东北三省水稻籼粳属性的判定研究

李飞飞，夏英俊，徐正进，高 虹

（1 沈阳工学院生命工程学院，辽宁 抚顺 123122；2 沈阳农业大学 水稻研究所，沈阳 110866；3 辽宁省水稻研究所，沈阳 110101）

水稻（Oryza sativaL.）作为世界上最重要的粮食作物之一，在全球得到广泛种植。水稻单产的两次大飞跃都是建立在突破性种质资源的发现和利用上， 水稻矮化育种使稻谷单产增加20%～30%， 杂交稻又使稻谷单产在矮化育种的基础上再次增产20%［1-3］。进一步提高稻谷单产并实现水稻育种研究的全面突破， 是保障国家粮食安全的重要举措［1］。 东北是历来以高产优质著称的我国粳稻主产区， 且近年来水稻的种植面积也在不断扩大，对保障我国粮食安全起到举足轻重的作用，要进一步提高东北粳稻研究水平， 就需要根据实际情况开展核心科学与关键技术研究［4］。 而在实际育种工作中，要预先正确判别育种亲本的籼、粳属性，了解亲本的遗传信息，才能有效利用籼粳亚种间杂种优势。因此，将育种材料进行恰如其分的判定是籼粳亚种间杂种优势利用的基础， 对合理和有效利用种质资源及品种改良具有重要的理论和实践意义［5-7］。 因此本试验针对东北水稻籼粳属性进行了判定， 为今后推动东北籼粳杂交育种工作提供实际应用价值与理论依据［8-9］。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用辽宁品种26 份、吉林品种20 份、黑龙江品种19 份，典型籼稻（Oryza sativaL.var.indica）品种“9311”和典型粳稻品种“日本晴”作为对照样本，采用随机区组设计，两次重复。 于2012 年和2013 年分两年种植于沈阳农业大学水稻研究所试验田，每个品种种3 行，每行10 株，每穴插单株，栽植规格为30.0 cm×13.3 cm。 试验采用的是可以开闭的塑料薄膜保温大棚进行旱育苗， 土质为沙壤土，其肥料中等，进行井水灌溉培养。 底肥用磷酸二铵300 kg／hm2以及氯化钾225 kg／hm2，尿素l87.5 kg／hm2作为基肥施用，在返青期和分蘖期均施尿素112.5 kg／hm2。 其余栽培管理方式按照当地生产田的进度同步进行。

1.2 籼粳亚种属性的判定

采用程侃声（1993）形态指数法即程氏指数法和维管束数目比法， 即采用徒手切片法在水稻齐穗时选取长势均匀的5 个单株， 在显微镜下观察维管束数目，计算其比值。利用分子标记法确定籼粳基因型、计算籼粳基因频率。

1.3 数据统计

试验数据的分析处理以及图表等的绘制用到的是DPS 统计软件和SPSS 统计软件以及Excel办公软件。

2 结果与分析

2.1 程氏指数法分类结果

根据图1 可以看出， 东北三省试材程氏指数总积分在14.5～20，均表现为偏粳、粳稻类型，呈以偏粳类型居多的连续分布。 其中辽宁品种的总分在14.5～18 分， 属于偏粳类型之间， 吉林品种在15.5～18.5 分，黑龙江品种的程氏指数总分除了少部分是15.5 之外其余都在17～20，18.5 分以上的居多，普遍高于辽宁品种。说明虽然近些年东北稻区生产推广的多数品种均是籼粳杂交而来， 但黑龙江多数品种用程氏指数法的分类结果依然属于粳稻类型， 说明所用的试材黑龙江品种的籼稻基因型含量低于辽宁和吉林的品种。

2.2 维管束数目比法分类结果

从图2、图3 可以看出，东北三省不同地区不同品种中都没有偏籼类型出现， 在大维管束比和大小维管束比之间均呈从中性到偏粳类型到粳型的连续分布，偏粳和粳型居多。这一结果与程氏指数法的分类结果基本相同。 在大维管束比和大小维管束比的结果比较上， 黑龙江的品种在大小维管束数目比之间并没有表现出中性2 级的存在，在辽宁和吉林地区之间的比较结果基本相同，辽宁地区更为明显。

2.3 分子标记法分类结果

据表1 可知，在东北三省的65 份水稻品种中除了 “卫国”、“关东107”、“吉粳62”、“九稻46”、“吉粳94”、“龙粳8”粳稻型基因频率为1，籼稻型基因频率为0 以外， 其余品种均或多或少已含有一定量的籼稻型基因频率。

2.4 籼粳杂交对东北水稻品种的遗传影响

根据不同地区籼（粳）性血缘含量的方差分析（表2）得知，辽宁地区的籼性血缘含量显著高于吉林和黑龙江的品种，达到0.0592，黑龙江的籼性血缘含量虽然和吉林品种未达到显著但是是最低的，为0.0306，粳性血缘含量按照黑龙江、吉林、辽宁从高到低的顺序排列。

对东北三省地区的各品种按照不同年代进行籼（粳）性血缘含量方差分析（表3）得知，2000 年以后育成品种的籼性血缘含量最大，达到0.0684，之后是80 年代育成品种的籼性血缘含量，为0.0582， 然后是2000 年的品种籼性血缘含量为0.0410，90 年代的品种为0.0399，70 年代育成的品种籼性血缘含量最小，是0.0185，也就是说明在80 年代的时候籼性血缘对粳稻品种有一定冲击，到了90 年代有一定回落，之后在2000 年和2000年以后人们又开始注重籼粳的杂交了。

对东北三省不同年代和不同地区间育成品种的籼（粳）性血缘含量进行方差分析（表4）得知，辽宁地区2000 年以后育成的品种籼性血缘含量最大，达到0.1001，也在所有品种中籼性血缘含量达到最大；而吉林地区是在2000 年育成的品种籼性血缘含量最大， 为0.0431，80 年代育成品种籼性血缘含量最低，在所有品种中也达到最低；黑龙江地区是在80 年代时候育成的品种籼性血缘含量最大，与吉林地区的正好相反，粳性血缘含量与籼性血缘含量的变化趋势也是相反的。 70 年代期间的东北三省品种的籼性血缘含量是黑龙江＞吉林；80 年代和90 年代期间籼性血缘含量均表现为辽宁＞黑龙江＞吉林； 2000 年以后育成的东三省品种籼性血缘含量表现为辽宁＞黑龙江＞吉林。其中在辽宁2000 年以后育成的品种和80 年代育成的品种显著高于吉林80 年代育成的品种外，其他品种未达到显著水平。

3 结论

（1） 利用三种判别籼粳属性和成分的方法对65 份水稻品种进行分类，其结果发现三者符合度很高， 虽然维管束数目比法还没准确定为可以作为程氏指数法的补充进行籼粳属性的划分，但本试验的结论是维管束数目比的结果与其它两个分类方法基本相符。 维管束数目比法在解剖学水平上进行籼粳属性的判定，程氏指数法从形态学角度进行籼粳属性的判定，虽然比较容易受人为因素的影响，但具有简单、便捷的优点，仍然很适用。 而分子标记方法从遗传分化角度进行籼粳属性的判定，相比之下比较客观、准确，更具有代表性。

（2） 本试验利用分子标记法对东北三省不同年代不同地区的水稻品种进行籼性血缘比例的分析。 结论是东北三省的65 份水稻品种中除了“吉粳94”、“龙粳8”、“卫国”、“关东107”、“九稻46”、“吉粳62”等6 个品种的粳稻血缘含量达到100%以外， 其余品种均或多或少已含有一定量的籼稻血缘成分。

表1 67 份水稻品种的Fi 值和Fj 值

续表1

表2 不同地区籼（粳）性血缘含量方差分析

表3 不同年代籼（粳）性血缘含量方差分析

（3） 东北三省2000 年以后育成品种籼性血缘达到（Fi＝0.0684）最大，其次是80 年代育成品种 （Fi＝0.0582），70 年代育成品种籼性血缘含量（Fi＝0.0185）最小。 说明在80 年代时期籼性血缘对粳稻品种的血缘有一定冲击，而在90 年代时候籼粳杂交工作有一定回落，之后到21 世纪时期籼粳杂交育种工作又引起人们的重视， 并且有了一定进展。

表4 不同年代不同地区间籼（粳）性血缘含量方差分析

（4） 东北三省育成的粳稻类型在功能位点上籼型基因频率表现为：辽宁大于吉林大于黑龙江，基 因 频 率 分 别 是 Fi ＝0.0592，Fi ＝0.0330，Fi ＝0.0306。其中辽宁地区的籼性血缘含量最高，说明辽宁地区对籼粳杂交的利用率最高，另一方面也能看出这与高纬度地区和籼性血缘含量的存在有一定关系。 说明籼性血缘的引入根据东北三省地区不同而引入的最佳比例也不同， 所以根据地区的不同应选出最适合每个地区的籼性血缘含量， 在育种工作中能更好的体现籼粳杂交优势利用。