淮北部分水稻品種（系）品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

劉麗娟

(臨沂市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東 臨沂 276012）

水稻（Oryza sativa L.）是我國(guó)的主要糧食作物之一，約有三分之二的人口以大米為主食，常年稻谷消費(fèi)總量保持在兩億噸左右， 水稻在保障我國(guó)糧食安全中起著至關(guān)重要的作用［1，2］。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高， 消費(fèi)需求不斷升級(jí)，對(duì)稻米品質(zhì)提出了更高的要求。稻米品質(zhì)包括加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)4個(gè)方面［3］。 水稻品種的多性狀綜合評(píng)價(jià)是現(xiàn)代育種的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，品種綜合表現(xiàn)好壞，取決于多個(gè)性狀的表現(xiàn)， 只有綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)良的品種才有推廣應(yīng)用價(jià)值［4］。

水稻品質(zhì)性狀數(shù)量較多， 品質(zhì)性狀間存在著復(fù)雜的相關(guān)性、重疊性，這為品質(zhì)性狀選擇增加了難度［5］。 主成分分析法將復(fù)雜的數(shù)據(jù)集簡(jiǎn)化，將多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的性狀指標(biāo)換成較少的獨(dú)立或相關(guān)性較小的指標(biāo)， 即通過(guò)對(duì)變量之間的相關(guān)系數(shù)矩陣內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究， 找出數(shù)目較少且能控制所有變量的主成分［6，7］。 主成分分析在甜菜［8］、小麥［9］、大豆［10］、棉花［11］、水稻［12］、花生［13］、玉米［14］等多種作物綜合評(píng)價(jià)中得到廣泛應(yīng)用。本試驗(yàn)對(duì)24 份淮北水稻品種（系）的9 個(gè)品質(zhì)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析、隸屬函數(shù)法、主成分分析，可避免單一指標(biāo)的片面性和不穩(wěn)定性，得到影響水稻品質(zhì)的主成分因子，對(duì)水稻品種（系）進(jìn)行全面科學(xué)的分析評(píng)價(jià)，從而為水稻品種選育和水稻資源利用提供重要依據(jù)，同時(shí)為水稻種質(zhì)品質(zhì)評(píng)價(jià)提供科學(xué)的方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試水稻品種（系）共24 份（表1），均為臨沂市農(nóng)業(yè)科學(xué)院收集保存。

表1供試的水稻品種（系）及全生育期

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021 年在臨沂市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)地進(jìn)行，地勢(shì)平坦，排灌方便，土質(zhì)為壤土，肥力中等。 秧田四周為小麥田，大田前茬為小麥。 該地屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候， 年平均氣溫13.3 ℃，年平均降水量840 mm 左右，無(wú)霜期198 d。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列， 重復(fù)3 次，小區(qū)面積13.3 m2，安排在同一地塊，四周設(shè)保護(hù)行。 所有參試品種于5 月16 日播種 （旱育秧），6 月28 日手工插秧，行株距為25.0 cm×13.3 cm。 田間管理同常規(guī)大田。

1.3.2 性狀調(diào)查與測(cè)定 參照NY／T593－2021 測(cè)定糙米率、整精米率、粒型（長(zhǎng)寬比）、堊白度、直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量等9 項(xiàng)指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)處理分析

使用Excel 2010 計(jì)算原始數(shù)據(jù)均值， 利用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行相關(guān)性分析、主成分分析及聚類分析

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水稻品種（系）生育期差異性分析

24 份水稻品種（系）全生育期調(diào)查結(jié)果（表1），連粳15 號(hào)、潤(rùn)農(nóng)11 全生育期最短152 d，淮稻5 號(hào)、泗稻90－3726 全生育期最長(zhǎng)161 d。24 個(gè)品種（系）全生育期分布在152～161 d 之間，在臨沂市均能正常成熟收獲。

2.2 水稻品質(zhì)性狀多樣性分析

對(duì)24 份水稻品種（系）的9 個(gè)品質(zhì)性狀進(jìn)行多樣性分析（表2）。 可以看出，糙米率變幅82.5%～86.3%， 均值為84.7%； 精米率變幅為69.4%～79.8%， 均值為72.8%； 整精米率變幅為34.1%～68.0%， 均值為51.6%； 堊白粒率變幅為0.3%～20.6%， 均值為5.1%； 堊白度的變幅為0.0%～10.1%，均值為1.4%；粒型（長(zhǎng)寬比）變幅為1.6～2.0，均值為1.8；食味值變幅為74.0～81.0，均值為77.7；蛋白質(zhì)變幅為7.4%～8.8%，均值為7.9%；直鏈淀粉變幅為14.0%～17.2%， 均值為15.4%。 24份水稻種質(zhì)資源的9 個(gè)品質(zhì)性狀表現(xiàn)出不同的變異程度，變異系數(shù)在1.2%～140.6%。其中堊白度呈現(xiàn)最大的離散度，變異系數(shù)為140.6%；其次為堊白粒率， 變異系數(shù)為91.2%； 變異最小的是糙米率，變異系數(shù)為1.2%。 遺傳多樣性指數(shù)由大到小順序?yàn)椋簣装锥龋緢装琢Ｂ剩菊茁剩鹃L(zhǎng)寬比＞直鏈淀粉＞蛋白質(zhì)＞食味值＞精米率＞糙米率。 堊白粒率、堊白度的變異系數(shù)較大，是水稻品種性狀改良的重要內(nèi)容。

表2 水稻品質(zhì)性狀多樣性分析

2.3 水稻品種（系）主要品質(zhì)性狀相關(guān)性分析

對(duì)24 份水稻9 個(gè)品質(zhì)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析（表3），堊白粒率與糙米率呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，r 為－0.5484， 與粒型呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，r 為－0.4479；堊白度與糙米率呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，r 為－0.4666， 與堊白粒率極顯著正相關(guān)關(guān)系，r 為0.9219；蛋白質(zhì)與精米率、食味值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，r 分別為－0.5046、－0.4766；蛋白質(zhì)與直鏈淀粉極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，r 為－0.7425。 24 份水稻品種（系）各性狀之間都存在一定的相關(guān)性。

表3 水稻各性狀之間的相關(guān)系數(shù)

2.4 24 份水稻品種（系）稻米品質(zhì)性狀的主成分分析

水稻的粒型（長(zhǎng)寬比） 不直接影響水稻的品質(zhì)，因此在主成分分析過(guò)程中將粒型（長(zhǎng)寬比）指標(biāo)去除。堊白粒率、堊白度和蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)3 個(gè)指標(biāo)與水稻的品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)， 在主成分分析時(shí)將3 個(gè)指標(biāo)值取倒數(shù)后進(jìn)行分析。 采用SPSS 19.0軟件對(duì)24 個(gè)水稻品種的8 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，共提取到3 個(gè)主成分，3 個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率累計(jì)值達(dá)到69.278%， 保留了8 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)的大部分信息（表4）。

第一主成分的特征向量值為2.394，貢獻(xiàn)率為29.927，其中蛋白質(zhì)占最大的因子載荷值，特征值分別為0.955，可以把第一主成分稱為營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)因子。 第二主成分的特征值為1.832 ， 貢獻(xiàn)率為22.898，其中堊白度、堊白粒率占據(jù)較大的因子載荷值，特征值分為0.914、0.822，可以把第二主成分稱為外觀品質(zhì)因子。 第三主成分的特征向量值為1.316 ，貢獻(xiàn)率為16.454 ，其中整精米率占較大的因子載荷值，載荷值為0.619，可以把第三主成分稱為加工品質(zhì)因子。

表4成分載荷矩陣及貢獻(xiàn)率

2.5 不同水稻品種（系）稻米品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)

采用隸屬函數(shù)法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，24份材料分別在3 個(gè)主成分的隸屬函數(shù)值 （表5）。在營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)因子上得分最高的依次為蘇秀867、泗稻90－3726，說(shuō)明蘇秀867、泗稻90－3726 的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)于其他品種； 在外觀品質(zhì)因子上得分最高的為19 中種生JS03，說(shuō)明19 中種生JS03 的外觀品質(zhì)明顯優(yōu)于其他品種； 在加工品質(zhì)因子上得分最高的為17 中種生JSL01， 說(shuō)明17 中種生JSL01 的加工品質(zhì)優(yōu)于其他品種。

在稻米品質(zhì)評(píng)價(jià)中， 綜合得分越高表明綜合品質(zhì)越好，表明該資源品質(zhì)性狀的綜合品質(zhì)越好。由表5 綜合評(píng)價(jià)值可知，24 份水稻品種（系）的綜合得分由高到低依次為：19 中種生JS01、 蘇秀867、 淮861、17 中種生JSL01、 泗稻90－3726、徐33202、17 中種生JSL04、連粳6 號(hào)、淮稻9 號(hào)、連粳15 號(hào)、連粳7 號(hào)、潤(rùn)農(nóng)11、淮稻5 號(hào)、泗260、19中種生JS05、19 中種生JS04、臨稻10、泗稻2333、徐稻3 號(hào)、19 中種生JS03、淮稻7 號(hào)、連粳3 號(hào)、連粳2 號(hào)、連粳17213。 其中，19 中種生JS01 的D值為0.702 ，是30 份秈稻資源中的最高值，表征其8 個(gè)性狀指標(biāo)的綜合品質(zhì)最好。綜合得分在0.5以上的品種（系）還有蘇秀867、淮861、17 中種生JSL01、泗稻90－3726、徐33202、17 中種生JSL04、連粳6 號(hào)、淮稻9 號(hào)、連粳15 號(hào)。

表5 24 個(gè)水稻品種的各綜合指標(biāo)值、隸屬函數(shù)值、D 值及綜合評(píng)價(jià)

3 結(jié)論與討論

在試驗(yàn)中24 個(gè)水稻品種（系）均能正常完成其生育期。 根據(jù)水稻品質(zhì)性狀多樣性分析得出水稻品種（系）對(duì)9 個(gè)品質(zhì)性狀指標(biāo)的影響大小順序?yàn)椋簣装锥龋緢装琢Ｂ剩菊茁剩鹃L(zhǎng)寬比＞直鏈淀粉＞蛋白質(zhì)＞食味值＞精米率＞糙米率。 淮北水稻品種（系）品質(zhì)育種中要進(jìn)一步提高堊白度和堊白粒率的選擇強(qiáng)度。 荊瑞勇等［15］研究結(jié)論認(rèn)為水稻品種對(duì)10 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)影響順序?yàn)閳装琢Ｂ剩緢装锥龋玖挘菊茁剩镜鞍踪|(zhì)含量＞食味評(píng)分＞粒長(zhǎng)＞直鏈淀粉含量＞精米率＞糙米率。 陳重遠(yuǎn)等［16］研究認(rèn)為品種對(duì)8 個(gè)米質(zhì)性狀指標(biāo)的影響大小順序?yàn)椋簣装锥龋緢装琢Ｂ剩菊茁剩局辨湹矸郏厩ЯＶ兀鹃L(zhǎng)寬比＞精米率＞糙米率。 與本研究結(jié)果有所差異，試驗(yàn)結(jié)果的不一致可能與水稻品種、水稻品質(zhì)性狀的選擇有關(guān)。

對(duì)24 份水稻品種（系）的9 個(gè)不同性狀進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，各性狀之間存在一定的相關(guān)性，各個(gè)性狀彼此發(fā)生信息重疊。 其中堊白粒率與糙米率呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系、 與精米率呈不顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；堊白度與糙米率呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與堊白粒率極顯著正相關(guān)關(guān)系；蛋白質(zhì)與精米率、食味值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系， 與直鏈淀粉極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。 李洪亮等［17］研究認(rèn)為出糙率和整精米率與食味評(píng)分呈顯著負(fù)相關(guān)。 王剛等［18］研究認(rèn)為不同水稻品種（系） 的堊白粒率和堊白度呈極顯著正相關(guān)， 說(shuō)明水稻品種的堊白粒率越高， 稻米的堊白度也就越大，不同水稻品種 （系） 的堊白粒率和堊白度與糙米率呈倆倆負(fù)相關(guān)， 這與本研究研究結(jié)果一致。

利用主成分分析法和隸屬函數(shù)法對(duì)24 個(gè)水稻品種（系）的綜合分析，提取到3 個(gè)主成分因子：營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)因子、 外觀品質(zhì)因子、 加工品質(zhì)因子，3個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率累計(jì)值達(dá)到69.278%， 保留了8 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)的大部分信息。 蘇秀867、泗稻90－3726 的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)于其他品種，19 中種生JS03的外觀品質(zhì)明顯優(yōu)于其他品種；17 中種生JSL01的加工品質(zhì)優(yōu)于其他品種。 對(duì)水稻品種（系）的綜合評(píng)價(jià)得出24 個(gè)水稻品種（系）的排名由高到低依次為：19 中種生JS01、蘇秀867、淮861、17 中種生JSL01、 泗稻90－3726、 徐33202、17 中種生JSL04、連粳6 號(hào)、淮稻9 號(hào)、連粳15 號(hào)、連粳7號(hào)、潤(rùn)農(nóng)11、淮稻5 號(hào)、泗260、19 中種生JS05、19中種生JS04、臨稻10、泗稻2333、徐稻3 號(hào)、19 中種生JS03、淮稻7 號(hào)、連粳3 號(hào)、連粳2 號(hào)、連粳17213。19 中種生JS01 的D 值為0.702 ，是24 份水稻品種（系）中的最高值，表征其8 個(gè)性狀指標(biāo)的綜合品質(zhì)最好。 本試驗(yàn)水稻樣本數(shù)量和品質(zhì)性狀數(shù)量偏少，試驗(yàn)只進(jìn)行了一年，研究結(jié)果具有一定的局限性，有待進(jìn)一步的深入研究，使結(jié)果更科學(xué)合理。