湖南省1985—2021 年审定水稻品种分析

朱练峰 俞晓敏 金建儿 孙红伟 汪玉军 王磊 鄂志国*

（1 中国水稻研究所，杭州310006；2 杭州市富阳区富春街道区域发展与治理中心，杭州311400；*通讯作者：ezhiguo@caas.cn）

水稻是我国乃至东南亚最主要的粮食作物，我国60%以上人口以稻米为主食[1]。湖南自古以来就是我国重要的粮仓，稻谷播种面积常年稳定在400 万hm2以上，高居全国首位[2]。湖南还是世界杂交水稻的发源地，普通野生稻自然雄性不育株的发现和三系杂交籼稻的成功配套，是继矮化育种之后的又一重大突破[3]，并先后育成了在生产上大面积应用的品种，如威优64、威优46、金优402 和金优207 等。湖南对我国两系杂交稻的选育和推广也起到重要推动作用[4]，湖南杂交水稻研究中心与江苏省农业科学院合作选育的两优培九，是迄今推广面积最大的两系杂交稻品种，独立完成的Y 两优1 号累计推广面积突破266.5 万hm2，是推广面积第4 大的两系杂交稻品种[5]。此外，湖南对我国籼稻品种的品质改良也有重大贡献，育成的农香32 连续获得了第一、二、三届全国优质籼稻品种食味品质鉴评金奖，在生产上得到大面积推广。

及时总结分析育成品种的特征特性，有助于育种家高效选择亲本，减少配组时的盲目性[6-7]。中国水稻品种及其系谱数据库（https://www.ricedata.cn/variety）[8-9]收录了1985—2021 年湖南省审定水稻品种1 085 个，我们从网站析出了这些品种的审定公告数据，对其进行分析，以期为今后的湖南省水稻育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

截至2021 年6 月30 日，中国水稻品种及其系谱数据库累计收录水稻品种已超过2.35 万份[5]，其中湖南省审定品种已收录至2021 年。在Excel 中编写VBA（Visual Basic for Applications）程序从数据库的审定公告中析出每份品种的生育期、株高、单产、有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒重、糙米率、整精米率、垩白度、透明度、胶稠度、直链淀粉含量、碱消值、稻瘟病抗性综合指数和白叶枯病抗性指数共16 种性状的数据。

1.2 数据分析

单产与生育期、株高及产量构成因子等之间的相关性分析，采用XLSTAT 2016 软件计算出皮尔逊相关系数 r 及 p 值。图1~图 3 采用 R 语言的 ggplot2 包绘制，其中，图1 是堆叠柱状图，图2 是箱形图，图3 是小提琴图。图2 箱体表示位于上四分位数和下四分位数之间的品种，即占比50%的品种，箱体中红色小横线表示中位值；图3 中越宽的位置，表示该值附近的品种越多，反之越少。

2 结果与分析

2.1 基本概况

1985—2021 年，湖南省级审定水稻品种共1 085个（图1，不含认定和地市级审定）。按育种方式分，杂交组合837 个（两系杂交稻414 个，三系杂交稻423个），常规稻140 个，不育系108 个（其中光温敏核不育系 47 个）；按亚种分，籼型 1 076 个，粳型 5 个，籼粳交4 个。

图1 1985—2021 年湖南省审定水稻品种数

2.2 品种性状分析

适宜的生育期、理想株型、高产稳产、优质和多抗，是水稻新品种培育的目标。我们挑选2002—2021 共20 年的审定品种（更早的资料因多种性状数据缺失，无可比性），分析这些性状变化的趋势，为今后的育种提供参考。

2.2.1 生育期

因地理位置和光温资源差异，湖南是个单、双季稻混作区。早稻常在3 月底播种，全生育期105~115 d；单季中稻通常4 月中下旬播种，全生育期多在125~145 d，个别品种长达148 d 以上，而少数短生育期品种仅116 d；单季晚稻（一季稻）常在5 月中下旬播种，全生育期120~130 d；双季晚稻常在6 月中下旬播种，全生育期110~122 d。同一生态区，因受前后茬作物影响，同一类型水稻品种的全生育期变幅不会太大。如早稻和连晚品种的生育期，20 年间内变化幅度很小。但与早些年份相比，2018—2021 年这4 年中稻育成品种的生育期略有缩短。

2.2.2 株高

水稻生物量大小与生育期长短正相关，早稻因生育期短，生物量低、株高矮，而中、晚稻生育期长，生物量和株高相对较高。从湖南省近20 年审定品种的特征特性看，138 个早稻品种，株高不足95.0 cm 的占到92.0%，仅2 个品种株高超过100 cm；254 个中稻品种，株高在110.0 cm 以上的约85.4%，仅1 个品种（黄华占）低于100 cm；140 个单季晚稻（一季稻），80.0%的品种株高在 109.2~122.2 cm 之间；328 个双季晚稻，80.0%的品种株高集中在98.9~114.9 cm 之间。

2.2.3 产量及其构成因子

去掉不育系和旱稻后，以2 年品种区域试验的单产均值为指标，对湖南省2002—2021 年审定水稻品种的单位面积产量变化进行了分析，发现品种的单产随时间推移总体呈上升趋势（图2）。与上文一致，我们将品种依生育期差异细分为早、中、单晚和连晚4 种类型后，发现除早稻单产20 年来没有显著变化，其他类型品种的单产随时间推移呈逐步上升态势。此外，从品种类型看，杂交稻相比常规稻有明显产量优势；从生态类型看，一季中稻或晚稻相对连晚有产量优势，连晚相对早稻也有产量优势，这与中、晚稻比早稻具有更长的生育期是一致的（图2）。

图2 湖南省2002-2021 年审定水稻品种单产

我们分析了单产与生育期、株高、有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重共6 个因子之间的相关性（表1）。发现不管是常规品种还是杂交组合，它们的单产与生育期、株高均显著正相关，且杂交组合的相关系数大于常规品种，表明适当延长生长天数或提高生物量，有助于水稻尤其杂交稻获得高产。此外，单产与每穗粒数显著正相关，但与有效穗数和千粒重负相关，且杂交稻在1%的水平上显著，这表明大多数水稻品种是通过大穗而不是多穗实现高产。

表1 湖南审定水稻品种单产与其他因子的线性相关性

2.2.4 品质

整精米率、垩白度、直链淀粉含量和食味品质是GB/T 17891-2017《优质稻谷》评价优质稻谷的关键指标，其中前3 个是定级指标，最后1 个是限制指标。由于早籼品种的品质普遍比中、晚籼差，且年度间早籼品种数不一，我们仅对中、晚籼的品质进行分析。此外，为了消除极个别品种的异常值影响，我们以中位值而不是平均值来代表年度内审定品种的整体情况。整精米率方面，2002—2004 年中位值逐年提高，此后17 年的中位值均保持在59.0%以上；垩白度方面，相对2011年之前，2012—2021 年的中位值有明显改善，仅2019年为6.4%，其余8 年均在国标2 级优质米的5%标准以下；直链淀粉含量方面，2012 年后的9 年明显降低，中位值都在16.0%以下，而2010 年前中位值均在20.0%以上，表明近些年审定品种的口感整体变软（表2）。食味品质在审定公告中未有体现，本文不作讨论。

除上述4 个指标外，糙米率、透明度、胶稠度和碱消值等指标，也反映大米的加工、外观和蒸煮品质，是NY/T 593-2013《食用稻品种品质》（简称“部标”）中评判优质食用稻的重要参数。仍以中、晚籼品种分析，糙米率方面，年度中位值在79.7%~82.2%之间波动，但相比2009 年之前，2013 年后降低约1.0 个百分点；透明度方面，20 年间变化不大，绝大多数品种均为1 或2级，仅有约4.28%的品种为3 或3 级以上；胶稠度方面，整体约92.3%的品种达到行业标准1 级优质米的标准（≥60 mm），2012—2014 年最高，中位值高达80.0 mm 以上；碱消值方面，达部标1 级优质米（≥6.0 级）的品种占77.0%，近10 年中2021 年表现最好，中位值达到6.1 级。

2.2.5 抗病性

稻瘟病和白叶枯病是影响水稻生产的两种最主要病害。由于稻瘟病抗性鉴定采用的指标较多，不同年度的指标有差异，为了统一，我们选用抗性综合指数分析了2007—2021 年湖南审定品种的稻瘟病抗性变化。整体上来说，2008—2015 年，水稻品种的抗稻瘟病能力得到快速提升，中位数品种从“感”提高到“中感-中抗”以上水平（图3），之后2016—2021 年的抗性一直稳定在这个水平，抗性中位值在4.0 级左右；白叶枯病方面，中位数品种的抗性从2007—2009 年的“感”提升至2012—2021 年的“中感”水平，中位值为 5.0 级或 6.0 级。

图3 湖南省2007-2021 年水稻审定品种稻瘟病抗性综合指数

3 讨论

3.1 杂交稻的选育和推广一直走在全国前列

湖南是水稻生产大省，近年播种面积稳居全国第1，总产量第2，约占全国的12.9%[3]，为我国粮食安全提供了重要保障。野败型细胞质雄性不育系的发现和三系配套的实现，为我国杂交稻的推广应用作出了开创性的贡献。此外，湖南杂交稻品种的选育和推广，长期以来一直走在全国前列，育成了一批在不同时期获得大面积应用的组合，如20 世纪80 年代的威优64，90年代的威优46 和金优402，21 世纪初的金优207 和Y两优1 号，以及近些年的C 两优华占和隆两优华占等，这期间先后涌现出一批广泛使用的不育系，如威20A、金 23A、Ⅱ-32A、T98A、培矮 64S、株 1S、Y58S、C815S和隆科638S 等。相比不育系不断推陈出新，湖南在恢复系的选育上相对欠缺，除早期广泛使用的测64-7、R402 和先恢207 等外，近些年应用面积较大的恢复系较少，一些推广面积较大的组合多是直接使用外省选育的恢复系，如中国水稻研究所的华占和广东省农业科学院的五山丝苗等。

表2 湖南历年审定水稻品种各品质性状中位值

3.2 品质和抗性明显改善

2002—2021 的20 年间，随着时间推移，总体上看，湖南省审定水稻品种直链淀粉含量下降，垩白度降低，糙米率和整精米率变化不大，稻瘟病抗性显著增强，白叶枯病抗性也有提升，这表明近年来湖南省审定品种的食味品质、外观品质和抗病性均得到改良。玉针香和农香32 等品种的育成应用，也标志着湖南省优质籼稻品种的选育取得新的突破。

3.3 多穗型向大穗型转变，单产显著提升

本文的分析表明，湖南省审定水稻品种的单产总体上随年份推移稳步升高，且单产与单位面积有效穗数负相关，而与每穗粒数正相关。我们进一步分析了2002—2021 年审定品种有效穗数和穗粒数的变化趋势，发现这20 年来，每穗粒数稳步上升，年度均值从2002 年的122.8 粒提高到2021 年的174.1 粒，变化趋势与单产提升一致；有效穗数逐步下降，年度均值从2003 年的315.4 万/hm2降低到 2016 年的 269.2 万/ hm2，后面 5 年略有回升。这些数据表明，湖南省审定品种的穗型多数已从“多穗型”转变为“大穗型”。