66 個(gè)廣西審定絲苗品種農(nóng)藝和品質(zhì)性狀多樣性鑒定與聚類分析

王強(qiáng) 李煒 羅同平* 唐梅 孫富 陳雷 何彰杰 莫海玲 何聰 盧宏琮

（1 廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所/廣西水稻遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣西水稻優(yōu)質(zhì)化育種研究人才小高地，南寧 530007；2廣西輕工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究院，南寧 530031；第一作者：wangqiangcn@163.com；*通信作者）

隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，民眾在滿足吃飽的基礎(chǔ)上，對(duì)稻米品質(zhì)提出了更高要求[1]。為了提高稻米的食味品質(zhì)，水稻品質(zhì)育種從以外觀品質(zhì)為主向外觀品質(zhì)和理化指標(biāo)相結(jié)合轉(zhuǎn)變[2]。優(yōu)質(zhì)稻尤其是米質(zhì)達(dá)國(guó)標(biāo)優(yōu)質(zhì)的水稻新品種選育，成為當(dāng)前水稻品種的發(fā)展方向和育種攻關(guān)熱點(diǎn)[2-3]。近年來(lái)選育的優(yōu)質(zhì)、抗倒、適應(yīng)性廣的小粒型絲苗米正引領(lǐng)南方秈稻優(yōu)質(zhì)化的升級(jí)[4-5]。廣西已審定和推廣應(yīng)用眾多絲苗型水稻品種。鑒定分析品種農(nóng)藝性狀多樣性有助于了解品種的親緣關(guān)系，為種質(zhì)資源利用提供參考，為雜交組合親本選配提供依據(jù)。廣西審定絲苗型品種農(nóng)藝性狀多樣性的比較研究鮮見(jiàn)報(bào)道，基于農(nóng)藝性狀表型對(duì)品種進(jìn)行整體評(píng)價(jià)的研究相對(duì)較少。本研究通過(guò)對(duì)近年廣西審定的絲苗型品種進(jìn)行主要農(nóng)藝性狀表型鑒定和分析，綜合聚類評(píng)價(jià)品種特點(diǎn)及品種間的親緣關(guān)系，為廣西絲苗型新品種選育和推廣應(yīng)用提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為2017 年至2023 年廣西審定的66 個(gè)水稻絲苗型品種，包括常規(guī)水稻9 個(gè)，雜交水稻57 個(gè)，詳見(jiàn)表1。

表1 2017—2023 年廣西審定的絲苗型水稻品種名稱、親本及選育單位

續(xù)表1

1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)及表型鑒定

試驗(yàn)品種在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所同一試驗(yàn)大田中（22°49′N，108°22′E）種植。采用水育秧移栽方式，2020—2022 年作晚稻種植，7 月14 日播種，秧齡14 d，每份品種材料種植10 行，每行10 株，株行距13 cm×20 cm，雙苗栽插，隨機(jī)排列，3 次重復(fù)，田間管理參照NY/T1300—2007《農(nóng)作物品種區(qū)域試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范水稻規(guī)程》。參照《水稻種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》和GBT 19557.7—2022《植物新品種特異性（可區(qū)別性）、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南水稻》調(diào)查各農(nóng)藝性狀。部分品種作為高寒山區(qū)中稻或早稻審定的，數(shù)據(jù)來(lái)自于中國(guó)水稻品種及其系譜數(shù)據(jù)庫(kù)（http://www.ricedata.cn/variety/）和廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳主要農(nóng)作物新品種審定公告。

成熟期每小區(qū)測(cè)產(chǎn)樣中留取1 000 g 谷粒作為米質(zhì)測(cè)定樣品，網(wǎng)袋掛藏在自然條件下風(fēng)干2 個(gè)月后測(cè)定粒質(zhì)量及米質(zhì)指標(biāo)。隨機(jī)數(shù)1 000 粒稱重，重復(fù)3 次，計(jì)算千粒重；樣品送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（杭州）測(cè)定品質(zhì)性狀指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2010 和DPS 7.05 整理分析，計(jì)算平均值、最大值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)；各項(xiàng)農(nóng)藝性狀依據(jù)“平均值±2 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差”為極值，以0.5 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差為步長(zhǎng)，分為10 組，計(jì)算多樣性指數(shù)、均勻度；18 項(xiàng)農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后，計(jì)算各品種間歐氏距離。

根據(jù)品種間農(nóng)藝性狀的歐氏距離，采用MEGA 11.0軟件選擇算數(shù)平均數(shù)非加權(quán)對(duì)組法進(jìn)行聚類分析，構(gòu)建聚類圖，采用Figtree 1.4 編緝修飾聚類圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝和品質(zhì)性狀表型多樣性分析

由表2 可知，變異系數(shù)主要區(qū)分離散程度，如絲苗米堊白度較低，表型值低，變異系數(shù)最大為105.45%，而糙米率最小是1.35%；其他性狀處于3.84%~12.62%之間。表型多樣性指數(shù)可更為客觀的判斷類型多樣性，18 個(gè)農(nóng)藝性狀表型多樣性指數(shù)較高，表明品種間存在明顯差異且類型多樣。品種間株高差異最大，多樣性指數(shù)為3.15，其次為單位面積有效穗數(shù)、米粒長(zhǎng)寬比和米粒長(zhǎng)，多樣性指數(shù)均在3 以上；其他性狀多樣性指數(shù)處于2.4~3.0 之間。堊白度為2.59，糙米率為2.62；稻米品質(zhì)級(jí)別多樣性指數(shù)較小，為1.58；透明度只有兩種值1 和2，多樣性指數(shù)為0.82，對(duì)類型多樣性的判斷客觀準(zhǔn)確。均勻度與表型多樣性指數(shù)基本對(duì)應(yīng)，但存在明顯區(qū)別。

表2 廣西絲苗型水稻品種農(nóng)藝和品質(zhì)性狀表型特征分析

2.2 品種聚類分析

將18 個(gè)農(nóng)藝性狀表型值先標(biāo)準(zhǔn)化再計(jì)算品種間的歐氏距離，采用算數(shù)平均數(shù)非加權(quán)對(duì)組法（UPGMA）進(jìn)行聚類分析，聚類結(jié)果如圖1 所示，廣西審定水稻絲苗品種可分為5 個(gè)不同類群（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）。包含29 個(gè)品種的類群Ⅰ農(nóng)藝性狀表型表現(xiàn)趨同，與另外包括大部分常規(guī)稻、擁有9 個(gè)品種的類群Ⅱ接近，Ⅰ和Ⅱ類群包含秈型兩系雜交稻品種、秈型三系雜交稻品種和秈型常規(guī)稻品種，共38 個(gè)，占整體的57.6%；以廣8 優(yōu)A 為母本的品種幾乎全處于這一類群中，其中原香優(yōu)兆香絲苗與10 香優(yōu)龍絲苗、桂鄉(xiāng)優(yōu)絲苗與好香優(yōu)金星絲苗距離最近，表型上幾乎可視為相同的品種；以父本為又絲苗、納絲苗和粵禾絲苗的品種全部歸聚于此大類群，其中龍絲苗、香絲苗和優(yōu)絲苗占比較多，說(shuō)明表型偏向母本的效應(yīng)大于父本。除荃優(yōu)粵農(nóng)絲苗外，以粵農(nóng)絲苗為父本的品種歸聚為Ⅳ類，包括8 個(gè)品種，說(shuō)明表型偏向父本的效應(yīng)大于母本。Ⅲ類包括10 個(gè)品種，此類型父母本來(lái)源多樣，改良程度相對(duì)較大，父本的效應(yīng)和母本的效應(yīng)區(qū)分不明顯。歸聚距離大于3.06 的共有10 個(gè)品種，兩系雜交稻品種7 個(gè)，其中此類群中聚歸于2.45處的5 個(gè)品種全部為兩系雜交稻品種，說(shuō)明兩系育種方式更能產(chǎn)生農(nóng)藝性狀表型的差異多樣。龍兩優(yōu)月牙絲苗可單獨(dú)為一類，產(chǎn)量最高，整精米率最低，與其他品種距離最遠(yuǎn)。

圖1 基于農(nóng)藝和品質(zhì)性狀的品種間歐氏距離聚類圖

3 討論

3.1 廣西審定的絲苗品種趨同程度

由于本試驗(yàn)選用的均是絲苗型品種，農(nóng)藝性狀表型表現(xiàn)出趨同。由于本研究是在廣西作晚稻進(jìn)行的，米質(zhì)表現(xiàn)優(yōu)良，均為國(guó)標(biāo)優(yōu)質(zhì)3 級(jí)及以上。依據(jù)農(nóng)藝性狀表型的品種間歐氏距離的聚類，可知廣西審定的絲苗型品種可分為5 個(gè)不同類群，聚類類群的平均多樣性指數(shù)為2.107，平均均勻度為0.9076，類群間存在差異，類群內(nèi)品種間也存在差異。包含38 個(gè)品種的Ⅰ、Ⅱ類群農(nóng)藝和品質(zhì)性狀表型表現(xiàn)趨同，其中秈型常規(guī)稻7個(gè)、秈型兩系雜交水稻4 個(gè)、秈型三系雜交水稻22 個(gè)。雜交稻兩系母本有4 個(gè)：恒59S、昌S、越隆S、旺115S；三系母本有19 個(gè)：絲香A、金澤A、中浙2A、廣8A、野香A、眾香A、廣和A、泰豐A、留香A、矗香A、沉香A、又香A、好香A、雅香A、原香A、10 香A、恒豐A、桂鄉(xiāng)A、百香A。品種間會(huì)出現(xiàn)親緣關(guān)系較遠(yuǎn)、農(nóng)藝性狀接近的情況，表現(xiàn)為一定的趨同程度。在其他類群也表現(xiàn)出此種現(xiàn)象，特別是秈型兩系雜交水稻品種分布于5 大類群中，表現(xiàn)得尤為多樣。

3.2 親緣關(guān)系與聚類

親緣關(guān)系影響著聚類關(guān)系，以粵農(nóng)絲苗作為父本的品種幾乎歸聚為一類，粵農(nóng)絲苗及其作為親本組配系列，米粒長(zhǎng)度較短，長(zhǎng)寬比相對(duì)較小，品質(zhì)3 級(jí)，但在育成地廣東作晚稻均表現(xiàn)為2 級(jí)[3，6]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014—2022 年以粵農(nóng)絲苗（R1212）作為親本育成并通過(guò)國(guó)家、省級(jí)審定的水稻新品種或授權(quán)品種53 個(gè)，其中審定新品種43 個(gè)，獲品種權(quán)10 個(gè)，在長(zhǎng)江以南區(qū)域應(yīng)用廣[6-7]。從母本上分析，廣8 優(yōu)A 作為母本的，品質(zhì)評(píng)定均為2 級(jí)及以上，廣8 優(yōu)A 作為華南稻區(qū)的優(yōu)質(zhì)母本，不但產(chǎn)量高，而且米質(zhì)優(yōu)良，帶有野生稻親緣；同樣廣西自育的綠海優(yōu)A、野香優(yōu)A 也表現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，帶有野生稻親緣。利用野生稻資源改良現(xiàn)有品種，是協(xié)同實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的可行途徑。在距離較遠(yuǎn)的類群中沒(méi)有常規(guī)稻，說(shuō)明遺傳多樣性是親緣關(guān)系影響聚類關(guān)系的關(guān)鍵之一。但是，部分品種表型聚類關(guān)系跨越了親緣關(guān)系，如荃優(yōu)粵農(nóng)絲苗、恒兩優(yōu)豐香絲苗、山香絲苗、隆優(yōu)絲苗和綠海優(yōu)絲苗，說(shuō)明育種組配間會(huì)出現(xiàn)親緣關(guān)系較遠(yuǎn)、農(nóng)藝和品質(zhì)性狀接近的趨同情況。

3.3 絲苗品種年際間審定數(shù)量與同質(zhì)性

在2017 年之前，廣西沒(méi)有審定的絲苗品種，每年審定水稻品種數(shù)量在30 個(gè)左右；自2017 年開(kāi)展聯(lián)合體試驗(yàn)審定方式以來(lái)[8]，廣西每年審定的水稻品種數(shù)量增至200 個(gè)左右，2017—2023 年廣西累計(jì)審定水稻品種達(dá)1 202 個(gè)，其中絲苗品種共計(jì)66 個(gè)，占比5.5%。在審定品種數(shù)量井噴背景下，如何回避選育品種的同質(zhì)性，如何保護(hù)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種在市場(chǎng)上健康有序推廣，以及有效的保護(hù)育種者原創(chuàng)優(yōu)異的育種創(chuàng)新，鑒定分析農(nóng)藝和品質(zhì)性狀多樣性有助于了解品種的親緣關(guān)系，為種質(zhì)資源利用提供參考，為雜交組合親本選配提供依據(jù)。

鑒定品種的同質(zhì)性，還需要更準(zhǔn)確的分子標(biāo)記鑒定品種間的親緣關(guān)系，解析遺傳多樣性。本研究采用的品種由于類型和數(shù)量有限，觀察分析所得的現(xiàn)象與規(guī)律需要采用更多類型的品種及分子標(biāo)記鑒定進(jìn)行驗(yàn)證與進(jìn)一步的豐富完善。