基于穗重對(duì)長(zhǎng)江中下游水稻穗型分類(lèi)及其與產(chǎn)量和品質(zhì)關(guān)系的研究

房振兵 潘高峰 汪本福 陳波 范兵 趙沙沙 田永宏

摘要：采用2017年湖北省中稻區(qū)試匯總報(bào)告中74個(gè)品種的產(chǎn)量構(gòu)成因素、產(chǎn)量、稻米品質(zhì)等數(shù)據(jù)。首先以穗重進(jìn)行聚類(lèi)分析，并參考前人的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，確定出穗重的穗型劃分標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步通過(guò)回歸分析和方差分析探究穗重與產(chǎn)量的關(guān)系，最后進(jìn)行穗型與稻米品質(zhì)的相關(guān)性分析。結(jié)果表明，74個(gè)水稻（Oryza sativa L.）品種的穗部性狀存在差異，變異系數(shù)從大到小依次為千粒重、穗粒數(shù)、穗重、有效穗、結(jié)實(shí)率、穗長(zhǎng);根據(jù)聚類(lèi)分析結(jié)果以及參考前人的劃分標(biāo)準(zhǔn)，74個(gè)品種按照穗重分為3類(lèi)，穗重大于4.25 g的為重穗型，穗重小于3.60 g的為輕穗型，介于兩者之間的為中穗型;重穗型的穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重、穗重與輕穗型和中穗型差異顯著;產(chǎn)量隨著穗重的增大而增大，呈極顯著線性相關(guān)（F=11.28）;重穗型的外觀品質(zhì)（堊白粒率、堊白度）、蒸煮品質(zhì)（膠稠度、堿消值）優(yōu)于輕穗型和中穗型。因此，為了保證選育的新品種高產(chǎn)且優(yōu)質(zhì)，需盡可能的提高穗重。

關(guān)鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）;穗重;穗型;產(chǎn)量;品質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)：S511? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2018）24-0074-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.24.020? ? ? ? ? ?開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract： The yield components， yield and rice quality of 74 varieties in the 2017 Hubei mid-season regional trial summary report were selected. Firstly， cluster analysis was carried out by panical weight， and the classification standard of panicle weigh were determined by reference to the classification of predecessors. The relationship among panicle weight， yield was analyzed by regression analysis. Finally， the correlation between panicle type and rice quality was analyzed. The results showed that there were differences in panicle traits among 74 rice （Oryza sativa L.） cultivars. The coefficients of variation according to the order from big to small was 1 000-grain weight， grain number， panicle weight， panicle number， seed setting rate， panicle length. According to the results of cluster analysis and reference to the classification standard of predecessors，74 varieties were divided into three categories according to panicle weights， the panicle weight was larger than 4.25 g for heavy panicle type， and the panicle weight was less than 3.60 g for thin panicle type. The middle panicle type was between the two; The panicle length， the number of grains， the seed setting rate， the 1 000-grain weight， the panicle weight， of heavy panicle type were significantly different with the thin panicle type and the middle panicle type; Yield increased with panicle weight， yield was significantly positively correlated with panicle weight（F=11.28）; The appearance quality（chalky grain rate， chalkiness），cooking quality（gel consistency， alkali elimination） was better than thin panicle type or the middle panicle type. Therefore， in order to ensure the high yield and high quality of the new varieties to be selected， it was necessary to increase the panicle weight as much as possible.

Key words： rice （Oryza sativa L.）; panicle weight; panicle type; yield; quality

中國(guó)有60%以上的居民選擇稻米作為主食，水稻（Oryza sativa L.）的生產(chǎn)事關(guān)國(guó)家糧食安全。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，超高產(chǎn)育種在國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速，截至2017年，農(nóng)業(yè)部先后批準(zhǔn)了超級(jí)稻品種166個(gè)，水稻單產(chǎn)顯著提高[1-5]。在超級(jí)稻發(fā)展戰(zhàn)略帶動(dòng)下，湖北省的水稻育種近年來(lái)發(fā)展迅猛，大量品種和苗頭品系涌現(xiàn)，但是基于穗型分類(lèi)、系統(tǒng)研究穗型與產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)系鮮見(jiàn)報(bào)道。水稻穗型屬于水稻株型的范疇，適合某一地區(qū)的理想穗型與當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)條件密切相關(guān)[6]，湖北省地處長(zhǎng)江中下游，屬于秈型水稻的主產(chǎn)區(qū)，研究出適宜湖北省水稻品種穗型分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)，探明穗型與產(chǎn)量、稻米品質(zhì)的相關(guān)性，進(jìn)而指導(dǎo)育種方向和田間生產(chǎn)顯得尤為重要。

周開(kāi)達(dá)等[7]根據(jù)水稻單穗重將水稻劃分為輕穗型、中穗型、重穗型3種類(lèi)型，Yamamoto等[8]基于水稻著粒密度劃分為緊穗型、半緊穗型、半散穗型和散穗型，徐正進(jìn)等[9]基于頸穗彎曲度劃分為直立型、半直立型、彎曲型。重穗型品種和緊穗型品種有著共同的特點(diǎn)，即穗數(shù)較少但千粒重高，直立型品種每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重較高[6]。水稻穗重與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，但著粒密度與產(chǎn)量呈典型拋物線關(guān)系[10]，直立穗型有利于改善群體狀況、增加透光度，進(jìn)而有利于提高產(chǎn)量[11-13]。就稻米品質(zhì)而言，彎曲型優(yōu)于直立型[14，15]，緊穗型較散穗型表現(xiàn)出整精米率、堊白度降低的趨勢(shì)[16，17]。

1? 材料與方法

1.1? 數(shù)據(jù)來(lái)源

采用的數(shù)據(jù)是2017年湖北省中稻品種區(qū)試匯總報(bào)告中74個(gè)品種（品系）（表1）的參試結(jié)果統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

1.2? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積13.3 m2。小區(qū)長(zhǎng)6.67 m，寬2.00 m，每小區(qū)插10行秧苗，每行40穴。栽插株行距為16.7 cm×20.0 cm。試驗(yàn)四周設(shè)置保護(hù)行。

成熟期每個(gè)小區(qū)選取5株水稻，調(diào)查株高、有效穗數(shù)、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等指標(biāo)。收獲后風(fēng)干測(cè)定產(chǎn)量，稻谷儲(chǔ)藏1個(gè)月后，委托農(nóng)業(yè)部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（武漢）測(cè)定稻米品質(zhì)。

1.3? 分析方法

利用Excel 2010整理數(shù)據(jù)，采用SPSS 20.0進(jìn)行聚類(lèi)分析、方差分析以及相關(guān)性分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 穗部性狀的品種間差異

表2表明，74個(gè)品種的穗部性狀存在明顯差異。變異系數(shù)大小依次為千粒重、穗粒數(shù)、穗重、有效穗、結(jié)實(shí)率、穗長(zhǎng)。變異系數(shù)越小，說(shuō)明該因素受環(huán)境影響越小，表現(xiàn)越穩(wěn)定。變異系數(shù)越大，變動(dòng)幅度越大，會(huì)增加選育理想性狀的機(jī)會(huì)。同時(shí)，表明有必要將不同品種按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)，才能科學(xué)地揭示品種產(chǎn)量、品質(zhì)、產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)性。

2.2? 穗型分類(lèi)及相互關(guān)系

以水稻穗重為指標(biāo)對(duì)74個(gè)品種進(jìn)行聚類(lèi)分析，參考文獻(xiàn)[6-8]并結(jié)合材料實(shí)際情況調(diào)整分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的歐式距離（圖1）將試驗(yàn)材料分為重穗型、中穗型、輕穗型3種穗型（表3、表4）。

2.3? 穗型與穗部性狀、產(chǎn)量關(guān)系

從表5可以看出，穗型與穗部性狀關(guān)系密切?；谒胫貏澐值闹厮胄汀⒅兴胄?、輕穗型3個(gè)類(lèi)型的有效穗差異達(dá)到顯著水平;重穗型水稻的穗長(zhǎng)顯著長(zhǎng)于輕穗型;輕穗型和中穗型的穗粒數(shù)差異不顯著，但均顯著低于重穗型;重穗型和中穗型的結(jié)實(shí)率無(wú)顯著差異，但均顯著高于輕穗型品種;3個(gè)類(lèi)型水稻的千粒重差異顯著，重穗型顯著高于中穗型和輕穗型。重穗型水稻的產(chǎn)量顯著高于中穗型，中穗型產(chǎn)量顯著高于輕穗型。

回歸分析（圖2）表明，穗重與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（F=11.28**），水稻產(chǎn)量隨著穗重的增大而增加。

2.4? 穗型與稻米品質(zhì)關(guān)系

穗型與稻米品質(zhì)的關(guān)系不如與穗部性狀、產(chǎn)量的關(guān)系密切。進(jìn)一步分析之后，仍可發(fā)現(xiàn)一定規(guī)律?；谒胫胤诸?lèi)的中穗型的加工品質(zhì)如出糙率、精米率，優(yōu)于輕穗型和重穗型，但差異不顯著;重穗型的外觀品質(zhì)如堊白粒率、堊白度優(yōu)于輕穗型和中穗型;重穗型的蒸煮品質(zhì)如膠稠度、堿消值優(yōu)于輕穗型和重穗型（表6）。

3? 小結(jié)與討論

水稻穗型屬于水稻株型的范疇，適合某一地區(qū)的理想穗型與當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)條件密切相關(guān)[6]，周開(kāi)達(dá)等[7]劃分輕穗型、中穗型、重穗型的類(lèi)平均穗重分別為2.2、3.2、5.3 g，徐正進(jìn)等[6]劃分輕穗型、中穗型、重穗型的標(biāo)準(zhǔn)為<2.3 g、2.3～2.9 g、>2.9 g，本試驗(yàn)的74個(gè)品種的穗重平均值為3.92 g，且全部穗重都在3.0 g以上，不存在大于5.0 g的品種。因此，套用四川省秈型雜交稻和北方粳稻的穗重分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)顯然不適合長(zhǎng)江中下游秈型雜交稻。

本研究采用湖北省2017年參加區(qū)試的水稻數(shù)據(jù)，主要目的是探討穗型分類(lèi)之間的關(guān)系，以及分析不同穗型間產(chǎn)量構(gòu)成因素、產(chǎn)量和稻米品質(zhì)之間的差異性，因此選用穗重進(jìn)行聚類(lèi)分析，并參考前人分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，劃分為3種穗型。本研究表明，重穗型品種的有效穗顯著低于輕穗型和中間型、穗粒數(shù)顯著高于輕穗型或中間型、三者之間穗重差異顯著，這與前人的研究結(jié)果[6]一致，基于穗重劃分的不同穗型間產(chǎn)量差異顯著。雖然重穗型的有效穗較少，但穗重的正效應(yīng)較大，因此重穗型的產(chǎn)量顯著高于中穗型和輕穗型，穗重與產(chǎn)量極顯著線性相關(guān)。因此，在選育品種時(shí)，應(yīng)盡量增加穗重來(lái)提高產(chǎn)量。增加穗重有以下3種方法：一是增加每穗實(shí)粒數(shù)，可以通過(guò)提高結(jié)實(shí)率或者選育大穗品種實(shí)現(xiàn)，二是增大千粒重，三是兩者兼顧[18]。

稻米品質(zhì)與穗部性狀有著復(fù)雜的、顯著的相關(guān)性，所有的穗部性狀或多或少的影響稻米品質(zhì)，同時(shí)，稻米品質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)間也存在著復(fù)雜的此消彼長(zhǎng)的關(guān)系[19]。本研究表明重穗型品種的外觀品質(zhì)如堊白度、堊白粒率顯著優(yōu)于輕穗型和中穗型，堿消值較高而直鏈淀粉較低，有研究表明，直連淀粉含量與米飯的綜合評(píng)價(jià)呈顯著負(fù)相關(guān)[20]，因此，盡管重穗型品種的加工品質(zhì)如出糙率、精米率稍弱于中穗型，但綜合米質(zhì)要優(yōu)于中穗型和輕穗型，這與前人研究結(jié)果[6，21]不盡相同，主要原因是品種不同導(dǎo)致，同時(shí)，也說(shuō)明長(zhǎng)江中下游育種家選育品種已經(jīng)借鑒了其他生態(tài)區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，選育出了適合本區(qū)域的品種。

基于穗重將湖北省水稻分為重穗型、中穗型、輕穗型，標(biāo)準(zhǔn)依次為穗重>4.25 g、3.60～4.25 g、<3.60 g，水稻穗重與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，重穗型的水稻品質(zhì)優(yōu)于輕穗型和中穗型，因此，為了保證選育的新品種高產(chǎn)且優(yōu)質(zhì)，需盡可能的提高穗重。

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