基于DUS测试性状的广西地区常规水稻分析评价

吴小奋 周传猛 黄晓琴 梁琳 陈海凤 肖荣华

(广西农业科学院玉林分院/玉林市农业科学院，广西 玉林 537000)

种子是农业的“芯片”，种业是国家战略性、基础性产业。随着2021年7月9日中央全面深化改革委员会第二十次会议审议通过的《种业振兴行动方案》，进一步把种源安全提升到关系国家安全的战略高度[1]。广西是我国水稻优势产区，位于华南双季稻作区[2]，2022年广西粮食播种面积282.93万hm2，同比增加6400hm2，粮食总产量1393.1万t，同比增加6.6万t，为稳定经济大盘提供了坚实支撑[3]。常规水稻相较于杂交水稻具有种子繁殖和生产风险小的优势，同时常规水稻更适合轻简栽培[4]，促进常规水稻品种的选育与推广种植对促进我国水稻生产的稳定发展具有重大意义。本研究基于水稻常规品种特异性(Distinctness)、一致性(Uniformity)和稳定性(Stability)测试(简称DUS测试)性状对广西地区常规水稻品种部分DUS测试性状进行相关性分析和聚类分析，以期明确各性状的变异程度，评价性状间的相关关系，为我国常规水稻品种的选育和栽培推广提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料和试验地概况

供试材料为2022年在农业农村部植物新品种测试(玉林)分中心进行测试的52个常规水稻品种，用田间编号数字1～52表示。试验于2022年7—11月在农业农村部植物新品种测试(玉林)分中心试验基地进行。

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计，小区面积为8.4m2(2m×4.2m)，株行距均为0.2m，3次重复，湿润育秧、单本苗移栽，试验地四周设1.5m宽保护行，田间管理与当地大田生产基本相同。从《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 水稻》中选取“基部叶：叶鞘颜色”等37个具有代表性的表型性状，见表1，进行测定，数据采集方法严格按照测试指南的要求进行。

表1 52个水稻品种性状分析

1.3 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2010输入和整理数据，SPSS 17.0进行相关性分析和聚类分析及作图。

2 结果与分析

2.1 常规水稻品种的性状变异分析

由表1可知，52个常规水稻品种性状中有11个性状表现一致，具体是X1基部叶鞘颜色均为绿色，X7倒2叶叶舌形状均为二裂，X11外颖颖尖花青甙显色强度(初期)和X19外颖颖尖花青甙显色强度(后期)均为无或极弱，X12柱头颜色均为白色，X13外颖茸毛密度均为中等，X15穗姿态均表现为强烈下弯，X16二次枝梗类型均表现为中，X17穗分枝姿态均表现为半直立，X22谷粒外颖修饰色均为无，X24糙米颜色均为浅棕色；其余26个性状间存在一定差异，变异系数在4.85%～43.82%。变异系数>10%的有17个性状，依次为X4倒2叶姿态(43.82%)，X14剑叶姿态(后期)(42.22%)，X5叶片茸毛密度(40.07%)，X2植株生长习性，X10叶片卷曲类型，X21外颖颜色，X25糙米香味，X9剑叶姿态(初期)，X26单株穗数，X30剑叶宽度，X27茎秆直径，X23糙米形状，X20护颖长度，X33千粒重，X37糙米宽度，X6叶舌长度和X29剑叶长度(10.55%)；其余9个性状变异系数在10%以下，依次为X35谷粒宽度(9.70%)，X18穗抽出度，X28茎秆长度，X3叶片绿色程度，X31穗长度，X34谷粒长度，X36糙米长度，X8抽穗期，X32结实率(4.85%)。当变异系数>10%时，表明材料间差异较大[5]，本试验37个性状中有17个性状变异系数>10%，表明供试材料间存在较大的差异，有利于品种间的比较和筛选。

2.2 常规水稻品种性状的相关性分析

为进一步分析广西地区常规水稻品种性状间的关系，本研究对52个水稻品种的26个存在差异的性状进行了相关性分析，见表2。结果表明，相关系数达显著水平有118个，约占325个相关关系的36.31%，可见性状间相互影响程度极大。

表2 52份水稻品种性状相关性分析

倒2叶姿态、抽穗期与植株生长习性，倒2叶姿态、茎秆长度与叶片绿色程度，剑叶长度、糙米宽度与倒2叶姿态，穗抽出度、单株穗数与叶片茸毛密度，糙米香味、茎秆长度与叶舌长度，糙米宽度与抽穗期，外颖颜色与剑叶姿态(初期)，剑叶姿态(后期)、外颖颜色与叶片卷曲类型，糙米香味、单株穗数、穗长度与护颖长度，茎秆长度、穗长度与外颖颜色，千粒重与茎秆直径，剑叶长度与茎秆长度，穗长度、糙米宽度与剑叶长度呈显著(0.05水平)正相关关系。

茎秆直径与植株生长习性，茎秆直径与倒2叶姿态，护颖长度、糙米形状、穗长度、谷粒长度、糙米长度与叶舌长度，剑叶宽度与抽穗期，剑叶姿态(后期)、剑叶宽度与剑叶姿态(初期)，剑叶长度与叶片卷曲类型，外颖颜色与剑叶姿态(后期)，糙米形状、谷粒长度、糙米长度与护颖长度，剑叶长度与外颖颜色，单株穗数、茎秆长度、穗长度、谷粒长度、糙米长度与糙米形状，茎秆长度、谷粒长度、糙米长度与单株穗数，剑叶长度、剑叶宽度、谷粒宽度、糙米宽度与茎秆直径，穗长度、谷粒长度、糙米长度与茎秆长度，剑叶宽度与剑叶长度，千粒重、谷粒宽度、糙米宽度与剑叶宽度，谷粒长度、糙米长度与穗长度，谷粒宽度、糙米宽度与千粒重，糙米长度与谷粒长度，糙米宽度与谷粒宽度呈极显著(0.01水平)正相关关系。其中，相关系数>0.8的有谷粒长度与糙米长度(0.94)、谷粒宽度与糙米宽度(0.88)、糙米形状与糙米宽度(0.85)、千粒重与谷粒宽度(0.83)。

穗抽出度、护颖长度、单株穗数、茎秆长度与植株生长习性，抽穗期与叶片绿色程度，糙米形状与倒2叶姿态，剑叶长度、糙米宽度与叶片茸毛密度，剑叶姿态(后期)、茎秆直径、糙米宽度与叶舌长度，穗长度与剑叶姿态(初期)，剑叶长度与穗抽出度，谷粒宽度与护颖长度，剑叶长度与单株穗数，谷粒宽度与茎秆长度呈显著(0.05水平)负相关关系。

叶片绿色程度、谷粒长度、糙米长度与植株生长习性，剑叶姿态(初期)与叶片绿色程度，单株穗数、谷粒长度、糙米长度与倒2叶姿态，茎秆直径与叶片茸毛密度，剑叶姿态(初期)、剑叶宽度与叶舌长度，糙米形状与抽穗期，穗抽出度与叶片卷曲类型，茎秆直径与穗抽出度，茎秆直径、糙米宽度与护颖长度，茎秆直径、剑叶宽度、千粒重、谷粒宽度、糙米宽度与糙米形状，茎秆直径、剑叶宽度、千粒重、谷粒宽度、糙米宽度与单株穗数，谷粒长度、糙米长度与茎秆直径，糙米宽度与茎秆长度，结实率与剑叶长度，穗长度、谷粒长度、糙米长度与剑叶宽度，谷粒宽度、糙米宽度与穗长度，谷粒宽度、糙米宽度与谷粒长度，糙米长度与谷粒宽度，糙米宽度与糙米长度呈极显著(0.01水平)负相关关系。

2.3 常规水稻品种聚类分析

对52个常规水稻品种性状进行系统聚类，由图1可以看出，当欧氏距离为20时，可将52个水稻品种分为3类，各类水稻数量性状的均值见表3。Ⅰ类包含33个品种，占总数的63.46%，品种性状主要表现在单株穗数、结实率最高，茎秆长度、穗长度、谷粒长度和糙米长度适中，茎秆直径、剑叶长度、剑叶宽度、千粒重、谷粒宽度和糙米宽度最低。Ⅱ类包含11个品种，占总数的21.15%，品种性状主要表现在茎秆直径、剑叶宽度、谷粒宽度和糙米宽度最大，剑叶长度和千粒重适中，单株穗数、茎秆长度、穗长度、结实率、谷粒长度和糙米长度最小。Ⅲ类含8个品种，占总数的15.38%，品种表现为茎秆长度、剑叶长度、穗长度、千粒重、谷粒长度和糙米长度最大，单株穗数、茎秆直径、剑叶宽度、结实率、谷粒宽度和糙米宽度均适中。

图1 52个水稻品种性状聚类分析

表3 3类水稻品种数量性状分析

3 讨论

本研究对52份常规水稻品种在广西地区种植所表现的性状进行分析，结果表明，供试材料部分性状表现稳定、一致，26个性状变异系数在4.85%～43.82%，其中变异系数>10%的有17个性状，表明各性状具有较丰富的变异度，品种遗传背景和性状表现类型丰富，品种间存在较大的差异，这与陈越等[6]、梁琳等[7]研究得出水稻种质资源存在较大遗传差异的结果一致，性状表现类型多样性和丰富性有利于品种的比较、筛选。常规水稻可作为杂交水稻育种应用的种质创新亲本材料[4]，变异程度小的性状也有利于后续优良性状的稳固和品种改良。

陈越等[6]在云南对881份水稻种质材料的研究发现，穗长度与谷粒长度、剑叶长度、剑叶宽度，千粒重与谷粒长度、谷粒宽度均呈极显著正相关；谷粒宽度与谷粒长度、穗长度呈极显著负相关。本研究相关性分析表明，性状之间大部分存在显著或极显著相关关系，茎秆直径、剑叶宽度的增大和护颖长度、糙米形状、单株穗数、茎秆长度、穗长度、谷粒长度的减小可以显著增加谷粒宽度；叶舌长度、护颖长度、糙米形状、单株穗数、茎秆长度、穗长度的增大和植株生长习性、倒2叶姿态、茎秆直径、剑叶宽度的减小可显著增加谷粒长度；茎秆直径、剑叶宽度、谷粒宽度、糙米宽度的增加和糙米形状、单株穗数的减小可使千粒重显著增加；剑叶长度的减小可显著增加结实率；叶舌长度、护颖长度、外颖颜色、糙米形状、茎秆长度、剑叶长度的增大和剑叶姿态(初期)、剑叶宽度的减小可使穗长显著增加；叶片茸毛密度、护颖长度、糙米形状的增加和植株生长习性、倒2叶姿态的减小可使单株穗数显著增多；植株生长习性的增大和叶片绿色程度的减弱可使抽穗期显著增长。本研究除结实率外，其他性状均同时与2个或以上的性状存在显著相关关系，受多种性状的综合影响，这与陈越等[6]研究结果稍有不同，但与任邵琦等[8]研究发现各性状间对立统一，单个性状的改变会影响相关联的其他性状发生变化的结论一致，在对常规稻进行育种、栽培过程中应特别注意各性状的协调发育。

通过系统聚类将52个水稻品种分为3类，每类具有不同特点。有近84.62%的品种分布在类群Ⅰ和类群Ⅱ中，株高适中偏矮，是现阶段育种趋势较集中的类群，姜洁锋等[9]研究明确适当降低株高、减小穗长度能提高水稻抗倒伏能力，可适当通过增加种植密度和改善群体结构获得更高单产。第Ⅲ类群包含的品种数量较少，为8个，占总量品种的15.38%，该类群穗最长，剑叶面积较大，千粒重最大，穗长且米粒较重，具有一定的高产潜力，可以进一步挖掘利用。以上结果充分说明，广西地区常规水稻育种方向较为集中，赵凌等[10]在研究水稻优异核心种质利用时指出利用明确优良性状互补的亲本能够快速选育出核心优异品种，进而衍生出系列新品种，但会导致生产上品种遗传基础趋于单一化，应尽量采用远缘杂交等多种技术防止品种遗传性质的单一性，保证水稻新品种的综合特性。

不同的气候环境、栽培方式[11-13]、施肥量[14]等会影响水稻品种的性状表达，对性状分析结果造成一定的影响，本研究仅基于52个常规水稻品种一个生长周期的数据进行分析，结果具有一定的局限性，仍有待进一步研究补充。