基于穗重对长江中下游水稻穗型分类及其与产量和品质关系的研究

房振兵 潘高峰 汪本福 陈波 范兵 赵沙沙 田永宏

摘要：采用2017年湖北省中稻区试汇总报告中74个品种的产量构成因素、产量、稻米品质等数据。首先以穗重进行聚类分析，并参考前人的分类标准，确定出穗重的穗型划分标准。进一步通过回归分析和方差分析探究穗重与产量的关系，最后进行穗型与稻米品质的相关性分析。结果表明，74个水稻（Oryza sativa L.）品种的穗部性状存在差异，变异系数从大到小依次为千粒重、穗粒数、穗重、有效穗、结实率、穗长;根据聚类分析结果以及参考前人的划分标准，74个品种按照穗重分为3类，穗重大于4.25 g的为重穗型，穗重小于3.60 g的为轻穗型，介于两者之间的为中穗型;重穗型的穗长、穗粒数、结實率、千粒重、穗重与轻穗型和中穗型差异显著;产量随着穗重的增大而增大，呈极显著线性相关（F=11.28）;重穗型的外观品质（垩白粒率、垩白度）、蒸煮品质（胶稠度、碱消值）优于轻穗型和中穗型。因此，为了保证选育的新品种高产且优质，需尽可能的提高穗重。

关键词：水稻（Oryza sativa L.）;穗重;穗型;产量;品质

中图分类号：S511         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2018）24-0074-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.24.020           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： The yield components， yield and rice quality of 74 varieties in the 2017 Hubei mid-season regional trial summary report were selected. Firstly， cluster analysis was carried out by panical weight， and the classification standard of panicle weigh were determined by reference to the classification of predecessors. The relationship among panicle weight， yield was analyzed by regression analysis. Finally， the correlation between panicle type and rice quality was analyzed. The results showed that there were differences in panicle traits among 74 rice （Oryza sativa L.） cultivars. The coefficients of variation according to the order from big to small was 1 000-grain weight， grain number， panicle weight， panicle number， seed setting rate， panicle length. According to the results of cluster analysis and reference to the classification standard of predecessors，74 varieties were divided into three categories according to panicle weights， the panicle weight was larger than 4.25 g for heavy panicle type， and the panicle weight was less than 3.60 g for thin panicle type. The middle panicle type was between the two; The panicle length， the number of grains， the seed setting rate， the 1 000-grain weight， the panicle weight， of heavy panicle type were significantly different with the thin panicle type and the middle panicle type; Yield increased with panicle weight， yield was significantly positively correlated with panicle weight（F=11.28）; The appearance quality（chalky grain rate， chalkiness），cooking quality（gel consistency， alkali elimination） was better than thin panicle type or the middle panicle type. Therefore， in order to ensure the high yield and high quality of the new varieties to be selected， it was necessary to increase the panicle weight as much as possible.

Key words： rice （Oryza sativa L.）; panicle weight; panicle type; yield; quality

中国有60%以上的居民选择稻米作为主食，水稻（Oryza sativa L.）的生产事关国家粮食安全。从20世纪90年代开始，超高产育种在国内发展迅速，截至2017年，农业部先后批准了超级稻品种166个，水稻单产显著提高[1-5]。在超级稻发展战略带动下，湖北省的水稻育种近年来发展迅猛，大量品种和苗头品系涌现，但是基于穗型分类、系统研究穗型与产量和品质的关系鲜见报道。水稻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[6]，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。

周开达等[7]根据水稻单穗重将水稻划分为轻穗型、中穗型、重穗型3种类型，Yamamoto等[8]基于水稻着粒密度划分为紧穗型、半紧穗型、半散穗型和散穗型，徐正进等[9]基于颈穗弯曲度划分为直立型、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[6]。水稻穗重与产量呈极显著正相关，但着粒密度与产量呈典型抛物线关系[10]，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[11-13]。就稻米品质而言，弯曲型优于直立型[14，15]，紧穗型较散穗型表现出整精米率、垩白度降低的趋势[16，17]。

1  材料与方法

1.1  数据来源

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）（表1）的参试结果统计数据。

1.2  试验设计

采用随机区组设計，3次重复，小区面积13.3 m2。小区长6.67 m，宽2.00 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。

成熟期每个小区选取5株水稻，调查株高、有效穗数、穗长、穗粒数、每穗粒数、结实率、千粒重等指标。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

表2表明，74个品种的穗部性状存在明显差异。变异系数大小依次为千粒重、穗粒数、穗重、有效穗、结实率、穗长。变异系数越小，说明该因素受环境影响越小，表现越稳定。变异系数越大，变动幅度越大，会增加选育理想性状的机会。同时，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产量、品质、产量构成因素的相关性。

2.2  穗型分类及相互关系

以水稻穗重为指标对74个品种进行聚类分析，参考文献[6-8]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）将试验材料分为重穗型、中穗型、轻穗型3种穗型（表3、表4）。

2.3  穗型与穗部性状、产量关系

从表5可以看出，穗型与穗部性状关系密切。基于穗重划分的重穗型、中穗型、轻穗型3个类型的有效穗差异达到显著水平;重穗型水稻的穗长显著长于轻穗型;轻穗型和中穗型的穗粒数差异不显著，但均显著低于重穗型;重穗型和中穗型的结实率无显著差异，但均显著高于轻穗型品种;3个类型水稻的千粒重差异显著，重穗型显著高于中穗型和轻穗型。重穗型水稻的产量显著高于中穗型，中穗型产量显著高于轻穗型。

回归分析（图2）表明，穗重与产量呈极显著正相关（F=11.28**），水稻产量随着穗重的增大而增加。

2.4  穗型与稻米品质关系

穗型与稻米品质的关系不如与穗部性状、产量的关系密切。进一步分析之后，仍可发现一定规律。基于穗重分类的中穗型的加工品质如出糙率、精米率，优于轻穗型和重穗型，但差异不显著;重穗型的外观品质如垩白粒率、垩白度优于轻穗型和中穗型;重穗型的蒸煮品质如胶稠度、碱消值优于轻穗型和重穗型（表6）。

3  小结与讨论

水稻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[6]，周开达等[7]划分轻穗型、中穗型、重穗型的类平均穗重分别为2.2、3.2、5.3 g，徐正进等[6]划分轻穗型、中穗型、重穗型的标准为<2.3 g、2.3～2.9 g、>2.9 g，本试验的74个品种的穗重平均值为3.92 g，且全部穗重都在3.0 g以上，不存在大于5.0 g的品种。因此，套用四川省籼型杂交稻和北方粳稻的穗重分类标准显然不适合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，因此选用穗重进行聚类分析，并参考前人分类标准，划分为3种穗型。本研究表明，重穗型品种的有效穗显著低于轻穗型和中间型、穗粒数显著高于轻穗型或中间型、三者之间穗重差异显著，这与前人的研究结果[6]一致，基于穗重划分的不同穗型间产量差异显著。虽然重穗型的有效穗较少，但穗重的正效应较大，因此重穗型的产量显著高于中穗型和轻穗型，穗重与产量极显著线性相关。因此，在选育品种时，应尽量增加穗重来提高产量。增加穗重有以下3种方法：一是增加每穗实粒数，可以通过提高结实率或者选育大穗品种实现，二是增大千粒重，三是两者兼顾[18]。

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的影响稻米品质，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[19]。本研究表明重穗型品种的外观品质如垩白度、垩白粒率显著优于轻穗型和中穗型，碱消值较高而直链淀粉较低，有研究表明，直连淀粉含量与米饭的综合评价呈显著负相关[20]，因此，尽管重穗型品种的加工品质如出糙率、精米率稍弱于中穗型，但综合米质要优于中穗型和轻穗型，这与前人研究结果[6，21]不尽相同，主要原因是品种不同导致，同时，也说明长江中下游育种家选育品种已经借鉴了其他生态区的经验，选育出了适合本区域的品种。

基于穗重将湖北省水稻分为重穗型、中穗型、轻穗型，标准依次为穗重>4.25 g、3.60～4.25 g、<3.60 g，水稻穗重与产量呈极显著正相关，重穗型的水稻品质优于轻穗型和中穗型，因此，为了保证选育的新品种高产且优质，需尽可能的提高穗重。

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