乐恢188与不同不育系配组的杂交稻茎秆物理性状与抗倒伏力的相关性

卓驰夫，敬银钦，彭友林，范永义，陈 敬，蒋 芬，胡运高

（西南科技大学水稻研究所，四川绵阳621010）

乐恢188与不同不育系配组的杂交稻茎秆物理性状与抗倒伏力的相关性

卓驰夫，敬银钦，彭友林，范永义，陈 敬，蒋 芬，胡运高＊

（西南科技大学水稻研究所，四川绵阳621010）

为抗倒伏杂交稻育种提供参考，以乐恢188与7个不育系配组的系列杂交水稻品种为材料，对比分析不同不育系配组的杂交稻植株的抗倒伏能力与基部各节间长度、茎秆粗度和茎壁厚度等性状的相关性。结果表明：基部各节间长度与倒伏指数呈正相关，与抗折力呈负相关；茎秆粗度、茎壁厚度、节间基部至穗顶长度与倒伏指数呈显著负相关，与抗折力呈显著正相关。金优188茎秆粗度与茎壁厚度小于其他品种，倒伏指数最大，最易发生倒伏；冈优188、福伊优188和蓉18优188茎秆粗度与茎壁厚度较大，倒伏指数小，不易发生倒伏。

水稻；茎秆物理性状；抗倒伏能力；不育系

水稻作为我国第一大粮食作物，约占粮食总产量的40%，我国约60%的人口以稻米为主食。水稻生产不仅担负我国粮食安全的重任，还肩负我国农业可持续发展的重大使命［1］。倒伏是禾本科作物存在的普遍问题，倒伏将导致作物产量、品质以及机械化收获效率降低。水稻株高是影响抗倒伏能力的重要因素，有研究表明，株高与抗倒伏能力呈负相关［2-4］。水稻倒伏的敏感部位多发生在茎秆基部的2～3个节间［5-8］。相关研究指出，水稻抗倒伏性与穗型、穗重、株高和节间性状等关系密切［9］。杂交稻亲本的抗倒伏能力存在差异，恢复系的抗倒伏能力与株高、基部节间长度和壁厚有关，不育系的抗倒伏能力与基部第一节间长和壁厚有关［10］。

乐恢188是四川省乐山市农业科学院培育的高配合力高生物产量的骨干恢复系，是我国“三系”大穗型杂交稻骨干恢复系和亲本改良的重要材料，已在我国南方稻区特别是长江中上游地区广泛应用，利用乐恢188与不同不育系配组的系列杂交稻品种如冈优188、福伊优188、川绿优188、成丰优188、蓉18优188、菲优188及金优188等均属重穗型品种，在生产上表现穗大粒多、增产潜力高等特点［11-12］。为探明乐恢188与不同不育系配组的系列杂交稻品种的抗倒伏能力机理，通过研究其株高、节间长度、茎秆粗度和茎壁厚度等物理性状，分析各杂交稻的抗倒伏能力与茎秆物理性状的关系，以期为抗倒伏杂交稻育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

以重穗型恢复系乐恢188为父本，分别与7个不同的不育系配置（杂交）获得的系列杂交水稻品种，分别为冈优188（冈46A）、福伊优188（福伊A）、川绿优188（川绿389A）、成丰优188（成丰A）、蓉18优188（蓉18A）、菲优188（菲改A）和金优188（金23A），试验对照品种为Ⅱ优838（株高115～120cm）。试验于2015年在西南科技大学水稻研究所试验田进行，4月12日播种，5月15日插秧。随机区组设计，3次重复，小区面积15m2。栽插规格为33.5cm×16.67cm，每穴插单株。田间管理同一般大田标准。

1.2 方法

1.2.1 性状测定 在水稻齐穗后25d，每小区随机选取10株具代表性植株的主穗，测定株高、各节间长度、节间基部至穗顶长度、节间基部至穗顶鲜重、基部节直径和基部节壁厚。基部第一节、第二节和第三节节间抗折力的测定参照文献［11］的方法并加以改进。从田间取回茎秆，保留叶鞘、叶片和穗（保持不失水），待测定的节间茎秆置于自制简易测定器，将节间中点与测定器中点对应（支点间距5 cm），在中点处挂轻质托盘，逐渐加入砝码，直至茎秆折断，此时砝码及盘子的重量即为该节间茎秆的抗折力（g）。

根据文献［13］的方法计算各节间的弯曲力矩和倒伏指数。弯曲力矩（cm·g）＝节间基部至穗顶长度（cm）×该节间基部至穗顶鲜重（g）；倒伏指数＝弯曲力矩/（抗折力×仪器推压点距地面高度）×100。仪器推压点距地面高度为9.5cm。倒伏指数越大，茎秆越容易发生倒伏。

1.2.2 数据处理 使用Excel和SPSS20.0软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 乐恢188系列杂交稻的株高及茎秆基部节间长度

不同不育系与乐恢188配组的杂交稻的株高、节间长度等茎秆形态特征有明显的差异。从表1看出，不同品种株高（基部至穗顶的长度）的差异显著，冈优188（最高）比菲优188（最矮）高11.26%。基部第一节间长为蓉18优188＞川绿优188＞成丰优188＞冈优188＞金优188＞Ⅱ优838＞菲优188＞福伊优188，基部第二节间长为蓉18优188＞金优188＞成丰优188＞川绿优188＞冈优188＞菲优188＞福伊优188＞Ⅱ优838，基部第三节间长为成丰优188＞金优188＞蓉18优188＞川绿优188＞菲优188＞冈优188＞Ⅱ优838＞福伊优188。说明，乐恢188配组的系列杂交稻中绝大多数品种的基部节间长于对照品种Ⅱ优838。

2.2 乐恢188系列杂交稻的茎秆粗与茎壁厚

从表2看出，乐恢188配组系列品种的基部节间直径除菲优188及金优188外均高于对照，其中，蓉优188的基部第一节间与基部第二节间的直径最大。基部节间壁厚除最小的金优188外均与对照差异不显著，其中，福伊优188的第一节间、第二节间壁厚最大，蓉18优188的第三节间壁厚最大。茎秆越粗、茎壁越厚则茎秆越粗壮，其对植株地上部分的支撑作用越强。

表1 不同杂交稻品种茎秆基部各节间的长度Table 1 Length of steam basal internodes of different hybrid rice varieties

表2 不同杂交稻品种的茎秆粗度与茎壁厚度Table 2 Stem diameters and stem wall thickness of different hybrid rice varieties mm

2.3 杂交水稻节间倒伏指数与抗折力的相关性

相关分析结果（表3）表明，各节间倒伏指数与抗折力呈极显著负相关，基部第一节间、第二节间及第三节间倒伏指数与抗折力的相关系数分别为-0.785、-0.751和-0.636，基部第一节间倒伏指数与抗折力相关系数的绝对值最大，第二节间、第三节间的依次减小。倒伏指数与弯曲力矩也呈极显著负相关，基部第一节间、第二节间及第三节间倒伏指数与弯曲力矩的相关系数分别为-0.302、-0.442、-0.414。基部各节间的抗折力与弯曲力矩均呈极显著正相关，相关系数表现为基部第一节间＜第二节间＜第三节间。因此，增强基部茎秆的抗折力是选育抗倒伏品种的主要目标。

2.4 杂交水稻抗倒伏特性与茎秆主要物理性状的相关性

从表4看出，杂交水稻基部第一节间、第二节间及第三节间的抗折力与茎秆粗度、茎壁厚度、节间基部至顶长度、节间基部至顶鲜重以及弯曲力矩均呈极显著正相关，与节间长度则呈负相关。基部节间的倒伏指数与节间长度呈正相关，与茎秆粗度、茎壁厚度、节间基部至顶长度、节间基部至顶鲜重和弯曲力矩呈显著或极显著负相关。

水稻茎秆的抗折力与倒伏指数受多因素的影响，不同亲本配置的杂交组合由于各不育系的遗传差异影响了杂交稻品种的茎秆基部节间表型性状，导致其倒伏特性表现出一定的差异。因此，选育抗倒伏的杂交水稻品种，除考虑恢复系的抗倒伏特性外，还必须考虑不育系的影响，选择茎秆基部节间短而粗壮、茎壁厚度大的亲本材料，对选育抗倒伏水稻品种具有明显的效果。

2.5 乐恢188系列杂交稻的茎秆抗倒伏特性

水稻的抗倒伏性与倒伏指数呈负相关，倒伏指数越小，植株越不易发生倒伏，其抗倒伏能力越强［14］。倒伏指数与抗折力成反比，与弯曲力矩成正比。从表5看出，金优188的倒伏指数最大，最易发生倒伏，基部第一、第二及第三节间的倒伏指数与其他品种的差异均达极显著水平。除对照品种Ⅱ优838外，冈优188、福伊优188以及蓉18优188的倒伏指数较小，其中，冈优188的基部3个节间的倒伏指数均较小，其抗倒伏性最强，发生倒伏的风险最小。表明，不同的不育系与同一恢复系杂交获得的杂交稻品种的抗倒伏性差异较大。

表3 倒伏指数、抗折力和弯曲力矩间的相关系数Table 3 Correlation coefficients among the lodging index，breaking resistant strength and bending moment

表4 抗折力和倒伏指数与主要物理性状的相关系数（n＝80）Table 4 Correlation coefficients between breaking resistant strength，lodging index and main stem physical characters（n＝80）

表5 不同水稻品种基部各节间抗折力、弯曲力矩和倒伏指数Table 5 Breaking resistant strength，bending moment and lodging index of different basal internodes of different hybrid rice varieties

3 结论与讨论

1）水稻植株抗倒伏能力与株高、节间长、节间粗度和茎壁厚度等植株性状密切相关。一般认为，水稻株高与植株抗倒伏能力呈负相关，即株高越高，抗倒伏能力越弱［1-2，14］。也有研究认为，株高与抗倒伏能力并无直接关系，适当增加株高能提高群体物质生产力、增加生物产量和经济产量［15-16］。本研究结果表明，株高与倒伏指数呈负相关，但相关系数较小（-0.217）。在乐恢188配组的系列品种中，金优188的株高明显矮于其他品种，但其倒伏指数却极显著地高于其他品种。说明，杂交水稻的株高与抗倒伏能力无太大的相关性。倒伏指数与各节间的茎秆粗度和茎壁厚度呈极显著负相关，抗折力与茎秆粗度、茎壁厚度等呈极显著正相关。因此，杂交水稻基部节间抗折力的提高可降低倒伏指数，提高抗倒伏能力，这与前人研究的结果基本一致。此外，水稻植株的抗倒伏能力与茎秆的组织解剖结构特征及化学成分等也有一定的关联。本文仅对不同不育系配组的杂交稻茎秆物理性状和力学特征及与植株抗倒伏性的关系进行初步分析，对于不同不育系配组的杂交稻植株茎秆的组织解剖结构和化学成分的差异有待进一步研究。同时，不同不育系的胞质效应与抗倒伏能力的关系也是值得进一步探讨的重要内容。

2）水稻的抗倒伏性主要受基因型与环境的互作影响，表现为复杂的数量性状遗传特征。已有研究表明，与茎秆抗倒伏性相关的遗传分析主要集中在倒伏指数、茎秆物理性状以及株高等的QTL研究［14，17-23］。本研究根据同一个恢复系与不同不育系配组获得的7个不同杂交水稻品种基部节间性状分析表明，不同的不育系配组产生的杂交稻品种的茎秆基部各节间的倒伏指数存在较大的差异。说明，不育系亲本对杂交稻的抗倒伏能力具有一定的影响。在乐恢188配组的系列品种中，与冈优188相比，金优188和菲优188更容易发生倒伏，这主要是因各品种基部节间物理性状的差异所致，金优188与菲优188的茎秆粗度和茎壁厚度均显著低于其余杂交稻品种，直接导致抗折力降低从而影响抗倒伏性。

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（责任编辑：姜 萍）

Correlation between Stem Physical Characteristics and Lodging Resistance Capability in Hybrid Rice Varieties from Combinations between Lehui 188×Different Sterile Lines

ZHUO Chifu，JING Yinqin，PENG Youlin，FAN Yongyi，CHEN Jing，JIANG Fen，HU Yungao＊
（RiceInstitute，SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mianyang，Sichuan621010，China）

The correlations between lodging resistance and different internodes’length，stem diameter，stem wall thickness，length from basal to spike top in hybrid rice varieties from Lehui 188×7 sterile lines to provide a reference for breeding of hybrid rice varieties with a lodging resistance.Results：The length of different basal internode is positively related to lodging index and negatively related to breaking resistant strength.The stem diameter，stem wall thickness and length from basal to spike top are negatively related to lodging index significantly and positively related to breaking resistant strength significantly.The lodging phenomenon occurs in Jinyou 188with the maximum lodging index easily because its stem diameter and stem wall thickness are less than other tested varieties but the lodging phenomenon does not occur in Gangyou 188，Fuyiyou 188and Rong18You 188with the minimum lodging index easily because of their bigger stem diameter and stem wall thickness.

rice；stem physical characteristics；lodging resistance capability；sterile line

S511

A

2016-05-10；2016-08-28修回

国家科技支撑计划项目“长江上游优质抗病种质创新与新品种选育”（2014BAD01B03-3）；杂交水稻国家重点实验室开放课题“长江上游地区杂交水稻骨干恢复系种群划分及高产机理研究”（2014KF01）；四川省省属高校科研创新团队建设计划项目“突破性水稻新材料的创制和应用”（14TD0011）；国家现代农业产业技术体系四川水稻创新团队岗位专家项目“氮高效种质创新研究”［川农业函（2014）91］；西南科技大学博士基金项目“水稻镉积累相关QTL分析”（15zx7118）

卓驰夫（1995-），男，农学专业在读本科。研究方向：水稻抗倒伏研究。E-mail：123258735＠qq.com

＊通讯作者：胡运高（1963-），男，研究员，从事水稻遗传育种研究。E-mail：swust.rri＠163.com

1001-3601（2016）09-0378-0046-05