脆稈粳稻新品系主要特征特性的比較分析

李健 方兆偉 王寶祥 楊波 遲銘 盧百關(guān) 劉艷 陳庭木 劉金波 邢運高 徐波 孫志廣 徐大勇

（連云港市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，江蘇 連云港22200；第一作者：lijian8081@163.com）

水稻秸稈是我國主要的農(nóng)作物秸稈之一，每年產(chǎn)量達1.85 億t[1]。近幾年來，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展以及農(nóng)民生活條件的改善，水稻秸稈已失去了往日的優(yōu)勢。目前，秸稈主要采用還田方式來處理，但普通的水稻秸稈具有高纖維、硅質(zhì)化等特點，柔韌性強，機械難以粉碎，機收后如果不加以處理不易被降解利用[2]。同時，現(xiàn)有水稻莖稈的營養(yǎng)成分含量低，限制了其在畜牧生產(chǎn)上的應(yīng)用。

NAGAO[3]在1963年發(fā)現(xiàn)了第1 個脆莖性狀基因bc1。目前，已至少鑒定了20 多個水稻脆性突變體，并圖位克隆了bc1、bc3、bc7 等10 余個基因[4]。與傳統(tǒng)水稻相比，脆莖水稻最主要的特點是莖稈機械強度低，秸稈細胞壁厚度和纖維素含量下降，同時半纖維素、木質(zhì)素含量上升，營養(yǎng)價值提高。陸荷微等[5]通過離子束誘變獲得脆性突變體，研究發(fā)現(xiàn)其具有生長能力強、脆而抗倒的特點，秸稈易粉碎。汪海峰等[6]將脆稈水稻全株應(yīng)用到生長肥育豬口糧的試驗中，結(jié)果顯示，脆稈水稻飼料降低了豬體內(nèi)的脂肪沉積，胴體瘦肉率提高，使得胴體長度增加。

水稻脆稈特性使得其收獲時秸稈容易破碎，利于直接還田，也減少了能耗，水稻脆性突變體具有很好的應(yīng)用前景。但目前尚未培育出適合生產(chǎn)上應(yīng)用的脆稈水稻品種。近些年，筆者廣泛引進脆稈基因資源，篩選可利用基因，采取復(fù)交、回交等手段，育出了多個脆稈新品系。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

脆稈供體親本脆137 來源于中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院，脆性表現(xiàn)為全生育期脆，成熟期莖稈脆而不倒，葉片脆，籽粒不脆。

2012年，將脆137 與中熟中粳水稻品種連粳7 號、徐稻3 號雜交，然后采取回交方式，將脆稈基因?qū)氲匠Ｒ?guī)品種中。在后代分離群體中選育出具有優(yōu)良農(nóng)藝性狀、適合生產(chǎn)上種植的2 個脆稈新品系，暫定名CG16-3 和CG16-9。

1.2 試驗方法

1.2.1 脆性判斷

以成熟期田間手折水稻莖稈難易程度來判定莖稈脆性。

1.2.2 農(nóng)藝性狀考察

每個品種隨機取10 株考察主要農(nóng)藝性狀，包括生育期、株高、穗長、單株有效分蘗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重等。成熟期選取生長基本一致的10 株水稻，測定主莖各節(jié)間長度，用游標卡尺測定主莖各節(jié)間粗度，測定倒2 節(jié)間莖壁厚度。

莖稈粉碎率:參照陸荷微等[7]方式，將整株水稻從割臺口喂入具有切草粉碎裝置的沃德收割機，調(diào)查粉碎秸稈中長度小于5 cm 的秸稈質(zhì)量占秸稈總質(zhì)量的百分比。

1.2.3 品質(zhì)分析

按照GB/T 17891-2017 的方法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 脆稈新品系農(nóng)藝性狀分析

由表1 可以看出，與脆性供體親本脆137 相比，脆稈新品系CG16-3 和CG16-9 在生育期、千粒重、結(jié)實率方面表現(xiàn)出顯著差異，其始穗期提前，生育期縮短，千粒重、結(jié)實率增加。與常規(guī)品種親本相比，其株高極顯著降低。產(chǎn)量方面，2 個脆稈新品系比常規(guī)品種連粳7 號低（差異極顯著），比徐稻3 號略低（差異不顯著），但均極顯著高于脆137，具有較好的豐產(chǎn)性。

表1 脆稈品系與親本農(nóng)藝性狀比較

表2 脆稈品系與親本節(jié)間長度對比 （mm）

表3 脆稈品系與親本節(jié)間厚度比較 （mm）

表4 脆稈品系與親本稻米品質(zhì)分析

大田栽培試驗結(jié)果表明，這2 個脆稈品系田間生長狀況良好，無倒伏現(xiàn)象發(fā)生，能夠適應(yīng)人工栽插和管理。采用沃德收割機進行秸稈粉碎，結(jié)果表明，CG16-3和CG16-9 秸稈能被輕易粉碎，秸稈平均長度＜5 cm，均勻地灑在田中，而對照徐稻3 號的稻稈則成堆堆積在田間。收割時易粉碎和細胞壁中較低的纖維素含量促使稻稈具有更高效的降解速率，因此選育的脆稈水稻新品系，可從品種源頭上解決水稻秸稈還田難的問題。

2.2 脆稈新品系與親本節(jié)間長度、粗度比較

從表2 可見，CG16-3 倒1 節(jié)、倒4 節(jié)、倒5 節(jié)節(jié)間長度與脆性供體親本無顯著差異，與常規(guī)親本相比極顯著降低。CG16-9 各個節(jié)間長度與親本相比（除倒5節(jié)間外）均極顯著降低，其株高只有79.80 cm，田間表現(xiàn)出較強的抗倒伏性。

從表3 可見，2 個脆稈新品系各個節(jié)間粗度與連粳7 號、徐稻3 號相比極顯著降低，與脆137 相比，除倒2、倒5 節(jié)間外，其他各個節(jié)間粗度均極顯著增加；2個脆稈新品系倒4 節(jié)間壁厚與脆137 相比差異不顯著，與連粳7 號、徐稻3 號相比極顯著減少。

2.3 脆稈新品系與親本稻米品質(zhì)分析

從表4 可見，與連粳7 號、徐稻3 號相比，2 個脆稈新品系整精米率、膠稠度極顯著降低，糙米率、長寬比、堊白度以及直鏈淀粉含量差異不顯著。

3 小結(jié)與討論

江蘇淮北稻區(qū)以種植中熟中粳稻為主，種植制度主要為稻麥兩熟。由于水稻秸稈數(shù)量多，秸稈粉碎不徹底，給農(nóng)民下一茬的種植帶來極大困難，秸稈處理一直是需要解決的難題。對此，筆者從廣泛引進脆稈種質(zhì)資源入手，通過雜交、回交方式，育成了2 個脆稈水稻新品系。這2 個脆稈水稻新品系具有優(yōu)良的農(nóng)藝性狀，在米質(zhì)、產(chǎn)量等方面達到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求，且降低了植株的機械硬度，秸稈變脆，莖稈易于粉碎，可以直接還田，避免了因秸稈焚燒而帶來的環(huán)境污染。同時秸稈中纖維素含量降低，也可以作為飼料直接利用，具有較好應(yīng)用前景，可以進一步加大試驗示范力度。

近年來，許多研究者對脆性水稻性狀形成的分子機理進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)多數(shù)脆性基因通過編碼各種代謝酶類來調(diào)節(jié)水稻莖稈、葉片等組織的機械強度，以此提高自身抗倒伏、抗病蟲害和抗逆能力。ELLIS 等[8]研究發(fā)現(xiàn)，細胞壁纖維素合成基因突變體可以使乙烯和水楊酸上調(diào)，進而增加對病原菌的抗性。田間栽培發(fā)現(xiàn)，脆稈品系對稻瘟病具有較強的抗性，是因為莖稈組分的改變還是攜帶抗稻瘟病基因，還需深入研究。