水稻種質資源粒型的評價與篩選

姜潔鋒 邱先進 金林燦 應泉盛*

（1寧波市農業科學研究院，浙江 寧波 315040；2 長江大學農學院，湖北 荊州 434025；第一作者：jiefjiang@126.com；*通訊作者：ying_joson@sina.cn）

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，養活了全世界一半以上的人口[1]。由于人口眾多，早先，我國水稻育種家一直將產量作為水稻育種的首要目標，而忽略了品質的改良，造成我國水稻品種尤其是雜交稻品種的米質較差，與外國優質品種的差距較大[2]。近年來，隨著生活水平的提高，稻米品質越來越受到人們的重視，尤其是“十三五”以來，稻米品質已經提高到與產量幾乎同等重要的地位[3-4]。因此，改良現有水稻品種的品質，選育優質水稻新品種，對滿足我國人民對優質稻米的需求具有重要意義[5-6]。

稻米品質包括加工品質、外觀品質、蒸煮食味品質和營養品質[7]，其中外觀品質是稻米商品性的直接體現，因此尤為重要[3]。水稻外觀品質包括粒型和堊白，粒型包括粒長、粒寬和長寬比。不同國家和地區的人們對粒型的喜好有較大差異，其中我國南方、美國和東南亞等地的人們偏好細長粒型，而我國北方、日本和韓國等地的人們則偏好短圓粒型[8]。因此，針對不同地區的消費人群選育不同粒型的水稻品種，對于提高稻米價格，保障農民種糧積極性十分重要[9]。

本研究共收集和引進了546 份秈稻種質資源和326 份粳稻種質資源，于2019—2020年在浙江寧波考察和評價了各種質資源的粒型表現，以期篩選出粒型優異的種質資源，為優質水稻新品種選育提供優良親本。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究用的試驗材料來源于3K 水稻種質資源[10]，其中秈稻546 份、粳稻326 份。這些種質資源來源于全世界69 個國家和地區，其中中國282 份、印度81 份、菲律賓75 份、日本33 份、意大利30 份、美國29 份、老撾25 份、韓國22 份和越南20 份。

1.2 材料種植與性狀考察

2019年和2020年將參試種質資源種植于寧波市農業科學院邱隘基地，均為6月8日播種，7月5日插秧。試驗采用隨機區組設計，每個株系種植3 行，每行10 株，株行距20 cm×25 cm，2 次重復。田間管理同一般大田，水稻成熟后按株系混收。

水稻脫種曬干后室溫儲藏3 個月，考察千粒重和粒型性狀。將10 粒飽滿的種子置于坐標紙上，首尾相連，測定10 粒種子的總長度，其平均值即為粒長。將10 粒飽滿種子置于坐標紙上，測定橫向最寬處的總寬度，取平均值即為粒寬。粒長和粒寬均測定3 次，并取平均值即為該品種的粒長和粒寬，粒長與粒寬的比值即為該品種的長寬比。目前南方稻區選育高檔優質秈稻時要求長寬比不低于3.5[11]，而長粒粳的長寬比不低于2.5[12]。在本研究的種質資源篩選中，我們對長寬比的要求更為嚴格，要求秈稻長寬比大于4.0、粳稻長寬比大于3.5 才認定為優異粒型。

對于篩選出的粒型優異的種質資源，于2021年種植于寧波市農業科學院邱隘基地，種植方法與全套種質資源的種植方法相同。這些種質資源于抽穗時參考呂文愷等[13]和ZHANG 等[14]描述的方法考察抽穗期，成熟前測量株高。水稻成熟時按株系混收測產，并計算單株產量，考察千粒重。

1.3 數據分析

利用Excel 2010 軟件進行數據整理，利用Statistica 5.5 軟件進行性狀的統計描述和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 水稻種質資源的粒型表現

如圖1所示，參試種質資源粒型性狀變異豐富。其中，秈型種質資源2年的粒長平均為8.11 mm，變異系數為10.23%，粒寬平均為2.65 mm，變異系數為10.90%，長寬比平均為3.12，變異系數為18.17%；粳型種質資源2年的粒長平均為7.78 mm、變異系數為12.62%，粒寬平均為3.04 mm，變異系數為12.88%，長寬比平均為2.64，變異系數為24.22%。說明粳型種質資源粒型性狀變異程度更大，而長寬比相對于粒長和粒寬變異更豐富。

圖1 水稻種質資源的粒型分布

從表1可見，秈型種質資源的粒長與粒寬的相關系數為-0.47（2019年）～-0.48（2020年）、粒長與長寬比的相關系數為0.84，粒寬與長寬比的相關系數為-0.86（2019年）～-0.87（2020年），而粳型種質資源則分別為-0.47（2019年）～-0.42（2020年）、0.82（2019年）～0.80（2020年）和-0.88（2019年）～-0.87（2020年）。粒長與粒寬中度負相關，長寬比與粒長高度正相關，與粒寬高度負相關。在水稻優質育種中，要提高水稻長寬比，可考慮增加粒長或減小粒寬，均可獲得較好的效果。

表1 水稻種質資源中粒型3 性狀之間的相關系數

2.2 粒型優異種質資源篩選

以秈稻長寬比大于4.0、粳稻長寬比大于3.5 為標準，本研究共篩選出18 份粒型優異的秈稻種質資源和34 份粒型優異的粳稻種質資源。18 份秈稻種質資源的粒長變幅為7.70～11.85 mm，粒寬變幅為1.85～2.74 mm，長寬比變幅為4.00～4.71；34 份粳稻種質資源的粒長變幅為6.84～10.96mm，粒寬變幅為1.78～2.85 mm，長寬比變幅為3.53～4.73（表2）。結果表明，粒型優異的種質資源其粒型變異也十分豐富，育種家可以根據需要選擇合適粒型的種質資源作為親本選育優質稻品種。

表2 優異種質資源的粒型表現

2.3 粒型優異種質資源的農藝性狀表現

由表3可知，粒型優異種質資源的抽穗期、株高、千粒重和單株產量變異均十分豐富。從2年平均值看，秈稻種質資源抽穗期短于90 d 的有4 份，大于105 d的有6 份；有16 份種質資源的株高矮于120 cm；所有品種的單株產量均低于30 g。粳稻種質資源中有16 份的抽穗期短于90 d，2 份的抽穗期長于100 d；有26 份的株高矮于120 cm；所有品種的單株產量均低于30 g。

表3 粒型優異種質資源的農藝性狀

3 討論與結論

近年來，稻米品質越來越受到人們的重視[15]。根據不同地區人們的喜好，將不同粒型的稻米推廣到對應區域，可以提高稻米的售價，提高農民的種糧積極性。因此，改良水稻粒型十分必要。粒型的改良依賴于優良粒型種質資源的篩選，在此之前必須加強種質資源的收集、整理和評價工作。縱觀水稻育種史，每一次大的突破都依賴于重要種質資源的發現。例如，水稻第1 次綠色革命和第2 次綠色革命得益于廣東矮稈和海南野敗雄性不育資源的發現。從20世紀70年代開始，廣東省農科院水稻所就從國內外開始收集和篩選優質種質資源，并以這些種質資源為親本，經過幾十年的選育，已經育成大批優質水稻品種，對我國南方稻區優質化做出了巨大貢獻[7,16-17]。但是，近30年來，我國水稻品種的遺傳多樣性日益狹窄，品種間差異日益減小，產量再難突破。因此，亟需引進和篩選新的優異種質資源，拓寬優質稻的遺傳多樣性，力爭使優質稻再上一個臺階[18]。

本研究收集引進了546 份秈稻和326 份粳稻種質資源，經過2年的評價，從中篩選出52 份粒型優異的種質資源。這些種質資源來源于全世界15 個國家和地區，粒型多樣性十分豐富。此外，本研究還對這52份種質資源進行了基本農藝性狀考察，結果發現其抽穗期差異非常大，變幅為71.0～115.0 d，因此，可以根據需要選擇合適生育期的種質資源選育早、中和晚稻類型的優質品種。但是，少數品種株高過高，例如EJ0478、EJ0443、EJ0625 和EJ0685 等的株高均高于120 cm，存在倒伏風險，以這些品種作為親本時，要尤其注意選擇矮稈的單株或株系。第三，這些種質資源的千粒重差異較大，有的千粒重小于20 g，而有的千粒重大于27 g。華南稻區的人們偏好小粒型，而長江流域稻區的人們偏好大粒型。因此，要根據不同稻區人們的消費習慣，選擇合適千粒重的種質資源作親本。最后，所篩選出的種質資源單株產量均低于30 g，其中有32 份種質資源的單株產量低于20 g。后續在育種過程中，在選擇優良粒型的同時，要嚴格選擇單株產量，避免品質提高的同時產量下降。在育種策略上，最好使用回交育種的方法，在不降低產量的同時改良粒型。