基于著粒密度的湖北省水稻穗型分類及其與產量和品質的關系研究

房振兵　汪本福　田永宏　陳波　范兵　趙沙沙　潘高峰

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，選用著粒密度進行聚類分析，并參考前人的分類標準，確定出著粒密度的穗型劃分標準;進一步通過回歸分析和方差分析探究著粒密度與產量的關系，并對穗型與稻米品質的相關性進行了分析。結果表明，74個水稻（Oryza sative L.）品種的穗部性狀存在差異，變異系數從大到小依次為著粒密度、千粒重、穗粒數、有效穗、結實率、穗長，著粒密度的變異系數超過10%;74個品種按照著粒密度劃分為3類穗型，著粒密度大于7.96粒/cm的為密穗型，小于6.85粒/cm的為稀穗型，介于兩者之間的為中穗型;這3種穗型的品種在穗長、穗粒數、結實率、千粒重、著粒密度等指標上存在顯著差異;產量與著粒密度呈典型拋物線關系（F=17.83，P<0.01），著粒密度為7.5～8.5粒/cm時產量達到峰值;中穗型的外觀品質（堊白粒率、堊白度）、加工品質（出糙率、精米率、整精米率）、蒸煮品質（膠稠度、堿消值）均優于稀穗型和密穗型。因此，為保證選育高產且優質的水稻品種，應把著粒密度控制在7.5～8.0粒/cm。

關鍵詞：水稻（Oryza sative L.）;穗型;著粒密度;產量;品質;湖北省

中圖分類號：S511? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）11-0031-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.11.008? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Classification of panicle type and its relationship with grain yield and quality of rice based on grain density in Hubei province

FANG Zhen-bing1，WANG Ben-fu2，TIAN Yong-hong1，CHEN Bo1，FAN Bing1，ZHAO Sha-sha1，PAN Gao-feng1

（1.Xiangyang Agricultural Science Academy of Hubei Province，Xiangyang 441057，Hubei，China;2.Food Crops Institute，Hubei Academy of Agricultural Science/Hubei Key Laboratory of Food Crop Germplasm and Genetic Improvement，Wuhan 430064，China）

Abstract： Using the date of yield components， yield， and rice quality of 74 varieties from the mid-season regional trial summary report in Hubei in 2017， cluster analysis was carried out by grain density， and on the basis of this result the classification standard of grain density were determined by reference to the classification of predecessors. The relationship between grain density and yield was analyzed by regression analysis and variance analysis， and the correlation between panicle type and rice quality was analyzed. The results showed that there were differences in panicle traits among 74 rice（Oryza sative L.） cultivars. The coefficients of variation according to the order from big to small is grain density， 1 000-grain weight， grain number， panicle number， seed setting rate， panicle length. 74 varieties were divided into three types based on the grain density in panicle， including the dense panicle type， the loose panicle type and the semi-dense panicle type. The grain density was higher than 7.96 grain/cm for the dense panicle type， less than 6.85 grain/cm for the loose panicle type， and between 6.85 and 7.86 for the semi-dense panicle type. There were significant differences in panicle length， grain number， seed setting rate，1 000-grain weight， grain density among these three type varieties. Yield and grain density showed a typical parabolic relationship（F=17.83，P<0.01）， and the yield reached the highest when the grain density was between 7.5 and 8.5 grains/cm. The appearance quality（chalky grain rate， chalkiness）， milling quality （brown rice rate， milled rice rate， head rice rate） and cooking quality （gel consistency， alkali spreading value） of the dense panicle type were better than the loose panicle type and the semi-dense panicle type. Therefore， in order to ensure the high yield and high quality of the new varieties to be selected， it is necessary to control the grain density between 7.5 and 8.0 grain/cm as much as possible.

Key words： rice（Oryza sative L.）; panicle type; grain density; yield; quality; Hubei province

水稻（Oryza sative L.）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[1]。周開達等[2]根據水稻單穗重將長江中上游水稻劃分為輕穗型、中穗型、重穗型3種類型;徐正進等[3]基于頸穗彎曲度將東北粳稻劃分為直立型、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[1]。水稻著粒密度與產量呈典型拋物線關系[4]，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[5-7]。就稻米品質而言，彎曲型優于直立型[8，9]，緊穗型較散穗型表現出整精米率、堊白度降低的趨勢[10，11]。

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。本研究基于湖北省2017年中稻品種區域試驗，通過對穗重、著粒密度進行聚類分析，并參考前人分類標準，確定出適宜長江中下游的水稻穗型分類標準，進而分析穗型與產量和品質的相關性。

1? 材料與方法

1.1? 數據來源

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

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2.0 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。成熟期每小區選取5株水稻，調查株高、有效穗數、穗長、穗粒數、結實率、千粒重。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

由表2可知，74個品種的穗部性狀存在明顯差異。變異系數大小依次為著粒密度、千粒重、穗粒數、有效穗、結實率、穗長。著粒密度變異系數超過10%，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著粒密度與產量、品質的關系。

2.2? 穗型分類及相互關系

以水稻著粒密度為指標對74個品種進行聚類分析，參考文獻[1-3]標準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）將試驗材料分為密穗型、中穗型、稀穗型3種穗型（表3）。

由表4可知，密穗型包括15個品種，著粒密度平均為8.26粒/cm;中穗型包括28個品種，著粒密度平均為7.46粒/cm;稀穗型包括31個品種，著粒密度平均為6.47粒/cm。方差分析表明，不同類型間著粒密度差異達顯著水平（P<0.05）。就著粒密度而言，湖北省目前的水稻品種以稀穗型居多，著粒密度整體處于較低水平。

2.3? 穗型與穗部性狀、產量的關系

從表5可以看出，按照著粒密度劃分的密穗型、中穗型、稀穗型三者之間的有效穗無顯著差異;稀穗型的穗長顯著長于密穗型和中穗型;密穗型的穗粒數顯著高于稀穗型和中穗型;稀穗型的結實率顯著高于密穗型，但與中穗型差異不顯著;稀穗型的千粒重顯著高于密穗型和中穗型。密穗型和中穗型的產量差異不顯著，但均顯著高于稀穗型。

回歸分析表明，著粒密度與產量呈典型的拋物線關系（F=17.83，P<0.01），著粒密度為7.5～8.5粒/cm，產量達到峰值（圖2）。

2.4? 穗型與稻米品質的關系

穗型與稻米品質的關系不如與穗部性狀、產量的關系密切。但中穗型的外觀品質（堊白粒率、堊白度）、加工品質（出糙率、精米率、整精米率）、蒸煮品質（膠稠度、堿消值）均優于稀穗型和密穗型（表6）。

3? 討論

徐正進等[1]劃分穗型的標準為稀穗型（<7.0

粒/cm）、中穗型（7.0～8.5粒/cm）、密穗型（>8.5粒/cm）;孟維韌等[4]按照著粒密度劃分穗型的標準為緊穗型（<7.4粒/cm）、半散穗型（7.4～8.6粒/cm）、半緊穗型（8.6～10.4粒/cm）、緊穗型（>10.4粒/cm）;本研究所涉及品種的著粒密度范圍為5.85～8.60粒/cm，大于8.5粒/cm的只有兩個品種。所以，北方粳稻的著粒密度劃分標準不適用于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，因此選用著粒密度進行聚類分析，并參考前人分類標準，劃分為3種穗型。結果表明，密穗型品種有著穗短、穗粒數多、千粒重低的特點，其產量顯著高于稀穗型，但跟中穗型差異不顯著。進一步分析表明，著粒密度與產量呈典型的拋物線關系，著粒密度在7.5～8.5粒/cm，產量達到峰值，這與前人研究結果一致[5，9，10]。

本研究結果表明，湖北省的水稻類型以稀穗型居多，占比為41.89%。就產量而言，還有很大的提升空間。著粒密度是水稻實粒數與穗長的比值，提高著粒密度有兩種途徑：一是提高實粒數，可以通過提高結實率實現，或者選育穎花較多的品種;二是降低穗長，但是降低穗長同時又會減少穗粒數[12-14]。因此，如何提高著粒密度進而增加產量有待進一步研究。

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都會影響稻米品質，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[8]。本研究結果表明，中穗型品種的堊白度顯著低于稀穗型和密穗型，而膠稠度和堿消值顯著高于稀穗型和密穗型，同時，加工品質也優于稀穗型和密穗型，即中穗型品質優于稀穗型和密穗型，這與前人研究結果一致[14-16]。中穗型的直鏈淀粉含量顯著低于密穗型，有研究表明[17]，直連淀粉含量與米飯的綜合評價呈顯著負相關。因此，中穗型的綜合稻米品質優于稀穗型和密穗型。

綜上所述，為保證選育出高產且優質的品種，應該把著粒密度控制在7.5～8.0粒/cm。

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