脆秆粳稻新品系主要特征特性的比较分析

李健 方兆伟 王宝祥 杨波 迟铭 卢百关 刘艳 陈庭木 刘金波 邢运高 徐波 孙志广 徐大勇

（连云港市农业科学院，江苏 连云港22200；第一作者：lijian8081@163.com）

水稻秸秆是我国主要的农作物秸秆之一，每年产量达1.85 亿t[1]。近几年来，随着农村经济的发展以及农民生活条件的改善，水稻秸秆已失去了往日的优势。目前，秸秆主要采用还田方式来处理，但普通的水稻秸秆具有高纤维、硅质化等特点，柔韧性强，机械难以粉碎，机收后如果不加以处理不易被降解利用[2]。同时，现有水稻茎秆的营养成分含量低，限制了其在畜牧生产上的应用。

NAGAO[3]在1963年发现了第1 个脆茎性状基因bc1。目前，已至少鉴定了20 多个水稻脆性突变体，并图位克隆了bc1、bc3、bc7 等10 余个基因[4]。与传统水稻相比，脆茎水稻最主要的特点是茎秆机械强度低，秸秆细胞壁厚度和纤维素含量下降，同时半纤维素、木质素含量上升，营养价值提高。陆荷微等[5]通过离子束诱变获得脆性突变体，研究发现其具有生长能力强、脆而抗倒的特点，秸秆易粉碎。汪海峰等[6]将脆秆水稻全株应用到生长肥育猪口粮的试验中，结果显示，脆秆水稻饲料降低了猪体内的脂肪沉积，胴体瘦肉率提高，使得胴体长度增加。

水稻脆秆特性使得其收获时秸秆容易破碎，利于直接还田，也减少了能耗，水稻脆性突变体具有很好的应用前景。但目前尚未培育出适合生产上应用的脆秆水稻品种。近些年，笔者广泛引进脆秆基因资源，筛选可利用基因，采取复交、回交等手段，育出了多个脆秆新品系。

1 材料与方法

1.1 试验材料

脆秆供体亲本脆137 来源于中国科学院合肥物质科学研究院，脆性表现为全生育期脆，成熟期茎秆脆而不倒，叶片脆，籽粒不脆。

2012年，将脆137 与中熟中粳水稻品种连粳7 号、徐稻3 号杂交，然后采取回交方式，将脆秆基因导入到常规品种中。在后代分离群体中选育出具有优良农艺性状、适合生产上种植的2 个脆秆新品系，暂定名CG16-3 和CG16-9。

1.2 试验方法

1.2.1 脆性判断

以成熟期田间手折水稻茎秆难易程度来判定茎秆脆性。

1.2.2 农艺性状考察

每个品种随机取10 株考察主要农艺性状，包括生育期、株高、穗长、单株有效分蘖数、每穗粒数、结实率、千粒重等。成熟期选取生长基本一致的10 株水稻，测定主茎各节间长度，用游标卡尺测定主茎各节间粗度，测定倒2 节间茎壁厚度。

茎秆粉碎率:参照陆荷微等[7]方式，将整株水稻从割台口喂入具有切草粉碎装置的沃德收割机，调查粉碎秸秆中长度小于5 cm 的秸秆质量占秸秆总质量的百分比。

1.2.3 品质分析

按照GB/T 17891-2017 的方法测定。

2 结果与分析

2.1 脆秆新品系农艺性状分析

由表1 可以看出，与脆性供体亲本脆137 相比，脆秆新品系CG16-3 和CG16-9 在生育期、千粒重、结实率方面表现出显著差异，其始穗期提前，生育期缩短，千粒重、结实率增加。与常规品种亲本相比，其株高极显著降低。产量方面，2 个脆秆新品系比常规品种连粳7 号低（差异极显著），比徐稻3 号略低（差异不显著），但均极显著高于脆137，具有较好的丰产性。

表1 脆秆品系与亲本农艺性状比较

表2 脆秆品系与亲本节间长度对比 （mm）

表3 脆秆品系与亲本节间厚度比较 （mm）

表4 脆秆品系与亲本稻米品质分析

大田栽培试验结果表明，这2 个脆秆品系田间生长状况良好，无倒伏现象发生，能够适应人工栽插和管理。采用沃德收割机进行秸秆粉碎，结果表明，CG16-3和CG16-9 秸秆能被轻易粉碎，秸秆平均长度＜5 cm，均匀地洒在田中，而对照徐稻3 号的稻秆则成堆堆积在田间。收割时易粉碎和细胞壁中较低的纤维素含量促使稻秆具有更高效的降解速率，因此选育的脆秆水稻新品系，可从品种源头上解决水稻秸秆还田难的问题。

2.2 脆秆新品系与亲本节间长度、粗度比较

从表2 可见，CG16-3 倒1 节、倒4 节、倒5 节节间长度与脆性供体亲本无显著差异，与常规亲本相比极显著降低。CG16-9 各个节间长度与亲本相比（除倒5节间外）均极显著降低，其株高只有79.80 cm，田间表现出较强的抗倒伏性。

从表3 可见，2 个脆秆新品系各个节间粗度与连粳7 号、徐稻3 号相比极显著降低，与脆137 相比，除倒2、倒5 节间外，其他各个节间粗度均极显著增加；2个脆秆新品系倒4 节间壁厚与脆137 相比差异不显著，与连粳7 号、徐稻3 号相比极显著减少。

2.3 脆秆新品系与亲本稻米品质分析

从表4 可见，与连粳7 号、徐稻3 号相比，2 个脆秆新品系整精米率、胶稠度极显著降低，糙米率、长宽比、垩白度以及直链淀粉含量差异不显著。

3 小结与讨论

江苏淮北稻区以种植中熟中粳稻为主，种植制度主要为稻麦两熟。由于水稻秸秆数量多，秸秆粉碎不彻底，给农民下一茬的种植带来极大困难，秸秆处理一直是需要解决的难题。对此，笔者从广泛引进脆秆种质资源入手，通过杂交、回交方式，育成了2 个脆秆水稻新品系。这2 个脆秆水稻新品系具有优良的农艺性状，在米质、产量等方面达到了农业生产的需求，且降低了植株的机械硬度，秸秆变脆，茎秆易于粉碎，可以直接还田，避免了因秸秆焚烧而带来的环境污染。同时秸秆中纤维素含量降低，也可以作为饲料直接利用，具有较好应用前景，可以进一步加大试验示范力度。

近年来，许多研究者对脆性水稻性状形成的分子机理进行了深入研究，发现多数脆性基因通过编码各种代谢酶类来调节水稻茎秆、叶片等组织的机械强度，以此提高自身抗倒伏、抗病虫害和抗逆能力。ELLIS 等[8]研究发现，细胞壁纤维素合成基因突变体可以使乙烯和水杨酸上调，进而增加对病原菌的抗性。田间栽培发现，脆秆品系对稻瘟病具有较强的抗性，是因为茎秆组分的改变还是携带抗稻瘟病基因，还需深入研究。