東北三省水稻秈粳屬性的判定研究

李飛飛，夏英俊，徐正進(jìn)，高 虹

（1 沈陽工學(xué)院生命工程學(xué)院，遼寧 撫順 123122；2 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 水稻研究所，沈陽 110866；3 遼寧省水稻研究所，沈陽 110101）

水稻（Oryza sativaL.）作為世界上最重要的糧食作物之一，在全球得到廣泛種植。水稻單產(chǎn)的兩次大飛躍都是建立在突破性種質(zhì)資源的發(fā)現(xiàn)和利用上， 水稻矮化育種使稻谷單產(chǎn)增加20%～30%， 雜交稻又使稻谷單產(chǎn)在矮化育種的基礎(chǔ)上再次增產(chǎn)20%［1-3］。進(jìn)一步提高稻谷單產(chǎn)并實(shí)現(xiàn)水稻育種研究的全面突破， 是保障國家糧食安全的重要舉措［1］。 東北是歷來以高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)著稱的我國粳稻主產(chǎn)區(qū)， 且近年來水稻的種植面積也在不斷擴(kuò)大，對保障我國糧食安全起到舉足輕重的作用，要進(jìn)一步提高東北粳稻研究水平， 就需要根據(jù)實(shí)際情況開展核心科學(xué)與關(guān)鍵技術(shù)研究［4］。 而在實(shí)際育種工作中，要預(yù)先正確判別育種親本的秈、粳屬性，了解親本的遺傳信息，才能有效利用秈粳亞種間雜種優(yōu)勢。因此，將育種材料進(jìn)行恰如其分的判定是秈粳亞種間雜種優(yōu)勢利用的基礎(chǔ)， 對合理和有效利用種質(zhì)資源及品種改良具有重要的理論和實(shí)踐意義［5-7］。 因此本試驗(yàn)針對東北水稻秈粳屬性進(jìn)行了判定， 為今后推動?xùn)|北秈粳雜交育種工作提供實(shí)際應(yīng)用價(jià)值與理論依據(jù)［8-9］。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用遼寧品種26 份、吉林品種20 份、黑龍江品種19 份，典型秈稻（Oryza sativaL.var.indica）品種“9311”和典型粳稻品種“日本晴”作為對照樣本，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，兩次重復(fù)。 于2012 年和2013 年分兩年種植于沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所試驗(yàn)田，每個(gè)品種種3 行，每行10 株，每穴插單株，栽植規(guī)格為30.0 cm×13.3 cm。 試驗(yàn)采用的是可以開閉的塑料薄膜保溫大棚進(jìn)行旱育苗， 土質(zhì)為沙壤土，其肥料中等，進(jìn)行井水灌溉培養(yǎng)。 底肥用磷酸二銨300 kg／hm2以及氯化鉀225 kg／hm2，尿素l87.5 kg／hm2作為基肥施用，在返青期和分蘗期均施尿素112.5 kg／hm2。 其余栽培管理方式按照當(dāng)?shù)厣a(chǎn)田的進(jìn)度同步進(jìn)行。

1.2 秈粳亞種屬性的判定

采用程侃聲（1993）形態(tài)指數(shù)法即程氏指數(shù)法和維管束數(shù)目比法， 即采用徒手切片法在水稻齊穗時(shí)選取長勢均勻的5 個(gè)單株， 在顯微鏡下觀察維管束數(shù)目，計(jì)算其比值。利用分子標(biāo)記法確定秈粳基因型、計(jì)算秈粳基因頻率。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理以及圖表等的繪制用到的是DPS 統(tǒng)計(jì)軟件和SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件以及Excel辦公軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 程氏指數(shù)法分類結(jié)果

根據(jù)圖1 可以看出， 東北三省試材程氏指數(shù)總積分在14.5～20，均表現(xiàn)為偏粳、粳稻類型，呈以偏粳類型居多的連續(xù)分布。 其中遼寧品種的總分在14.5～18 分， 屬于偏粳類型之間， 吉林品種在15.5～18.5 分，黑龍江品種的程氏指數(shù)總分除了少部分是15.5 之外其余都在17～20，18.5 分以上的居多，普遍高于遼寧品種。說明雖然近些年東北稻區(qū)生產(chǎn)推廣的多數(shù)品種均是秈粳雜交而來， 但黑龍江多數(shù)品種用程氏指數(shù)法的分類結(jié)果依然屬于粳稻類型， 說明所用的試材黑龍江品種的秈稻基因型含量低于遼寧和吉林的品種。

2.2 維管束數(shù)目比法分類結(jié)果

從圖2、圖3 可以看出，東北三省不同地區(qū)不同品種中都沒有偏秈類型出現(xiàn)， 在大維管束比和大小維管束比之間均呈從中性到偏粳類型到粳型的連續(xù)分布，偏粳和粳型居多。這一結(jié)果與程氏指數(shù)法的分類結(jié)果基本相同。 在大維管束比和大小維管束比的結(jié)果比較上， 黑龍江的品種在大小維管束數(shù)目比之間并沒有表現(xiàn)出中性2 級的存在，在遼寧和吉林地區(qū)之間的比較結(jié)果基本相同，遼寧地區(qū)更為明顯。

2.3 分子標(biāo)記法分類結(jié)果

據(jù)表1 可知，在東北三省的65 份水稻品種中除了 “衛(wèi)國”、“關(guān)東107”、“吉粳62”、“九稻46”、“吉粳94”、“龍粳8”粳稻型基因頻率為1，秈稻型基因頻率為0 以外， 其余品種均或多或少已含有一定量的秈稻型基因頻率。

2.4 秈粳雜交對東北水稻品種的遺傳影響

根據(jù)不同地區(qū)秈（粳）性血緣含量的方差分析（表2）得知，遼寧地區(qū)的秈性血緣含量顯著高于吉林和黑龍江的品種，達(dá)到0.0592，黑龍江的秈性血緣含量雖然和吉林品種未達(dá)到顯著但是是最低的，為0.0306，粳性血緣含量按照黑龍江、吉林、遼寧從高到低的順序排列。

對東北三省地區(qū)的各品種按照不同年代進(jìn)行秈（粳）性血緣含量方差分析（表3）得知，2000 年以后育成品種的秈性血緣含量最大，達(dá)到0.0684，之后是80 年代育成品種的秈性血緣含量，為0.0582， 然后是2000 年的品種秈性血緣含量為0.0410，90 年代的品種為0.0399，70 年代育成的品種秈性血緣含量最小，是0.0185，也就是說明在80 年代的時(shí)候秈性血緣對粳稻品種有一定沖擊，到了90 年代有一定回落，之后在2000 年和2000年以后人們又開始注重秈粳的雜交了。

對東北三省不同年代和不同地區(qū)間育成品種的秈（粳）性血緣含量進(jìn)行方差分析（表4）得知，遼寧地區(qū)2000 年以后育成的品種秈性血緣含量最大，達(dá)到0.1001，也在所有品種中秈性血緣含量達(dá)到最大；而吉林地區(qū)是在2000 年育成的品種秈性血緣含量最大， 為0.0431，80 年代育成品種秈性血緣含量最低，在所有品種中也達(dá)到最低；黑龍江地區(qū)是在80 年代時(shí)候育成的品種秈性血緣含量最大，與吉林地區(qū)的正好相反，粳性血緣含量與秈性血緣含量的變化趨勢也是相反的。 70 年代期間的東北三省品種的秈性血緣含量是黑龍江＞吉林；80 年代和90 年代期間秈性血緣含量均表現(xiàn)為遼寧＞黑龍江＞吉林； 2000 年以后育成的東三省品種秈性血緣含量表現(xiàn)為遼寧＞黑龍江＞吉林。其中在遼寧2000 年以后育成的品種和80 年代育成的品種顯著高于吉林80 年代育成的品種外，其他品種未達(dá)到顯著水平。

3 結(jié)論

（1） 利用三種判別秈粳屬性和成分的方法對65 份水稻品種進(jìn)行分類，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)三者符合度很高， 雖然維管束數(shù)目比法還沒準(zhǔn)確定為可以作為程氏指數(shù)法的補(bǔ)充進(jìn)行秈粳屬性的劃分，但本試驗(yàn)的結(jié)論是維管束數(shù)目比的結(jié)果與其它兩個(gè)分類方法基本相符。 維管束數(shù)目比法在解剖學(xué)水平上進(jìn)行秈粳屬性的判定，程氏指數(shù)法從形態(tài)學(xué)角度進(jìn)行秈粳屬性的判定，雖然比較容易受人為因素的影響，但具有簡單、便捷的優(yōu)點(diǎn)，仍然很適用。 而分子標(biāo)記方法從遺傳分化角度進(jìn)行秈粳屬性的判定，相比之下比較客觀、準(zhǔn)確，更具有代表性。

（2） 本試驗(yàn)利用分子標(biāo)記法對東北三省不同年代不同地區(qū)的水稻品種進(jìn)行秈性血緣比例的分析。 結(jié)論是東北三省的65 份水稻品種中除了“吉粳94”、“龍粳8”、“衛(wèi)國”、“關(guān)東107”、“九稻46”、“吉粳62”等6 個(gè)品種的粳稻血緣含量達(dá)到100%以外， 其余品種均或多或少已含有一定量的秈稻血緣成分。

表1 67 份水稻品種的Fi 值和Fj 值

續(xù)表1

表2 不同地區(qū)秈（粳）性血緣含量方差分析

表3 不同年代秈（粳）性血緣含量方差分析

（3） 東北三省2000 年以后育成品種秈性血緣達(dá)到（Fi＝0.0684）最大，其次是80 年代育成品種 （Fi＝0.0582），70 年代育成品種秈性血緣含量（Fi＝0.0185）最小。 說明在80 年代時(shí)期秈性血緣對粳稻品種的血緣有一定沖擊，而在90 年代時(shí)候秈粳雜交工作有一定回落，之后到21 世紀(jì)時(shí)期秈粳雜交育種工作又引起人們的重視， 并且有了一定進(jìn)展。

表4 不同年代不同地區(qū)間秈（粳）性血緣含量方差分析

（4） 東北三省育成的粳稻類型在功能位點(diǎn)上秈型基因頻率表現(xiàn)為：遼寧大于吉林大于黑龍江，基 因 頻 率 分 別 是 Fi ＝0.0592，F(xiàn)i ＝0.0330，F(xiàn)i ＝0.0306。其中遼寧地區(qū)的秈性血緣含量最高，說明遼寧地區(qū)對秈粳雜交的利用率最高，另一方面也能看出這與高緯度地區(qū)和秈性血緣含量的存在有一定關(guān)系。 說明秈性血緣的引入根據(jù)東北三省地區(qū)不同而引入的最佳比例也不同， 所以根據(jù)地區(qū)的不同應(yīng)選出最適合每個(gè)地區(qū)的秈性血緣含量， 在育種工作中能更好的體現(xiàn)秈粳雜交優(yōu)勢利用。