不同氮肥条件下水稻DUS测试性状表达的差异性

李华勇+王艳平+王显生+吴燕+沈奇

摘要：为了研究不同氮肥用量对水稻DUS测试性状表达结果的影响，选取了3种不同类型的水稻品种，通过4种不同氮肥处理方案，依据《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南 水稻》规定的相关性状，研究水稻测试中不同类型性状田间表达的变化差异，为水稻DUS测试种植管理规范的制定提供理论依据。同时，通过探讨这些性状表达得是否稳定，为水稻DUS测试结果判定提供参考。

关键词：水稻；DUS测试；性状表达；不同氮肥；差异性分析

中图分类号： S511.06文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）06-0106-05

收稿日期：2016-02-29

基金项目：江苏省农业科技自主创新资金[编号：CX（14）2001]。

作者简介：李华勇（1977—），男，江苏南京人，助理研究员，主要从事植物新品种DUS测试及指南研制工作。E-mail：lhy@jaas.ac.cn。植株新品种特异性（distinctness）、一致性（uniformity）和稳定性（stability）测试（以下简称“DUS测试” ）植物新品种保护的技术审查，是保证植物新品种授权客观、公正和准确的基础。如何使植物新品种DUS测试性状在种植管理过程中得到完整、准确地表达，是进行DUS判定和品种真实性评价的重要科技基础[1-3]。水稻（Oryza sativa）是我国主要的粮食作物之一，也是我国目前植物新品种权申请量最大的作物之一，全国水稻种植面积约占粮食作物面积的30%，产量接近粮食总产量的一半[4]。

水稻DUS测试是通过评价品种的特异性、一致性和稳定性，为水稻新品种授权提供科学依据，在水稻DUS测试中，性状表达的准确与否直接影响其品种“三性”的科学判定。性状是DUS测试、审查的基础[5]，性状的观测结果是水稻DUS测试的重要组成部分，是水稻品种权审查、品种真实性评价、维权打假的重要依据。但是，性状的表达受栽培管理因素影响较大，特别是栽培管理措施中的施肥量不同会直接影响到其品种的田间真实表达。氮肥是影响水稻生长发育和产量最敏感的因素之一，在我国水稻高产栽培中，纯氮用量已达 200～350 kg/hm2，远高于发达国家约150 kg/hm2的水平[6]。前人对于玉米、番茄等作物在不同栽培模式下对其数量性状表达的影响都进行了相关研究[7-9]，并根据性状的表达差异的不同，提出了相应的对策与建议。本试验选取3种不同类型的水稻品种，在不同施氮量下，研究水稻品种测试性状表达的变化，为水稻品种DUS测试的田间种植管理标准提供依据与参考。

1材料与方法

1.1试验材料

本试验共设6份参试品种，所有供试材料全部由农业部植物新品种保护办公室统一提供，见表1。

1.2试验设计

试验于2014和2015年连续2个相同的生长周期在农业部植物新品种测试（南京）分中心溧水植物科学试验基地进行。试验田块前茬作物为水稻，冬季耕翻冬垡，5月4日播种，6月5日移栽定植大田，单本扦插，行距20 cm，株距 20 cm，小区面积5 m2。统一各试验小区基肥用量，一次性施复合肥750 kg/hm2。根据水稻生长时期中营养生长的需要，对试验小区按处理方案A、B、C、D 4种标准实施尿素追施，具体分别按225、450、675、0 kg/hm2对供试材料种植小区进行处理，尿素含氮量（N）为46%。

1.3性状调查与数据处理

按照《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南 水稻》[10]（2012版）中规定的测试性状进行田间数据观测与调查，对于质量性状、假质量性状，采用小区群体观测并直接给予相应的代码与描述；对于数量性状，每个小区随机取20个正常生长的植株进行调查分析，取其平均值，根据分级标准，再转化成相应的代码。对度量数量性状田间数据通过完全随机设计，用LSD多重比较法进行统计分析。

2结果与分析

2.1不同施氮量，质量性状（QL）的表达结果及一致性评价

在4种氮肥处理方案下，对本试验供试的水稻品种的“倒二叶：叶片花青苷显色”“倒二叶：叶耳花青苷显色”、“穗：芒”“茎秆：基部茎节包露”和“茎秆：节花青苷显色” 5个质量性状进行观测并给出代码结果。通过数据比对，5个质量性状在不同处理方案下，其观测结果表现完全一致，易于准确判定其性状代码值。质量性状是不连续状态表达的性状，每个性状的表达形式能用单一的状态来描述，且一般不受环境影响[11]，由此可见，水稻DUS测试指南中的质量性状在4种不同的施氮量下，其氮肥效应对其影响极不显著，性状代码值保持一致且表达稳定，满足水稻品种DUS测试特异性准确判定的基本要求。

2.2不同施氮量，假质量性状（PQ）的表达结果与差异性分析

假质量性状的性状表达范围至少部分是连续的，但其变异范围是多维的[11]。田间试验中的A、B、C、D处理方案，对所有供试水稻品种中的16个假质量性状逐一进行了详细观测与调查，发现 “基部叶：叶鞘颜色”“倒二叶：叶舌形状”“穗：芒颜色（初期）”等12个假质量性状的观测表达结果完全一致，不同施氮标准对其影响极小，性状表达观测代码值基本保持一致、稳定；而性状“穗：芒分布”“穗：姿态”“穗：抽出度”的4个假质量性状表达结果在不同氮肥处理方案下，田间表达结果存在不一致，表现出较小的差异，其表达结果见表2。

由表2可以发现，在4种不同氮量下，性状“穗：芒分布”“穗：芒颜色（后期）”“穗：姿态”“穗：抽出度”大部分观测结果出现了1个代码间的差异，特别是在性状“穗：姿态”和“穗；抽出度”上尤为典型、突出，其主要原因跟氮肥的施用量有一定的关系，但没有固定的规律可循。表2同时也表明，常规品种FC01、CO2所施氮肥用量不同，影响相对较小，杂交品种FZ01、FZ02和不育系品种FB01、FB02同一性状间的差异变化分布较广，受影响度较大。品种自身的遗传特性，性状的表现对氮肥的敏感性，决定了该品种对氮肥的效应反应强弱有所不同；通过相关的分析，不同氮肥用量下，虽然这4个假质量性状的表达有差异，但都涵盖于假质量性状规定的允许值范围内，不影响测试的质量；水稻品种DUS测试的田间种植管理时，应引起高度重视，做到标准统一。

2.3不同施氮量，群体目测的数量性状（QN）表达结果与差异性分析

数量性状是从一个极端到另一极端之间的整个变异范围的性状，表达可以在一维的、连续或不连续的、线性的尺度上记录[11]。群体目测是通过感官观测并结合试验对性状的群体表达进行判定[12]，可见品种能否准确反映性状的表达状态对目测性状客观和准确的判定显得尤为重要。通过不同氮肥的处理方案，对指南中规定的群体目测数量性状进行了田间数据观测与客观比对，发现 “植株：生长习性”“倒二叶：叶片绿色程度”“倒二叶：姿态”“倒二叶：叶片茸毛密度”“倒二叶：叶舌长度”“穗：二次枝梗类型”“穗：分枝姿态”“小穗：外颖颖尖花青苷显色强度”8个数量性状表达结果存在差异变化，特别是性状“倒二叶：叶片茸毛密度”“倒二叶：叶舌长度”“穗：分枝姿态”“小穗：外颖颖尖花青苷显色强度”差异表达明显，在不同试验中，表达结果相差2个代码（表3）。同试验中，杂交品种和不育系品种的差异表现要明显高于常规种品种，通过分析，在不同施氮量下，表现出极显著差异，影响水稻品种DUS测试因外界因素的准确判定结果。

2.4不同氮肥处理方案，度量数量性状的表达结果与差异性分析不同氮量下，对供试的水稻品种的所有度量性状进行了数据处理和方差的分析，结果见表4。

本试验中对7个量测性状的数量性状的观测值进行了方差分析，试验结果（表4）表明：不同施肥方案下，数量性状受影响较大，数值的统计分析表现出极显著差异，在不同施氮下，6个性状都表现出了极显著差异，6份品种在性状“剑叶：叶片长度”“剑叶：叶片宽度”上表达差异最为明显，3份品种（FC02、FB01、FB02）在性状“植株：单株穗数”和3份品种（FC01、FZ02、FB01）在性状“穗：每穗粒数”上都表现出极显著差异，2份品种（FC01、FZ01）在性状“茎秆：长度”上表现出极显著差异，性状“穗：结实率”表现范围最小，只在品种FC02上表现出了极显著差异。

2.5不同氮量下，不同类型水稻品种数量性状（QN）表达差异性分析比较

结合试验数据，按不同水稻品种类型对参试的水稻品种的11个量测数量性状进行了分析比较，表5结果表明，不育系品种在性状“茎秆：长度”“剑叶：叶片宽度”“谷粒：长度”和“谷粒：宽度”这4个性状的变异系数明显高于杂交品种和常规品种，变异系数趋于1.23～2.43倍；常规品种和杂交品种除在性状“谷粒：宽度”上的变异系数差异较大外（159倍），其余性状的变异系数差异极小。

3结论

通过在4种不同施氮量下，对参试的3种品种类型的供试水稻品种进行了2个相同周期的田间试验，通过详细的数据调查和客观的田间观测，得出如下结论：

3.1质量性状受施氮量影响极小

不同处理方案下，所有性状的观测结果表达完全一致，满足水稻品种DUS测试特异性准确判定的基本要求。

3.2假质量性状在4种不同氮肥用量下

部分性状的表达虽然有差异，但都处于假质量性状规定的允许值范围内，不影响测试的最终判定结果。

3.3不同施氮方案对大数量性状的表达结果影响较大

性状间的表达差异达到显著水平，部分差异达到极显著水平；杂交品种和不育系品种在数量性状的表达差异上要比常规品种的差异变化大。因此，在种植管理时，尽量统一田间管理标准，合理施氮外，在对水稻品种DUS测试特异性判时，采用数量性状作为判断品种特异性时需多斟酌、慎重。

4讨论

UPOV对测试性状选择的基本要求是：在品种间表现出足够的差异，能够用于判定特异性，且性状表达相对稳定[8]。通过不同施氮量对水稻品种DUS测试性状的研究，表明氮肥是影响水稻品种DUS测试性状的重要因素，在该试验中氮肥施用量增大的范围内，性状“植株：单株穗数” “穗：每穗粒数”等都发生了相应的变化，氮量增加或减少，性状的表达结果却出现减小或增大，变化的规律并不稳定，这可能跟试验施氮量的尺度标准有一定的关系，还需在以后的试验中进一步加以验证。

试验结果显示不同品种在对氮肥的反应强弱也是各不相同的，性状类型的不同在氮肥施用量下的表达差异系数也是不同等的，为不同品种类型的水稻品种的合理种植管理测试带来一定的困难。因此，对于水稻DUS测试数量性状在不同施氮量下的测试结果的校正有待于进一步的试验、统一和规范。另外，不同的施氮条件下往往导致品种性状表现出极显著差异。结果也显示，不同施肥量下，不育系品种在“植株：单株穗数”“茎秆：长度”和“谷粒：宽度”综合变异系数较大，明显高于常规品种和杂交品种，如何有效的在田间种植设计上加以衡量，缩小其表达差异，还需通过在日常的水稻品种DUS测试中加以完善。

参考文献：

[1]GB/T 19557.1—2004植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南总则[S]. 北京：中国标准出版社，2014.

[2]TGP/11Examining Distinctness[R]. 国际植物新品种保护联盟（UPOV）文件，2007.

[3]TGP/10Examining Uniformity[R]. 国际植物新品种保护联盟（UPOV）文件，2007.

[4]侯佳明，王威、周海涛，等. 水稻DUS测试中主要数量性状分布规律的研究[J]. 吉林农业科学，2012，37（4）：7-9.

[5]TG/1/3植物新品种特异性、一致性和稳定性审查及性状统一描述总则[R]. 国际植物新品种保护联盟（UPOV）文件，2002.

[6]汪寿根，陈润兴. 不同氮肥用量对中嘉早17水稻产量的影响[J]. 现代农业科技，2011（5）：61-63.

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[10]国家质量监督检验检疫总局.GB/19557.7—2004植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南水稻[S]. 北京：中国标准出版社，2004.

[11]General introduction to the examination of distinetness，uniformity and stability and the development of harmonized descriptions of new varieties of plalnts[S]. UPOV，2002

[12]徐振江，刘洪，饶得花，等. 水稻新品种DUS测试目测性状标准品种的优化筛选[J]. 中国农学通报，2012，28（30）：