高海拔粳稻鳳稻系列品種系譜分析及農(nóng)藝性狀演變

何張偉 宋天慶 趙慧珠 梁 燕

（云南省大理州農(nóng)科院糧作所，大理671005）

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高海拔粳稻鳳稻系列品種系譜分析及農(nóng)藝性狀演變

何張偉 宋天慶 趙慧珠 梁 燕

（云南省大理州農(nóng)科院糧作所，大理671005）

摘要：對鳳稻系列品種的系譜進行了分析，對不同年代選育的鳳稻品種主要性狀進行了比較，結果表明，鳳稻系列品種涉及31個祖先親本，主要源于日本、云南、中國臺灣及其他地區(qū)引進親本，從性狀演變看鳳稻品種產(chǎn)量、品質(zhì)和株型性狀都不斷得到改良。鳳稻系列品種選育實踐證明親本選擇很重要，今后高海拔粳稻育種中還需要廣泛收集鑒定種質(zhì)資源，在以現(xiàn)有鳳稻品種作為骨干親本的基礎上不斷導入抗性、優(yōu)質(zhì)、肥料高效利用等基因以解決生產(chǎn)所需。

關鍵詞：高海拔粳稻；鳳稻系列品種；系譜分析；農(nóng)藝性狀演變

云南省地處低緯度高原，受緯度和海拔的雙重影響，境內(nèi)氣候類型十分豐富。全省高海拔稻區(qū)主要分布在1950～2400m之間，常年水稻種植面積10萬hm2左右，占全省粳稻種植面積的1/5。據(jù)不完全統(tǒng)計，2006-2013年高海拔粳稻鳳稻系列品種在全省推廣應用面積達42萬hm2［1］，平均每年推廣5.25萬hm2，約占全省高海拔稻區(qū)種植面積的52.53％，鳳稻系列品種已成為高海拔稻區(qū)最主要的種植品種，優(yōu)良親本的選配和科學的育種目標對優(yōu)良品種的育成起著至關重要的作用。本文通過對鳳稻系列品種的系譜及農(nóng)藝性狀演變進行分析，總結高海拔粳稻育種經(jīng)驗，以期為今后新品種的選育提供參考借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料 選取大理州農(nóng)科院糧作所自1995年以來育成、以鳳稻命名的16個通過省級審定的品種為材料（表1）。

1.2 方法 通過查閱資料和國家水稻數(shù)據(jù)中心網(wǎng)站對鳳稻系列品種的親本組合進行追溯，理清其親緣關系，在此基礎上繪制出系譜樹，按照雙親各占育成品種細胞核0.5的遺傳貢獻值，系統(tǒng)選育品種親本核遺傳貢獻率為1，母本細胞質(zhì)遺傳貢獻值為1［2］，依此類推至祖先親本，以計算祖先親本遺傳貢獻值。比較分析不同時期育成的鳳稻品種主要性狀和產(chǎn)量的差異，探討品種選育的目標方向。

表1 參試品種組合及審定年份

2 結果與分析

2.1 系譜分析 通過查閱資料和國家水稻數(shù)據(jù)中心網(wǎng)站［1，3-4］，建立了鳳稻系列品種的系譜樹，16個品種繪制了3個系譜樹（圖1-3）。系譜樹Ⅰ包含鳳稻9、16、17、18、20、21、22、25、29號9個品種，系譜樹Ⅱ包含鳳稻11、14、15、23號4個品種，系譜樹Ⅲ包含鳳稻8、19、26號3個品種。從系譜樹可看出鳳稻系列品種涉及31個祖先親本，主要源于日本、中國臺灣引進親本、中國云南親本和其他地區(qū)引進親本，其中以日本品種愛國所衍生的轟早生、喜峰、農(nóng)林8號作為祖先親本育成的鳳稻品種最多，達9個；由日本品種石狩白毛衍生的滇榆1號作為主要親本育成4個品種；由中國臺灣引進的臺灣粳稻系統(tǒng)選育出的西南175作為祖先親本育成2個品種；鳳稻8號由日本品種金南鳳、農(nóng)墾58等為祖先親本育成。從育種歷史看，早期親本選用了較多的外引材料，后期則較多地選用鳳稻品種與中日合作選育的合系品種作為親本。

圖1 鳳稻品種系譜樹Ⅰ

圖2 鳳稻品種系譜樹Ⅱ

圖3 鳳稻品種系譜樹Ⅲ

不同來源的祖先親本核質(zhì)遺傳貢獻見表2，日本祖先親本為15個，對鳳稻系列品種的遺傳貢獻最大，核質(zhì)遺傳貢獻率分別為45.75％和68.75％；中國云南祖先親本為10個，對鳳稻系列品種的遺傳貢獻次之，核質(zhì)遺傳貢獻率分別為34.03％和31.25％；中國臺灣和其他地區(qū)引進的祖先親本各3個，核遺傳貢獻率分別為10.64％和9.57％，細胞質(zhì)遺傳貢獻率均為0。日本祖先親本對鳳稻系列品種的遺傳貢獻如此之大，主要得益于1982-1996年在中國云南開展的中日合作育種項目，其間引進了一大批日本親本材料［6］。利用日本高緯度低海拔的親本材料與中國云南低緯度高海拔的親本材料進行的地理遠緣雜交，使日本親本的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、株型好等性狀與云南親本的耐寒、抗逆性強等優(yōu)良性狀相結合，有效地促進了高海拔粳稻的選育。

表2 不同來源的祖先親本核質(zhì)遺傳貢獻

2.2 主要性狀演變 本文對16個鳳稻品種在省區(qū)試中的產(chǎn)量及主要性狀進行統(tǒng)計［1，3-4］，并計算不同年代選育的鳳稻品種主要性狀的平均值以進行比較（表3）。從表中可發(fā)現(xiàn)，鳳稻品種產(chǎn)量呈逐漸提升趨勢，與產(chǎn)量相關的有效穗數(shù)呈逐漸下降趨勢，穗總粒數(shù)在2010年前均不斷增多，結實率與千粒重不斷波動；株型方面，株高、穗長在2010年前均不斷增加，2011-2014年育成的品種株高、穗長略有下降；品質(zhì)性狀糙米率變化不大，整精米率呈上升趨勢，直鏈淀粉含量除2006-2010年育成品種有所增加外呈降低趨勢，綜合來看鳳稻品種產(chǎn)量、品質(zhì)和株型性狀都不斷得到改良。品種選育由穗數(shù)型向穗粒協(xié)調(diào)型轉(zhuǎn)變，整精米率的提高使稻米商品率不斷提高，直鏈淀粉含量的降低使得其食味品質(zhì)更佳。

表3 不同年代選育的鳳稻品種主要性狀表現(xiàn)

3 討論

因地制宜地選擇親本材料和確定科學的育種目標，對優(yōu)良品種的育成起著至關重要的作用。高海拔稻區(qū)屬于水稻生產(chǎn)的極限區(qū)域，倒春寒、8月低溫及生育期內(nèi)積溫不足等不利條件對高海拔粳稻新品種選育造成嚴峻挑戰(zhàn)。高海拔粳稻鳳稻系列品種之所以能夠取得成功最主要的原因是采用了較多的日本、中國臺灣等地親本材料和中國云南的親本材料進行地理遠緣雜交，使日本、中國臺灣等地親本的優(yōu)良性狀與中國云南親本的耐寒、抗逆性強等優(yōu)良基因進行聚集。這種跨區(qū)的基因交流為品種選育提供了大量的變異類型，而這種交流不僅僅是簡單的優(yōu)良性狀的互補，在一些性狀上可能出現(xiàn)超親現(xiàn)象，如日本的高緯度低海拔親本和中國云南的低緯度高海拔親本都具耐寒性，但是在耐寒性上存在遺傳差異［5］，通過雜交可將不同的耐寒基因組合在一起，從而選育出耐寒性更強的品種。鳳稻系列品種的選育以早熟、耐寒、多抗、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)為前提，同時兼顧優(yōu)質(zhì)、廣適作為育種目標［7］。通過分析發(fā)現(xiàn)，鳳稻系列品種產(chǎn)量、品質(zhì)和株型等性狀都不斷得到改良。育種是一項超前的工作，要預計到10年以后生產(chǎn)對品種的要求，因此對確定的育種目標要根據(jù)生產(chǎn)需求做出適當?shù)恼{(diào)整。

高海拔稻區(qū)直接引種外省和本省其他稻區(qū)育成的粳稻新品種，很難適應本地嚴酷的自然條件［7］。外引品種很難直接應用于生產(chǎn)，但是鳳稻系列品種選育實踐證明外引親本用于育種卻十分必要，鳳稻系列品種之所以能夠在嚴酷的高海拔稻區(qū)表現(xiàn)良好，正是其豐富的遺傳背景使得產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆性不斷提升。然而近年來引進的親本材料較少，特別是可用于高海拔粳稻育種的國外品種幾乎沒有。隨著社會的發(fā)展，生產(chǎn)上對高海拔粳稻品種提出更高的要求［8］，需要減少農(nóng)藥、化肥使用量，提高其品質(zhì)等，育種上要考慮提高品種肥料利用率，增強抗性，提升品質(zhì)。高海拔粳稻育種正面臨新的挑戰(zhàn)，還需要廣泛收集鑒定種質(zhì)資源，在以現(xiàn)有鳳稻品種作為骨干親本的基礎上不斷導入抗性、優(yōu)質(zhì)、肥料高效利用等基因以解決生產(chǎn)所需。

參考文獻

［1］宋天慶，趙慧珠.堅持自主創(chuàng)新支撐云南高海拔粳稻生產(chǎn)發(fā)展.農(nóng)業(yè)科技通訊，2015（3）：35-38

［2］付亞書.綏農(nóng)號大豆品種系譜分析及主要性狀比較研究.北京：中國農(nóng)業(yè)科學院研究生院，2006

［3］宋天慶，趙慧珠.粳稻新品種鳳稻17的選育.中國種業(yè)，2005（5）：51-52

［4］宋天慶，趙慧珠.云南高海拔粳稻新品種介紹及育種技術分析.云南農(nóng)業(yè)科技，2012（S）：21-24

［5］蔣志農(nóng).我的農(nóng)科之路.昆明：云南科技出版社，2003

［6］蔣志農(nóng)，井上正勝.中日水稻耐寒抗病優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)育種合作研究.西南農(nóng)業(yè)學報，1989（2）：22-26

［7］宋天慶，趙慧珠.大理州高海拔粳稻育種進展與方法淺析.農(nóng)業(yè)科技通訊，2009（1）：98-100

［8］何張偉，劉帆，段銀妹.大理州農(nóng)戶采納水稻新品種行為影響因素分析.中國種業(yè)，2014（10）：41-44

收稿日期：（2016-02-18）