三個國外水稻品種在楊凌引種試驗初報

秦 華， 李坤杰， 韓德俊

(西北農(nóng)林科技大學 農(nóng)學院， 陜西 楊凌 712100)

0 引 言

水稻是全球重要的糧食作物，在保障全球和我國糧食安全方面具有重要的地位。 2019年，我國水稻種植面積將近3 000萬hm2，稻谷總產(chǎn)量達到2.1億t[1]。栽培水稻分為粳稻和秈稻兩個亞種[2]。水稻在我國種植廣泛，全國可以劃分為6個稻作區(qū)和16個亞區(qū)[3]。 楊凌位于陜西關(guān)中平原中部，屬東亞暖溫帶半濕潤半干旱氣候區(qū)，在地理位置上屬于華北單季稻稻作區(qū)黃淮平原丘陵中晚熟亞區(qū)。

楊凌示范區(qū)官網(wǎng)數(shù)據(jù)表明，楊凌具有豐富的水資源，99.31%為水澆地。楊凌年均降水量635.1 mm，50%集中在7～9月。渭河境內(nèi)長11.9 km，年徑流總量46.03億m3。寶雞峽主干渠等人工灌溉渠系也流經(jīng)本區(qū)。 另外，楊凌具有豐富的光熱資源。年光照時數(shù)平均為2 017.2～2 346.9 h，全年太陽輻射4.61×109～4.99×109J/m2。6、7、8三個月的日照時數(shù)約占全年的32%。年均氣溫12.9 ℃，無霜期211 d，5～9月連續(xù)5個月楊凌的最低溫度都高于10 ℃。

這些自然條件適合種植粳稻。種植水稻，一方面能夠改善楊凌目前比較單一的小麥玉米輪作的糧食作物種植模式，同時能夠提高種植經(jīng)濟效益。陜西的引種試驗基本都在漢中進行[4]，楊凌曾有種植水稻的記錄，但近年來沒有水稻引種試驗。

基于以上背景，本試驗嘗試在楊凌引進三個國外優(yōu)良品種，并考察這些品種產(chǎn)量相關(guān)性狀。該研究一方面豐富水稻種質(zhì)資源，增加遺傳多樣性；同時，也為發(fā)展陜西特別是楊凌水稻產(chǎn)業(yè)，篩選綜合性狀優(yōu)良的水稻品種奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

粳稻品種Dongjin(DJ)、Huangyang(HY)和Zidao(ZD)引自韓國；對照中花11(ZH11)引自上海交通大學。DJ、HY是韓國的品種，綜合性狀比較優(yōu)良，被用于創(chuàng)制T-DNA插入突變體庫[5]。 ZD葉片紫色，具有一定觀賞性，在田間試驗中，可以用作隔離行。ZH11是中國農(nóng)科院利用花藥培養(yǎng)技術(shù)培育的一個粳稻品種[6]。

在2019年種植的基礎(chǔ)上，相關(guān)材料2020年種植于西北農(nóng)林科技大學作物標本區(qū)。

5月初在塑料大棚中育苗，6月初移栽。栽培密度20 cm×30 cm。底肥為硅肥25 kg/667 m2、尿素13.3～16.7 kg/667 m2、磷酸二銨6.7～8.3 kg/667 m2、硫酸鉀10～13 kg/667 m2[7]。常規(guī)栽培管理。灌溉澆水采用淺-深-淺方式, 分蘗期田間保持3～4 cm水層以增溫保蘗；孕穗期田間保持5～6 cm水層, 抽穗揚花期田間保持3～4 cm水層；收獲前15 d停水[8]。每月追施5kg尿素。觀察記錄生長狀況。根據(jù)田間情況，噴施農(nóng)藥，防止病蟲害。

產(chǎn)量相關(guān)性狀的統(tǒng)計：待成熟后，每個品種隨機選取30株，統(tǒng)計有效分蘗數(shù)、一次枝梗數(shù)、二次枝梗數(shù)和小穗數(shù)，粒長，粒寬。數(shù)據(jù)用Excel進行統(tǒng)計和處理。

2 結(jié) 果

2.1 生育期和株高性狀

5月6日育苗，6月6日移栽，生長發(fā)育正常(圖1A和1B)。基本沒有發(fā)生病害，在8月中旬發(fā)生一次蟲害(圖1C)，噴施農(nóng)藥防治。9月份正常成熟。ZD成熟期明顯早于另外兩個品種，大約早熟一周(圖2A-圖2C)。對照ZH11開花時間以及成熟時間都早于DJ比HY，和ZD接近。統(tǒng)計結(jié)果表明ZD、DJ和HY的生育期分別為139 d、149 d和146 d，對照ZH11的生育期為137 d。

圖1 分蘗期和孕穗期的水稻

ZD明顯比DJ和HY以及對照矮(圖2A-圖2D),平均高度為63.13 cm，DJ和HY的平均高度為89 cm和89.85 cm，和對照相近。ZD莖稈明顯比DJ和HY粗(圖2E)。

試驗結(jié)果表明三個國外品種在楊凌能夠正常開花結(jié)實，順利成熟。因為油菜比小麥早熟，并且可以采用育苗移栽方式，所以發(fā)展楊凌水稻產(chǎn)業(yè)，合適的種植模式是水稻和油菜輪作。稻油輪作種植模式是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部提出的輪作休耕制度，具有節(jié)本增效、改良土壤、糧油雙豐收的效果，可促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提高經(jīng)濟效益、生態(tài)效益、社會效益。在后續(xù)試驗中，水稻育秧時間可以提前1周，這樣既能避免意外提前降溫給水稻生產(chǎn)造成影響，也可提前移栽油菜的時間。同時，在后續(xù)試驗中，將在陜西水稻主產(chǎn)區(qū)漢中進行生產(chǎn)性研究，為陜西水稻產(chǎn)業(yè)篩選優(yōu)異種質(zhì)資源。另外，ZD葉片紫色，莖稈粗壯，可以通過雜交進行遺傳學分析，為挖掘利用這些潛在的優(yōu)異基因奠定基礎(chǔ)。

2.2 產(chǎn)量性狀

在初步引種成功基礎(chǔ)上，進一步調(diào)查了三個品種產(chǎn)量相關(guān)的性狀。

統(tǒng)計結(jié)果表明ZD的有效分蘗數(shù)明顯少于另外兩個品種(圖2D)。ZD平均只有15個分蘗，而DJ和HY分別有22個、20個。三個品種的穗子平均長度分別為24.31 cm、20.48 cm和22.08 cm(圖3A和3B)。ZD一次枝梗數(shù)目略少于DJ和HY，但它們的二次枝梗數(shù)目非常接近，小穗數(shù)都非常高。ZD、DJ和HY的平均一次枝梗數(shù)目分別為10.07、12.07、11.50，二次枝梗數(shù)目分別為27.73、26.03、27.07；小穗數(shù)分別為149.30、147.63、148.17(圖3A、3C-3E)。與DJ和HY相比，ZD上部的一次枝梗較長(圖3A)。三個品種谷粒寬度基本一致，30粒的總寬度都在11 cm左右。但ZD谷粒比DJ和HY大約長10%，10粒的總長度分別為8.6 cm、7.7 cm和7.6 cm(圖3F和3G)。ZD千粒重明顯優(yōu)于DJ和HY，達到31.55 g。DJ和HY的千粒重為27.6 g和27 g(圖3H)。在此基礎(chǔ)上，計算了三個品種的單位面積產(chǎn)量。DJ和HY的結(jié)實率平均為95%。ZD的結(jié)實率較低，平均約為90%。在同樣的種植密度下，ZD、DJ和HY的單位面積產(chǎn)量分別為 707.0 kg/667m2、 946.7 kg/667m2和 844.6 kg/667m2。ZD的單位面積產(chǎn)量最低，原因是該品種有效分蘗數(shù)較少。在相同種植密度下畝穗數(shù)只有166 750個，而DJ和HY的畝穗數(shù)分別達到244 566和222 333個。

圖2 成熟的ZD、DJ和HY

圖3 三個品種的產(chǎn)量相關(guān)性狀

A,三個品種的穗子。B-E，三個品種穗長度、一次枝梗、二次枝梗、小穗數(shù)統(tǒng)計結(jié)果。F-H，三個品種的粒長、粒寬和千粒重。

對照ZH11的平均分蘗數(shù)為22.3，接近DJ以及HY。穗子長度19.74 cm(圖4)。與此相一致，一次枝梗、二次枝梗和小穗數(shù)較少，平均分別為8.15、23.5和113.8(圖4)。

這些指標明顯少于ZD、DJ和HY。ZH11千粒重為26.18 g，此數(shù)值和DJ以及HY接近。ZH11結(jié)實率和DJ以及HY接近。結(jié)實率按照95%計算，在同樣種植密度下，單位面積產(chǎn)量為701.6 kg/667m2。

圖4 對照ZH11的產(chǎn)量相關(guān)性狀

A，ZH11的穗子。B-D，ZH11穗長度、一次枝梗、二次枝梗和小穗數(shù)統(tǒng)計結(jié)果。F，ZH11的粒寬和粒長。

這些結(jié)果表明ZD雖然千粒重比較高，但有效分蘗數(shù)較少，而DJ和HY綜合產(chǎn)量性狀比較優(yōu)良，是比較好的種質(zhì)資源。在后續(xù)的研究中可以通過常規(guī)雜交手段，運用這些優(yōu)良性狀進行遺傳改良。同時進行遺傳學分析，結(jié)合分子生物學手段，挖掘優(yōu)異基因，用于分子育種材料。

3 結(jié)論和討論

ZD、DJ和HY三個品種在楊凌初步引種成功。三個品種成熟時間晚于對照，但生育期沒有超過150 d，完全能夠完成生命周期。ZD的分蘗數(shù)顯著少于DJ、HY以及對照ZH11；千粒重則相反。三個品種的顯著特點是每穗的小穗數(shù)多，平均比對照多34個。除了小穗數(shù)目，DJ和HY的分蘗數(shù)、千粒重和對照ZH11接近，單位面積產(chǎn)量顯著高于對照。

DJ和HY綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)良，適宜在楊凌栽培。另外，ZD紫色葉片和莖稈粗壯性狀比較有特點。在后續(xù)研究中，這三個品種的這些性狀可以用來挖掘優(yōu)異基因，進行遺傳改良。另外，漢中是陜西水稻的主產(chǎn)區(qū)，在后續(xù)試驗中，有必要在漢中進行生產(chǎn)性研究。