近40年遼粳(優(yōu))系列水稻品種分析

姜秀英王 佳呂 軍潘爭艷韓 勇白元俊

(1.遼寧省水稻研究所,遼寧 沈陽 100101; 2.遼寧省種業(yè)發(fā)展中心,遼寧 沈陽 110100)

水稻是遼寧省主要糧食作物之一,2018年水稻種植面積約58萬hm2[1],近兩年旱改水,種植面積有所增加。遼寧省水稻育種工作早在20世紀(jì)初已經(jīng)開始,科研工作者經(jīng)過多年的研究和探索,使水稻育種在品種株型改進(jìn)、栽培技術(shù)改革、產(chǎn)量增加等方面取得突破性進(jìn)展。20世紀(jì)世紀(jì)80年代以來,遼寧省水稻育種在理想株型與雜種優(yōu)勢利用育種理論指導(dǎo)下,尤其是以秈粳雜交、理想株型、水稻超高產(chǎn)育種為核心的中國超級稻育種理論指導(dǎo)下,選育出大量高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種。

高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)是水稻科研和生產(chǎn)的兩個重要目標(biāo),對單個品種、幾年內(nèi)審定品種、生產(chǎn)上有推廣面積品種或是不同時期有代表性品種研究較多[2～7],對多年審定品種全面系統(tǒng)研究較少[8～11,13]。遼寧省水稻研究所是遼寧最重要的水稻科研育種單位之一,自1974年遼寧省農(nóng)作物品種審定委員會成立以來,先后育成審定103個遼粳(優(yōu))系列常規(guī)和雜交水稻品種。其中遼粳5號及其衍生品種的育成,使理想株型直立穗品種成為北方秈粳雜交常規(guī)稻育種的主流,遼寧省水稻育種步入國際領(lǐng)先水平,為中國超級稻育種理論與實踐做出了新貢獻(xiàn)[6]。黎優(yōu)57、遼粳326、遼粳454、遼粳294、遼粳9號、遼星1號等曾長期大面積推廣應(yīng)用。遼粳294既高產(chǎn)又優(yōu)質(zhì),是遼寧省水稻生產(chǎn)上應(yīng)用面積最大的優(yōu)質(zhì)米品種[6],遼粳433、粳優(yōu)653成為新一代優(yōu)質(zhì)品種的代表。認(rèn)真總結(jié)分析遼寧省水稻研究所審定水稻品種選育進(jìn)程及趨勢發(fā)展,分析育種發(fā)展歷程中的內(nèi)在規(guī)律,對育種家選擇親本具有極其重要的參考價值,有助于進(jìn)一步提高遼寧省水稻育種效率。

1 材料與方法

本文以1980～2020年遼寧省水稻研究所審定水稻品種為材料,分析比較了不同時期產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素及品質(zhì)性狀的狀況。數(shù)據(jù)來源于遼寧省農(nóng)作物品種審定委員會審定材料、遼寧省農(nóng)作物品種志。統(tǒng)計分析采用 Microsoft Excel(2007)、SPSS軟件和DPS軟件。稻米品質(zhì)分級采用農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T593-2013《食用稻品種品質(zhì)》。依照品種審定時間,每5年劃分為一個時期進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 育成品種的基本情況

1980～2020年遼寧省水稻研究所通過國家和省級審定水稻品種共計103個,常規(guī)稻69個,含4個糯稻,粳型三系雜交稻34個,占審定數(shù)量的33.0%(圖1);其中省級審定品種88個(含86個遼寧省審定,1個江蘇省審定,1個安徽省審定),國家級審定品種27個,省審?fù)瑫r國審品種12個。同時期遼寧省共審定水稻品種457個,含421個常規(guī)稻,36個雜交水稻,本研究遼寧省審品種占同期全省審定數(shù)量18.8%,包括中早熟類型 6個,中熟 24個,中晚熟45個,晚熟11個,其中旱稻2 個、糯稻2個。2001～2010年審定數(shù)量較多,占比34.0%,審定數(shù)量高峰期出現(xiàn),主要得益于2000年《中華人民共和國種子法》頒布實施,市場主體多元化,大大激活了種子市場。2011年后品種審定標(biāo)準(zhǔn)提高了對抗性、品質(zhì)的要求,種子市場收緊,市場經(jīng)營主體發(fā)生變化,審定數(shù)量下降。

圖1 不同時期審定品種數(shù)量

2.2 育成品種性狀分析

國審品種與省審品種種植在不同的生態(tài)區(qū),省審品種又分中早熟、中熟、中晚熟、晚熟類型,一段時期還設(shè)有旱稻組,不宜全部放在一起進(jìn)行比較,糯稻品種因品質(zhì)的特殊性,也不列入品質(zhì)性狀指標(biāo)統(tǒng)計。本研究從遼審品種中選取審定數(shù)量最多的中晚熟類型的表型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,包括44個品種。

2.2.1 產(chǎn)量分析

以兩年區(qū)域試驗平均產(chǎn)量為指標(biāo),考查不同時期品種產(chǎn)量變化趨勢(圖2)。整體上呈上升趨勢,平均每個時期增長0.357 t/hm2,年均增長0.063 t/hm2。按平均單產(chǎn)每增加1 t/hm2為取得一次突破,40年育種共出現(xiàn)兩次產(chǎn)量突破,即2001～2005年、2016～2020年,產(chǎn)量分別為9.3 t/hm2、10.3 t/hm2,比 1980～1985 年的7.8 t/hm2分別增長19.2%和32.1%,2016～2020年期間產(chǎn)量是1980～1985年期間的1.3倍。產(chǎn)量最高的是2017年審定品種遼粳1305,平均產(chǎn)量達(dá)到10.7 t/hm2。

圖2 不同時期產(chǎn)量

對不同時期產(chǎn)量及其構(gòu)成因素進(jìn)行比較(表1),整體上產(chǎn)量水平持續(xù)提高,在2001～2005年、2016～2020年顯著高于之前各個時期,2016～2020年顯著高于其它時期;單位面積穗數(shù)在1986～1990年、1991～1995年略高于2016～2020年,顯著高于其它時期,穗數(shù)呈現(xiàn)先增后降,近5年又有增長;成粒數(shù)在2001～2005年顯著高于前4個時期,與后3個時期差異不顯著,成粒數(shù)呈增長趨勢;千粒重各時期差異不顯著。

表1 不同時期產(chǎn)量及其構(gòu)成因素比較

對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素進(jìn)行相關(guān)分析(表2),產(chǎn)量與每穗成粒數(shù)呈極顯著正相關(guān),單位面積穗數(shù)與每穗成粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)。說明在一定種植密度下,通過遺傳改良提高每穗成粒數(shù)是提高產(chǎn)量的有效途徑。

表2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的相關(guān)系數(shù)

2.2.2 品質(zhì)性狀分析

由表3可以看出,品質(zhì)性狀變異系數(shù)較大的是堊白度、堊白粒率、透明度,依次是110.4%、81.4%、39.7%;其次是膠稠度、長寬比、蛋白質(zhì)含量,變異系數(shù)依次是11.4%、11.0%、10.3%;其它性狀變異系數(shù)均低于10%?？傮w上,品種間以堊白性狀為主的外觀品質(zhì)差異較大,加工品質(zhì)差異較小。粒長變異系數(shù)較低,粒型上差異較小,粒長變幅為4.8～5.8 mm,主要是短類型品種,少數(shù)屬中粒型品種。

表3 品質(zhì)性狀差異

對不同時期品種主要品質(zhì)性狀進(jìn)行比較可以看出(表4),加工品質(zhì)中,糙米率各時期差異不顯著,整精米率在1996～2000年、2011～2015年時期顯著高于1980～1985年、1986～1990年和2001～2005年3個時期,總體呈波狀增長趨勢。外觀品質(zhì)中堊白度僅在1996～2000年時期均值超過3%,其它時期均值在3%以下。蒸煮品質(zhì)中,直鏈淀粉含量在2001～2005年、2011～2015年、2016～2020年顯著低于1980～1985年、1991～1995年,總體呈降低趨勢;膠稠度在1996～2000年始,顯著低于1980～1985年,低于1986～1990年和1991～1995年,但未達(dá)到顯著水平。食味品質(zhì)中蛋白質(zhì)含量在1980～1985年和2016～2020年顯著低于2011～2015年,與其它時期差異不顯著,呈現(xiàn)先升后降的趨勢。

表4 不同時期主要品質(zhì)性狀差異

2.2.3 抗性

中晚熟組審定品種在稻瘟病損失率級別上,達(dá)到抗以上的品種占比50%,達(dá)到中抗以上的品種占比93.2%。

3 結(jié)論與討論

我國自20世紀(jì)30年代的水稻高稈品種到現(xiàn)在的超級稻經(jīng)歷了多次品種更替,每次更替都使產(chǎn)量有較大幅度的提高[11]。本研究1980年以來,育種產(chǎn)量水平持續(xù)提高,2001～2005年、2016～2020年與前期相比增產(chǎn)顯著,取得了兩次突破性進(jìn)展。第一次產(chǎn)量顯著提高主要是適當(dāng)降低單位面積穗數(shù),增加每穗成粒數(shù),由穗數(shù)型向粒數(shù)型演變;第二次產(chǎn)量顯著提高主要是保持成粒數(shù)的基礎(chǔ)上,增加單位面積穗數(shù),由粒數(shù)型向穗粒并重演變。不同時期單位面積有效穗數(shù)總體呈先降后升的趨勢,每穗成粒數(shù)呈增加趨勢,各時期千粒重沒有顯著差異。相關(guān)分析表明,產(chǎn)量三要素中每穗成粒數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān),成粒數(shù)提高是增產(chǎn)的主要原因,這與王伯倫等研究基本一致[6,9,13,15]。各時期千粒重均值沒有顯著差異,成粒數(shù)近20年各個時期均值沒有顯著差異,千粒重突破和成粒數(shù)進(jìn)一步提高成為目前育種的難題。高虹等對北方粳稻秈型血緣相對含量研究認(rèn)為,秈稻血緣含量與每穗粒數(shù)存在顯著的正相關(guān)性,與有效穗數(shù)存在顯著的負(fù)相關(guān)性,秈稻血緣的引入拓寬了日漸狹窄的北方粳稻遺傳基礎(chǔ),使北方粳稻產(chǎn)量進(jìn)一步突破[12]。所研究品種近5年無論是平均產(chǎn)量還是單個品種產(chǎn)量均超過10 t/hm2,從單位面積穗數(shù)看,在超過一定閾值后,反而導(dǎo)致減產(chǎn)。穗數(shù)與粒數(shù)是一對矛盾體,存在極顯著的負(fù)相關(guān),同時提高非常困難。因此,保持成粒數(shù)的基礎(chǔ)上,通過遺傳改良提高單位面積有效穗數(shù)是當(dāng)前獲取高產(chǎn)的最有效途徑。

迄今國內(nèi)外對稻米品質(zhì)進(jìn)行了大量的研究,總的趨勢是粳稻主要品質(zhì)性狀優(yōu)于秈稻,北方粳稻品質(zhì)特別是外觀和食味品質(zhì)優(yōu)于南方粳稻[7]。本研究的主要品質(zhì)指標(biāo)均值全部達(dá)到部標(biāo)優(yōu)質(zhì)以上水平。其中,整精米率、直鏈淀粉含量、膠稠度均值達(dá)到部優(yōu)一級標(biāo)準(zhǔn),糙米率、堊白度均值達(dá)到部優(yōu)二級標(biāo)準(zhǔn)。育種進(jìn)程中加工品質(zhì)中整精米率有提高趨勢,蒸煮品質(zhì)中直鏈淀粉含量明顯下降,以堊白度為代表的外觀品質(zhì)均值長期保持在3%以下的部標(biāo)優(yōu)質(zhì)二級水平,并且有下降的趨勢,堊白性狀得到一定程度改善?？傮w上遼粳(優(yōu))系列水稻品種持續(xù)保持較高的加工品質(zhì),以整精米率為代表的加工品質(zhì)和以直鏈淀粉含量為代表的蒸煮品質(zhì)明顯提高,以堊白性狀為代表的外觀品質(zhì)有一定程度改善,不同時期堊白性狀均值有下降趨勢,品種間堊白性狀仍存在較大差異,堊白性狀是影響品質(zhì)的重要因素。今后品質(zhì)育種主攻方向應(yīng)該是提高糙米率、降低堊白性狀。