2010—2018年黄淮稻区国审水稻品种的基本特性分析

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　　摘要：品种更新对水稻单产提升、品质改良、抗性提高均具有重要作用。本研究分析了2010—2018年我国黄淮稻区审定水稻品种，结果发现参加北方稻区国家黄淮粳稻品种区域试验并通过审定的品种共48个，其中常规稻47个、杂交稻1个。这些品种以中晚熟少蘖大穗型为主，产量随年度呈显著上升趋势，平均每年提高85.4 kg·hm-2，穗粒数平均每年提高2.3粒，结实率平均每年提高0.3%。品质分析表明，糙米率、整精米率、直链淀粉含量、碱消值、胶稠度及透明度均表现相对较好，但垩白粒率和垩白度表现较差，且垩白度还随年度呈显著上升趋势，说明垩白度是制约黄淮稻区稻米品质提升的主要因素。黄淮稻区审定品种的稻瘟病抗性较弱，以中抗和中感为主，抗性品种较少。近年来，审定品种的苗叶瘟抗性有所增强，而穗颈瘟抗性卻逐渐减弱，稻瘟病抗性育种研究还需进一步加强。
　　关键词：水稻育种;产量;稻米品质;稻瘟病抗性;黄淮稻区
　　中图分类号：S511.2+2文献标识号：A文章编号：1001-4942（2019）04-0013-12
　　Abstract Renovation of rice variety plays an important role in improving yield， quality and resistance. In the study，we analyzed the rice varieties approved in Huanghuai rice region of China from 2010 to 2018. The results found that a total of 48 rice varieties participating in the National Huanghuai Japonica Rice Regional Trials in northern China were registered by the Crop Variety Approval Committee， including 47 conventional rice and 1 hybrid rice. These approved varieties were mainly mid-late maturing varieties with less tillering and large panicle. Their yield showed a significant increasing trend， and the average annual increment was 85.4 kg·hm-2. Their grain number per panicle and seed setting rate increased by 2.3 and 0.3% every year，respectirely. The quality analysis showed that the brown rice rate， head rice rate， amylose content， alkali spreading value， gel consistency and transparency were relatively ideal， while chalky grain rate and chalkiness degree were poor. Furthermore， the chalkiness degree also showed an upward trend annually， indicating that it was the main factor restricting the improvement of rice quality in Huanghuai rice region in China. The approved varieties in Huanghuai rice region were weak in rice blast resistance. Most of them were moderate resistant or moderate sensitive varieties， and varieties reaching the resistance level were few. In recent years， the seedling leaf blast resistance of the approved varieties increased， but the neck blast resistance decreased gradually. It was important to make more efforts to further improve the blast resistance in rice breeding.
　　Keywords Rice breeding; Yield; Rice quality; Blast resistance; Huanghuai rice region
　　水稻是我国最重要的粮食作物，播种面积约占我国粮作面积的29%，总产量约占40%[1]。水稻分为籼稻和粳稻，籼稻的直连淀粉含量高（约20%），蒸煮时米饭黏性小，胀性大;而粳稻的直连淀粉含量较低（约15%），籽粒强度较高，蒸煮时米饭黏性大，胀性小，吃起来口感好，更受消费者青睐。我国南方稻区主要种植籼稻，而北方稻区则以粳稻为主。北方粳稻的主产区主要分布在以苏皖淮河以北、鲁南、河南沿黄地区为主的黄淮稻区、京津唐稻区和以东三省为主的东北稻区及以新疆、宁夏为主的西北稻区[2]。其中，黄淮稻区地处我国南北过渡地带，具备生产优质稻米的气候生态条件，常年水稻种植面积在100×104 hm2以上，是我国北方优质粳稻主产区之一[3]。选育和推广适于该地区种植的优良水稻品种，对于我国优质稻米生产具有重要意义。 　　品种更新对水稻单产提升、品质改良及抗性提高均具有重要作用。近几年，黄淮稻区每年均有多个新育成的水稻品种通过国家审定并在生产上推广应用，但到目前为止尚未见对这些品种的农艺、品质、抗性等重要性状进行系统分析的报道。本研究拟在收集2010—2018年参加北方稻区国家黄淮粳稻品种区域试验品种的生育期、株高、产量、品质、稻瘟病抗性等性状数值的基础上，对这些审定品种的基本情况、性状特征及演变趋势进行系统分析，为黄淮稻区水稻品种选育及推广提供参考。
　　1 材料与方法
　　1.1 数据来源
　　数据来源于2010—2018 年“北方稻区国家黄淮粳稻品种区域试验汇总报告”。参加北方稻区国家黄淮粳稻品种区域试验且通过审定的品种均有2年区试结果，每年有11个试点，其中河南3个（河南省农业科学院粮作所、新乡市农业科学院、信阳市农业科学院）、山东3个（山东省水稻研究所、临沂市农业科学院、郯城县种子公司），江苏3个（江苏省农业科学院宿迁农科所、连云港市农业科学院、江苏徐淮地区徐州农科所）、安徽2个（宿州市天益青种业科学研究所、凤台县农科所）。各试点均采用随机区组设计，重复3 次，小区面积13.33 m2。各试点统一按照《农作物品种区域试验技术规范 水稻》（NY/T 1300—2007）[4]进行性状调查记载。
　　品质检测由3个代表性试点（河南省农业科学院粮作所、山东省水稻研究所及江苏省农业科学院宿迁农科所）提供样品，由农业部食品质量监督检验测试中心（武汉）进行检测，按照国家《GB/T 17891—1999，优质稻谷》标准 [5]进行汇总分析。由天津市农业科学院植保所、江苏省农业科学院植保所及辽宁省农业科学院植保所进行稻瘟病抗性鉴定，每个品种至少有2家鉴定机构提供鉴定结果。稻瘟病抗性结果分析参照王洁等[2]的方法。
　　1.2 分析方法
　　采用Microsoft Excel 2010 处理数据和绘制图表，SPSS 软件进行统计分析。所用性状数值均为2年多点的平均值，其中稻瘟病抗性指标中穗颈瘟损失率最高级指2年鉴定结果中的最高级别。
　　2 结果与分析
　　2.1 2010—2018年黄淮稻区国审水稻品种的基本情况
　　2010—2018年参加北方稻区国家黄淮粳稻品种区域试验且通过审定的水稻品种共48个，来源于46个不同的杂交组合，常规稻47个，杂交稻1个（表1）。不同年份审定品种数差异很大，其中2013年审定品种最少，仅有1个，2015、2017、2018年审定品种最多，均有8个（图1）。
　　从品种选育单位来看，单由企业育成的品种14个，占比29.17%;企业与科研或教学单位联合育成品种8个，占比16.67%;单由科研或教学单位育成品种22个，占比45.83%;科研和教学单位联合育成品种4个，占比8.33%（图1）。
　　2.2 审定品种的生育期、株高及产量
　　48个审定品种的生育期、株高、产量及产量构成因素的变异幅度较大，多数性状的变异系数在3% 以上，其中穗粒数变异最大，其变异系数高达9.49%（表2）。
　　图2显示，生育期、株高、产量及产量构成因素数值都近似呈正态分布，其中生育期、產量、有效穗数及穗粒数数值分散，分布趋势相对平缓，而株高、结实率和千粒重数值较集中，分布趋势相对陡峭。生育期介于153～159 d之间的品种居多，占比81.25%，小于153 d的中早熟品种4个（圣稻16、新科稻31、金粳698和镇稻21号），大于161 d的晚熟品种1个（淮稻20号）。株高介于95～105 cm之间的品种居多，占比77.08%，小于90 cm矮秆品种2个（天隆粳6号和中科盐1号），高于120 cm的高秆品种1个（津粳优2018）。产量介于9 450～10 050 kg·hm-2之间的品种居多，占比58.33%;高于10 050 kg·hm-2的品种7个，其中6个常规稻品种（扬粳113、隆粳968、新科稻31、皖垦粳3号、连粳16号和玉稻518），1个杂交稻品种（津粳优2018）且杂交稻产量最高。有效穗数介于（285～330）万·hm-2之间的品种居多，占比87.5%，大于345 万·hm-2的多穗型品种2个（新科稻21和淮268）。穗粒数介于130～160粒之间的品种居多，占比77.08%，大于170粒的大穗型品种2个（津稻565和津粳优2018）。结实率介于86%～88%之间的品种居多，占比41.67%，大于90%的高结实率品种5个（隆粳968、扬粳113、新科稻31、镇稻21号和垦育808）。千粒重介于25～27 g之间的品种居多，占比68.75%，大于28 g的大粒型品种2个（扬粳113和徐稻10号）。由此可见，黄淮稻区审定水稻品种以产量较高的中晚熟大穗型为主。
　　3 讨论与结论
　　水稻是主要粮食作物，提高水稻产量是解决粮食安全的重要措施。黄淮稻区以产量较高的大穗型品种为主，但多数品种的有效穗数偏低，生育期偏晚，在水稻超高产生产和轻简化栽培应用方面受到限制。本研究发现审定品种中存在一些性状优良的材料，如生育期小于153 d的中早熟品种圣稻16、新科稻31、金粳698和镇稻21号，株高不足90 cm的矮秆品种天隆粳6号和盐稻1333，产量与杂交稻津粳优2018（产量为10 489.05 kg·hm-2）相当的高产常规品种连粳16号（产量为10 489.05 kg·hm-2）和玉稻518（产量为10 188.9 kg·hm-2），穗粒数高达177.8粒的大穗型品种津稻565，千粒重高达28 g以上的大粒型品种扬粳113和徐稻10号等。这些性状优良的水稻材料，对开展优异性状聚合育种、综合提高水稻产量有重要作用。
　　随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，越来越多的人更为关注稻米品质[6]。稻米品质评价指标一般包括加工品质（如糙米率、整精米率）、外观品质（如粒型、垩白度、透明度）、蒸煮食用品质（如直链淀粉、胶稠度、碱消值）等[5，7，8]。本研究显示，近几年黄淮稻区审定的品种优质米达标率虽较高，但多数品种为优质3级，优质1级和2级品种都较少，还有33.3%的品种不符合优质米标准，影响黄淮稻区稻米品质的主要因素是垩白粒率和垩白度偏高。此结果与王洁等研究一致[2]。本研究表明，48个品种的胶稠度随年度变化下降趋势明显。而胶稠度为稻米蒸煮食用品质指标，在一定范围内胶稠度越大，米饭越柔软、黏性越大、口感越好，反之胶稠度越小，米饭则越硬、黏性越小、口感越差[9-11]。近年来审定品种胶稠度降低，说明育种家对稻米蒸煮食味品质重视不够，有待于进一步加强。 　　稻瘟病是水稻的主要病害，具有传播速度快、发生范围广、暴发频率高、危害严重等特点，在我国常年均有不同程度的发生，造成的产量损失可达40%～50%，局部田块甚至颗粒无收[12]。提高水稻品种的稻瘟病抗性是预防和减轻稻瘟病危害的重要措施。杨仕华等[13，14]对南方籼稻品种的稻瘟病抗性进行过分析，结果发现1986—2002年长江流域国家水稻区域试验参试的511个品种中其抗性品种比例不足20%，1998—2003年南方国家水稻区域试验中347个品种中稻瘟病抗性达抗—中抗的品种仅占15%，可见南方籼稻品种的稻瘟病抗性偏低。王洁等[2]综合分析近几年北方粳稻品种稻瘟病抗性后发现，2001—2015年北方国家水稻区域试验参试的939个品种平均每年仅有32.7%达中抗及以上水平，由此说明北方粳稻的稻瘟病抗性也不强。本研究对2010—2018年黄淮稻区国审48个水稻品种的稻瘟病抗性分析发现，多数品种介于中抗和中感之间，说明黄淮稻区的水稻品种整体抗性表现较差。另外，对稻瘟病抗性年度演变分析还发现，黄淮稻区品种的穗颈瘟病抗性呈下降趋势，其原因是品种本身抗病基因缺乏还是现有抗病基因无法应对稻瘟病菌生理小种的变化还有待进一步研究。
　　水稻株高、生育期、产量、品质及抗病性是育种家最关注的主要性状。株高与生物产量正相关，但株高又是影响抗倒性的主要因素[15]，协调株高与生物产量、经济系数及抗倒性的关系对品种选育至关重要。本研究显示，株高与穗粒数呈极显著正相关，与有效穗数呈负相关，与产量虽呈正相关但并未达到显著水平，说明我国北方黄淮稻区通过增加株高来提高产量意义不大。此结论与王远征等[16]的研究一致。株高与整精米率、直链淀粉含量均呈显著负相关，与垩白度呈正相关，与稻瘟病发病率、稻瘟病损失率及综合抗性指数也均呈正相关，说明植株过高对稻米品质及稻瘟病抗性均不利。因此水稻品种选育应综合考虑株高的影响，将其控制在接近最佳范围。生育期决定水稻品种适宜的种植区域，一般来说，在正常成熟范围内生育期延长能增加产量或改良品质，但生育期过晚对水稻产量和品质均不利[16]。本研究表明，除有效穗数和直链淀粉含量外，生育期与产量、米质性状均呈正相关但不显著，说明黄淮稻区通过延长生育期来提高产量或改良米质都是行不通的。
　　产量、品质及稻瘟病抗性是水稻品种最重要的性状。产量及产量构成要素之间的关系非常复杂，不同品种、不同环境条件、不同栽培模式及不同产量水平，产量及产量构成要素之间的关系不尽一致[2，16-21]。本研究结果显示，产量与穗粒数、结实率、千粒重均呈极显著正相关，与有效穗数呈极显著负相关，说明穗粒数、结实率和千粒重增加是黄淮水稻产量提高的关键。有关水稻产量与品质性状的关系，多数认为产量和稻米品质呈负相关[22-25]，也有不少学者认为二者的矛盾在一定范围内可以协调[3，2，16，26]。本研究表明，产量与整精米率、直链淀粉含量呈显著或极显著负相关，有效穗数与整精米率、直链淀粉含量呈显著正相关，产量、穗粒数、千粒重分别与垩白度呈显著或极显著正相关，有效穗数则与垩白度呈极显著负相关。由此说明黄淮稻区水稻品种产量和米质的矛盾并不突出，可以通过适当增加有效穗数来提高产量和改良品质。本研究还发现产量性状与稻瘟病抗性也存在一定相关性，主要表现在产量、结实率、穗粒数与穗颈瘟发病率均呈正相关，其与穗颈瘟病抗性基因是否协同遗传表达还有待于进一步验证。
　　近几年，为加快推进现代农作物种业发展，国家支持种子企业开展商业化育种并给予众多优惠政策，激发了企业育种的积极性。林海等[27-29]分析了2011—2016年我国通过省级以上审定的水稻品种，结果认为企业参与选育的品种比例逐年上升，育出的品种数量越来越多。本研究显示，2010—2018年通过黄淮稻区国家北方区试审定的水稻品种，其育成单位虽然主要还是源于科研或教学单位，但企业参与育成的品种数占到45.83%，特别是2017年企业单独选育并审定品种4个，企业与科研或教学单位联合育成的品种2个，企业参与审定品种总数占本年度审定品种总数的75%，可见企业将成為水稻品种选育的重要力量。
　　自20世纪70年代起，我国杂交籼稻研究已取得举世瞩目的成就，但杂交粳稻的研发相对薄弱。王洁等[2]对2001—2015年北方水稻粳稻区域试验参试品种进行了系统分析，结果发现939个参试品种中杂交粳稻139个，占参试品种总数的14.8%，说明北方粳稻区仍以常规稻为主，杂交稻比例不大。本研究也表明，2010—2018年黄淮稻区国审的48 个粳稻品种中杂交粳稻品种仅有1个，占比更少。杂交粳稻与杂交籼稻一样具有突出的生长优势、产量优势及抗性优势，近年来育成的籼粳亚种间杂交组合“春优”、“甬优”系列品种产量均达到超级稻水平[30]。本研究中的杂交粳稻品种津粳优2018的产量和穗粒数均居48个国审水稻品种首位，可见其产量优势明显，但该品种植株太高（127.4 cm）、抗倒性差，在生产上应用受到限制。特别是近年来水稻栽培向机插、直播等轻简栽培方式转变，虽然杂交粳稻制种产量有所突破，但由于机插、直播用种量大，杂交粳稻的推广也受到很大影响。由此可见，杂交粳稻的育种和推广任重而道远。
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