基于DUS測(cè)試性狀的廣西地區(qū)常規(guī)水稻分析評(píng)價(jià)

吳小奮 周傳猛 黃曉琴 梁琳 陳海鳳 肖榮華

(廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉林分院/玉林市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，廣西 玉林 537000)

種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，種業(yè)是國(guó)家戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。隨著2021年7月9日中央全面深化改革委員會(huì)第二十次會(huì)議審議通過的《種業(yè)振興行動(dòng)方案》，進(jìn)一步把種源安全提升到關(guān)系國(guó)家安全的戰(zhàn)略高度[1]。廣西是我國(guó)水稻優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)，位于華南雙季稻作區(qū)[2]，2022年廣西糧食播種面積282.93萬hm2，同比增加6400hm2，糧食總產(chǎn)量1393.1萬t，同比增加6.6萬t，為穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)大盤提供了堅(jiān)實(shí)支撐[3]。常規(guī)水稻相較于雜交水稻具有種子繁殖和生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)小的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)常規(guī)水稻更適合輕簡(jiǎn)栽培[4]，促進(jìn)常規(guī)水稻品種的選育與推廣種植對(duì)促進(jìn)我國(guó)水稻生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展具有重大意義。本研究基于水稻常規(guī)品種特異性(Distinctness)、一致性(Uniformity)和穩(wěn)定性(Stability)測(cè)試(簡(jiǎn)稱DUS測(cè)試)性狀對(duì)廣西地區(qū)常規(guī)水稻品種部分DUS測(cè)試性狀進(jìn)行相關(guān)性分析和聚類分析，以期明確各性狀的變異程度，評(píng)價(jià)性狀間的相關(guān)關(guān)系，為我國(guó)常規(guī)水稻品種的選育和栽培推廣提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和試驗(yàn)地概況

供試材料為2022年在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測(cè)試(玉林)分中心進(jìn)行測(cè)試的52個(gè)常規(guī)水稻品種，用田間編號(hào)數(shù)字1～52表示。試驗(yàn)于2022年7—11月在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測(cè)試(玉林)分中心試驗(yàn)基地進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積為8.4m2(2m×4.2m)，株行距均為0.2m，3次重復(fù)，濕潤(rùn)育秧、單本苗移栽，試驗(yàn)地四周設(shè)1.5m寬保護(hù)行，田間管理與當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)基本相同。從《植物品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南 水稻》中選取“基部葉：葉鞘顏色”等37個(gè)具有代表性的表型性狀，見表1，進(jìn)行測(cè)定，數(shù)據(jù)采集方法嚴(yán)格按照測(cè)試指南的要求進(jìn)行。

表1 52個(gè)水稻品種性狀分析

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2010輸入和整理數(shù)據(jù)，SPSS 17.0進(jìn)行相關(guān)性分析和聚類分析及作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 常規(guī)水稻品種的性狀變異分析

由表1可知，52個(gè)常規(guī)水稻品種性狀中有11個(gè)性狀表現(xiàn)一致，具體是X1基部葉鞘顏色均為綠色，X7倒2葉葉舌形狀均為二裂，X11外穎穎尖花青甙顯色強(qiáng)度(初期)和X19外穎穎尖花青甙顯色強(qiáng)度(后期)均為無或極弱，X12柱頭顏色均為白色，X13外穎茸毛密度均為中等，X15穗姿態(tài)均表現(xiàn)為強(qiáng)烈下彎，X16二次枝梗類型均表現(xiàn)為中，X17穗分枝姿態(tài)均表現(xiàn)為半直立，X22谷粒外穎修飾色均為無，X24糙米顏色均為淺棕色；其余26個(gè)性狀間存在一定差異，變異系數(shù)在4.85%～43.82%。變異系數(shù)>10%的有17個(gè)性狀，依次為X4倒2葉姿態(tài)(43.82%)，X14劍葉姿態(tài)(后期)(42.22%)，X5葉片茸毛密度(40.07%)，X2植株生長(zhǎng)習(xí)性，X10葉片卷曲類型，X21外穎顏色，X25糙米香味，X9劍葉姿態(tài)(初期)，X26單株穗數(shù)，X30劍葉寬度，X27莖稈直徑，X23糙米形狀，X20護(hù)穎長(zhǎng)度，X33千粒重，X37糙米寬度，X6葉舌長(zhǎng)度和X29劍葉長(zhǎng)度(10.55%)；其余9個(gè)性狀變異系數(shù)在10%以下，依次為X35谷粒寬度(9.70%)，X18穗抽出度，X28莖稈長(zhǎng)度，X3葉片綠色程度，X31穗長(zhǎng)度，X34谷粒長(zhǎng)度，X36糙米長(zhǎng)度，X8抽穗期，X32結(jié)實(shí)率(4.85%)。當(dāng)變異系數(shù)>10%時(shí)，表明材料間差異較大[5]，本試驗(yàn)37個(gè)性狀中有17個(gè)性狀變異系數(shù)>10%，表明供試材料間存在較大的差異，有利于品種間的比較和篩選。

2.2 常規(guī)水稻品種性狀的相關(guān)性分析

為進(jìn)一步分析廣西地區(qū)常規(guī)水稻品種性狀間的關(guān)系，本研究對(duì)52個(gè)水稻品種的26個(gè)存在差異的性狀進(jìn)行了相關(guān)性分析，見表2。結(jié)果表明，相關(guān)系數(shù)達(dá)顯著水平有118個(gè)，約占325個(gè)相關(guān)關(guān)系的36.31%，可見性狀間相互影響程度極大。

表2 52份水稻品種性狀相關(guān)性分析

倒2葉姿態(tài)、抽穗期與植株生長(zhǎng)習(xí)性，倒2葉姿態(tài)、莖稈長(zhǎng)度與葉片綠色程度，劍葉長(zhǎng)度、糙米寬度與倒2葉姿態(tài)，穗抽出度、單株穗數(shù)與葉片茸毛密度，糙米香味、莖稈長(zhǎng)度與葉舌長(zhǎng)度，糙米寬度與抽穗期，外穎顏色與劍葉姿態(tài)(初期)，劍葉姿態(tài)(后期)、外穎顏色與葉片卷曲類型，糙米香味、單株穗數(shù)、穗長(zhǎng)度與護(hù)穎長(zhǎng)度，莖稈長(zhǎng)度、穗長(zhǎng)度與外穎顏色，千粒重與莖稈直徑，劍葉長(zhǎng)度與莖稈長(zhǎng)度，穗長(zhǎng)度、糙米寬度與劍葉長(zhǎng)度呈顯著(0.05水平)正相關(guān)關(guān)系。

莖稈直徑與植株生長(zhǎng)習(xí)性，莖稈直徑與倒2葉姿態(tài)，護(hù)穎長(zhǎng)度、糙米形狀、穗長(zhǎng)度、谷粒長(zhǎng)度、糙米長(zhǎng)度與葉舌長(zhǎng)度，劍葉寬度與抽穗期，劍葉姿態(tài)(后期)、劍葉寬度與劍葉姿態(tài)(初期)，劍葉長(zhǎng)度與葉片卷曲類型，外穎顏色與劍葉姿態(tài)(后期)，糙米形狀、谷粒長(zhǎng)度、糙米長(zhǎng)度與護(hù)穎長(zhǎng)度，劍葉長(zhǎng)度與外穎顏色，單株穗數(shù)、莖稈長(zhǎng)度、穗長(zhǎng)度、谷粒長(zhǎng)度、糙米長(zhǎng)度與糙米形狀，莖稈長(zhǎng)度、谷粒長(zhǎng)度、糙米長(zhǎng)度與單株穗數(shù)，劍葉長(zhǎng)度、劍葉寬度、谷粒寬度、糙米寬度與莖稈直徑，穗長(zhǎng)度、谷粒長(zhǎng)度、糙米長(zhǎng)度與莖稈長(zhǎng)度，劍葉寬度與劍葉長(zhǎng)度，千粒重、谷粒寬度、糙米寬度與劍葉寬度，谷粒長(zhǎng)度、糙米長(zhǎng)度與穗長(zhǎng)度，谷粒寬度、糙米寬度與千粒重，糙米長(zhǎng)度與谷粒長(zhǎng)度，糙米寬度與谷粒寬度呈極顯著(0.01水平)正相關(guān)關(guān)系。其中，相關(guān)系數(shù)>0.8的有谷粒長(zhǎng)度與糙米長(zhǎng)度(0.94)、谷粒寬度與糙米寬度(0.88)、糙米形狀與糙米寬度(0.85)、千粒重與谷粒寬度(0.83)。

穗抽出度、護(hù)穎長(zhǎng)度、單株穗數(shù)、莖稈長(zhǎng)度與植株生長(zhǎng)習(xí)性，抽穗期與葉片綠色程度，糙米形狀與倒2葉姿態(tài)，劍葉長(zhǎng)度、糙米寬度與葉片茸毛密度，劍葉姿態(tài)(后期)、莖稈直徑、糙米寬度與葉舌長(zhǎng)度，穗長(zhǎng)度與劍葉姿態(tài)(初期)，劍葉長(zhǎng)度與穗抽出度，谷粒寬度與護(hù)穎長(zhǎng)度，劍葉長(zhǎng)度與單株穗數(shù)，谷粒寬度與莖稈長(zhǎng)度呈顯著(0.05水平)負(fù)相關(guān)關(guān)系。

葉片綠色程度、谷粒長(zhǎng)度、糙米長(zhǎng)度與植株生長(zhǎng)習(xí)性，劍葉姿態(tài)(初期)與葉片綠色程度，單株穗數(shù)、谷粒長(zhǎng)度、糙米長(zhǎng)度與倒2葉姿態(tài)，莖稈直徑與葉片茸毛密度，劍葉姿態(tài)(初期)、劍葉寬度與葉舌長(zhǎng)度，糙米形狀與抽穗期，穗抽出度與葉片卷曲類型，莖稈直徑與穗抽出度，莖稈直徑、糙米寬度與護(hù)穎長(zhǎng)度，莖稈直徑、劍葉寬度、千粒重、谷粒寬度、糙米寬度與糙米形狀，莖稈直徑、劍葉寬度、千粒重、谷粒寬度、糙米寬度與單株穗數(shù)，谷粒長(zhǎng)度、糙米長(zhǎng)度與莖稈直徑，糙米寬度與莖稈長(zhǎng)度，結(jié)實(shí)率與劍葉長(zhǎng)度，穗長(zhǎng)度、谷粒長(zhǎng)度、糙米長(zhǎng)度與劍葉寬度，谷粒寬度、糙米寬度與穗長(zhǎng)度，谷粒寬度、糙米寬度與谷粒長(zhǎng)度，糙米長(zhǎng)度與谷粒寬度，糙米寬度與糙米長(zhǎng)度呈極顯著(0.01水平)負(fù)相關(guān)關(guān)系。

2.3 常規(guī)水稻品種聚類分析

對(duì)52個(gè)常規(guī)水稻品種性狀進(jìn)行系統(tǒng)聚類，由圖1可以看出，當(dāng)歐氏距離為20時(shí)，可將52個(gè)水稻品種分為3類，各類水稻數(shù)量性狀的均值見表3。Ⅰ類包含33個(gè)品種，占總數(shù)的63.46%，品種性狀主要表現(xiàn)在單株穗數(shù)、結(jié)實(shí)率最高，莖稈長(zhǎng)度、穗長(zhǎng)度、谷粒長(zhǎng)度和糙米長(zhǎng)度適中，莖稈直徑、劍葉長(zhǎng)度、劍葉寬度、千粒重、谷粒寬度和糙米寬度最低。Ⅱ類包含11個(gè)品種，占總數(shù)的21.15%，品種性狀主要表現(xiàn)在莖稈直徑、劍葉寬度、谷粒寬度和糙米寬度最大，劍葉長(zhǎng)度和千粒重適中，單株穗數(shù)、莖稈長(zhǎng)度、穗長(zhǎng)度、結(jié)實(shí)率、谷粒長(zhǎng)度和糙米長(zhǎng)度最小。Ⅲ類含8個(gè)品種，占總數(shù)的15.38%，品種表現(xiàn)為莖稈長(zhǎng)度、劍葉長(zhǎng)度、穗長(zhǎng)度、千粒重、谷粒長(zhǎng)度和糙米長(zhǎng)度最大，單株穗數(shù)、莖稈直徑、劍葉寬度、結(jié)實(shí)率、谷粒寬度和糙米寬度均適中。

圖1 52個(gè)水稻品種性狀聚類分析

表3 3類水稻品種數(shù)量性狀分析

3 討論

本研究對(duì)52份常規(guī)水稻品種在廣西地區(qū)種植所表現(xiàn)的性狀進(jìn)行分析，結(jié)果表明，供試材料部分性狀表現(xiàn)穩(wěn)定、一致，26個(gè)性狀變異系數(shù)在4.85%～43.82%，其中變異系數(shù)>10%的有17個(gè)性狀，表明各性狀具有較豐富的變異度，品種遺傳背景和性狀表現(xiàn)類型豐富，品種間存在較大的差異，這與陳越等[6]、梁琳等[7]研究得出水稻種質(zhì)資源存在較大遺傳差異的結(jié)果一致，性狀表現(xiàn)類型多樣性和豐富性有利于品種的比較、篩選。常規(guī)水稻可作為雜交水稻育種應(yīng)用的種質(zhì)創(chuàng)新親本材料[4]，變異程度小的性狀也有利于后續(xù)優(yōu)良性狀的穩(wěn)固和品種改良。

陳越等[6]在云南對(duì)881份水稻種質(zhì)材料的研究發(fā)現(xiàn)，穗長(zhǎng)度與谷粒長(zhǎng)度、劍葉長(zhǎng)度、劍葉寬度，千粒重與谷粒長(zhǎng)度、谷粒寬度均呈極顯著正相關(guān)；谷粒寬度與谷粒長(zhǎng)度、穗長(zhǎng)度呈極顯著負(fù)相關(guān)。本研究相關(guān)性分析表明，性狀之間大部分存在顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系，莖稈直徑、劍葉寬度的增大和護(hù)穎長(zhǎng)度、糙米形狀、單株穗數(shù)、莖稈長(zhǎng)度、穗長(zhǎng)度、谷粒長(zhǎng)度的減小可以顯著增加谷粒寬度；葉舌長(zhǎng)度、護(hù)穎長(zhǎng)度、糙米形狀、單株穗數(shù)、莖稈長(zhǎng)度、穗長(zhǎng)度的增大和植株生長(zhǎng)習(xí)性、倒2葉姿態(tài)、莖稈直徑、劍葉寬度的減小可顯著增加谷粒長(zhǎng)度；莖稈直徑、劍葉寬度、谷粒寬度、糙米寬度的增加和糙米形狀、單株穗數(shù)的減小可使千粒重顯著增加；劍葉長(zhǎng)度的減小可顯著增加結(jié)實(shí)率；葉舌長(zhǎng)度、護(hù)穎長(zhǎng)度、外穎顏色、糙米形狀、莖稈長(zhǎng)度、劍葉長(zhǎng)度的增大和劍葉姿態(tài)(初期)、劍葉寬度的減小可使穗長(zhǎng)顯著增加；葉片茸毛密度、護(hù)穎長(zhǎng)度、糙米形狀的增加和植株生長(zhǎng)習(xí)性、倒2葉姿態(tài)的減小可使單株穗數(shù)顯著增多；植株生長(zhǎng)習(xí)性的增大和葉片綠色程度的減弱可使抽穗期顯著增長(zhǎng)。本研究除結(jié)實(shí)率外，其他性狀均同時(shí)與2個(gè)或以上的性狀存在顯著相關(guān)關(guān)系，受多種性狀的綜合影響，這與陳越等[6]研究結(jié)果稍有不同，但與任邵琦等[8]研究發(fā)現(xiàn)各性狀間對(duì)立統(tǒng)一，單個(gè)性狀的改變會(huì)影響相關(guān)聯(lián)的其他性狀發(fā)生變化的結(jié)論一致，在對(duì)常規(guī)稻進(jìn)行育種、栽培過程中應(yīng)特別注意各性狀的協(xié)調(diào)發(fā)育。

通過系統(tǒng)聚類將52個(gè)水稻品種分為3類，每類具有不同特點(diǎn)。有近84.62%的品種分布在類群Ⅰ和類群Ⅱ中，株高適中偏矮，是現(xiàn)階段育種趨勢(shì)較集中的類群，姜潔鋒等[9]研究明確適當(dāng)降低株高、減小穗長(zhǎng)度能提高水稻抗倒伏能力，可適當(dāng)通過增加種植密度和改善群體結(jié)構(gòu)獲得更高單產(chǎn)。第Ⅲ類群包含的品種數(shù)量較少，為8個(gè)，占總量品種的15.38%，該類群穗最長(zhǎng)，劍葉面積較大，千粒重最大，穗長(zhǎng)且米粒較重，具有一定的高產(chǎn)潛力，可以進(jìn)一步挖掘利用。以上結(jié)果充分說明，廣西地區(qū)常規(guī)水稻育種方向較為集中，趙凌等[10]在研究水稻優(yōu)異核心種質(zhì)利用時(shí)指出利用明確優(yōu)良性狀互補(bǔ)的親本能夠快速選育出核心優(yōu)異品種，進(jìn)而衍生出系列新品種，但會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)上品種遺傳基礎(chǔ)趨于單一化，應(yīng)盡量采用遠(yuǎn)緣雜交等多種技術(shù)防止品種遺傳性質(zhì)的單一性，保證水稻新品種的綜合特性。

不同的氣候環(huán)境、栽培方式[11-13]、施肥量[14]等會(huì)影響水稻品種的性狀表達(dá)，對(duì)性狀分析結(jié)果造成一定的影響，本研究?jī)H基于52個(gè)常規(guī)水稻品種一個(gè)生長(zhǎng)周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果具有一定的局限性，仍有待進(jìn)一步研究補(bǔ)充。