水稻恢复系的农艺经济性状比较分析

□谭义川 曾松 徐敏 杨建刚 李乾安 魏应海 黄世君 刘建/乐山市农业科学研究院

杂交水稻自1976年大面积种植以来，已推广了40余年，累计推广种植面积超过5亿hm2，为我国水稻产业发展与粮食安全做出了重要贡献[1]。从20世纪50年代至今，水稻主推品种的遗传多样性经历了先逐步降低后显著提高的过程[2]。农艺性状是水稻的外在表现，通过农艺经济性状育种是最直接的育种手段。恢复系是杂交水稻不可或缺的组成部分，杂交水稻组合的更新与变迁，离不开恢复系的改进与发展；而恢复系的选育也是推动杂交水稻抗性与杂种优势提高的主要动力[3]。目前，我国的水稻恢复系种质资源十分丰富，但生产上大面积应用的恢复系之间的遗传背景比较单一，遗传相似系数较近[4、5]。本研究旨在通过对20份选育的水稻恢复系的农艺经济性状进行比较分析及聚类分析，为选育优质、高产的水稻新组合提供部分参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验的20份材料均由乐山市农业科学研究院提供，其中，4份材料为外引材料，16份为自选材料，分别为乐恢318、R6705、内恢99-14、华占、乐恢3411、乐恢978、乐恢4541、R6710、乐恢611、Rcr-10、成恢727、R3401、乐恢213、R3413、乐恢2303、乐恢152、Rcr-2、乐恢188、乐恢455、乐恢99。

1.2 试验方法

试验于2017年夏季在乐山市农业科学研究院临江试验基地进行。试验田前作为紫云英。2017年3月29日，进行冷水浸种；2 d后于恒温培养箱（温度为32 ℃、湿度为90%） 中催芽24 h；4月1日，播种；5月3日，移栽。小区完全随机排列，每小区6行，每行12株，栽培规格为30 ㎝×20 ㎝。田间管理与大田生产相同。

1.3 数据测定与分析

各小区成熟时取中间两行测定数据，测定项目见表1，测定方法参照《水稻种质资源描述规范和数据标准》进行。

数据整理在Excel 2007中完成，数据分析均通过SPSS 19.0版软件完成。

表1 各性状的方差分析结果

2 结果与分析

2.1 不同农艺性状的表现及差异比较

20份水稻恢复系的株高、有效穗数、穗抽出度等13个农艺经济性状的表现见表1。从方差分析结果（F值） 来看，该20份水稻恢复系在13个农艺经济性状下均表现为差异极显著，表明这20份水稻恢复系之间存在真实的差异。从变异系数来看，变异程度最大的性状是穗抽出度（131.95），其次是单穗皮壳数（66.95），表明这20份水稻恢复系在这两个性状上差异最大；变异程度最小的性状是穗长（9.80） 和株高（9.85），说明此20份恢复系在这两个性状上差异最小。

2.2 聚类分析结果

采用SPSS 19.0软件对20份水稻恢复系依据12个表型性状进行系统聚类分析（图1），在欧式距离为10时，可将其大致分为4类。第一类包含4个恢复系，以华占为代表，该类的典型性状为单株产量较高、株高矮、分蘖能力强、穗抽出度高、叶片较细长、单穗实粒数较多、结实率高。第二类包含12个恢复系，以成恢727和乐恢213为代表，该类的典型性状为单株产量一般、株高较矮、分蘖能力较强、结实率较高、千粒重高、单穗实粒数较少。第三类包含3个恢复系，以乐恢188为代表，此类表现为株型较为高大、叶片较宽、分蘖能力差、结实率低、单株产量较低、单株实粒数较多、千粒重较大。第四类仅有一个恢复系乐恢99，此恢复系的单株产量高、株型高大、分蘖能力一般、结实率较高、单穗实粒数多、千粒重小。

图1 20份水稻恢复系农艺经济性状的聚类图

3 讨论与结论

目前，随着劳动力成本提高和农村劳动力缺乏，传统的精耕细作模式已逐渐被粗放式、规模化种植取代。这要求杂交水稻具有更广泛的适应性和更高的抗逆能力。因此，育种专家们提出了多种类型的理想株型育种，如库西的少蘖、大穗模式，黄耀祥的“半矮秆丛生快长超高产株型模式”，杨守仁的“理想株形”和“巨型稻”，周开达的“重穗型”，等等[6～9]。同时，伴随生活水平的不断提高，人们对杂交水稻的品质与产量提出了更高的要求。基于此，杂交水稻的育种目标由传统的高产、优质、安全（高抗） 转变为现在的优质、安全、高产或稳产。杂交水稻不论是“三系法”育种还是“两系法”育种，都离不开恢复系的研究和发展。本试验从农艺经济性状出发，研究了20份新的水稻恢复系，通过聚类分析将其分为四类。第一类4个恢复系，以华占为代表，此类恢复系株高矮、单株产量较高、分蘖能力强、结实率高；其中，华占审定超过10个品种，这些品种都具有分蘖能力强、株高矮、千粒重较小的共同点（数据来源于国家水稻数据中心，下同），由此推断该类恢复系所组配品种以穗数型获得高产为主。第二类12个恢复系，以成恢727为代表，该类恢复系具有株高较矮、分蘖能力较强、结实率较高、千粒重高的特点；其中，成恢727已审定超过10个品种，这些品种的共同点是株高较矮、均在110 ～120 ㎝之间、单穗实粒数在147～185粒之间、结实率较高均在80.0%以上（平均为83.8%）、千粒重高（均在27.00 g以上），由此推断，使用此类恢复系选育品种时多为兼顾穗数与穗粒重的品种。第三类3个恢复系，表现为株型较为高大、分蘖能力差、单株实粒数较多、千粒重较大；其中，乐恢188审定了7个品种，这些品种株高均在115 ㎝以上， 单穗实粒数超过180 粒， 千粒重均在28.00 g以上，以此推断该类恢复系所选育品种多是大穗重穗型品种。第四类只有1个恢复系乐恢99，单株产量高，株型高大，分蘖能力一般，结实率较高，单穗实粒数多，千粒重小仅，21.97 g，该恢复系选育的品种可能是以穗粒数为主的大穗型品种。本试验的结果可作为育种专家们选育品种的参考，对杂交水稻新品种的选育和水稻生产具有一定的指导意义。