近40年辽粳(优)系列水稻品种分析

姜秀英王 佳吕 军潘争艳韩 勇白元俊

(1.辽宁省水稻研究所,辽宁 沈阳 100101; 2.辽宁省种业发展中心,辽宁 沈阳 110100)

水稻是辽宁省主要粮食作物之一,2018年水稻种植面积约58万hm2[1],近两年旱改水,种植面积有所增加。辽宁省水稻育种工作早在20世纪初已经开始,科研工作者经过多年的研究和探索,使水稻育种在品种株型改进、栽培技术改革、产量增加等方面取得突破性进展。20世纪世纪80年代以来,辽宁省水稻育种在理想株型与杂种优势利用育种理论指导下,尤其是以籼粳杂交、理想株型、水稻超高产育种为核心的中国超级稻育种理论指导下,选育出大量高产优质品种。

高产和优质是水稻科研和生产的两个重要目标,对单个品种、几年内审定品种、生产上有推广面积品种或是不同时期有代表性品种研究较多[2～7],对多年审定品种全面系统研究较少[8～11,13]。辽宁省水稻研究所是辽宁最重要的水稻科研育种单位之一,自1974年辽宁省农作物品种审定委员会成立以来,先后育成审定103个辽粳(优)系列常规和杂交水稻品种。其中辽粳5号及其衍生品种的育成,使理想株型直立穗品种成为北方籼粳杂交常规稻育种的主流,辽宁省水稻育种步入国际领先水平,为中国超级稻育种理论与实践做出了新贡献[6]。黎优57、辽粳326、辽粳454、辽粳294、辽粳9号、辽星1号等曾长期大面积推广应用。辽粳294既高产又优质,是辽宁省水稻生产上应用面积最大的优质米品种[6],辽粳433、粳优653成为新一代优质品种的代表。认真总结分析辽宁省水稻研究所审定水稻品种选育进程及趋势发展,分析育种发展历程中的内在规律,对育种家选择亲本具有极其重要的参考价值,有助于进一步提高辽宁省水稻育种效率。

1 材料与方法

本文以1980～2020年辽宁省水稻研究所审定水稻品种为材料,分析比较了不同时期产量及产量构成因素及品质性状的状况。数据来源于辽宁省农作物品种审定委员会审定材料、辽宁省农作物品种志。统计分析采用 Microsoft Excel(2007)、SPSS软件和DPS软件。稻米品质分级采用农业部行业标准NY/T593-2013《食用稻品种品质》。依照品种审定时间,每5年划分为一个时期进行分析。

2 结果与分析

2.1 育成品种的基本情况

1980～2020年辽宁省水稻研究所通过国家和省级审定水稻品种共计103个,常规稻69个,含4个糯稻,粳型三系杂交稻34个,占审定数量的33.0%(图1);其中省级审定品种88个(含86个辽宁省审定,1个江苏省审定,1个安徽省审定),国家级审定品种27个,省审同时国审品种12个。同时期辽宁省共审定水稻品种457个,含421个常规稻,36个杂交水稻,本研究辽宁省审品种占同期全省审定数量18.8%,包括中早熟类型 6个,中熟 24个,中晚熟45个,晚熟11个,其中旱稻2 个、糯稻2个。2001～2010年审定数量较多,占比34.0%,审定数量高峰期出现,主要得益于2000年《中华人民共和国种子法》颁布实施,市场主体多元化,大大激活了种子市场。2011年后品种审定标准提高了对抗性、品质的要求,种子市场收紧,市场经营主体发生变化,审定数量下降。

图1 不同时期审定品种数量

2.2 育成品种性状分析

国审品种与省审品种种植在不同的生态区,省审品种又分中早熟、中熟、中晚熟、晚熟类型,一段时期还设有旱稻组,不宜全部放在一起进行比较,糯稻品种因品质的特殊性,也不列入品质性状指标统计。本研究从辽审品种中选取审定数量最多的中晚熟类型的表型数据进行分析,包括44个品种。

2.2.1 产量分析

以两年区域试验平均产量为指标,考查不同时期品种产量变化趋势(图2)。整体上呈上升趋势,平均每个时期增长0.357 t/hm2,年均增长0.063 t/hm2。按平均单产每增加1 t/hm2为取得一次突破,40年育种共出现两次产量突破,即2001～2005年、2016～2020年,产量分别为9.3 t/hm2、10.3 t/hm2,比 1980～1985 年的7.8 t/hm2分别增长19.2%和32.1%,2016～2020年期间产量是1980～1985年期间的1.3倍。产量最高的是2017年审定品种辽粳1305,平均产量达到10.7 t/hm2。

图2 不同时期产量

对不同时期产量及其构成因素进行比较(表1),整体上产量水平持续提高,在2001～2005年、2016～2020年显著高于之前各个时期,2016～2020年显著高于其它时期;单位面积穗数在1986～1990年、1991～1995年略高于2016～2020年,显著高于其它时期,穗数呈现先增后降,近5年又有增长;成粒数在2001～2005年显著高于前4个时期,与后3个时期差异不显著,成粒数呈增长趋势;千粒重各时期差异不显著。

表1 不同时期产量及其构成因素比较

对产量及其构成因素进行相关分析(表2),产量与每穗成粒数呈极显著正相关,单位面积穗数与每穗成粒数呈极显著负相关。说明在一定种植密度下,通过遗传改良提高每穗成粒数是提高产量的有效途径。

表2 产量及其构成因素的相关系数

2.2.2 品质性状分析

由表3可以看出,品质性状变异系数较大的是垩白度、垩白粒率、透明度,依次是110.4%、81.4%、39.7%;其次是胶稠度、长宽比、蛋白质含量,变异系数依次是11.4%、11.0%、10.3%;其它性状变异系数均低于10%。总体上,品种间以垩白性状为主的外观品质差异较大,加工品质差异较小。粒长变异系数较低,粒型上差异较小,粒长变幅为4.8～5.8 mm,主要是短类型品种,少数属中粒型品种。

表3 品质性状差异

对不同时期品种主要品质性状进行比较可以看出(表4),加工品质中,糙米率各时期差异不显著,整精米率在1996～2000年、2011～2015年时期显著高于1980～1985年、1986～1990年和2001～2005年3个时期,总体呈波状增长趋势。外观品质中垩白度仅在1996～2000年时期均值超过3%,其它时期均值在3%以下。蒸煮品质中,直链淀粉含量在2001～2005年、2011～2015年、2016～2020年显著低于1980～1985年、1991～1995年,总体呈降低趋势;胶稠度在1996～2000年始,显著低于1980～1985年,低于1986～1990年和1991～1995年,但未达到显著水平。食味品质中蛋白质含量在1980～1985年和2016～2020年显著低于2011～2015年,与其它时期差异不显著,呈现先升后降的趋势。

表4 不同时期主要品质性状差异

2.2.3 抗性

中晚熟组审定品种在稻瘟病损失率级别上,达到抗以上的品种占比50%,达到中抗以上的品种占比93.2%。

3 结论与讨论

我国自20世纪30年代的水稻高秆品种到现在的超级稻经历了多次品种更替,每次更替都使产量有较大幅度的提高[11]。本研究1980年以来,育种产量水平持续提高,2001～2005年、2016～2020年与前期相比增产显著,取得了两次突破性进展。第一次产量显著提高主要是适当降低单位面积穗数,增加每穗成粒数,由穗数型向粒数型演变;第二次产量显著提高主要是保持成粒数的基础上,增加单位面积穗数,由粒数型向穗粒并重演变。不同时期单位面积有效穗数总体呈先降后升的趋势,每穗成粒数呈增加趋势,各时期千粒重没有显著差异。相关分析表明,产量三要素中每穗成粒数与产量呈极显著正相关,成粒数提高是增产的主要原因,这与王伯伦等研究基本一致[6,9,13,15]。各时期千粒重均值没有显著差异,成粒数近20年各个时期均值没有显著差异,千粒重突破和成粒数进一步提高成为目前育种的难题。高虹等对北方粳稻籼型血缘相对含量研究认为,籼稻血缘含量与每穗粒数存在显著的正相关性,与有效穗数存在显著的负相关性,籼稻血缘的引入拓宽了日渐狭窄的北方粳稻遗传基础,使北方粳稻产量进一步突破[12]。所研究品种近5年无论是平均产量还是单个品种产量均超过10 t/hm2,从单位面积穗数看,在超过一定阈值后,反而导致减产。穗数与粒数是一对矛盾体,存在极显著的负相关,同时提高非常困难。因此,保持成粒数的基础上,通过遗传改良提高单位面积有效穗数是当前获取高产的最有效途径。

迄今国内外对稻米品质进行了大量的研究,总的趋势是粳稻主要品质性状优于籼稻,北方粳稻品质特别是外观和食味品质优于南方粳稻[7]。本研究的主要品质指标均值全部达到部标优质以上水平。其中,整精米率、直链淀粉含量、胶稠度均值达到部优一级标准,糙米率、垩白度均值达到部优二级标准。育种进程中加工品质中整精米率有提高趋势,蒸煮品质中直链淀粉含量明显下降,以垩白度为代表的外观品质均值长期保持在3%以下的部标优质二级水平,并且有下降的趋势,垩白性状得到一定程度改善。总体上辽粳(优)系列水稻品种持续保持较高的加工品质,以整精米率为代表的加工品质和以直链淀粉含量为代表的蒸煮品质明显提高,以垩白性状为代表的外观品质有一定程度改善,不同时期垩白性状均值有下降趋势,品种间垩白性状仍存在较大差异,垩白性状是影响品质的重要因素。今后品质育种主攻方向应该是提高糙米率、降低垩白性状。