四川省“十三五”審定的中秈遲熟水稻品種特征分析

王晨，張林，陳琳*

(1 德陽(yáng)市財(cái)政投資評(píng)審中心，四川 德陽(yáng) 618000；2 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南水稻分子生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 德陽(yáng) 618000；3 國(guó)家水稻改良中心四川瀘州分中心，四川 瀘州 646100)

水稻是四川省第一大糧食作物和口糧作物，常年種植面積200 萬(wàn)hm2左右，總產(chǎn)1 500 萬(wàn)t 以上，分別約占全省糧食作物面積和總產(chǎn)的30%和45%[1]。四川省水稻種植模式多樣，品種類(lèi)型較豐富，以中秈遲熟雜交稻為主。由于中秈遲熟品種灌漿結(jié)實(shí)期間高溫寡照，稻米品質(zhì)普遍表現(xiàn)較差。“十二五”期間四川省審定的中秈遲熟品種占總數(shù)的85.5%，優(yōu)質(zhì)稻達(dá)標(biāo)率僅為12.5%[2]。此外，稻瘟病是四川水稻最重要的病害，常年發(fā)生面積為23萬(wàn)hm2左右[3]。隨著水稻生產(chǎn)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)優(yōu)質(zhì)稻谷的需求越來(lái)越大。因此，選育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和抗病性強(qiáng)的中秈遲熟雜交稻品種，對(duì)穩(wěn)定四川水稻產(chǎn)能和滿(mǎn)足人們對(duì)優(yōu)質(zhì)稻米的需求至關(guān)重要。

“十三五”期間，四川省共審定中秈遲熟水稻品種82 個(gè)。為從整體上了解這批中秈遲熟品種的基本情況和生產(chǎn)潛力，筆者對(duì)這些品種的產(chǎn)量及構(gòu)成、稻米品質(zhì)和抗病性等性狀進(jìn)行分析，并對(duì)四川省育成品種的變化和未來(lái)品種的突破方向進(jìn)行探討，以期為四川省新品種的推廣和進(jìn)一步改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

分析對(duì)象為四川省2016—2020 年審定的82 個(gè)中秈遲熟水稻品種，數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家水稻數(shù)據(jù)中心的中國(guó)水稻品種及其系譜數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.ricedata.cn/variety/)，具體見(jiàn)表1。

表1 四川省“十三五”審定的中秈遲熟水稻品種的名稱(chēng)、產(chǎn)量和米質(zhì)Table 1 Name，yield and grain quality of the registered mid-late indica rice varieties in Sichuan Province during the 13th Five-Year Plan period(2016-2020)

1.2 分析方法

采用Excel 統(tǒng)計(jì)軟件和DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)量、生育期、穗粒結(jié)構(gòu)、稻米品質(zhì)和抗病性等數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。因川康優(yōu)8621 審定公告中沒(méi)有長(zhǎng)寬比和堊白粒率數(shù)據(jù)，故未對(duì)該品種的稻米品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本情況

從品種審定數(shù)量來(lái)看，“十三五”期間四川省共審定82 個(gè)中秈遲熟水稻品種。其中，2016 年審定7個(gè)，2017 年審定8 個(gè)，2018 年審定14 個(gè)，2019 年審定12 個(gè)，2020 年審定41 個(gè)。由于2016 年農(nóng)業(yè)部頒發(fā)了新修訂的《主要農(nóng)作物品種審定辦法》，品種審定渠道拓寬，2020 年品種審定數(shù)量呈“井噴”式增長(zhǎng)，約為2016 年的6 倍。從品種選育單位來(lái)看，科研事業(yè)單位(大學(xué)和科研院所)選育品種33 個(gè)，占比40%；科企合作選育37 個(gè)，占比45%；企業(yè)自主選育12 個(gè)，占比15%。可見(jiàn)，科研事業(yè)單位在“十三五”期間仍然是品種選育主體。從品種類(lèi)型來(lái)看，三系雜交稻80 個(gè)，常規(guī)稻2 個(gè)，沒(méi)有兩系雜交稻品種通過(guò)審定。三系雜交稻在四川省中秈遲熟組審定品種中一枝獨(dú)大。

2.2 稻谷產(chǎn)量

根據(jù)表1、表2，“十三五”期間四川省已審定的82 個(gè)中秈遲熟品種區(qū)試產(chǎn)量為8.21～13.2 t/hm2，平均產(chǎn)量為8.92 t/hm2，產(chǎn)量最高的為川農(nóng)優(yōu)657(13.2 t/hm2)，其次是川優(yōu)1098(9.49 t/hm2)，第三是川優(yōu)8621(9.29 t/hm2)。區(qū)試產(chǎn)量的變異系數(shù)為8.14%。與對(duì)照(岡優(yōu)725 或宜香優(yōu)2115)相比，82個(gè)品種的區(qū)試產(chǎn)量平均增產(chǎn)5.79%，增幅為1.5%～9.32%，增產(chǎn)幅度最大的是川綠優(yōu)470(9.32%)，其次是川綠優(yōu)313(8.88%)，第三為花優(yōu)12(8.11%)。增幅的變異系數(shù)為28.59%。

表2 四川省2016—2020 年審定的中秈遲熟水稻品種產(chǎn)量分析結(jié)果Table 2 Yield Analysis of medium Indica late maturing Rice varieties approved in Sichuan Province from 2016 to 2020

82 個(gè)品種在生產(chǎn)試驗(yàn)中的產(chǎn)量為7.87～11.91 t/hm2，平均產(chǎn)量為8.73 t/hm2，最高的是川農(nóng)優(yōu)657(11.91 t/hm2)，其次是忠香泰苗(11.58 t/hm2)，第三是千鄉(xiāng)優(yōu)5040(9.89 t/hm2)。生產(chǎn)試驗(yàn)產(chǎn)量變異系數(shù)為7.15%。與對(duì)照(岡優(yōu)725 或宜香優(yōu)2115)相比，生產(chǎn)試驗(yàn)增產(chǎn)0.21%～12.21%，平均增產(chǎn)4.94%，增幅最大的是蓉3 優(yōu)907(12.21%)，其次是瀘優(yōu)0627(11.13%)，第三為得月優(yōu)7727(10.67%)。生產(chǎn)試驗(yàn)產(chǎn)量增幅的變異系數(shù)為53.72%。

2.3 稻米品質(zhì)

2016—2018 年審定品種的稻米品質(zhì)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《優(yōu)質(zhì)稻谷》(GB/T17891-1999)(簡(jiǎn)稱(chēng)“國(guó)標(biāo)”)進(jìn)行檢測(cè)；2019—2020 年審定品種則按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《食用稻品種品質(zhì)》(NY/T593-2013)(簡(jiǎn)稱(chēng)“部頒”)進(jìn)行檢測(cè)。82 個(gè)品種中，達(dá)到國(guó)標(biāo)或部頒優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的品種共32 個(gè)，占比39.02%。其中，達(dá)到國(guó)標(biāo)或部頒2 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的有15 個(gè)品種，占比18.29%；達(dá)到國(guó)標(biāo)或部頒3 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的有17 個(gè)品種，占比20.73%。

82 個(gè)品種稻米品質(zhì)指標(biāo)分析結(jié)果見(jiàn)表3。品種間堊白度的變異系數(shù)最大，膠稠度變異系數(shù)最小；膠稠度的優(yōu)質(zhì)米達(dá)標(biāo)率最高，堊白性狀的優(yōu)質(zhì)米達(dá)標(biāo)率最低。

表3 “十三五”期間四川省審定的中秈遲熟水稻品種稻米品質(zhì)情況Table 3 Quality of the registered mid-late indica rice varieties in Sichuan Province during the 13th Five-Year Plan period(2016—2020)

稻米品種主要指標(biāo)間相關(guān)分析表明(表4)，整精米率與堊白粒率、堊白度和直鏈淀粉含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.01)；長(zhǎng)寬比也與堊白粒率、堊白度和直鏈淀粉含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.01)；堊白粒率、堊白度和直鏈淀粉含量呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)。因此，高整精米率和長(zhǎng)寬比、低堊白粒率和堊白度可能是稻米品質(zhì)最直觀的篩選指標(biāo)。

表4 稻米品質(zhì)主要指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficient among main quality indexes of rice

2.4 生育期和穗粒結(jié)構(gòu)

從表5 可見(jiàn)，82 個(gè)品種的平均生育期為147.7 d，最短的為141.4 d，最長(zhǎng)的為166.7 d；平均有效穗數(shù)為207.4 萬(wàn)/hm2，最高的為249.0 萬(wàn)/hm2，最低的僅169.5 萬(wàn)/hm2；平均穗長(zhǎng)為25.6 cm，最長(zhǎng)的為28.5 cm，最短的僅21.5 cm；平均每穗粒數(shù)為186.3，最多的達(dá)219.6，最少的僅158.6；平均結(jié)實(shí)率為84.1%，最高的達(dá)90.3%，最低的為78.2%；平均千粒質(zhì)量28.7 g，最高的為33.5 g，最低的僅21.8 g。82 個(gè)品種生育期的變異系數(shù)為2.1%，穗粒結(jié)構(gòu)性狀變異系數(shù)為3.6%～7.5%。

表5 “十三五”期間四川省審定的中秈遲熟水稻品種生育期和穗粒結(jié)構(gòu)Table 5 Growth period and panicle-grain structure of mid-late indica rice varieties approved in Sichuan Province during the 13th Five-Year Plan period(2016—2020)

相關(guān)分析表明(表6)，產(chǎn)量與生育期呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，與有效穗數(shù)和穗粒數(shù)呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。回歸與通徑分析表明(表7)，生育期、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量與產(chǎn)量的偏相關(guān)系數(shù)均達(dá)極顯著水平(P＜0.01)。根據(jù)各指標(biāo)對(duì)產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)大小排序，依次為有效穗數(shù)、千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)、生育期和結(jié)實(shí)率。因此，選擇生育期相對(duì)較長(zhǎng)的穗粒兼顧型品種更能獲得高產(chǎn)。

表6 產(chǎn)量與生育期和穗粒結(jié)構(gòu)的相關(guān)系數(shù)Table 6 Correlation coefficient of yield with growth period and panicle-grain structure

表7 產(chǎn)量與生育期和穗粒結(jié)構(gòu)的回歸與通徑分析Table 7 Regression and path analysis of yield and growth period and panicle grain structure

2.5 稻瘟病抗性

從表8 可見(jiàn)，82 個(gè)品種苗期葉瘟發(fā)病級(jí)別最低值的平均值為3.41，變幅為2～5 級(jí)；苗期葉瘟級(jí)別最高值的平均值為5.89，變幅為4～9 級(jí)；穗頸瘟最低值的平均值為4.3，變幅為3～5 級(jí)；穗頸瘟最高值的平均值為6.1，變幅為5～7 級(jí)。稻瘟病抗性鑒定結(jié)果表明，82 個(gè)品種的穗頸瘟級(jí)別最高為7 級(jí)的品種有44 個(gè)，占比53.7%；穗頸瘟級(jí)別最高值為5 級(jí)的品種有38 個(gè)，占比46.3%。82 個(gè)品種均為中感及感稻瘟病，無(wú)抗或中抗品種。

表8 “十三五”期間四川省審定的中秈遲熟水稻品種稻瘟病抗性Table 8 Rice blast resistance of the registered mid-late indica rice varieties in Sichuan Province during the 13th Five-Year Plan period(2016—2020)

稻瘟病抗性與產(chǎn)量相關(guān)性分析表明(表9)，苗期葉瘟級(jí)別最低值、穗頸瘟最低值和穗頸瘟級(jí)別最高值均與品種的產(chǎn)量水平呈顯著(P＜0.05)或極顯著(P＜0.01)負(fù)相關(guān)。如何協(xié)同提升產(chǎn)量和抗性水平應(yīng)該作為今后的研究重點(diǎn)。

表9 稻瘟病抗性和產(chǎn)量相關(guān)性分析Table 9 Correlation analysis on the yield and rice blast resistances

3 小結(jié)與討論

3.1 “十三五”期間四川省審定品種特點(diǎn)和變化

3.1.1 以企業(yè)為主體的品種科技創(chuàng)新體系尚未形成

林海等[4]認(rèn)為，2019 年我國(guó)通過(guò)省級(jí)以上審定的水稻品種共1 372 個(gè)，企業(yè)參與選育的品種高達(dá)80.29%，以企業(yè)為主體的品種科技創(chuàng)新體系已經(jīng)形成。而四川省“十三五”期間審定的82 個(gè)中秈遲熟品種中，企業(yè)自主選育的僅占15%。因此，四川省以企業(yè)為主體的品種科技創(chuàng)新體系與全國(guó)平均水平還有一定差距，可能是由于四川種業(yè)企業(yè)具有“多、小、散”的特點(diǎn)，自主研發(fā)能力較弱。

3.1.2 產(chǎn)量和品質(zhì)協(xié)同提升明顯

四川省“十二五”(2011—2015)期間審定了80個(gè)水稻品種，米質(zhì)達(dá)到國(guó)標(biāo)2 級(jí)的占5%，達(dá)國(guó)標(biāo)3 級(jí)的占7.5%，稻瘟病中抗以上品種占3.8%；其中，中秈遲熟品種占總數(shù)的87.5%，平均產(chǎn)量為8.15 t/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)4.94%[2]。“十三五”(2016—2020)期間四川省審定的82 個(gè)中秈遲熟品種，平均產(chǎn)量為8.92 t/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)5.79%，達(dá)到部頒2 級(jí)優(yōu)質(zhì)米的占18.29%，達(dá)到部頒3 級(jí)優(yōu)質(zhì)米的占20.73%；抗性水平均為中感及感稻瘟病。與“十二五”相比，“十三五”期間審定的品種產(chǎn)量和優(yōu)質(zhì)米達(dá)標(biāo)率明顯提高，但抗性水平有所下降。

3.1.3 大穗型品種向穗粒兼顧型品種轉(zhuǎn)變

王志剛等[5]對(duì)我國(guó)7 個(gè)水稻主產(chǎn)省(江蘇、浙江、安徽、四川、湖南、湖北、江西)的中秈水稻區(qū)試中水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的分析發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)量構(gòu)成3 因素中，每穗實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)大于有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量，認(rèn)為每穗實(shí)粒數(shù)是提高產(chǎn)量的關(guān)鍵因子，大穗是提高產(chǎn)量的主攻方向。繼周開(kāi)達(dá)院士提出重穗型理論后，大穗品種一直是四川省育種攻關(guān)目標(biāo)。呂建群等[6]對(duì)四川省2008 年之前10 年的中秈遲熟雜交稻品種的分析認(rèn)為，要達(dá)到10 t/hm2的產(chǎn)量目標(biāo)，有效穗數(shù)要達(dá)到255 萬(wàn)/hm2，穗粒數(shù)需大于180，千粒質(zhì)量則需在25 g 以上。王佳婧等[7]對(duì)2016 年四川省水稻區(qū)試中秈晚熟組參試組合的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，認(rèn)為適當(dāng)增加株高和延長(zhǎng)生育期是提高產(chǎn)量的重要方法。筆者分析表明，生育期、有效穗數(shù)和穗粒數(shù)與產(chǎn)量顯著或極顯著正相關(guān)，有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)最大。因此，適當(dāng)延長(zhǎng)生育期、提高千粒質(zhì)量和兼顧穗粒結(jié)構(gòu)是提高水稻產(chǎn)量水平的重要途徑。

3.2 品種突破方向

3.2.1 兩系雜交稻的選育

分析發(fā)現(xiàn)，“十三五”期間，四川省沒(méi)有兩系雜交稻品種通過(guò)審定，三系雜交稻一枝獨(dú)大。三系雜交稻一直是四川省主推品種類(lèi)型。但是，三系雜交稻面臨產(chǎn)量潛力提升較慢、優(yōu)良保持系創(chuàng)制效率較低、雜交稻種子生產(chǎn)成本較高、以及不完全適應(yīng)輕簡(jiǎn)化栽培等諸多問(wèn)題[8]。兩系雜交稻由于不受恢保關(guān)系的制約，親本間的遺傳差異較大，其平均產(chǎn)量比三系雜交稻有較大的提高[9-10]。此外，兩系雜交稻在種子生產(chǎn)成本、抗倒性、米質(zhì)等方面均優(yōu)于三系雜交稻，但四川稻區(qū)兩系雜交稻產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)并不明顯。因此，突破兩系雜交稻在四川的適應(yīng)性問(wèn)題可進(jìn)一步提高四川水稻產(chǎn)量水平、抗倒性和米質(zhì)，同時(shí)降低種子生產(chǎn)成本。

3.2.2 低堊白種質(zhì)發(fā)掘和應(yīng)用

堊白是影響四川中秈遲熟品種優(yōu)質(zhì)達(dá)標(biāo)率的關(guān)鍵因素。大量研究[11-15]表明，堊白為復(fù)雜的數(shù)量性狀，受多基因控制，堊白主效基因與其他有利基因存在不利連鎖和互作，而且易受環(huán)境條件影響。水稻灌漿階段如遇到高溫或高濕的情況，堊白度或堊白粒率會(huì)明顯增加。“十三五”期間，四川省審定的中秈遲熟品種優(yōu)質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅39.02%，低于2019 年全國(guó)平均水平53.95%[7]；且其堊白度的變異系數(shù)最大，堊白粒率和堊白度的優(yōu)質(zhì)達(dá)標(biāo)率最低。因此，需要充分挖掘能適應(yīng)四川弱光、高溫、高濕的特殊生態(tài)環(huán)境的低堊白種質(zhì)資源，將其應(yīng)用于育種工作，培育穩(wěn)定性強(qiáng)的低堊白新品種，可進(jìn)一步提高四川省稻米品質(zhì)。

3.2.3 產(chǎn)量和抗性協(xié)同提升

稻瘟病抗性鑒定結(jié)果是篩選衡量水稻新品種抗性水平的重要數(shù)據(jù)，且四川的抗性審定標(biāo)準(zhǔn)高于國(guó)家南方水稻區(qū)試的抗性標(biāo)準(zhǔn)[3]。目前雖已發(fā)現(xiàn)大量抗稻瘟病基因，但大部分基因還未被充分利用，且一些抗性基因和不利基因緊密連鎖[16]。“十三五”期間審定品種的稻瘟病抗性水平均為中感及感稻瘟病，因此，在水稻育種中應(yīng)注重協(xié)同提升水稻品種的產(chǎn)量和稻瘟病抗性。