水稻多基因型種群品種田間抗病豐產試驗

張能 張露元 范金嬌 劉斌 余選禮 李曉方 王云月

摘要：【目的】評價水稻多基因型種群品種在云南省德宏地區的適應性、抗病性和豐產性，為水稻多基因型種群品種在云南的推廣應用和豐富云南農田農業生物多樣性提供科學依據。【方法】2015年用尤群6號、南八糯、多集新15號、多集新16號、廣多18號和廣尤1號共6個水稻多基因型種群品種，以單一基因型優質高產秈稻品種紅優7號為對照，在云南省秈稻區德宏州芒市開展田間品種比較試驗，通過生育期、抗病性、農藝性狀、產量等指標對參試品種進行綜合評價。【結果】多基因型種群品種的田間稻瘟病病情指數為0.41～2.49，屬于輕發生和偏輕發生；稻曲病病情指數為3.23～7.62，屬于偏輕發生；田間未發生白葉枯病。品種群體內株高變異系數較小，介于3.25～4.56，農藝性狀一致。參試品種產量為9459.0～10960.5 kg/ha，顯著高于對照品種（P<0.05）。【結論】供試6個水稻多基因型種群品種在云南秈稻區德宏田間整齊度好，農藝性狀穩定，適應性強，表現出較好的抗病性、豐產性和穩定性，適宜在云南德宏地區推廣種植。

關鍵詞： 水稻；多基因型種群品種；遺傳多樣性；抗病性；豐產性；云南德宏

中圖分類號： S435.111.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2017）06-1003-06

Field experiment on disease resistance and high yield of rice multi-genotype varieties

Abstract：【Objective】Adaptability， disease resistance and yield of multi-genotype rice varieties in Dehong， Yunnan were evaluated in order to provide reference for promotion of multi-genotype varieties in Yunnan and enrich agricultural biodiversity in Yunnan. 【Method】Multi-genotype rice varieties Youqun 6，Nanbanuo，Duojixin 15，Duojixin 16，Guangduo 18 and Guangyou 1 were chosen to conduct field experiment through the comprehensive evaluating growth period， disease resistance， agronomic traits， yield and other indicators in comparison of single-genotype indica variety Hongyou 7（control） in Mangshi， Dehong， a indica planting area in yunnan. 【Result】The results showed that for Multi-genotype rice varieties， rice blast index was between 0.41-2.49，belonging to light occurrence； false smut index was between 3.23-7.62，belonging to light occurrence. Bacterial blight disease did not occurred in field. The varieties had small variable coefficient（3.25-4.56） on plant height and the agronomic traits were consistent. The grain yields（9459.0-10960.5 kg/ha） of tested varieties were significantly（P<0.05） higher than that of control. 【Conclusion】The six multi-genotype rice varieties show sound field uniformity， stable agronomic characters， strong adaptability， and satisfactory disease resistance， high yield and stability. Therefore， these varieties are suitable for planting in Dehong， Yunnan.

Key words： rice； multi-genotype variety； genetic diversity； disease resistance； high yield； Dehong，Yunnan

0 引言

【研究意義】自綠色革命以來，作物品種在遺傳改良上獲得巨大成就和進行少數單一基因型品種大面積集約化種植的同時也造成農作物品種嚴重的基因流失（盧寶榮等，2002），一系列問題隨之產生，如病蟲害流行周期縮短、發生程度嚴重，化肥、農藥大量施用，農業生態環境惡化，農作物基因資源不斷匱乏，對農業的可持續發展和世界糧食安全形成了巨大威脅（Kiyosawa，1982；Bonman et al.，1992；盧良恕，1996；戴小楓等，1997；Qualset et al.，1997；Singh，1999）。因此，增加農作物遺傳多樣性，培育推廣基因型豐富的作物品種，從源頭上恢復農業生產系統遺傳多樣性，對保障糧食安全和實現農業可持續發展均具有重大意義。【前人研究進展】豐富作物遺傳多樣性的研究目前已有很多成功案例，主要分為栽培方式和遺傳育種兩方面。Lammerts van Buerren（2002）研究表明，不同水稻品種混合種植相比凈種在控制病蟲害方面具有顯著效果，不但水稻的單位面積產量得到提高，而且可減少農藥和化肥的使用，保護了生態環境。朱有勇等（2004）研究發現，利用不同水稻品種混合間栽模式可控制稻瘟病。潘鵬亮（2016）研究表明，通過增加農田作物多樣性可對多種作物有明顯的增益和控害作用。雖然上述方法有良好的控病和實現可持續發展的效果，但由于不同作物品種本身表現型差異明顯，在生產上不能保持一致，仍然存在較多的局限性，因此很難作為主流產品推廣。近年來，利用多親本聚合雜交方法（Multi-parents advanced generation intercross，MAGIC）培育出的多基因型種群品種在生產和應用上突破了這個難題。多基因型種群品種是通過MAGIC雜交方法創造出許多基因型不同的重組體，形成基礎群體，再選擇基礎群體中各表現型穩定一致而基因型不同，符合品種遺傳性、特異性、穩定性和一致性“四性”的個體，然后按照一定的比例相互搭配，最后組建成多基因型種群。該種群品種的遺傳學基礎是“多因一效”，其最基本的特點是基因型不同而表現型相似，且自身遺傳多樣性非常豐富（李曉方，2012）。【本研究切入點】多基因型種群品種在進行區域試驗、市場推廣及提供商品化種子前必須在不同生態區對品種進行評價，從而確定種群內各基因型是否適應新的生態環境，表現型是否保持一致，以此獲得更好的產量和穩定性。【擬解決的關鍵問題】2015年在云南省德宏地區開展水稻多基因型種群品種田間比較試驗，綜合評價6個參試水稻品種的整齊度、適應性、抗病性和豐產性，為水稻多基因型種群品種在云南的推廣應用和豐富云南農田農業生物多樣性提供科學依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

供試材料為6個水稻多基因型種群品種尤群6號、南八糯、多集新15號、多集新16號、廣多18號和廣尤1號，以云南省優質高產秈稻紅優7號（單一基因型優質高產品種）為對照品種。6個供試品種的背景見表1。

以尤群6號選育為例，其MAGIC雜交過程見圖1（12個親本分別用字母A～L表示：A-豐矮占、B-多抗578、C-Lemont、D-中二軟占、E-粵泰占、F-多抗580、G-粵華占、H-二八占、I-特秈占13、J-粵香占、K-七桂早、L-多抗583）：將12個地理遠緣的親本進行3次聚合雜交后，各親本自身高產、抗病的優良基因被融入到后代，從第2代開始，采用集團選擇法和系譜法將材料相互搭配，第3代以后在廣東、湖北等多個地區進行穿梭，然后進行交叉選擇，以抗病能力、稻米品質和產量為指標，選取優良的穩定株系，通過田間種植和室內試驗綜合觀察植株高度、植株形狀、生育期、外觀品質等性狀。為便于相互比較和分析，將品種特征一致或相似的株系放在一起種植，最后根據要求和育種目標，將這些株系彼此組建搭配成品種尤群6號（由5個基因型組成）（李曉方，2012）。

1. 2 試驗方法

于2015年4～10月在云南德宏芒市（秈稻區）開展田間比較試驗，采用完全隨機區組設計，同一方向設3次重復，共21個小區，每小區種植面積13.3 m2，栽插密度16.7 cm×20 cm，每兜插2～3粒谷秧，四周設3行保護行。試驗施肥水平與德宏當地相同，田間管理如下：按每公頃施復合肥150.0 kg作底肥，2葉1心期追施尿素60.0 kg，4葉1心期施復合肥37.5 kg、尿素37.5 kg，移栽前3 d追施尿素60.0 kg；移栽后2～5 d按每公頃撒施50%百螺敵可濕性粉劑30.0 kg，分蘗期、孕穗期用10%吡蟲啉可濕性粉劑225.0 g對水1.2 L噴霧防治稻飛虱和稻葉蟬一次，抽穗揚花期用80%殺蟲單粉劑525.0 g對水900.0 mL噴霧防治螟蟲一次。

1. 3 測定項目及方法

試驗期間觀察、記錄不同品種生育期；齊穗期（水稻抽穗80%）調查小區水稻植株株高；完熟期對每小區取3株水稻叢，曬干后進行室內考種。

于分蘗末期和黃熟期開展稻瘟病、稻曲病和白葉枯病調查，計算病害發病率和病情指數。稻瘟病調查參照GB/T 15790-2009 稻瘟病測報調查規范（中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會，2009），稻曲病、白葉枯病害調查參照《農作物有害生物測報技術手冊》（張躍進，2006）。

發病率（%）=發病株（穗）數/調查總株（穗）數×100

病情指數=∑（各級發病數×各級代表值）/調查總株（葉）數×最高級代表值×100

1. 4 統計分析

利用Excel 2007和SPSS 19.0對試驗數據進行描述性統計、多重比較和制作箱圖。

2 結果與分析

2. 1 參試水稻品種生育期觀察結果

由表2可知，6個多基因型種群水稻品種及對照品種在云南德宏地區的全生育期為132～138 d，其中，多基因型種群品種多集新15號與對照生育期相同，廣尤1號和廣多18號分別比對照早熟1和2 d，南八糯、尤群6號和多集新16號比對照分別晚熟1、4和5 d。

2. 2 參試水稻品種田間病害發生情況

田間病害調查結果（表3）表明，參試水稻品種在田間對稻瘟病表現出較好的抗性，田間葉瘟病情指數均小于3.00，屬于輕發生，且品種間差異不顯著（P>0.05，下同）；穗頸瘟病情指數均小于3.00，屬于輕發生和偏輕發生，品種間存在差異（P<0.05，下同）。雖然參試品種稻曲病發病率高于對照品種，但田間仍屬于輕度和中度發生，病穗率在1.83%～20.44%；各參試品種對稻曲病的抗性存在差異，除多集新15號品種表現中感外，其余品種表現為抗和中抗。田間調查未發現白葉枯病。說明多基因型種群品種在云南德宏田間對稻瘟病、白葉枯病和稻曲病的抗性較好。

2. 3 參試水稻品種產量及農藝性狀測定結果

調查結果（表4）表明，參試水稻品種的千粒重以南八糯最重（30.45 g），為7級，其余品種中等（20.00～ 30.00 g），為5級；結實率以南八糯最高（81.59%），為7級，其余品種中等（65.00%～80.0.0%）；單株分蘗數均小于10.00株，為9級；穗長中等（20.00～30.00 cm），為5級；每穗實粒數中等（100.00～200.00粒），為5級，均顯著高于對照，對照品種每穗實粒數最少（60.00～ 100.00粒），為3級；折合公頃產量均顯著高于對照，豐產性好。

株高調查結果（表5）表明，參試水稻品種多集新15號株高中等（90.00～110.00 cm），廣尤1號、南八糯、廣多18號、多集新16號和尤群6號株高中高（110.00～ 130.00 cm），各參試水稻品種株高排序依次為尤群6號>多集新16號>廣多18號>南八糯>廣尤1號>多集新15號；所有參試水稻品種株高均顯著低于對照品種（127.33 cm）。參試品種群體內株高變異系數與對照相當，田間整齊度良好，變異系數排序為：廣多18號>南八糯>尤群6號>多集新16號>多集新15號>廣尤1號。

3 討論

Chin和Husin（1982）、Chuke和Bonman（1988）、Mew等（2001）、朱有勇等（2004）研究表明，遺傳多樣性種植技術因對病原菌的稀釋阻隔等原理，可有效改變田間稻瘟病菌的群體結構分布，從而增強作物的抗性，達到控制病害發生與流行的效果。多基因型種群品種是利用多個地理遠緣親本通過聚合雜交的方法培育獲得，本研究該類種群水稻品種在云南德宏表現較好，正是由于親本遺傳材料的背景差異明顯，后代結合了多個抗逆、高產等品質優異的不同基因型，品種本身的遺傳異質豐富（唐志明等，2010），從而增強了應變未知復雜環境的能力，適應性更強。其中，2013年多集新1號，2014年尤群3號、尤群5號、尤群6號、尤群11號在云南德宏田間試驗效果也較好（王聰等，2016），說明多基因型種群水稻品種具有廣泛的適應性和良好的穩定性。自2012年以來，已有多集新3號等多個水稻品種通過審定，現已進入商業化生產，進一步表明多基因型種群品種在農業系統中的認可度越來越高（徐超飛等，2014），種群品種的不斷推廣可使農業系統中的均衡性更加豐富，基因型數量增加，突破現存多樣性技術存在的局限，使農業生產系統多樣性得到快速恢復（李曉方，2012），極大推動農業的可持續發展，保障糧食安全（李曉方，2004）。

李曉方等（2005a，2005b，2005c，2008，2013）和劉彥卓等（2006）利用多親本聚合雜交方法不僅在構建水稻，還在油菜、花生、棉花等多種農作物上取得顯著成效，如2015年在云南開展的油菜多基因型種群品種和組分的田間比較試驗，使選育廣適性組分材料有了依據，也為油菜多基因型種群新品種的構建打下基礎。

農作物品種植株高度的一致性是作物參加品種審定的基本指標，本研究6個水稻多基因型種群品種群體內生育期、株高等農藝性狀基本一致，但仍須對其進行多年、多點生態區測試和研究，以獲得更高的穩定性。本研究僅對6個水稻多基因型種群品種的田間表型進行評價，如能鑒定稻米品質，并通過研究與表型相關的分子機制和表達解析種群的適應機理，挖掘多基因抗性互作效應機制，即可建立不同生態條件下品種適應性選擇育種指標體系（李曉方，2012），為今后的品種推廣提供科學依據。

4 結論

本研究結果顯示，供試6個水稻多基因型種群品種尤群6號、南八糯、多集新15號、多集新16號、廣多18號和廣尤1號在云南秈稻區德宏表現出較好的抗病性和優良的豐產性，田間稻瘟病、稻曲病和白葉枯病輕發生到偏輕發生，種群內組分植株田間整齊度好，農藝性狀穩定，適應性強，適宜在云南德宏地區推廣種植。

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（責任編輯 麻小燕）