219份贛南地區水稻種質資源表型多樣性分析與綜合評價

中圖分類號：S511.037 文獻標志碼：A 文章編號：1002-1302（2025）11-0086-05

水稻是世界 50% 以上人口的主要糧食作物，稻米生產對于人類至關重要[1]。贛州市俗稱贛南，地處江西南部，位于中亞熱帶南緣，擁有丘陵山區濕潤季風氣候，地形以山地、丘陵、盆地為主[2]。其豐富的氣候以及特殊的地理環境為農作物的生長提供了優越的條件，同時也孕育了多樣的水稻種質資源。水稻種質資源是水稻遺傳育種的基礎，也是水稻可持續發展及糧食安全的保障[3-4]，而地方農作物品種有特殊的地域性和風俗性，遺傳多樣性豐富，潛藏著許多優質基因，擁有極高的育種價值

對種質資源進行表型鑒定與評價是現代發現優異種質資源的一種重要手段，結合遺傳多樣性和相關性分析可關聯重要農藝性狀，提高育種效率和精準性，大大減少了育種周期。近年來，關于利用表型鑒定進行多樣性分析的研究在各農作物中均有報道，例如陳越等對881份水稻材料的12個農藝性狀進行表型多樣性分析，篩選出3個綜合性狀較好的水稻親本材料[7；趙云霞等對246份番茄種質資源的33個農藝性狀進行了遺傳多樣性分析，表明這些番茄種質資源的多樣性豐富，可作為番茄育種的良好材料8；陳麗等對60份來源不同的水稻材料進行綜合評價并構建水稻資源評價方程，為水稻資源的篩選提供依據[9。本研究共計219份水稻種質資源，以其14個表型性狀為研究對象，進行遺傳多樣性分析、相關性分析、主成分分析、聚類分析以及綜合評價，目的是為了篩選出綜合性狀優良的水稻種質資源，為水稻育種和水稻種質資源高效利用提供數據支持和理論依據。

1材料與方法

1.1 供試材料

219份供試材料均來自贛州市農業科學研究所種質資源庫。

1.2 試驗設計

試驗在贛州市農業科學研究所試驗基地于2023年晚稻時期開展，每份材料以單株種植10行，每行8株，行株距為 16.67cm×20.00cm ，按贛州市章貢區當地的習慣進行水稻大田種植管理。

1.3 性狀調查

根據《水稻種質資源描述規范和數據標準》對14 個農藝性狀進行觀察及測量[10]。性狀包括生育期、株高、穗長、千粒重、一次枝梗數、二次枝梗數、劍葉長度、劍葉寬度、結實率、粒長、粒寬、粒型長寬比、有效穗數、穗抽出度。

1.4數據分析

利用WPSOffice軟件進行數據分析整理，同時計算所調查的農藝性狀的平均值、最大值、最小值、標準差、變異系數和遺傳多樣性。遺傳多樣性參照文獻方法[]進行計算，計算供試材料性狀的平均數（χ） 與標準差 （σ） ，共分為10級，第1級為 （X_ii?X+ 2σ ），每一組中的相對頻率用于計算遺傳多樣性指數（Shannon - Wiener diversity index， H^′ ）， H^′= ，式中： P_i 為某一性狀第 χ_i 級別內材料份數占總份數的百分比[12]。利用Origin 2022與 SPSS軟件對供試材料的14個農藝性狀進行聚類分析、主成分分析、相關性分析，并參考前人的方法進行農藝性狀的綜合評價[13]

2 結果與分析

2.1219份水稻種質資源農藝性狀的遺傳變異分析

對供試材料的14個農藝性狀進行統計分析，由表1可知，各種質資源的生育期在 112～156d 之間，平均121.73d;株高在 76～176cm 之間，平均106.24cm ;穗長在 16～35cm 之間，平均 23.62cm ：千粒重在 15.26～33.34g 之間，平均 24.03g ；一次枝梗數在 5.67～12.33 之間，平均8.31；二次枝梗數在 17.33～63.67 之間，平均39.09；劍葉長在16.4～59.0cm 之間，平均 32.36cm ;劍葉寬在 1.0～ 3.4cm ，平均 1.75cm ;結實率在 41%～99% 之間，平均 89% ；粒長在 6. 05～9. 96cm 之間，平均8.04cm ;粒寬在 1. 68～ 3. 18 cm 之間，平均2.43cm ;長寬比在 2.25～5.08 之間，平均3.4；有效穗數在 4～16 穗之間，平均9.23穗;穗抽出度在-4～34cm ，平均 5.26cm 。總體來看，穗抽出度的變異系數最大為1.09，生育期最小為0.04。

2.2219份水稻種質資源表型性狀的主成分分析

對供試材料的14個農藝性狀進行主成分分析，由表2顯示，選擇的前5個成分特征值在1.0以上，累計貢獻率達 67.99% ，基本能夠包含供試材料全部指標的信息。

主成分1貢獻率為 21.617% ，特征值為3.026，貢獻率為 21.617% ，株高、穗長和劍葉長度特征值比其他農藝性狀值高，說明第1主成分由穗長和株高組成；主成分2貢獻率為 17.948% ，特征值為2.513，粒寬和長寬比具有最高的特征值，說明第2主成分是產量相關性狀；主成分3貢獻率為10.904% ，特征值為1.527，二次枝梗數和粒長的特征值的絕對值最高，說明第3主成分是二次枝梗數和粒長的綜合反映;主成分4貢獻率為 9.736% ，特征值為1.363，粒長和穗抽出度的特征值絕對值最高，說明第4主成分主要反映穗型結構相關性狀；主成分5貢獻率為 7.791% ，特征值為1.091，有效穗數特征值高于其他農藝性狀的值，說明第5主成分主要是關于產量相關的性狀。

2.3219份水稻種質資源表型性狀間的相關性 分析

對219份水稻種質資源14個農藝性狀進行相關性分析，結果由表3可知，生育期與株高、穗長、劍葉長度、劍葉寬度呈極顯著正相關;株高與穗長、一次枝梗數、二次枝梗數、劍葉長度、劍葉寬度、穗抽出度呈極顯著正相關，與結實率呈極顯著負相關；穗長與一次枝梗數、二次枝梗數、劍葉長度、劍葉寬度、粒長、穗抽出度呈極顯著正相關，與結實率呈極顯著負相關；千粒重與粒長、粒寬呈極顯著正相關，與粒型長寬比呈極顯著負相關；一次枝梗數與二次枝梗數、劍葉寬度呈極顯著正相關；二次枝梗數與劍葉長度、劍葉寬度呈極顯著正相關;劍葉長度與劍葉寬度、穗抽出度呈極顯著正相關;結實率與有效穗數、穗抽出度呈極顯著負相關；粒長與粒型長寬比呈極顯著正相關；粒寬與粒型長寬比呈極顯著負相關。由此可見，水稻產量由多種性狀決定，在育種方面應同時兼顧生育期、株高、穗長等性狀。

2.4219份水稻種質資源聚類分析

利用Origin Pro 2022 對供試材料進行聚類分析，219份水稻種質資源被分為四大類群，各類群水稻材料農藝性狀的平均值見表4，219份水稻種質資源14個農藝性狀聚類分析見圖1。第I類包含46份種質材料，占供試材料的 21.00% ，這一類群水稻種質資源農藝性狀中的二次枝梗數、株高、劍葉長度、有效穗數在4個類群中較高；第Ⅱ類包含70份材料，占供試材料的 31.96% ，此類群中水稻種質資源的株高、二次枝梗數、劍葉長度、粒型長寬比在4個類群中最小;第Ⅱ類包含11份材料，占供試材料的 5.02% ，此類群中水稻種質資源的生育期、株高、穗長、一次枝梗數、二次枝梗數、劍葉長度、粒長、穗抽出度在4個類群中最大；第V類包含92份材料，占供試材料的 42.01% ，此類群中水稻種質資源的生育期、穗長、千粒重、粒寬、穗抽出度在4個類群中最小。

2.5 綜合評價

本研究將219份水稻種質資源農藝性狀的實際測量值標準化處理后，計算各種質在5個主成分上的得分，將所選主成分對應的特征值占5個特征值和的比例作為權重，計算各材料的綜合得分 F 值， F 值越大，表明綜合性狀越好。計算得出位于前10位的品種有B83、B129、B130、B105、B87、B294、B182、B193、B183、B132，其中前3名均為Ⅲ類群，屬于粒型優質、產量較高的種質資源，可以作為選育優質高產水稻材料的中間材料或親本材料（表5）。

3結論與討論

我國地大物博，作物種質資源豐富，然而大部分種質資源未得到有效的利用，許多優質基因丟失，加上遺傳范圍地域性強，導致想要育成突破性品種較難。因此，創新水稻種質資源庫對水稻生產與品種選育具有極其重要的意義。表型性狀的研究可以為復雜性狀的機制解析提供重要依據，而遺傳多樣性分析可以輔助了解其遺傳信息及變異概率，為育種及遺傳改良奠定基礎。

3.1219份水稻種質資源農藝性狀的遺傳多樣性 分析

水稻種質資源對于水稻育種有著至關重要的作用，優良的種質資源更是水稻育種的關鍵[14]。變異系數反映的是某一性狀的變異范圍，而遺傳多樣性則指該性狀的不同表現等級和數量分布[15]。本研究對219份水稻種質資源的14個農藝性狀進行分析發現，14個農藝性狀的 CV 在 0.04～1.09 之間，其中穗抽出度的 CV 最大，為1.09，其次為二次枝梗數和有效穗數，生育期的 CV 最小，為0.04；農藝性狀 H^′ 的范圍為 1.53～2.08 ，其中穗長、千粒重、有效穗數等產量相關性狀的 H^′ 較大，與前人的研究結果[16-17]相比，本研究的供試材料具有更高的遺傳多樣性，說明本批水稻種質資源的遺傳多樣性更豐富，可作為地方水稻育種的創新種質。

3.2219份水稻種質資源綜合評價

聚類分析是一種將數據分類到不同類或者簇的分析方法，但聚類方法、分析方式、試驗數據不同導致所分類群不同[18-19]。本研究對219 份水稻種質資源的聚類分析發現，以7個表型性狀為依據，可以將整個水稻種群劃分為4個大類，I類群屬于有潛力的高產種質，Ⅱ類群表現一般，屬于常規種質，Ⅲ類群屬于優質高產種質，V類群屬于早熟種質。綜合評價得出的前3名均為Ⅱ類群的種質，特征為結實率、穗長、千粒重均較高的中晚熟品種，屬于性狀表現較好的種質資源。利用本研究聚類分析結果，可為不同類群間品種的雜交以及特色品種的選育提供數據支持。

對江西贛南地區水稻種質資源的研究多為育種和栽培方法方面，對種質資源的表型鑒定研究較少。本研究以219份水稻種質資源的14個農藝性狀為研究對象，進行主成分分析，提取特征值大于

1.0的前5個主成分，累計貢獻率達 67.996% ，結合權重與隸屬函數得到綜合得分，分值越高則代表水稻種質資源綜合表現越好，結果表明，B83、B129、B130、B105、B87、B294、B182、B193、B183、B132種質資源綜合表現優秀。

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