雜交水稻新品種的抗倒性及其與莖稈性狀關(guān)系分析

張 揚(yáng)，楊 東，董練飛，游晴如，張水金，董瑞霞，王志賦，黃庭旭

（1．福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，福建福州350003；2．福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，福建福州350018；3．福州國(guó)家水稻改良分中心，福建福州350018；4．中國(guó)海峽人才市場(chǎng)人才服務(wù)中心，福建福州350001）

水稻倒伏是世界性的技術(shù)難題，倒伏是水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要限制因素，要突破這一瓶頸，主要從遺傳改良和栽培措施等方面來(lái)解決。在與抗倒性有關(guān)的諸多因素中，株高是最重要的因素［1］。20世紀(jì)60年代以來(lái)矮稈基因被廣泛應(yīng)用于水稻品種的選育，使品種株高降低到70～80 cm，從而提高了品種的抗倒能力，水稻產(chǎn)量也增加了15%～20%［2］。但要進(jìn)一步高產(chǎn)就必須提高水稻的生物產(chǎn)量，而增加株高是獲得生物產(chǎn)量突破的重要途徑。20世紀(jì)90年代后常規(guī)粳稻和雜交秈稻組合株高分別提升到90～100 cm和110～130 cm，產(chǎn)量也有顯著的提高，為中國(guó)糧食的大幅度增產(chǎn)及解決中國(guó)13億人口的溫飽問(wèn)題做出了巨大的貢獻(xiàn)。然而，這種選育由高稈到矮稈再到高稈的回歸，雖然極大的提高了糧食的產(chǎn)量，但又重新帶來(lái)倒伏的危險(xiǎn)［3］。因此，尋找抗倒性品種及優(yōu)良的莖稈，尋找植株矮化以外的抗倒因素，就成為高稈水稻選育和栽培方面的重要研究?jī)?nèi)容［4］。

筆者選用福建省農(nóng)科院水稻研究所新育成的恢復(fù)系HK02作父本，與近年國(guó)內(nèi)新育成的三系、兩系不育系作母本，雜交配組成金生S/HK02等11個(gè)品種為試驗(yàn)材料，以生產(chǎn)上大面積推廣應(yīng)用的品種Ⅱ優(yōu)明86、宜優(yōu)673為照，測(cè)定了供試材料的株高、節(jié)間長(zhǎng)、節(jié)間粗、莖壁厚、抗折力等性狀，計(jì)算其倒伏指數(shù)，分析了抗倒性與莖稈性狀的關(guān)系，以期從中選出較抗倒伏的品種，并為培育抗倒伏品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料選用近年來(lái)福建農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所育成的恢復(fù)系HK02作父本，與近年國(guó)內(nèi)新育成的三系、兩系不育系天豐A、金生S等，雜交配組成金生S/HK02等11個(gè)品種和2個(gè)對(duì)照品種宜優(yōu)673、Ⅱ優(yōu)明86為試驗(yàn)材料，其對(duì)應(yīng)代號(hào)見(jiàn)表1。

表1 供試材料及代號(hào)

1.2 方法

試驗(yàn)在福建省農(nóng)科院水稻研究所試驗(yàn)田進(jìn)行。于2008年4月28日播種，5月26日移栽；插植規(guī)格株行距為15 cm×15 cm，每小區(qū)100株，均為單本插植，采取隨機(jī)區(qū)組排列，3個(gè)重復(fù)。大田管理按普通耕作進(jìn)行。成熟期測(cè)定相關(guān)指標(biāo)，每小區(qū)各取10株代表植株，田間取回整個(gè)植株，放在水桶里（桶內(nèi)放水，保持植株不失水）。

測(cè)定倒3、倒4、倒5節(jié)間的節(jié)間長(zhǎng)、各節(jié)至穗頂?shù)母叨燃捌漉r重和各節(jié)間中部的抗折力，莖稈抗折力測(cè)定參考瀨古秀生的方法：田間取回莖稈，保留葉鞘、葉片和穗子，并保持不失水，將待測(cè)定的節(jié)間莖稈（保留葉鞘）置于自制簡(jiǎn)易測(cè)定器上，該節(jié)間中點(diǎn)與測(cè)定器中點(diǎn)對(duì)應(yīng)（支點(diǎn)間距5cm），在中點(diǎn)掛一盤子，逐漸加入砝碼，直至莖稈折斷，此時(shí)砝碼及盤子的重量即為該節(jié)間莖稈的抗折力（g）。

計(jì)算各品種倒3、倒4、倒5節(jié)間的彎曲力矩和倒伏指數(shù)：

彎曲力矩=節(jié)間基部至穗頂長(zhǎng)度（cm）×該節(jié)間基部至穗頂鮮重（g）

倒伏指數(shù)=彎曲力矩/抗折力×100%。

倒伏指數(shù)越大，則莖稈越易倒伏，以倒伏指數(shù)200為抗倒伏臨界值。由于倒伏指數(shù)既考慮株高和鮮重等形態(tài)特性，同時(shí)也考慮挫折重等力學(xué)特性，故具有較強(qiáng)的綜合評(píng)價(jià)性，所以在水稻的抗倒伏研究中有較為廣泛的引用［5］。

試驗(yàn)所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行平均數(shù)計(jì)算，采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試品種的株高及主莖節(jié)間性狀

供試品種的植株高度都在100～120 cm，株高較適中（表2）。

表2 供試品種的株高及主莖節(jié)間性狀

2.2 各節(jié)間抗折力比較

從表3可以看出，11個(gè)供試新品種中倒3抗折力最大的是中新A/HK02，倒4抗折力最大的是湖南44 A/HK02，倒5抗折力最大的是京福1A/HK02；對(duì)照Ⅱ優(yōu)明86的倒3、倒4的抗折力都為最大，倒5的抗折力除比京福1A/HK02、湖南44 A/HK02小外，均比其他品種大，而宜優(yōu)673各節(jié)間的抗折力表現(xiàn)一般。各個(gè)品種倒3至倒5節(jié)的抗折力水平隨著節(jié)間厚度的增加也呈增大的趨勢(shì)，也即基部節(jié)間的抗倒力最強(qiáng)，而且重穗型品種各節(jié)的抗折力均大于中穗型品種，這個(gè)結(jié)果與馬均等的研究結(jié)果相同［6］。其中湖南44 A/HK02的倒4、倒5節(jié)間抗折力是所有組合中對(duì)應(yīng)節(jié)間抗折力最大的，中新A/HK02次之。對(duì)應(yīng)節(jié)間抗折力最小的品種是新安S/HK02，但是所有品種倒3、倒4節(jié)間的抗折力都比對(duì)照Ⅱ優(yōu)明86對(duì)應(yīng)節(jié)間更小，與宜優(yōu)673差異不大。

表3 供試品種主莖的抗折力和倒伏指數(shù)

2.3 供試品種的倒伏指數(shù)比較

供試材料各節(jié)間均有一個(gè)共同的規(guī)律，即從基部節(jié)間到上部各節(jié)間長(zhǎng)度逐漸增大，抗折力則隨著減小，倒伏指數(shù)呈增大的趨勢(shì)，這與袁志華等的研究結(jié)果相同［8］。從表3可以看出，Ⅱ優(yōu)明86的倒3、倒4節(jié)倒伏指數(shù)明顯比其他品種的低，只是倒5節(jié)的倒伏指數(shù)比京福1A/HK02和湖南44A/HK的略高。

水稻倒伏折斷主要是發(fā)生在植株基部節(jié)間倒3、倒4、倒5節(jié)間。供試品種湖南44 A/HK02（代號(hào)10）除倒3節(jié)的倒伏指數(shù)高于中新A/HK02（代號(hào)9）和對(duì)照Ⅱ優(yōu)明86（代號(hào)13）外，其余各節(jié)的倒伏指數(shù)都小于其他品種；中新A/HK02（代號(hào)9）倒3節(jié)間的倒伏指數(shù)是所有供試品種中最低的，只比對(duì)照Ⅱ優(yōu)明86（代號(hào)13）略高，且各節(jié)間的倒伏指數(shù)均小于200，可見(jiàn)，中新A/HK02（代號(hào)9）和湖南44 A/HK02（代號(hào)10）兩個(gè)新品種的抗倒能力優(yōu)于其他新品種。

2.4 抗倒伏性與莖稈性狀的相關(guān)性

抗倒伏性與莖稈性狀的相關(guān)分析結(jié)果表明 （表4），各個(gè)節(jié)間的株高與節(jié)間長(zhǎng)呈正相關(guān)，與壁厚、抗折力呈負(fù)相關(guān)，但均未達(dá)顯著水準(zhǔn)，而與倒伏指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)；抗折力與壁厚呈一定程度的正相關(guān)，與節(jié)間長(zhǎng)呈負(fù)相關(guān)，其中倒3節(jié)間呈顯著水平，抗折力與倒伏指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)；倒伏指數(shù)與節(jié)間長(zhǎng)呈一定程度正相關(guān)，而與壁厚呈負(fù)相關(guān)，其中在倒3、倒5節(jié)間達(dá)顯著水準(zhǔn)。

從試驗(yàn)結(jié)果總的來(lái)看，不同株高品種的抗倒伏性存在著明顯的品種間差異，株高與倒伏指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，這與前人的研究結(jié)果是一致的［8］。

表4 供試品種莖稈物理性狀與倒伏指數(shù)的相關(guān)系數(shù)

3 結(jié)論與討論

植株的抗倒伏能力是基部莖稈各物理性狀綜合作用的結(jié)果，任何一個(gè)莖稈性狀的削弱，比如：節(jié)間長(zhǎng)、稈基重、稈壁厚度等都會(huì)影響抗倒性［9］。倒伏的發(fā)生是多因素綜合作用結(jié)果，要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)田間栽培水稻是否會(huì)倒伏是較困難的，日本學(xué)者在這方面的研究較早，八柳氏曾以主莖上數(shù)第4片葉的長(zhǎng)度作為衡量日本東北地區(qū)水稻是否倒伏的依據(jù)，認(rèn)為該葉越長(zhǎng)，倒伏的危險(xiǎn)性越大；日本東北農(nóng)戶則以株高為預(yù)測(cè)倒伏的指標(biāo)［10］，但是上述無(wú)論哪種預(yù)測(cè)方法，均是以某一種性狀指標(biāo)的量變?yōu)轭A(yù)測(cè)倒伏的依據(jù)，這些性狀在不同品種間，同一品種在不同地區(qū)間、不同栽培技術(shù)條件下都會(huì)有較大的變動(dòng)，因而都存在其局限性。而瀨古氏提出用“倒伏指數(shù)”大小確定水稻的抗倒伏性狀，楊惠杰等采用了此方法研究了莖稈性狀與抗倒性的關(guān)系［11］，證明是比較科學(xué)的［12］。因此，筆者也采用了瀨古氏這種測(cè)定方法進(jìn)行試驗(yàn)。

水稻的抗倒性主要與構(gòu)成莖稈的節(jié)間組織以及包住這些組織的葉鞘組織有緊密的關(guān)系，因此應(yīng)該對(duì)這些組織的形態(tài)結(jié)構(gòu)、莖稈力學(xué)的特性等方面進(jìn)行深入的研究，進(jìn)一步說(shuō)明水稻的抗倒性與莖稈性狀之間的關(guān)系，現(xiàn)筆者試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，莖稈的基部莖節(jié)間短而粗的水稻品種比其它品種更抗倒伏，試驗(yàn)結(jié)果表明，湖南44 A/HK0是所有供試新品種中最抗倒的，川香29A/HK02、天豐A/HK02、興A/HK02、京福1A/HK02、中新A/HK0等品種比較抗倒，新安S/HK02、Ⅱ-32A/HK02、宜香1A/HK0差等的抗倒性最差。在品種推廣過(guò)程中，應(yīng)該考慮不同品種抗倒性的差異，因地制宜的進(jìn)行推廣。水稻倒伏直接影響著收割、產(chǎn)量和米質(zhì)，影響種植效益，育種家可以采用瀨古氏這種驗(yàn)證抗倒性的方法，來(lái)選育高產(chǎn)抗倒的品種，提高育種效率。

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