東北三省水稻秈粳屬性的判定研究

李飛飛，夏英俊，徐正進，高 虹

（1 沈陽工學院生命工程學院，遼寧 撫順 123122；2 沈陽農業大學 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。水稻單產的兩次大飛躍都是建立在突破性種質資源的發現和利用上， 水稻矮化育種使稻谷單產增加20%～30%， 雜交稻又使稻谷單產在矮化育種的基礎上再次增產20%［1-3］。進一步提高稻谷單產并實現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］。 東北是歷來以高產優質著稱的我國粳稻主產區， 且近年來水稻的種植面積也在不斷擴大，對保障我國糧食安全起到舉足輕重的作用，要進一步提高東北粳稻研究水平， 就需要根據實際情況開展核心科學與關鍵技術研究［4］。 而在實際育種工作中，要預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勢。因此，將育種材料進行恰如其分的判定是秈粳亞種間雜種優勢利用的基礎， 對合理和有效利用種質資源及品種改良具有重要的理論和實踐意義［5-7］。 因此本試驗針對東北水稻秈粳屬性進行了判定， 為今后推動東北秈粳雜交育種工作提供實際應用價值與理論依據［8-9］。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

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，采用隨機區組設計，兩次重復。 于2012 年和2013 年分兩年種植于沈陽農業大學水稻研究所試驗田，每個品種種3 行，每行10 株，每穴插單株，栽植規格為30.0 cm×13.3 cm。 試驗采用的是可以開閉的塑料薄膜保溫大棚進行旱育苗， 土質為沙壤土，其肥料中等，進行井水灌溉培養。 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地生產田的進度同步進行。

1.2 秈粳亞種屬性的判定

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

1.3 數據統計

試驗數據的分析處理以及圖表等的繪制用到的是DPS 統計軟件和SPSS 統計軟件以及Excel辦公軟件。

2 結果與分析

2.1 程氏指數法分類結果

根據圖1 可以看出， 東北三省試材程氏指數總積分在14.5～20，均表現為偏粳、粳稻類型，呈以偏粳類型居多的連續分布。 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生產推廣的多數品種均是秈粳雜交而來， 但黑龍江多數品種用程氏指數法的分類結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 維管束數目比法分類結果

從圖2、圖3 可以看出，東北三省不同地區不同品種中都沒有偏秈類型出現， 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分布，偏粳和粳型居多。這一結果與程氏指數法的分類結果基本相同。 在大維管束比和大小維管束比的結果比較上， 黑龍江的品種在大小維管束數目比之間并沒有表現出中性2 級的存在，在遼寧和吉林地區之間的比較結果基本相同，遼寧地區更為明顯。

2.3 分子標記法分類結果

據表1 可知，在東北三省的65 份水稻品種中除了 “衛國”、“關東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

根據不同地區秈（粳）性血緣含量的方差分析（表2）得知，遼寧地區的秈性血緣含量顯著高于吉林和黑龍江的品種，達到0.0592，黑龍江的秈性血緣含量雖然和吉林品種未達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。

對東北三省地區的各品種按照不同年代進行秈（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間育成品種的秈（粳）性血緣含量進行方差分析（表4）得知，遼寧地區2000 年以后育成的品種秈性血緣含量最大，達到0.1001，也在所有品種中秈性血緣含量達到最大；而吉林地區是在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，在所有品種中也達到最低；黑龍江地區是在80 年代時候育成的品種秈性血緣含量最大，與吉林地區的正好相反，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，其他品種未達到顯著水平。

3 結論

（1） 利用三種判別秈粳屬性和成分的方法對65 份水稻品種進行分類，其結果發現三者符合度很高， 雖然維管束數目比法還沒準確定為可以作為程氏指數法的補充進行秈粳屬性的劃分，但本試驗的結論是維管束數目比的結果與其它兩個分類方法基本相符。 維管束數目比法在解剖學水平上進行秈粳屬性的判定，程氏指數法從形態學角度進行秈粳屬性的判定，雖然比較容易受人為因素的影響，但具有簡單、便捷的優點，仍然很適用。 而分子標記方法從遺傳分化角度進行秈粳屬性的判定，相比之下比較客觀、準確，更具有代表性。

（2） 本試驗利用分子標記法對東北三省不同年代不同地區的水稻品種進行秈性血緣比例的分析。 結論是東北三省的65 份水稻品種中除了“吉粳94”、“龍粳8”、“衛國”、“關東107”、“九稻46”、“吉粳62”等6 個品種的粳稻血緣含量達到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

續表1

表2 不同地區秈（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 年代時期秈性血緣對粳稻品種的血緣有一定沖擊，而在90 年代時候秈粳雜交工作有一定回落，之后到21 世紀時期秈粳雜交育種工作又引起人們的重視， 并且有了一定進展。

表4 不同年代不同地區間秈（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上秈型基因頻率表現為：遼寧大于吉林大于黑龍江，基 因 頻 率 分 別 是 Fi ＝0.0592，Fi ＝0.0330，Fi ＝0.0306。其中遼寧地區的秈性血緣含量最高，說明遼寧地區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和秈性血緣含量的存在有一定關系。 說明秈性血緣的引入根據東北三省地區不同而引入的最佳比例也不同， 所以根據地區的不同應選出最適合每個地區的秈性血緣含量， 在育種工作中能更好的體現秈粳雜交優勢利用。