基于着粒密度的湖北省水稻穗型分类及其与产量和品质的关系研究

2019-07-22房振兵汪本福田永宏陈波范兵赵沙沙潘高峰

湖北农业科学 2019年11期

房振兵　汪本福　田永宏　陈波　范兵　赵沙沙　潘高峰

摘要：采用2017年湖北省中稻區试汇总报告中74个品种的产量构成因素、产量、稻米品质等数据，选用着粒密度进行聚类分析，并参考前人的分类标准，确定出着粒密度的穗型划分标准;进一步通过回归分析和方差分析探究着粒密度与产量的关系，并对穗型与稻米品质的相关性进行了分析。结果表明，74个水稻（Oryza sative L.）品种的穗部性状存在差异，变异系数从大到小依次为着粒密度、千粒重、穗粒数、有效穗、结实率、穗长，着粒密度的变异系数超过10%;74个品种按照着粒密度划分为3类穗型，着粒密度大于7.96粒/cm的为密穗型，小于6.85粒/cm的为稀穗型，介于两者之间的为中穗型;这3种穗型的品种在穗长、穗粒数、结实率、千粒重、着粒密度等指标上存在显著差异;产量与着粒密度呈典型抛物线关系（F=17.83，P<0.01），着粒密度为7.5～8.5粒/cm时产量达到峰值;中穗型的外观品质（垩白粒率、垩白度）、加工品质（出糙率、精米率、整精米率）、蒸煮品质（胶稠度、碱消值）均优于稀穗型和密穗型。因此，为保证选育高产且优质的水稻品种，应把着粒密度控制在7.5～8.0粒/cm。

关键词：水稻（Oryza sative L.）;穗型;着粒密度;产量;品质;湖北省

中图分类号：S511 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）11-0031-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.11.008 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Classification of panicle type and its relationship with grain yield and quality of rice based on grain density in Hubei province

FANG Zhen-bing1，WANG Ben-fu2，TIAN Yong-hong1，CHEN Bo1，FAN Bing1，ZHAO Sha-sha1，PAN Gao-feng1

（1.Xiangyang Agricultural Science Academy of Hubei Province，Xiangyang 441057，Hubei，China;2.Food Crops Institute，Hubei Academy of Agricultural Science/Hubei Key Laboratory of Food Crop Germplasm and Genetic Improvement，Wuhan 430064，China）

Abstract： Using the date of yield components， yield， and rice quality of 74 varieties from the mid-season regional trial summary report in Hubei in 2017， cluster analysis was carried out by grain density， and on the basis of this result the classification standard of grain density were determined by reference to the classification of predecessors. The relationship between grain density and yield was analyzed by regression analysis and variance analysis， and the correlation between panicle type and rice quality was analyzed. The results showed that there were differences in panicle traits among 74 rice（Oryza sative L.） cultivars. The coefficients of variation according to the order from big to small is grain density， 1 000-grain weight， grain number， panicle number， seed setting rate， panicle length. 74 varieties were divided into three types based on the grain density in panicle， including the dense panicle type， the loose panicle type and the semi-dense panicle type. The grain density was higher than 7.96 grain/cm for the dense panicle type， less than 6.85 grain/cm for the loose panicle type， and between 6.85 and 7.86 for the semi-dense panicle type. There were significant differences in panicle length， grain number， seed setting rate，1 000-grain weight， grain density among these three type varieties. Yield and grain density showed a typical parabolic relationship（F=17.83，P<0.01）， and the yield reached the highest when the grain density was between 7.5 and 8.5 grains/cm. The appearance quality（chalky grain rate， chalkiness）， milling quality （brown rice rate， milled rice rate， head rice rate） and cooking quality （gel consistency， alkali spreading value） of the dense panicle type were better than the loose panicle type and the semi-dense panicle type. Therefore， in order to ensure the high yield and high quality of the new varieties to be selected， it is necessary to control the grain density between 7.5 and 8.0 grain/cm as much as possible.

Key words： rice（Oryza sative L.）; panicle type; grain density; yield; quality; Hubei province

水稻（Oryza sative L.）穗型属于水稻株型的范畴，适合某一地区的理想穗型与当地的生态条件密切相关[1]。周开达等[2]根据水稻单穗重将长江中上游水稻划分为轻穗型、中穗型、重穗型3种类型;徐正进等[3]基于颈穗弯曲度将东北粳稻划分为直立型、半直立型、弯曲型。重穗型品种和紧穗型品种有着共同的特点，即穗数较少但千粒重高，直立型品种每穗粒数、结实率和千粒重较高[1]。水稻着粒密度与产量呈典型抛物线关系[4]，直立穗型有利于改善群体状况、增加透光度，进而有利于提高产量[5-7]。就稻米品质而言，弯曲型优于直立型[8，9]，紧穗型较散穗型表现出整精米率、垩白度降低的趋势[10，11]。

湖北省地处长江中下游，属于籼型水稻的主产区，研究出适宜湖北省水稻品种穗型分类的标准，探明穗型与产量、稻米品质的相关性，进而指导育种方向和田间生产显得尤为重要。本研究基于湖北省2017年中稻品种区域试验，通过对穗重、着粒密度进行聚类分析，并参考前人分类标准，确定出适宜长江中下游的水稻穗型分类标准，进而分析穗型与产量和品质的相关性。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本研究采用的数据是2017年湖北省中稻品种区试汇总报告中74个品种（品系）的参试结果统计数据（表1）。

1.2 试验设计

采用随机区组设计，3次重复，小区面积13.3 m2。小区长6.67 m，宽2.0 m，每小区插10行秧苗，每行40穴。栽插株行距为16.7 cm×20.0 cm。试验四周设置保护行。成熟期每小区选取5株水稻，调查株高、有效穗数、穗长、穗粒数、结实率、千粒重。收获后风干测定产量，稻谷储藏1个月后，委托农业部食品质量监督检验测试中心（武汉）测定稻米品质。

1.3 分析方法

利用Excel 2010整理数据，采用SPSS 20.0进行聚类分析、方差分析以及相关性分析。

2 结果与分析

2.1 穗部性状的品种间差异

由表2可知，74个品种的穗部性状存在明显差异。变异系数大小依次为着粒密度、千粒重、穗粒数、有效穗、结实率、穗长。着粒密度变异系数超过10%，表明有必要将不同品种按照一定的标准进行分类，才能科学地揭示品种着粒密度与产量、品质的关系。

2.2 穗型分类及相互关系

以水稻着粒密度为指标对74个品种进行聚类分析，参考文献[1-3]标准并结合材料实际情况调整分类标准，选择合适的欧式距离（图1）将试验材料分为密穗型、中穗型、稀穗型3种穗型（表3）。

由表4可知，密穗型包括15个品种，着粒密度平均为8.26粒/cm;中穗型包括28个品种，着粒密度平均为7.46粒/cm;稀穗型包括31个品种，着粒密度平均为6.47粒/cm。方差分析表明，不同类型间着粒密度差异达显著水平（P<0.05）。就着粒密度而言，湖北省目前的水稻品种以稀穗型居多，着粒密度整体处于较低水平。

2.3 穗型与穗部性状、产量的关系

从表5可以看出，按照着粒密度划分的密穗型、中穗型、稀穗型三者之间的有效穗无显著差异;稀穗型的穗长显著长于密穗型和中穗型;密穗型的穗粒数显著高于稀穗型和中穗型;稀穗型的结实率显著高于密穗型，但与中穗型差异不显著;稀穗型的千粒重显著高于密穗型和中穗型。密穗型和中穗型的产量差异不显著，但均显著高于稀穗型。

回归分析表明，着粒密度与产量呈典型的抛物线关系（F=17.83，P<0.01），着粒密度为7.5～8.5粒/cm，产量达到峰值（图2）。

2.4 穗型与稻米品质的关系

穗型与稻米品质的关系不如与穗部性状、产量的关系密切。但中穗型的外观品质（垩白粒率、垩白度）、加工品质（出糙率、精米率、整精米率）、蒸煮品质（胶稠度、碱消值）均优于稀穗型和密穗型（表6）。

3 讨论

徐正进等[1]划分穗型的标准为稀穗型（<7.0

粒/cm）、中穗型（7.0～8.5粒/cm）、密穗型（>8.5粒/cm）;孟维韧等[4]按照着粒密度划分穗型的标准为紧穗型（<7.4粒/cm）、半散穗型（7.4～8.6粒/cm）、半紧穗型（8.6～10.4粒/cm）、紧穗型（>10.4粒/cm）;本研究所涉及品種的着粒密度范围为5.85～8.60粒/cm，大于8.5粒/cm的只有两个品种。所以，北方粳稻的着粒密度划分标准不适用于长江中下游籼型杂交稻。

本研究采用湖北省2017年参加区试的水稻数据，主要目的是探讨穗型分类之间的关系，以及分析不同穗型间产量构成因素、产量和稻米品质之间的差异性，因此选用着粒密度进行聚类分析，并参考前人分类标准，划分为3种穗型。结果表明，密穗型品种有着穗短、穗粒数多、千粒重低的特点，其产量显著高于稀穗型，但跟中穗型差异不显著。进一步分析表明，着粒密度与产量呈典型的抛物线关系，着粒密度在7.5～8.5粒/cm，产量达到峰值，这与前人研究结果一致[5，9，10]。

本研究结果表明，湖北省的水稻类型以稀穗型居多，占比为41.89%。就产量而言，还有很大的提升空间。着粒密度是水稻实粒数与穗长的比值，提高着粒密度有两种途径：一是提高实粒数，可以通过提高结实率实现，或者选育颖花较多的品种;二是降低穗长，但是降低穗长同时又会减少穗粒数[12-14]。因此，如何提高着粒密度进而增加产量有待进一步研究。

稻米品质与穗部性状有着复杂的、显著的相关性，所有的穗部性状或多或少都会影响稻米品质，同时，稻米品质各项指标间也存在着复杂的此消彼长的关系[8]。本研究结果表明，中穗型品种的垩白度显著低于稀穗型和密穗型，而胶稠度和碱消值显著高于稀穗型和密穗型，同时，加工品质也优于稀穗型和密穗型，即中穗型品质优于稀穗型和密穗型，这与前人研究结果一致[14-16]。中穗型的直链淀粉含量显著低于密穗型，有研究表明[17]，直连淀粉含量与米饭的综合评价呈显著负相关。因此，中穗型的综合稻米品质优于稀穗型和密穗型。

综上所述，为保证选育出高产且优质的品种，应该把着粒密度控制在7.5～8.0粒/cm。

参考文献：

[1] 徐正进，陈温福，韩勇，等.辽宁水稻穗型分类及其与产量和品质的关系[J].作物学报，2007，33（9）：1411-1418.

[2] 周开达，马玉清，刘太清，等.杂交水稻亚种间重穗型组合选育——杂交水稻超高产育种的理论与实践[J].四川农业大学学报，1995，13（4）：403-407.

[3] 徐正进，陈温福，张龙步.直立和弯曲穗型水稻冠层光分布比较初报[J].辽宁农业科学，1990（3）：8-12.

[4] 孟维韧，王伯伦，吕军，等.水稻着粒密度对产量和品质形成的影响[J].华中农业大学学报，2009，28（3）：262-267.

[5] 徐正进，陈温福，张龙步，等.水稻不同穗型群体冠层光分布的比较研究[J].中国农业科学，1990，23（4）：10-16.

[6] 徐正进，陈温福，周洪飞，等.直立穗型水稻群体生理生态特性及其利用前景[J].科学通报，1996，41（12）：1122-1126.

[7] 张文忠，徐正进，陈温福，等.直立穗型水稻研究进展[J].沈阳农业大学学报，2002，33（6）：471-475.

[8] 徐正进，陈温福，张龙步，等.水稻品质性状的品种间差异及其与产量关系的研究[J].沈阳农业大学学报，1993，24（3）：217-223.

[9] 吕文彦，曹萍，邵国军，等.辽宁省主要水稻品种品质性状研究[J].辽宁农业科学，1997（5）：7-11.

[10] 徐大勇，杜永，方兆伟，等.江淮稻区不同穗型粳稻品种主要农艺和品质特性的比较分析[J].作物学报，2006，32（3）：379-384.