FC02上表現(xiàn)出了極顯著差異。

2.5不同氮量下，不同類型水稻品種數(shù)量性狀（QN）表達差異性分析比較

結合試驗數(shù)據(jù)，按不同水稻品種類型對參試的水稻品種的11個量測數(shù)量性狀進行了分析比較，表5結果表明，不育系品種在性狀“莖稈：長度”“劍葉：葉片寬度”“谷粒：長度”和“谷粒：寬度”這4個性狀的變異系數(shù)明顯高于雜交品種和常規(guī)品種，變異系數(shù)趨于1.23～2.43倍；常規(guī)品種和雜交品種除在性狀“谷粒：寬度”上的變異系數(shù)差異較大外（159倍），其余性狀的變異系數(shù)差異極小。

3結論

通過在4種不同施氮量下，對參試的3種品種類型的供試水稻品種進行了2個相同周期的田間試驗，通過詳細的數(shù)據(jù)調(diào)查和客觀的田間觀測，得出如下結論：

3.1質(zhì)量性狀受施氮量影響極小

不同處理方案下，所有性狀的觀測結果表達完全一致，滿足水稻品種DUS測試特異性準確判定的基本要求。

3.2假質(zhì)量性狀在4種不同氮肥用量下

部分性狀的表達雖然有差異，但都處于假質(zhì)量性狀規(guī)定的允許值范圍內(nèi)，不影響測試的最終判定結果。

3.3不同施氮方案對大數(shù)量性狀的表達結果影響較大

性狀間的表達差異達到顯著水平，部分差異達到極顯著水平；雜交品種和不育系品種在數(shù)量性狀的表達差異上要比常規(guī)品種的差異變化大。因此，在種植管理時，盡量統(tǒng)一田間管理標準，合理施氮外，在對水稻品種DUS測試特異性判時，采用數(shù)量性狀作為判斷品種特異性時需多斟酌、慎重。

4討論

UPOV對測試性狀選擇的基本要求是：在品種間表現(xiàn)出足夠的差異，能夠用于判定特異性，且性狀表達相對穩(wěn)定[8]。通過不同施氮量對水稻品種DUS測試性狀的研究，表明氮肥是影響水稻品種DUS測試性狀的重要因素，在該試驗中氮肥施用量增大的范圍內(nèi)，性狀“植株：單株穗數(shù)” “穗：每穗粒數(shù)”等都發(fā)生了相應的變化，氮量增加或減少，性狀的表達結果卻出現(xiàn)減小或增大，變化的規(guī)律并不穩(wěn)定，這可能跟試驗施氮量的尺度標準有一定的關系，還需在以后的試驗中進一步加以驗證。

試驗結果顯示不同品種在對氮肥的反應強弱也是各不相同的，性狀類型的不同在氮肥施用量下的表達差異系數(shù)也是不同等的，為不同品種類型的水稻品種的合理種植管理測試帶來一定的困難。因此，對于水稻DUS測試數(shù)量性狀在不同施氮量下的測試結果的校正有待于進一步的試驗、統(tǒng)一和規(guī)范。另外，不同的施氮條件下往往導致品種性狀表現(xiàn)出極顯著差異。結果也顯示，不同施肥量下，不育系品種在“植株：單株穗數(shù)”“莖稈：長度”和“谷粒：寬度”綜合變異系數(shù)較大，明顯高于常規(guī)品種和雜交品種，如何有效的在田間種植設計上加以衡量，縮小其表達差異，還需通過在日常的水稻品種DUS測試中加以完善。

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