黑龍江自然低溫下水稻苗期耐冷種質(zhì)資源鑒定

丁國華 白良明 孫世臣 姜樹坤 王彤彤 曹良子夏天舒 楊光 趙宏亮湛立偉 張鳳鳴*

（1黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所/中國科學(xué)院北方粳稻分子育種聯(lián)合研究中心，哈爾濱150086；2遼寧省經(jīng)濟作物研究所，遼寧 遼陽 111000；3浙江勿忘農(nóng)種業(yè)股份有限公司，杭州 310020；第一作者∶hucheng229＠163．com；*通訊作者∶zhangfengming570＠163．com）

黑龍江是我國粳稻生產(chǎn)第一大省，2016年種植面積已達400多萬hm2，總產(chǎn)量達到275億kg，商品率70%，是我國稻谷總產(chǎn)量和商品率較高的省（市）之一，為保障我國口糧安全做出了重要貢獻。但黑龍江地理緯度較高，水稻種植區(qū)域分布于北緯43°～50°之間，處于寒地，水稻插秧前后“倒春寒”現(xiàn)象時有發(fā)生，輕則推遲水稻生育進程，延遲返青，有的即使返青后5葉也不分蘗，重則造成插秧后本田秧苗不同程度枯死，不耐冷水稻品種甚至全田枯死，農(nóng)民需要重新插秧，造成極大損失。2009、2012、2017年黑龍江均發(fā)生了較為嚴重的“倒春寒”。

前人對水稻苗期耐冷鑒定條件及評價標準已經(jīng)做了廣泛研究，絕大多數(shù)都是在人工控制條件下進行[1-9]。徐云碧等[1]研究表明，在人工控制條件下秈稻苗期耐冷性鑒定的適宜條件為3葉期于10℃（晝）/6℃（夜）條件下連續(xù)處理7 d或6葉期連續(xù)處理5 d，以秧苗卷葉程度確定耐冷性。劉廣林等[5]在自然條件下利用早播早植鑒定了458份水稻品種苗期的耐冷性，以幼苗受冷后葉赤枯度作為耐冷性評價標準。夏秀忠等[6]利用人工氣候箱鑒定了415份廣西初級水稻核心種質(zhì)，以活苗率作為耐冷性的評價指標。曾躍華等[10]在自然條件下，以結(jié)實率作為評價標準，鑒定了22個晚稻品種的耐冷性。水稻苗期受害的最終表現(xiàn)是秧苗能否成活，在確認大田秧苗確實遭受自然低溫冷害后，利用自然條件鑒定水稻苗期耐冷性可靠性高、實用性強。

本試驗利用2017年黑龍江發(fā)生的“倒春寒”為鑒定條件，對來自不同國家和地區(qū)，且能夠在黑龍江哈爾濱地區(qū)（東經(jīng) 126°49'，北緯 45°50'）成熟的 888 份水稻材料進行苗期耐冷性鑒定，以期為水稻育種和水稻苗期耐冷基因挖掘提供材料參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所水稻研究室種質(zhì)資源圃里的888份水稻材料，這些材料在哈爾濱均能結(jié)實。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻創(chuàng)新基地進行。該基地地處東經(jīng) 126°49'、北緯 45°50'，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，作物生長季光照充足，雨熱同期，水稻灌漿期晝夜溫差大，無霜期140 d，年降雨量500 mm左右。4月15日采用旱育稀植方法育苗，每m2播種量為450 g，5月17日移栽，純N、P2O5、K2O施用量均為140 kg/hm2，氮肥作基肥和返青肥各施一半，磷鉀肥全部作基肥施入。試驗采用完全隨機設(shè)計，每個品種3行，3次重復(fù)，行株距 29.7 cm×13.2 cm，其他管理同大田生產(chǎn)。插秧7 d后連續(xù)3 d發(fā)生低溫冷害（5月24日、5月25日、5月26日），溫度變化情況利用LC-CQ1自動氣象站監(jiān)測（見圖1），低溫冷害發(fā)生后本田秧苗有嚴重受害癥狀，調(diào)查于低溫冷害發(fā)生10 d后進行。水稻苗期耐冷等級參照中日合作項目組劃分標準[11]（表1）。

表1 死苗率等級標準

圖1 冷害發(fā)生溫度情況

2 結(jié)果與分析

2.1 氣象數(shù)據(jù)分析

由圖1可知，在插秧后7 d開始出現(xiàn)連續(xù)3 d的低溫天氣，5月24日最低溫度為9.4℃，且低于10℃時間持續(xù)1 h以上；5月25日最低溫度6.7℃，低于10℃時間持續(xù)6 h以上；5月26日最低溫度5.9℃，低于10℃時間持續(xù)4 h以上，其中低于8℃時間持續(xù)3 h以上，低于7℃時間持續(xù)2 h以上，低于6℃的時間持續(xù)了1 h。低溫冷害發(fā)生后，秧苗整株變黃，甚至枯死，嚴重影響正常生長發(fā)育。2017年黑龍江省春季在水稻插秧時候發(fā)生的低溫冷害是在極短時間內(nèi)溫度大幅下降，沒有給稻苗適應(yīng)低溫冷害的時間，且鑒定圃稻苗才插秧7 d，剛剛返青，植傷猶存，低溫冷害后出現(xiàn)了嚴重的受害癥狀（葉片變黃），嚴重抑制了水稻秧苗正常生長，能夠區(qū)分各材料耐冷能力強弱，鑒定結(jié)果可靠。

2.2 水稻苗期耐冷資源鑒定

苗期耐冷性1級的材料共有804份，占參試材料總數(shù)的90.5%。其中，黑龍江有參試材料335份、吉林225份、遼寧63份、日本114份、韓國19份。死苗率為0的材料共128份，其中，黑龍江54份、吉林40份、遼寧8份、寧夏4份、日本16份、韓國4份、印度1份（表2）。死苗率為0的黑龍江54份材料中已通過審定的品種有20個，其中，龍稻3號、龍稻9號、龍稻16號由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所培育，龍稻3號是黑龍江省第1個品質(zhì)達國標1級水稻品種龍稻18的母本，品質(zhì)優(yōu)良，可以作為品質(zhì)改良的親本；龍稻16是香稻，食味和外觀品質(zhì)好，被譽為“黑龍江省最好的大米”，可以作為優(yōu)質(zhì)稻品種選育親本。龍慶稻2號的母本為耐冷性較強的空育131。墾稻8號、墾稻12號、墾香糯均由黑龍江農(nóng)墾科學(xué)院水稻研究所培育，墾稻8號為墾稻12號的父本，墾稻12號一度成為其適應(yīng)區(qū)域的主推品種之一，其特點是穩(wěn)產(chǎn)性好、適應(yīng)性廣。東農(nóng)426、東農(nóng)428由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)培育，東農(nóng)428產(chǎn)量高，外觀品質(zhì)好，曾經(jīng)是黑龍江省第一、第二積溫帶主推品種之一，可以作為水稻品質(zhì)改良親本。死苗率為0的吉林40份材料中通過審定的品種有15個。其中，寒9對光反應(yīng)遲鈍，適應(yīng)性廣，分蘗能力強，抗倒伏能力強，適應(yīng)旱作條件，可以作為直播稻育種的親本。死苗率為0的遼寧8份材料中通過審定的品種有3個，分別為鐵粳14、遼粳287、遼粳294。鐵粳14抗性強，產(chǎn)量高，但品質(zhì)一般，可以作為高產(chǎn)育種的親本。遼粳294食味品質(zhì)優(yōu)良，曾是優(yōu)質(zhì)米主推品種之一，可以作為優(yōu)質(zhì)米育種親本。死苗率為0的寧夏4份材料中通過審定的品種有3個，分別為寧粳14號、寧粳28號、寧粳51號。其中，寧粳14號苗期長勢旺盛、分蘗能力較強；寧粳50苗期耐冷性強，長勢繁茂，以上2個品種均可以作為直播稻育種親本。寧粳28苗期耐冷性較強，返青快，耐肥抗倒，產(chǎn)量高，適應(yīng)性廣，可以作為相似生態(tài)區(qū)高產(chǎn)育種的親本。日本品種北明千粒重在30 g以上，可以用作雜交親本，用于改良粒型[12]。

表2 死苗率為0的材料

耐冷性2級的材料共有40份，占參試材料總數(shù)的4.5%；耐冷性3級的材料共有23份，占參試材料總數(shù)的2.6%；耐冷性4級的材料共有11份；耐冷性5級的材料共有5份；耐冷性6級的材料3份；耐冷性7級材料2份，分別是92-83-3（黑龍江）、逆金光（日本），這2份材料可以作為水稻苗期耐冷基因挖掘構(gòu)建群體的冷敏感材料

3 小結(jié)

鑒定與篩選耐冷的水稻種質(zhì)資源是進行水稻耐冷育種的基礎(chǔ)。本研究利用2017年黑龍江省在水稻插秧返青期間發(fā)生的自然低溫冷害對資源圃888份水稻品種（系）資源的苗期耐冷性進行了鑒定與分析，篩選到一批苗期耐冷性不同的材料，為水稻耐冷育種和苗期耐冷基因挖掘提供了材料參考。

在本研究中，5月24-26日24∶00-5∶00氣溫連續(xù)3 d都大大低于粳稻最低生長溫度，造成了嚴重的低溫冷害，可以準確鑒定水稻苗期耐冷性強弱，篩選出的材料更能反映其在自然條件下適應(yīng)低溫的能力，可以為水稻耐冷育種及科學(xué)研究提供參考。