基于DUS測試性狀的廣西地區常規水稻分析評價

吳小奮 周傳猛 黃曉琴 梁琳 陳海鳳 肖榮華

(廣西農業科學院玉林分院/玉林市農業科學院，廣西 玉林 537000)

種子是農業的“芯片”，種業是國家戰略性、基礎性產業。隨著2021年7月9日中央全面深化改革委員會第二十次會議審議通過的《種業振興行動方案》，進一步把種源安全提升到關系國家安全的戰略高度[1]。廣西是我國水稻優勢產區，位于華南雙季稻作區[2]，2022年廣西糧食播種面積282.93萬hm2，同比增加6400hm2，糧食總產量1393.1萬t，同比增加6.6萬t，為穩定經濟大盤提供了堅實支撐[3]。常規水稻相較于雜交水稻具有種子繁殖和生產風險小的優勢，同時常規水稻更適合輕簡栽培[4]，促進常規水稻品種的選育與推廣種植對促進我國水稻生產的穩定發展具有重大意義。本研究基于水稻常規品種特異性(Distinctness)、一致性(Uniformity)和穩定性(Stability)測試(簡稱DUS測試)性狀對廣西地區常規水稻品種部分DUS測試性狀進行相關性分析和聚類分析，以期明確各性狀的變異程度，評價性狀間的相關關系，為我國常規水稻品種的選育和栽培推廣提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和試驗地概況

供試材料為2022年在農業農村部植物新品種測試(玉林)分中心進行測試的52個常規水稻品種，用田間編號數字1～52表示。試驗于2022年7—11月在農業農村部植物新品種測試(玉林)分中心試驗基地進行。

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，小區面積為8.4m2(2m×4.2m)，株行距均為0.2m，3次重復，濕潤育秧、單本苗移栽，試驗地四周設1.5m寬保護行，田間管理與當地大田生產基本相同。從《植物品種特異性、一致性和穩定性測試指南 水稻》中選取“基部葉：葉鞘顏色”等37個具有代表性的表型性狀，見表1，進行測定，數據采集方法嚴格按照測試指南的要求進行。

表1 52個水稻品種性狀分析

1.3 數據統計與分析

采用Microsoft Excel 2010輸入和整理數據，SPSS 17.0進行相關性分析和聚類分析及作圖。

2 結果與分析

2.1 常規水稻品種的性狀變異分析

由表1可知，52個常規水稻品種性狀中有11個性狀表現一致，具體是X1基部葉鞘顏色均為綠色，X7倒2葉葉舌形狀均為二裂，X11外穎穎尖花青甙顯色強度(初期)和X19外穎穎尖花青甙顯色強度(后期)均為無或極弱，X12柱頭顏色均為白色，X13外穎茸毛密度均為中等，X15穗姿態均表現為強烈下彎，X16二次枝梗類型均表現為中，X17穗分枝姿態均表現為半直立，X22谷粒外穎修飾色均為無，X24糙米顏色均為淺棕色；其余26個性狀間存在一定差異，變異系數在4.85%～43.82%。變異系數>10%的有17個性狀，依次為X4倒2葉姿態(43.82%)，X14劍葉姿態(后期)(42.22%)，X5葉片茸毛密度(40.07%)，X2植株生長習性，X10葉片卷曲類型，X21外穎顏色，X25糙米香味，X9劍葉姿態(初期)，X26單株穗數，X30劍葉寬度，X27莖稈直徑，X23糙米形狀，X20護穎長度，X33千粒重，X37糙米寬度，X6葉舌長度和X29劍葉長度(10.55%)；其余9個性狀變異系數在10%以下，依次為X35谷粒寬度(9.70%)，X18穗抽出度，X28莖稈長度，X3葉片綠色程度，X31穗長度，X34谷粒長度，X36糙米長度，X8抽穗期，X32結實率(4.85%)。當變異系數>10%時，表明材料間差異較大[5]，本試驗37個性狀中有17個性狀變異系數>10%，表明供試材料間存在較大的差異，有利于品種間的比較和篩選。

2.2 常規水稻品種性狀的相關性分析

為進一步分析廣西地區常規水稻品種性狀間的關系，本研究對52個水稻品種的26個存在差異的性狀進行了相關性分析，見表2。結果表明，相關系數達顯著水平有118個，約占325個相關關系的36.31%，可見性狀間相互影響程度極大。

表2 52份水稻品種性狀相關性分析

倒2葉姿態、抽穗期與植株生長習性，倒2葉姿態、莖稈長度與葉片綠色程度，劍葉長度、糙米寬度與倒2葉姿態，穗抽出度、單株穗數與葉片茸毛密度，糙米香味、莖稈長度與葉舌長度，糙米寬度與抽穗期，外穎顏色與劍葉姿態(初期)，劍葉姿態(后期)、外穎顏色與葉片卷曲類型，糙米香味、單株穗數、穗長度與護穎長度，莖稈長度、穗長度與外穎顏色，千粒重與莖稈直徑，劍葉長度與莖稈長度，穗長度、糙米寬度與劍葉長度呈顯著(0.05水平)正相關關系。

莖稈直徑與植株生長習性，莖稈直徑與倒2葉姿態，護穎長度、糙米形狀、穗長度、谷粒長度、糙米長度與葉舌長度，劍葉寬度與抽穗期，劍葉姿態(后期)、劍葉寬度與劍葉姿態(初期)，劍葉長度與葉片卷曲類型，外穎顏色與劍葉姿態(后期)，糙米形狀、谷粒長度、糙米長度與護穎長度，劍葉長度與外穎顏色，單株穗數、莖稈長度、穗長度、谷粒長度、糙米長度與糙米形狀，莖稈長度、谷粒長度、糙米長度與單株穗數，劍葉長度、劍葉寬度、谷粒寬度、糙米寬度與莖稈直徑，穗長度、谷粒長度、糙米長度與莖稈長度，劍葉寬度與劍葉長度，千粒重、谷粒寬度、糙米寬度與劍葉寬度，谷粒長度、糙米長度與穗長度，谷粒寬度、糙米寬度與千粒重，糙米長度與谷粒長度，糙米寬度與谷粒寬度呈極顯著(0.01水平)正相關關系。其中，相關系數>0.8的有谷粒長度與糙米長度(0.94)、谷粒寬度與糙米寬度(0.88)、糙米形狀與糙米寬度(0.85)、千粒重與谷粒寬度(0.83)。

穗抽出度、護穎長度、單株穗數、莖稈長度與植株生長習性，抽穗期與葉片綠色程度，糙米形狀與倒2葉姿態，劍葉長度、糙米寬度與葉片茸毛密度，劍葉姿態(后期)、莖稈直徑、糙米寬度與葉舌長度，穗長度與劍葉姿態(初期)，劍葉長度與穗抽出度，谷粒寬度與護穎長度，劍葉長度與單株穗數，谷粒寬度與莖稈長度呈顯著(0.05水平)負相關關系。

葉片綠色程度、谷粒長度、糙米長度與植株生長習性，劍葉姿態(初期)與葉片綠色程度，單株穗數、谷粒長度、糙米長度與倒2葉姿態，莖稈直徑與葉片茸毛密度，劍葉姿態(初期)、劍葉寬度與葉舌長度，糙米形狀與抽穗期，穗抽出度與葉片卷曲類型，莖稈直徑與穗抽出度，莖稈直徑、糙米寬度與護穎長度，莖稈直徑、劍葉寬度、千粒重、谷粒寬度、糙米寬度與糙米形狀，莖稈直徑、劍葉寬度、千粒重、谷粒寬度、糙米寬度與單株穗數，谷粒長度、糙米長度與莖稈直徑，糙米寬度與莖稈長度，結實率與劍葉長度，穗長度、谷粒長度、糙米長度與劍葉寬度，谷粒寬度、糙米寬度與穗長度，谷粒寬度、糙米寬度與谷粒長度，糙米長度與谷粒寬度，糙米寬度與糙米長度呈極顯著(0.01水平)負相關關系。

2.3 常規水稻品種聚類分析

對52個常規水稻品種性狀進行系統聚類，由圖1可以看出，當歐氏距離為20時，可將52個水稻品種分為3類，各類水稻數量性狀的均值見表3。Ⅰ類包含33個品種，占總數的63.46%，品種性狀主要表現在單株穗數、結實率最高，莖稈長度、穗長度、谷粒長度和糙米長度適中，莖稈直徑、劍葉長度、劍葉寬度、千粒重、谷粒寬度和糙米寬度最低。Ⅱ類包含11個品種，占總數的21.15%，品種性狀主要表現在莖稈直徑、劍葉寬度、谷粒寬度和糙米寬度最大，劍葉長度和千粒重適中，單株穗數、莖稈長度、穗長度、結實率、谷粒長度和糙米長度最小。Ⅲ類含8個品種，占總數的15.38%，品種表現為莖稈長度、劍葉長度、穗長度、千粒重、谷粒長度和糙米長度最大，單株穗數、莖稈直徑、劍葉寬度、結實率、谷粒寬度和糙米寬度均適中。

圖1 52個水稻品種性狀聚類分析

表3 3類水稻品種數量性狀分析

3 討論

本研究對52份常規水稻品種在廣西地區種植所表現的性狀進行分析，結果表明，供試材料部分性狀表現穩定、一致，26個性狀變異系數在4.85%～43.82%，其中變異系數>10%的有17個性狀，表明各性狀具有較豐富的變異度，品種遺傳背景和性狀表現類型豐富，品種間存在較大的差異，這與陳越等[6]、梁琳等[7]研究得出水稻種質資源存在較大遺傳差異的結果一致，性狀表現類型多樣性和豐富性有利于品種的比較、篩選。常規水稻可作為雜交水稻育種應用的種質創新親本材料[4]，變異程度小的性狀也有利于后續優良性狀的穩固和品種改良。

陳越等[6]在云南對881份水稻種質材料的研究發現，穗長度與谷粒長度、劍葉長度、劍葉寬度，千粒重與谷粒長度、谷粒寬度均呈極顯著正相關；谷粒寬度與谷粒長度、穗長度呈極顯著負相關。本研究相關性分析表明，性狀之間大部分存在顯著或極顯著相關關系，莖稈直徑、劍葉寬度的增大和護穎長度、糙米形狀、單株穗數、莖稈長度、穗長度、谷粒長度的減小可以顯著增加谷粒寬度；葉舌長度、護穎長度、糙米形狀、單株穗數、莖稈長度、穗長度的增大和植株生長習性、倒2葉姿態、莖稈直徑、劍葉寬度的減小可顯著增加谷粒長度；莖稈直徑、劍葉寬度、谷粒寬度、糙米寬度的增加和糙米形狀、單株穗數的減小可使千粒重顯著增加；劍葉長度的減小可顯著增加結實率；葉舌長度、護穎長度、外穎顏色、糙米形狀、莖稈長度、劍葉長度的增大和劍葉姿態(初期)、劍葉寬度的減小可使穗長顯著增加；葉片茸毛密度、護穎長度、糙米形狀的增加和植株生長習性、倒2葉姿態的減小可使單株穗數顯著增多；植株生長習性的增大和葉片綠色程度的減弱可使抽穗期顯著增長。本研究除結實率外，其他性狀均同時與2個或以上的性狀存在顯著相關關系，受多種性狀的綜合影響，這與陳越等[6]研究結果稍有不同，但與任邵琦等[8]研究發現各性狀間對立統一，單個性狀的改變會影響相關聯的其他性狀發生變化的結論一致，在對常規稻進行育種、栽培過程中應特別注意各性狀的協調發育。

通過系統聚類將52個水稻品種分為3類，每類具有不同特點。有近84.62%的品種分布在類群Ⅰ和類群Ⅱ中，株高適中偏矮，是現階段育種趨勢較集中的類群，姜潔鋒等[9]研究明確適當降低株高、減小穗長度能提高水稻抗倒伏能力，可適當通過增加種植密度和改善群體結構獲得更高單產。第Ⅲ類群包含的品種數量較少，為8個，占總量品種的15.38%，該類群穗最長，劍葉面積較大，千粒重最大，穗長且米粒較重，具有一定的高產潛力，可以進一步挖掘利用。以上結果充分說明，廣西地區常規水稻育種方向較為集中，趙凌等[10]在研究水稻優異核心種質利用時指出利用明確優良性狀互補的親本能夠快速選育出核心優異品種，進而衍生出系列新品種，但會導致生產上品種遺傳基礎趨于單一化，應盡量采用遠緣雜交等多種技術防止品種遺傳性質的單一性，保證水稻新品種的綜合特性。

不同的氣候環境、栽培方式[11-13]、施肥量[14]等會影響水稻品種的性狀表達，對性狀分析結果造成一定的影響，本研究僅基于52個常規水稻品種一個生長周期的數據進行分析，結果具有一定的局限性，仍有待進一步研究補充。