基于穗重對長江中下游水稻穗型分類及其與產量和品質關系的研究

房振兵 潘高峰 汪本福 陳波 范兵 趙沙沙 田永宏

摘要：采用2017年湖北省中稻區試匯總報告中74個品種的產量構成因素、產量、稻米品質等數據。首先以穗重進行聚類分析，并參考前人的分類標準，確定出穗重的穗型劃分標準。進一步通過回歸分析和方差分析探究穗重與產量的關系，最后進行穗型與稻米品質的相關性分析。結果表明，74個水稻（Oryza sativa L.）品種的穗部性狀存在差異，變異系數從大到小依次為千粒重、穗粒數、穗重、有效穗、結實率、穗長;根據聚類分析結果以及參考前人的劃分標準，74個品種按照穗重分為3類，穗重大于4.25 g的為重穗型，穗重小于3.60 g的為輕穗型，介于兩者之間的為中穗型;重穗型的穗長、穗粒數、結實率、千粒重、穗重與輕穗型和中穗型差異顯著;產量隨著穗重的增大而增大，呈極顯著線性相關（F=11.28）;重穗型的外觀品質（堊白粒率、堊白度）、蒸煮品質（膠稠度、堿消值）優于輕穗型和中穗型。因此，為了保證選育的新品種高產且優質，需盡可能的提高穗重。

關鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）;穗重;穗型;產量;品質

中圖分類號：S511? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2018）24-0074-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.24.020? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： The yield components， yield and rice quality of 74 varieties in the 2017 Hubei mid-season regional trial summary report were selected. Firstly， cluster analysis was carried out by panical weight， and the classification standard of panicle weigh were determined by reference to the classification of predecessors. The relationship among panicle weight， yield was analyzed by regression analysis. Finally， the correlation between panicle type and rice quality was analyzed. The results showed that there were differences in panicle traits among 74 rice （Oryza sativa L.） cultivars. The coefficients of variation according to the order from big to small was 1 000-grain weight， grain number， panicle weight， panicle number， seed setting rate， panicle length. According to the results of cluster analysis and reference to the classification standard of predecessors，74 varieties were divided into three categories according to panicle weights， the panicle weight was larger than 4.25 g for heavy panicle type， and the panicle weight was less than 3.60 g for thin panicle type. The middle panicle type was between the two; The panicle length， the number of grains， the seed setting rate， the 1 000-grain weight， the panicle weight， of heavy panicle type were significantly different with the thin panicle type and the middle panicle type; Yield increased with panicle weight， yield was significantly positively correlated with panicle weight（F=11.28）; The appearance quality（chalky grain rate， chalkiness），cooking quality（gel consistency， alkali elimination） was better than thin panicle type or the middle panicle type. Therefore， in order to ensure the high yield and high quality of the new varieties to be selected， it was necessary to increase the panicle weight as much as possible.

Key words： rice （Oryza sativa L.）; panicle weight; panicle type; yield; quality

中國有60%以上的居民選擇稻米作為主食，水稻（Oryza sativa L.）的生產事關國家糧食安全。從20世紀90年代開始，超高產育種在國內發展迅速，截至2017年，農業部先后批準了超級稻品種166個，水稻單產顯著提高[1-5]。在超級稻發展戰略帶動下，湖北省的水稻育種近年來發展迅猛，大量品種和苗頭品系涌現，但是基于穗型分類、系統研究穗型與產量和品質的關系鮮見報道。水稻穗型屬于水稻株型的范疇，適合某一地區的理想穗型與當地的生態條件密切相關[6]，湖北省地處長江中下游，屬于秈型水稻的主產區，研究出適宜湖北省水稻品種穗型分類的標準，探明穗型與產量、稻米品質的相關性，進而指導育種方向和田間生產顯得尤為重要。

周開達等[7]根據水稻單穗重將水稻劃分為輕穗型、中穗型、重穗型3種類型，Yamamoto等[8]基于水稻著粒密度劃分為緊穗型、半緊穗型、半散穗型和散穗型，徐正進等[9]基于頸穗彎曲度劃分為直立型、半直立型、彎曲型。重穗型品種和緊穗型品種有著共同的特點，即穗數較少但千粒重高，直立型品種每穗粒數、結實率和千粒重較高[6]。水稻穗重與產量呈極顯著正相關，但著粒密度與產量呈典型拋物線關系[10]，直立穗型有利于改善群體狀況、增加透光度，進而有利于提高產量[11-13]。就稻米品質而言，彎曲型優于直立型[14，15]，緊穗型較散穗型表現出整精米率、堊白度降低的趨勢[16，17]。

1? 材料與方法

1.1? 數據來源

采用的數據是2017年湖北省中稻品種區試匯總報告中74個品種（品系）（表1）的參試結果統計數據。

1.2? 試驗設計

采用隨機區組設計，3次重復，小區面積13.3 m2。小區長6.67 m，寬2.00 m，每小區插10行秧苗，每行40穴。栽插株行距為16.7 cm×20.0 cm。試驗四周設置保護行。

成熟期每個小區選取5株水稻，調查株高、有效穗數、穗長、穗粒數、每穗粒數、結實率、千粒重等指標。收獲后風干測定產量，稻谷儲藏1個月后，委托農業部食品質量監督檢驗測試中心（武漢）測定稻米品質。

1.3? 分析方法

利用Excel 2010整理數據，采用SPSS 20.0進行聚類分析、方差分析以及相關性分析。

2? 結果與分析

2.1? 穗部性狀的品種間差異

表2表明，74個品種的穗部性狀存在明顯差異。變異系數大小依次為千粒重、穗粒數、穗重、有效穗、結實率、穗長。變異系數越小，說明該因素受環境影響越小，表現越穩定。變異系數越大，變動幅度越大，會增加選育理想性狀的機會。同時，表明有必要將不同品種按照一定的標準進行分類，才能科學地揭示品種產量、品質、產量構成因素的相關性。

2.2? 穗型分類及相互關系

以水稻穗重為指標對74個品種進行聚類分析，參考文獻[6-8]并結合材料實際情況調整分類標準，選擇合適的歐式距離（圖1）將試驗材料分為重穗型、中穗型、輕穗型3種穗型（表3、表4）。

2.3? 穗型與穗部性狀、產量關系

從表5可以看出，穗型與穗部性狀關系密切。基于穗重劃分的重穗型、中穗型、輕穗型3個類型的有效穗差異達到顯著水平;重穗型水稻的穗長顯著長于輕穗型;輕穗型和中穗型的穗粒數差異不顯著，但均顯著低于重穗型;重穗型和中穗型的結實率無顯著差異，但均顯著高于輕穗型品種;3個類型水稻的千粒重差異顯著，重穗型顯著高于中穗型和輕穗型。重穗型水稻的產量顯著高于中穗型，中穗型產量顯著高于輕穗型。

回歸分析（圖2）表明，穗重與產量呈極顯著正相關（F=11.28**），水稻產量隨著穗重的增大而增加。

2.4? 穗型與稻米品質關系

穗型與稻米品質的關系不如與穗部性狀、產量的關系密切。進一步分析之后，仍可發現一定規律。基于穗重分類的中穗型的加工品質如出糙率、精米率，優于輕穗型和重穗型，但差異不顯著;重穗型的外觀品質如堊白粒率、堊白度優于輕穗型和中穗型;重穗型的蒸煮品質如膠稠度、堿消值優于輕穗型和重穗型（表6）。

3? 小結與討論

水稻穗型屬于水稻株型的范疇，適合某一地區的理想穗型與當地的生態條件密切相關[6]，周開達等[7]劃分輕穗型、中穗型、重穗型的類平均穗重分別為2.2、3.2、5.3 g，徐正進等[6]劃分輕穗型、中穗型、重穗型的標準為<2.3 g、2.3～2.9 g、>2.9 g，本試驗的74個品種的穗重平均值為3.92 g，且全部穗重都在3.0 g以上，不存在大于5.0 g的品種。因此，套用四川省秈型雜交稻和北方粳稻的穗重分類標準顯然不適合長江中下游秈型雜交稻。

本研究采用湖北省2017年參加區試的水稻數據，主要目的是探討穗型分類之間的關系，以及分析不同穗型間產量構成因素、產量和稻米品質之間的差異性，因此選用穗重進行聚類分析，并參考前人分類標準，劃分為3種穗型。本研究表明，重穗型品種的有效穗顯著低于輕穗型和中間型、穗粒數顯著高于輕穗型或中間型、三者之間穗重差異顯著，這與前人的研究結果[6]一致，基于穗重劃分的不同穗型間產量差異顯著。雖然重穗型的有效穗較少，但穗重的正效應較大，因此重穗型的產量顯著高于中穗型和輕穗型，穗重與產量極顯著線性相關。因此，在選育品種時，應盡量增加穗重來提高產量。增加穗重有以下3種方法：一是增加每穗實粒數，可以通過提高結實率或者選育大穗品種實現，二是增大千粒重，三是兩者兼顧[18]。

稻米品質與穗部性狀有著復雜的、顯著的相關性，所有的穗部性狀或多或少的影響稻米品質，同時，稻米品質各項指標間也存在著復雜的此消彼長的關系[19]。本研究表明重穗型品種的外觀品質如堊白度、堊白粒率顯著優于輕穗型和中穗型，堿消值較高而直鏈淀粉較低，有研究表明，直連淀粉含量與米飯的綜合評價呈顯著負相關[20]，因此，盡管重穗型品種的加工品質如出糙率、精米率稍弱于中穗型，但綜合米質要優于中穗型和輕穗型，這與前人研究結果[6，21]不盡相同，主要原因是品種不同導致，同時，也說明長江中下游育種家選育品種已經借鑒了其他生態區的經驗，選育出了適合本區域的品種。

基于穗重將湖北省水稻分為重穗型、中穗型、輕穗型，標準依次為穗重>4.25 g、3.60～4.25 g、<3.60 g，水稻穗重與產量呈極顯著正相關，重穗型的水稻品質優于輕穗型和中穗型，因此，為了保證選育的新品種高產且優質，需盡可能的提高穗重。

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