水稻恢復系的農藝經濟性狀比較分析

□譚義川 曾松 徐敏 楊建剛 李乾安 魏應海 黃世君 劉建/樂山市農業科學研究院

雜交水稻自1976年大面積種植以來，已推廣了40余年，累計推廣種植面積超過5億hm2，為我國水稻產業發展與糧食安全做出了重要貢獻[1]。從20世紀50年代至今，水稻主推品種的遺傳多樣性經歷了先逐步降低后顯著提高的過程[2]。農藝性狀是水稻的外在表現，通過農藝經濟性狀育種是最直接的育種手段。恢復系是雜交水稻不可或缺的組成部分，雜交水稻組合的更新與變遷，離不開恢復系的改進與發展；而恢復系的選育也是推動雜交水稻抗性與雜種優勢提高的主要動力[3]。目前，我國的水稻恢復系種質資源十分豐富，但生產上大面積應用的恢復系之間的遺傳背景比較單一，遺傳相似系數較近[4、5]。本研究旨在通過對20份選育的水稻恢復系的農藝經濟性狀進行比較分析及聚類分析，為選育優質、高產的水稻新組合提供部分參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗的20份材料均由樂山市農業科學研究院提供，其中，4份材料為外引材料，16份為自選材料，分別為樂恢318、R6705、內恢99-14、華占、樂恢3411、樂恢978、樂恢4541、R6710、樂恢611、Rcr-10、成恢727、R3401、樂恢213、R3413、樂恢2303、樂恢152、Rcr-2、樂恢188、樂恢455、樂恢99。

1.2 試驗方法

試驗于2017年夏季在樂山市農業科學研究院臨江試驗基地進行。試驗田前作為紫云英。2017年3月29日，進行冷水浸種；2 d后于恒溫培養箱（溫度為32 ℃、濕度為90%） 中催芽24 h；4月1日，播種；5月3日，移栽。小區完全隨機排列，每小區6行，每行12株，栽培規格為30 ㎝×20 ㎝。田間管理與大田生產相同。

1.3 數據測定與分析

各小區成熟時取中間兩行測定數據，測定項目見表1，測定方法參照《水稻種質資源描述規范和數據標準》進行。

數據整理在Excel 2007中完成，數據分析均通過SPSS 19.0版軟件完成。

表1 各性狀的方差分析結果

2 結果與分析

2.1 不同農藝性狀的表現及差異比較

20份水稻恢復系的株高、有效穗數、穗抽出度等13個農藝經濟性狀的表現見表1。從方差分析結果（F值） 來看，該20份水稻恢復系在13個農藝經濟性狀下均表現為差異極顯著，表明這20份水稻恢復系之間存在真實的差異。從變異系數來看，變異程度最大的性狀是穗抽出度（131.95），其次是單穗皮殼數（66.95），表明這20份水稻恢復系在這兩個性狀上差異最大；變異程度最小的性狀是穗長（9.80） 和株高（9.85），說明此20份恢復系在這兩個性狀上差異最小。

2.2 聚類分析結果

采用SPSS 19.0軟件對20份水稻恢復系依據12個表型性狀進行系統聚類分析（圖1），在歐式距離為10時，可將其大致分為4類。第一類包含4個恢復系，以華占為代表，該類的典型性狀為單株產量較高、株高矮、分蘗能力強、穗抽出度高、葉片較細長、單穗實粒數較多、結實率高。第二類包含12個恢復系，以成恢727和樂恢213為代表，該類的典型性狀為單株產量一般、株高較矮、分蘗能力較強、結實率較高、千粒重高、單穗實粒數較少。第三類包含3個恢復系，以樂恢188為代表，此類表現為株型較為高大、葉片較寬、分蘗能力差、結實率低、單株產量較低、單株實粒數較多、千粒重較大。第四類僅有一個恢復系樂恢99，此恢復系的單株產量高、株型高大、分蘗能力一般、結實率較高、單穗實粒數多、千粒重小。

圖1 20份水稻恢復系農藝經濟性狀的聚類圖

3 討論與結論

目前，隨著勞動力成本提高和農村勞動力缺乏，傳統的精耕細作模式已逐漸被粗放式、規模化種植取代。這要求雜交水稻具有更廣泛的適應性和更高的抗逆能力。因此，育種專家們提出了多種類型的理想株型育種，如庫西的少蘗、大穗模式，黃耀祥的“半矮稈叢生快長超高產株型模式”，楊守仁的“理想株形”和“巨型稻”，周開達的“重穗型”，等等[6～9]。同時，伴隨生活水平的不斷提高，人們對雜交水稻的品質與產量提出了更高的要求。基于此，雜交水稻的育種目標由傳統的高產、優質、安全（高抗） 轉變為現在的優質、安全、高產或穩產。雜交水稻不論是“三系法”育種還是“兩系法”育種，都離不開恢復系的研究和發展。本試驗從農藝經濟性狀出發，研究了20份新的水稻恢復系，通過聚類分析將其分為四類。第一類4個恢復系，以華占為代表，此類恢復系株高矮、單株產量較高、分蘗能力強、結實率高；其中，華占審定超過10個品種，這些品種都具有分蘗能力強、株高矮、千粒重較小的共同點（數據來源于國家水稻數據中心，下同），由此推斷該類恢復系所組配品種以穗數型獲得高產為主。第二類12個恢復系，以成恢727為代表，該類恢復系具有株高較矮、分蘗能力較強、結實率較高、千粒重高的特點；其中，成恢727已審定超過10個品種，這些品種的共同點是株高較矮、均在110 ～120 ㎝之間、單穗實粒數在147～185粒之間、結實率較高均在80.0%以上（平均為83.8%）、千粒重高（均在27.00 g以上），由此推斷，使用此類恢復系選育品種時多為兼顧穗數與穗粒重的品種。第三類3個恢復系，表現為株型較為高大、分蘗能力差、單株實粒數較多、千粒重較大；其中，樂恢188審定了7個品種，這些品種株高均在115 ㎝以上， 單穗實粒數超過180 粒， 千粒重均在28.00 g以上，以此推斷該類恢復系所選育品種多是大穗重穗型品種。第四類只有1個恢復系樂恢99，單株產量高，株型高大，分蘗能力一般，結實率較高，單穗實粒數多，千粒重小僅，21.97 g，該恢復系選育的品種可能是以穗粒數為主的大穗型品種。本試驗的結果可作為育種專家們選育品種的參考，對雜交水稻新品種的選育和水稻生產具有一定的指導意義。