非洲引进水稻种质资源的鉴定与评价

周雷等

摘要：对非洲引进的70份水稻种质资源进行了28个农艺性状和稻瘟病抗性的鉴定评价。结果表明，28个农艺性状的遗传多样性指数（He′）平均值为1.12；引进的非洲稻种表型具有丰富的变异，但是总体的遗传多样性不高。通过考察鉴定，初步明确其主要特性是红米多、品质优、高结实率和抗病性好。从这70份非洲稻种资源中筛选出16份优异资源，可供深入研究与育种利用。

关键词： 非洲稻种资源； 农艺性状； 稻瘟病； 特性评价

中图分类号：S511；S502.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）15-3593-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.15.003

Abstract： 28 agronomic traits and blast resistance of 70 Africa imported rice germplasms were evaluated. The results showed that the average of diversity index （He′） of 28 traits was 1.12. The phenotypic types of the rice germplasms were various， but the overall genetic diversity was not conserved perfectly. The main phenotypic characteristics of the 70 Africa rice germplasm were as following： more red rice， good quality， high seed setting rate and strong blast resistance. 16 outstanding accessions were screened out for further research and application of breeding in future.

Key words： Africa rice germplasm； agronomic traits； blast； characteristic evaluation

水稻是世界上最古老也是最重要的粮食作物之一，世界上约50%的人口以稻米为主食。一直以来，育种家都希望育成高产、优质、高抗的优良水稻品种，并取得了巨大的进步。中国水稻育种的研究和实践证明，国外水稻种质资源在中国水稻育种中起着非常重要的作用，主要表现在水稻品种的半矮杆化、杂种优势利用以及优质抗病品种选育等方面。近年来，中国水稻育种进入新的瓶颈期，遗传背景狭窄、同质化严重、品质及抗性不足，难以出现突破性的大品种[1]，重要原因之一就是对稻种资源的引进、创新和利用不够。针对中国水稻育种现状，为了提高水稻育种效率，尽快培育出突破性新品种，最有效的途径就是引进新的稻种资源，并加强对其鉴定、创制和利用，扩大中国水稻的遗传背景和遗传多样性。

在稻种资源的引进和开发利用方面，中国从亚洲国家（印度、日本等）引进稻种资源较多，但与非洲国家的资源交流较少，由于高温干旱，非洲水稻品种具有独特的生理特性，在形态上主要表现高秆、茎秆粗壮、抗倒、根系发达、叶片宽厚、叶色浓绿、穗大粒多、千粒重高、后期早衰不明显，这些优异的性状对中国水稻育种具有极大的潜在利用价值。同时，由于长期的自然选择和人工驯化，使非洲水稻形成了抵御各种生物及非生物逆境的自我适应和保护机制，积聚了丰富的抗病虫、耐盐碱、抗旱、耐淹、耐高温等优良基因[2]，引进和开发这些种质资源并合理应用到水稻育种中将成为解决我国水稻育种瓶颈的有效手段之一。种质资源是现代育种的物质基础，遗传多样性研究和分类在国际上已受到高度重视，农艺性状、抗性和品质鉴定是种质资源性状评价的基础性工作[3]。本研究对70份非洲引进种质资源在海南陵水大田条件下进行农艺性状、品质性状以及湖北恩施稻瘟病抗性鉴定等方面进行了初步的评价，旨在为这些品种在中国的育种利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料来源

供试材料包括从非洲引进70份水稻种质资源，其中莫桑比克20份，塞拉利昂20份，刚果金16份，科特迪瓦4份，埃及2份，乌干达、尼日尼亚、马达加斯加、几内亚各1份，来源于非洲水稻中心的非洲新稻4份。

1.2 田间种植和性状调查

2012年冬季将70份稻种资源按编号顺序种植于海南省陵水县（提蒙乡提蒙村，海拔10 m，北纬18°34′3.83″，东经110°0′25.25″），2次重复。11月25日播种，12月17日移栽。重复内每份资源种植4行，每行15株，单株栽插，株距10.0 cm，行距20.0 cm，田间管理按当地常规进行。按韩龙植等[4]编著的《水稻种质资源描述规范和数据标准》，共调查了28个表型性状。其中13个数量性状分别为播抽历期、株高、单株有效穗数、剑叶长、剑叶宽、穗颈长、穗长、每穗总粒数、结实率、粒长、粒宽、粒长宽比和千粒重，其中剑叶长、剑叶宽、穗颈长按1-9级标准分级与赋值。15个质量性状分别为粒形状、芒长、芒色、颖尖色、颖壳色、颖毛有无、护颖色、护颖长短、叶片色、叶鞘色、叶片茸毛、节间色、柱头色、柱头外露率、剑叶角度，每个质量性状均进行分级与赋值。

1.3 稻瘟病鉴定

2013年正季在湖北省恩施市两河村的稻瘟病病圃（简称两河病圃）对70份非洲引进稻种资源进行了全生育期稻瘟病鉴定，采用自然诱发鉴定法鉴定。其调查方法、记载标准以及资料整理均执行行业标准。两河病圃位于恩施市两河村，距市区60 km，海拔1 005 m，是国家区试和湖北省区试稻瘟病主鉴圃。叶瘟在分蘖盛期至拔节阶段病害流行高峰期调查；穗瘟在黄熟初期（80%稻穗尖端5～10粒谷子进入黄熟时）调查[5]。考查叶瘟、穗瘟发病率、穗瘟损失率和稻瘟病抗性综合指数。稻瘟病抗性评价结果分析执行行业标准。根据各参试材料损失率最高病级划分为高抗、抗病、中抗、中感、感病和高感等六个类型。

1.4 统计分析

性状平均值等基本参数通过SPSS13.0统计软件进行[6]。计算表型多样性指数（He′）前先对数量性状进行质量化处理，以每个性状极差的1/10为间距将各性状分为10个等级，表型性状的遗传多样性指数计算公式为：He′=-2PilnPi（i=1，2，3，…，n），其中He′为遗传多样性指数，Pi为某性状第i个级别的材料数占总份数的百分比，ln为自然对数。遗传多样性指数的计算方法参考应用孔凡洲等[7]开发的Excel文件-Biodixcel.xlsx。

2 结果与分析

2.1 农艺性状的表型和多样性分析

70份材料中，有一份苗期得病死亡，没有得到相关数据。69份材料中，颖壳色有5种表型，其中秆黄色为主，占了72.5%；红褐色次之，占11.6%；斑块和褐色分别占8.7%和5.8%，黄色最少，占1.4%。稃尖色以秆黄为主（66.7%），褐色次之，占13.0%，红色占8.7%，顶端红色和紫色相对较少，均占1.7%和5.8%。66.7%的品种无芒，21.7%的有顶芒，半芒和全芒品种分别占10.1%和1.4%。芒色以秆黄色为主，占到了95.7%，黑色、红色、紫色均只占1.4%。粒型以椭圆为主（49.3%），其次是细长（27.5%）和阔卵（23.2%），短圆形最少（1.4%）。剑叶长度中等的占65.2%，剑叶短和剑叶长的分别占18.8%和13.0%，剑叶极长的占2.9%。剑叶宽度中等的占85.5%，剑叶宽和窄的分别占11.6%和2.9%。剑叶直立的占85.5%，46.4%的穗抽出度良好，34.8%的正好抽出，17.4%的抽出较好，1.4%的部分抽出。柱头白色的占71.0%，紫色占29.0%。柱头外露率低的占66.7%，中等的29.0%，搞的占4.3%。88.4%的颖毛多，89.9%的颖尖直，97.1%的护颖短，95.7%的护颖白色，82.6%的叶绿色，87.0%的叶鞘绿色，87.0%的节间绿色。

2.2 稻瘟病抗性鉴定分析

对70份材料进行了全生育期稻瘟病鉴定，有64份正常出苗，调查了叶瘟抗性结果；另外有6份生育期太迟，没有获得穗瘟抗性结果。表2列出了叶瘟级别、穗瘟发病率、穗瘟发病级别、穗瘟损失率、穗瘟损失级别和抗病综合指数等6个稻瘟病抗性指标的表型平均值、标准差、最大值、最小值、极差、变异系数和多样性指数等基本参数。从抗性指标平均值上看，本批材料的6个指标均优于目前生产上的对照品种；从变异系数来看，所有指标都超过了20%；从多样性指数来看，除穗瘟发病级别稍低为0.92外，其他性状的遗传多样性指数都较高，在1.54～1.98之间；以上结果可以看出，这批非洲引进水稻种质资源的稻瘟病抗性基因的遗传多样性比较丰富。

2.3 优异稻种

根据调查的28个农艺性状，在这批70份非洲引进稻种资源中，发现一批具有优异农艺性状的资源。其中单株有效穗数9.0个以上的材料有6份；每穗粒数160粒以上的有6份；结实率90%以上的有15份；千粒重29 g以上的有8份，其中达30 g以上有2份；粒长0.9 cm以上，且长宽比在3.5以上的材料有11份，特别是有4份粒长达1.0 mm以上。来自塞拉利昂的SDSL014，具有多穗、大穗型、高结实率，其单株分蘖数达8.9，每穗总粒数为179.2粒，结实率为91.5%；来自莫桑比克的SDMS008，具有米质优，高结实率高千粒重的特点，结实率达到93.0%，粒长1.004 mm，长宽比达到3.6。从稻瘟病抗性来看，有3份材料叶瘟3级（中抗）以上；穗瘟发病级别有2份在3级（中抗）以上；穗瘟损失级别有6份1级（高抗），11份3级（中抗）；从综合指数看，6份材料在3.0级（中抗）以上；综合抗性最好的是来自塞拉利昂的SDSL004（综合指数1.8）和SDSL015（综合指数2.8），来自科特迪瓦的SDCC006（综合指数2.0）以及3份非洲新稻NERICA-2、NERICA-4和NERICA-20（综合指数为2.5、2.8和2.8）。另外，有14份材料种皮红色，米粒细长，是特种稻米优异的亲本材料。这些优异地方稻种是育种利用的优异资源，应深入研究与加强利用。

3 讨论

采用28个农艺性状和6个稻瘟病抗性指标，从表型性状均值、变异系数、多样性指数等参数对70份非洲引进稻种资源进行鉴定评价，为有效利用这些引进稻种资源提供理论依据。通过考察鉴定，初步明确其主要特性是红米多、品质优、结实率高和抗病性好。从70份地方稻种中筛选出16份优异资源，其优异性状主要表现为大穗、高结实率、谷粒细长型和抗病性强等。从这些优异地方稻种中发掘和利用有利基因，充分发挥引进稻种资源的更大作用，是稻种资源研究工作者的一项重要工作。

近年来，稻癌病已经成为影响水稻产量稳定和粮食安全的一个重要因素，解决水稻病害问题己经成为全球水稻生产可持续发展的重要研宄课题。全国农业技术推广服务中心发布的2012年全国水稻重大病虫害发生趋势预报中提到，稻瘟病在西南、华南、江南、长江中下游和东北等常发区将中等流行，西南和东北大部种植感病品种区域存在偏重流行的可能，发生533.3万公顷次，较2011年增加20%[8]。而在湖北省水稻主推的水稻品种中，大部分品种的稻瘟病抗性都较差[9，10]，推广这些品种的地区，一旦遇到适合稻瘟病发病的气候条件，将会给农民带来巨大的经济损失，所以加强水稻稻瘟病抗性品种的选育对稳定水稻产量安全具有重要意义。初步对70份非洲引进资源进行了稻瘟病抗性鉴定，其中6份穗瘟损失率为1级（高抗），抗性综合指数小于3.0，当然，品种抗病性的稳定性需连续实验加以证实。如果进一步的试验证明它们的优良抗性能稳定遗传，将对中国水稻育种具有较大的利用价值。随着分子生物学的迅速发展，可以对抗源基因进行精细分析，以拓宽中国水稻抗稻瘟病遗传基础。

参考文献：

[1] 应杰政，施勇烽，庄杰云，等.用微卫星标记评估中国水稻主栽品种的遗传多样性[J].中国农业科学，2007，40（4）：649-654.

[2] 罗利军，应存山，汤圣祥.稻种资源学[M].武汉：湖北科学技术出版社，2002.

[3] 杨金松，张再君，邱东峰.湖北省水稻种质资源研究成就、现状与近期工作设想[J].湖北农业科学，2011，50（24）：5025-5027.

[4] 韩龙植，魏兴华.水稻种质资源描述规范和数据标准[M].北京：中国农业出版社，2006.

[5] 吴双清，王 林.建立稻瘟病自然诱发鉴定体系的关键技术[J].中国稻米，2010，16（2）：47-48.

[6] 卢纹岱.SPSS for Window统计分析[M].北京：电子工业出版社，2000.

[7] 孔凡洲，于仁成，徐子钧，等.应用Excel软件计算生物多样性指数[J].海洋科学，2012，36（4）：57-62.

[8] 全国农业技术推广服务中心.2012年全国水稻重大病虫害发生趋势预报[J].种业导刊，2012（3）：8.

[9] 湖北省种子管理局.湖北省农业厅2014年春夏播主要农作物主导品种介绍[EB/OL].http：//www.hbagri.gov.cn/tabid/64/InfoID/81892/frtid/539/Default.aspx，2014-02-18.

[10] 张其蓉，宋发菊，田进山，等.2006-2011年湖北省水稻区试品种（系）抗稻瘟病鉴定与评价[J].湖北农业科学，2013，52（22）：5490-5492.