非洲引進(jìn)水稻種質(zhì)資源的鑒定與評(píng)價(jià)

周雷等

摘要：對(duì)非洲引進(jìn)的70份水稻種質(zhì)資源進(jìn)行了28個(gè)農(nóng)藝性狀和稻瘟病抗性的鑒定評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，28個(gè)農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性指數(shù)（He′）平均值為1.12；引進(jìn)的非洲稻種表型具有豐富的變異，但是總體的遺傳多樣性不高。通過考察鑒定，初步明確其主要特性是紅米多、品質(zhì)優(yōu)、高結(jié)實(shí)率和抗病性好。從這70份非洲稻種資源中篩選出16份優(yōu)異資源，可供深入研究與育種利用。

關(guān)鍵詞： 非洲稻種資源； 農(nóng)藝性狀； 稻瘟??； 特性評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：S511；S502.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）15-3593-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.15.003

Abstract： 28 agronomic traits and blast resistance of 70 Africa imported rice germplasms were evaluated. The results showed that the average of diversity index （He′） of 28 traits was 1.12. The phenotypic types of the rice germplasms were various， but the overall genetic diversity was not conserved perfectly. The main phenotypic characteristics of the 70 Africa rice germplasm were as following： more red rice， good quality， high seed setting rate and strong blast resistance. 16 outstanding accessions were screened out for further research and application of breeding in future.

Key words： Africa rice germplasm； agronomic traits； blast； characteristic evaluation

水稻是世界上最古老也是最重要的糧食作物之一，世界上約50%的人口以稻米為主食。一直以來，育種家都希望育成高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高抗的優(yōu)良水稻品種，并取得了巨大的進(jìn)步。中國(guó)水稻育種的研究和實(shí)踐證明，國(guó)外水稻種質(zhì)資源在中國(guó)水稻育種中起著非常重要的作用，主要表現(xiàn)在水稻品種的半矮桿化、雜種優(yōu)勢(shì)利用以及優(yōu)質(zhì)抗病品種選育等方面。近年來，中國(guó)水稻育種進(jìn)入新的瓶頸期，遺傳背景狹窄、同質(zhì)化嚴(yán)重、品質(zhì)及抗性不足，難以出現(xiàn)突破性的大品種[1]，重要原因之一就是對(duì)稻種資源的引進(jìn)、創(chuàng)新和利用不夠。針對(duì)中國(guó)水稻育種現(xiàn)狀，為了提高水稻育種效率，盡快培育出突破性新品種，最有效的途徑就是引進(jìn)新的稻種資源，并加強(qiáng)對(duì)其鑒定、創(chuàng)制和利用，擴(kuò)大中國(guó)水稻的遺傳背景和遺傳多樣性。

在稻種資源的引進(jìn)和開發(fā)利用方面，中國(guó)從亞洲國(guó)家（印度、日本等）引進(jìn)稻種資源較多，但與非洲國(guó)家的資源交流較少，由于高溫干旱，非洲水稻品種具有獨(dú)特的生理特性，在形態(tài)上主要表現(xiàn)高稈、莖稈粗壯、抗倒、根系發(fā)達(dá)、葉片寬厚、葉色濃綠、穗大粒多、千粒重高、后期早衰不明顯，這些優(yōu)異的性狀對(duì)中國(guó)水稻育種具有極大的潛在利用價(jià)值。同時(shí)，由于長(zhǎng)期的自然選擇和人工馴化，使非洲水稻形成了抵御各種生物及非生物逆境的自我適應(yīng)和保護(hù)機(jī)制，積聚了豐富的抗病蟲、耐鹽堿、抗旱、耐淹、耐高溫等優(yōu)良基因[2]，引進(jìn)和開發(fā)這些種質(zhì)資源并合理應(yīng)用到水稻育種中將成為解決我國(guó)水稻育種瓶頸的有效手段之一。種質(zhì)資源是現(xiàn)代育種的物質(zhì)基礎(chǔ)，遺傳多樣性研究和分類在國(guó)際上已受到高度重視，農(nóng)藝性狀、抗性和品質(zhì)鑒定是種質(zhì)資源性狀評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)性工作[3]。本研究對(duì)70份非洲引進(jìn)種質(zhì)資源在海南陵水大田條件下進(jìn)行農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀以及湖北恩施稻瘟病抗性鑒定等方面進(jìn)行了初步的評(píng)價(jià)，旨在為這些品種在中國(guó)的育種利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料來源

供試材料包括從非洲引進(jìn)70份水稻種質(zhì)資源，其中莫桑比克20份，塞拉利昂20份，剛果金16份，科特迪瓦4份，埃及2份，烏干達(dá)、尼日尼亞、馬達(dá)加斯加、幾內(nèi)亞各1份，來源于非洲水稻中心的非洲新稻4份。

1.2 田間種植和性狀調(diào)查

2012年冬季將70份稻種資源按編號(hào)順序種植于海南省陵水縣（提蒙鄉(xiāng)提蒙村，海拔10 m，北緯18°34′3.83″，東經(jīng)110°0′25.25″），2次重復(fù)。11月25日播種，12月17日移栽。重復(fù)內(nèi)每份資源種植4行，每行15株，單株栽插，株距10.0 cm，行距20.0 cm，田間管理按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)進(jìn)行。按韓龍植等[4]編著的《水稻種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》，共調(diào)查了28個(gè)表型性狀。其中13個(gè)數(shù)量性狀分別為播抽歷期、株高、單株有效穗數(shù)、劍葉長(zhǎng)、劍葉寬、穗頸長(zhǎng)、穗長(zhǎng)、每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、粒長(zhǎng)、粒寬、粒長(zhǎng)寬比和千粒重，其中劍葉長(zhǎng)、劍葉寬、穗頸長(zhǎng)按1-9級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)與賦值。15個(gè)質(zhì)量性狀分別為粒形狀、芒長(zhǎng)、芒色、穎尖色、穎殼色、穎毛有無、護(hù)穎色、護(hù)穎長(zhǎng)短、葉片色、葉鞘色、葉片茸毛、節(jié)間色、柱頭色、柱頭外露率、劍葉角度，每個(gè)質(zhì)量性狀均進(jìn)行分級(jí)與賦值。

1.3 稻瘟病鑒定

2013年正季在湖北省恩施市兩河村的稻瘟病病圃（簡(jiǎn)稱兩河病圃）對(duì)70份非洲引進(jìn)稻種資源進(jìn)行了全生育期稻瘟病鑒定，采用自然誘發(fā)鑒定法鑒定。其調(diào)查方法、記載標(biāo)準(zhǔn)以及資料整理均執(zhí)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。兩河病圃位于恩施市兩河村，距市區(qū)60 km，海拔1 005 m，是國(guó)家區(qū)試和湖北省區(qū)試稻瘟病主鑒圃。葉瘟在分蘗盛期至拔節(jié)階段病害流行高峰期調(diào)查；穗瘟在黃熟初期（80%稻穗尖端5～10粒谷子進(jìn)入黃熟時(shí)）調(diào)查[5]?？疾槿~瘟、穗瘟發(fā)病率、穗瘟損失率和稻瘟病抗性綜合指數(shù)。稻瘟病抗性評(píng)價(jià)結(jié)果分析執(zhí)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)各參試材料損失率最高病級(jí)劃分為高抗、抗病、中抗、中感、感病和高感等六個(gè)類型。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

性狀平均值等基本參數(shù)通過SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行[6]。計(jì)算表型多樣性指數(shù)（He′）前先對(duì)數(shù)量性狀進(jìn)行質(zhì)量化處理，以每個(gè)性狀極差的1/10為間距將各性狀分為10個(gè)等級(jí)，表型性狀的遺傳多樣性指數(shù)計(jì)算公式為：He′=-2PilnPi（i=1，2，3，…，n），其中He′為遺傳多樣性指數(shù)，Pi為某性狀第i個(gè)級(jí)別的材料數(shù)占總份數(shù)的百分比，ln為自然對(duì)數(shù)。遺傳多樣性指數(shù)的計(jì)算方法參考應(yīng)用孔凡洲等[7]開發(fā)的Excel文件-Biodixcel.xlsx。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀的表型和多樣性分析

70份材料中，有一份苗期得病死亡，沒有得到相關(guān)數(shù)據(jù)。69份材料中，穎殼色有5種表型，其中稈黃色為主，占了72.5%；紅褐色次之，占11.6%；斑塊和褐色分別占8.7%和5.8%，黃色最少，占1.4%。稃尖色以稈黃為主（66.7%），褐色次之，占13.0%，紅色占8.7%，頂端紅色和紫色相對(duì)較少，均占1.7%和5.8%。66.7%的品種無芒，21.7%的有頂芒，半芒和全芒品種分別占10.1%和1.4%。芒色以稈黃色為主，占到了95.7%，黑色、紅色、紫色均只占1.4%。粒型以橢圓為主（49.3%），其次是細(xì)長(zhǎng)（27.5%）和闊卵（23.2%），短圓形最少（1.4%）。劍葉長(zhǎng)度中等的占65.2%，劍葉短和劍葉長(zhǎng)的分別占18.8%和13.0%，劍葉極長(zhǎng)的占2.9%。劍葉寬度中等的占85.5%，劍葉寬和窄的分別占11.6%和2.9%。劍葉直立的占85.5%，46.4%的穗抽出度良好，34.8%的正好抽出，17.4%的抽出較好，1.4%的部分抽出。柱頭白色的占71.0%，紫色占29.0%。柱頭外露率低的占66.7%，中等的29.0%，搞的占4.3%。88.4%的穎毛多，89.9%的穎尖直，97.1%的護(hù)穎短，95.7%的護(hù)穎白色，82.6%的葉綠色，87.0%的葉鞘綠色，87.0%的節(jié)間綠色。

2.2 稻瘟病抗性鑒定分析

對(duì)70份材料進(jìn)行了全生育期稻瘟病鑒定，有64份正常出苗，調(diào)查了葉瘟抗性結(jié)果；另外有6份生育期太遲，沒有獲得穗瘟抗性結(jié)果。表2列出了葉瘟級(jí)別、穗瘟發(fā)病率、穗瘟發(fā)病級(jí)別、穗瘟損失率、穗瘟損失級(jí)別和抗病綜合指數(shù)等6個(gè)稻瘟病抗性指標(biāo)的表型平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值、極差、變異系數(shù)和多樣性指數(shù)等基本參數(shù)。從抗性指標(biāo)平均值上看，本批材料的6個(gè)指標(biāo)均優(yōu)于目前生產(chǎn)上的對(duì)照品種；從變異系數(shù)來看，所有指標(biāo)都超過了20%；從多樣性指數(shù)來看，除穗瘟發(fā)病級(jí)別稍低為0.92外，其他性狀的遺傳多樣性指數(shù)都較高，在1.54～1.98之間；以上結(jié)果可以看出，這批非洲引進(jìn)水稻種質(zhì)資源的稻瘟病抗性基因的遺傳多樣性比較豐富。

2.3 優(yōu)異稻種

根據(jù)調(diào)查的28個(gè)農(nóng)藝性狀，在這批70份非洲引進(jìn)稻種資源中，發(fā)現(xiàn)一批具有優(yōu)異農(nóng)藝性狀的資源。其中單株有效穗數(shù)9.0個(gè)以上的材料有6份；每穗粒數(shù)160粒以上的有6份；結(jié)實(shí)率90%以上的有15份；千粒重29 g以上的有8份，其中達(dá)30 g以上有2份；粒長(zhǎng)0.9 cm以上，且長(zhǎng)寬比在3.5以上的材料有11份，特別是有4份粒長(zhǎng)達(dá)1.0 mm以上。來自塞拉利昂的SDSL014，具有多穗、大穗型、高結(jié)實(shí)率，其單株分蘗數(shù)達(dá)8.9，每穗總粒數(shù)為179.2粒，結(jié)實(shí)率為91.5%；來自莫桑比克的SDMS008，具有米質(zhì)優(yōu)，高結(jié)實(shí)率高千粒重的特點(diǎn)，結(jié)實(shí)率達(dá)到93.0%，粒長(zhǎng)1.004 mm，長(zhǎng)寬比達(dá)到3.6。從稻瘟病抗性來看，有3份材料葉瘟3級(jí)（中抗）以上；穗瘟發(fā)病級(jí)別有2份在3級(jí)（中抗）以上；穗瘟損失級(jí)別有6份1級(jí)（高抗），11份3級(jí)（中抗）；從綜合指數(shù)看，6份材料在3.0級(jí)（中抗）以上；綜合抗性最好的是來自塞拉利昂的SDSL004（綜合指數(shù)1.8）和SDSL015（綜合指數(shù)2.8），來自科特迪瓦的SDCC006（綜合指數(shù)2.0）以及3份非洲新稻NERICA-2、NERICA-4和NERICA-20（綜合指數(shù)為2.5、2.8和2.8）。另外，有14份材料種皮紅色，米粒細(xì)長(zhǎng)，是特種稻米優(yōu)異的親本材料。這些優(yōu)異地方稻種是育種利用的優(yōu)異資源，應(yīng)深入研究與加強(qiáng)利用。

3 討論

采用28個(gè)農(nóng)藝性狀和6個(gè)稻瘟病抗性指標(biāo)，從表型性狀均值、變異系數(shù)、多樣性指數(shù)等參數(shù)對(duì)70份非洲引進(jìn)稻種資源進(jìn)行鑒定評(píng)價(jià)，為有效利用這些引進(jìn)稻種資源提供理論依據(jù)。通過考察鑒定，初步明確其主要特性是紅米多、品質(zhì)優(yōu)、結(jié)實(shí)率高和抗病性好。從70份地方稻種中篩選出16份優(yōu)異資源，其優(yōu)異性狀主要表現(xiàn)為大穗、高結(jié)實(shí)率、谷粒細(xì)長(zhǎng)型和抗病性強(qiáng)等。從這些優(yōu)異地方稻種中發(fā)掘和利用有利基因，充分發(fā)揮引進(jìn)稻種資源的更大作用，是稻種資源研究工作者的一項(xiàng)重要工作。

近年來，稻癌病已經(jīng)成為影響水稻產(chǎn)量穩(wěn)定和糧食安全的一個(gè)重要因素，解決水稻病害問題己經(jīng)成為全球水稻生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要研宄課題。全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心發(fā)布的2012年全國(guó)水稻重大病蟲害發(fā)生趨勢(shì)預(yù)報(bào)中提到，稻瘟病在西南、華南、江南、長(zhǎng)江中下游和東北等常發(fā)區(qū)將中等流行，西南和東北大部種植感病品種區(qū)域存在偏重流行的可能，發(fā)生533.3萬公頃次，較2011年增加20%[8]。而在湖北省水稻主推的水稻品種中，大部分品種的稻瘟病抗性都較差[9，10]，推廣這些品種的地區(qū)，一旦遇到適合稻瘟病發(fā)病的氣候條件，將會(huì)給農(nóng)民帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以加強(qiáng)水稻稻瘟病抗性品種的選育對(duì)穩(wěn)定水稻產(chǎn)量安全具有重要意義。初步對(duì)70份非洲引進(jìn)資源進(jìn)行了稻瘟病抗性鑒定，其中6份穗瘟損失率為1級(jí)（高抗），抗性綜合指數(shù)小于3.0，當(dāng)然，品種抗病性的穩(wěn)定性需連續(xù)實(shí)驗(yàn)加以證實(shí)。如果進(jìn)一步的試驗(yàn)證明它們的優(yōu)良抗性能穩(wěn)定遺傳，將對(duì)中國(guó)水稻育種具有較大的利用價(jià)值。隨著分子生物學(xué)的迅速發(fā)展，可以對(duì)抗源基因進(jìn)行精細(xì)分析，以拓寬中國(guó)水稻抗稻瘟病遺傳基礎(chǔ)。

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