高 秋,李 銣,李 楚,段 飛,黃慧珍,楊 芳,鄔航兵,傅 楊
(1.云南農(nóng)業(yè)大學植物保護學院/云南省農(nóng)作物品種抗性鑒定站,昆明 650201;2.昆明市植保植檢站,昆明 650100)
【研究意義】水稻是中國乃至全世界的主要糧食作物,種植面積大,栽培適應性廣[1-3]。云南省立體氣候明顯,水稻種植分布范圍廣,是中國較特殊的一個稻區(qū),從海拔76 m的河口縣到2700 m的寧蒗縣永寧鎮(zhèn)均有稻作分布[4],其中粳稻種植面積達50多萬hm2[5]。由真菌Magnaportheoryzae引起的稻瘟病是全球水稻種植區(qū)危害最為嚴重的病害之一[6-7],病害的發(fā)生可貫穿整個生育期,具有侵染部位多、癥狀多樣化和危害時間長等特點[8],培育選用抗病品種并合理布局種植是防治稻瘟病最經(jīng)濟有效的方法。然而,隨著人們生活水平的提高和消費觀念的更新,人們對水稻產(chǎn)業(yè)提出了更高要求[9]。因此,優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病的水稻新品種的選育和推廣是目前水稻產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵性問題?！厩叭搜芯窟M展】優(yōu)良種質(zhì)資源的發(fā)掘、研究與利用是水稻育種的重要基礎(chǔ),是糧食安全生產(chǎn)的重要保證[10]。迄今,研究者們已在各種植區(qū)域內(nèi)篩選培育了優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)且抗病的優(yōu)質(zhì)水稻品種?！捌呶濉逼陂g,全國15個研究單位聯(lián)合對39 087份水稻材料進行了稻瘟病抗性鑒定,通過篩選鑒定和抗稻瘟病譜測定,并結(jié)合農(nóng)藝性狀綜合評價,從中篩選出南京14、臺中秈糯1號和臺中秈糯2號等26份抗豐兼優(yōu)的水稻品種供生產(chǎn)上直接或間接利用,為糧食的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)作出了巨大貢獻[11]。魏子生等[12]通過開展水稻種質(zhì)資源評價、雜交育種及品種選育等工作,首次篩選出2個抗稻瘟病、白葉枯病、稻飛虱、二化螟,優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的秈稻品種:湘抗32選5和湘旱秈3號,此類優(yōu)質(zhì)品種已在全國范圍內(nèi)大面積推廣種植,增產(chǎn)達數(shù)百萬噸?；浘Ыz苗2號是吳衛(wèi)東等選育出的高產(chǎn)、高抗稻瘟病、特優(yōu)質(zhì)的水稻新品種,2008年全年早稻晚稻推廣種植面積累加達4880 hm2,3年內(nèi)累計推廣種植面積超過7900 hm2,累計增產(chǎn)5935 t[13]。周靜等[14]以玉稻518為母本,新稻21為父本進行雜交,經(jīng)系譜法選育出優(yōu)質(zhì)抗病高產(chǎn)的水稻新品種宏稻59,促進水稻產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?！颈狙芯壳腥朦c】隸屬函數(shù)分析法是根據(jù)模糊數(shù)學的原理,利用隸屬函數(shù)對研究靶標植物的多項測定指標進行綜合評價,采用隸屬函數(shù)分析法對靶標植物進行綜合評價具有一定的客觀性和準確性。目前,應用隸屬函數(shù)法對水稻新品種的稻瘟病抗性、農(nóng)藝性狀及稻米品質(zhì)進行綜合評價的研究鮮見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】選擇適當?shù)碾`屬函數(shù)法對水稻新品種進行稻瘟病抗性、農(nóng)藝性狀及稻米品質(zhì)進行綜合評價,以期篩選出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗稻瘟病的水稻新品種,為云南省粳稻育種提供優(yōu)質(zhì)資源,同時加快優(yōu)良水稻品種的推廣速度。
1.1 供試材料
11個云南省申報審定的雜交粳稻新品種(保兩優(yōu)285、滇優(yōu)39、滇優(yōu)40、滇優(yōu)41、保兩優(yōu)284、滇禾優(yōu)80、滇禾優(yōu)81、滇禾優(yōu)801、滇禾優(yōu)811、錦優(yōu)857、錦優(yōu)858)及對照品種滇禾優(yōu)34,均由云南省種子管理站提供。
1.2 試驗方法
1.2.1 稻瘟病抗性鑒定方法 采用田間自然誘發(fā)病圃法,在云南省羅平縣(1300 m)、騰沖市(1648 m)、尋甸縣(1874 m)3個不同海拔區(qū)域的老病田間設(shè)置抗性鑒定圃,鑒定圃治蟲不治病。以國家農(nóng)作物品種審定委員會《主要農(nóng)作物品種審定標準》《云南省農(nóng)作物品種抗病鑒定規(guī)程》為依據(jù),以3組重復中發(fā)病最嚴重的結(jié)果作為最終評價指標。
表1 稻瘟病抗性評價標準Table 1 Evaluation criteria for rice blast resistance
綜合抗性指數(shù)=葉瘟病級×0.25+穗瘟發(fā)病率病級×0.25+穗瘟損失率指數(shù)×0.5
1.2.2 農(nóng)藝性狀鑒定方法 依據(jù)《農(nóng)作物品種區(qū)域試驗技術(shù)規(guī)范——水稻》(NY/T 1300—2007)進行。在耿馬縣(海拔1340 m)、馬關(guān)縣(海拔1520 m)、騰沖市(海拔1648 m)、紅塔區(qū)(海拔1650 m)、隆陽區(qū)(海拔1650 m)、盈江縣(海拔1674 m)、楚雄市(1800 m)、陸良縣(海拔1840 m)、大理市(海拔1984 m)9個生態(tài)區(qū)設(shè)試驗點,各試驗點選擇肥力均勻一致、中等偏上的田塊,隨機區(qū)組排列,重復3次,小區(qū)長方形,面積134 m2。播種、移栽時節(jié)及栽植密度、施肥量及田間管理以當?shù)刈罴压?jié)令和方式進行。收獲前1 d,在同一重復中每品種取有代表性的植株5叢,作為室內(nèi)考種樣本。
1.2.3 稻米品質(zhì)測定 試驗樣品委托農(nóng)業(yè)部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心(武漢)進行測定,檢測及評價依據(jù)為NY/T 593—2013。
1.3 數(shù)據(jù)處理
所有數(shù)據(jù)使用軟件 Excel 2013進行處理,供試品種農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量指標使用軟件 SPSS 22.0進行顯著性分析;抗性、農(nóng)藝性狀和米質(zhì)指標采用隸屬函數(shù)法綜合評價分析。
與綜合評價呈正相關(guān)的指標計算:
隸屬函數(shù)值U(XJ)(%)= (XJ-Xmin)/(Xmax-Xmin) ×100
(1)
若某一指標與綜合評價呈負相關(guān),用反隸屬函數(shù)計算其隸屬函數(shù)值:
反隸屬函數(shù)值U(XJ)(%)= 1-(XJ-Xmin)/(Xmax-Xmin) ×100
(2)
式中,XJ為各指標的測定值,Xmin為所有參加試驗水稻種質(zhì)資源某一個指標的最小值,Xmax為所有參加試驗水稻種質(zhì)資源某一個指標的最大值。
2.1 稻瘟病抗性分析
如表2所示,12個雜交粳稻品種中滇禾優(yōu)34(CK)抗性級數(shù)為7級,感稻瘟病,田間試驗數(shù)據(jù)有效。所有參試品種對稻瘟病的抗性整體較差,滇禾優(yōu)801和滇禾優(yōu)811的綜合抗性指數(shù)較低,對稻瘟病表現(xiàn)為中抗水平,表明這2個品種對稻瘟病的抗性最強,其余品種均感稻瘟病。所有品種對稻瘟病的抗性強弱依次為滇禾優(yōu)801>滇禾優(yōu)811>滇禾優(yōu)81>保兩優(yōu)285>滇優(yōu)39、保兩優(yōu)284、滇禾優(yōu)80>滇禾優(yōu)34(CK)>滇優(yōu)40、滇優(yōu)41、錦優(yōu)857、錦優(yōu)858。
表2 12個雜交粳稻品種稻瘟病抗性Table 2 Rice blast resistance of 12 hybrid japonica
2.2 農(nóng)藝性狀分析
由表3～6可以看出,12個雜交粳稻品種的有效穗、穗長、結(jié)實率和千粒重在9個不同生態(tài)區(qū)均存在差異,參試品種平均有效穗為267.28萬～382.57 萬/hm2,最高的是保兩優(yōu)285,比滇禾優(yōu)34(CK)高13.88%;平均穗長為20.00～22.49 cm,最長的是滇禾優(yōu)81,比滇禾優(yōu)34(CK)長6.86%;平均結(jié)實率為72.42%～86.90%,最高的是滇禾優(yōu)801,比滇禾優(yōu)34(CK)高7.65%;平均千粒重為22.11～26.57 g,最高的是滇禾優(yōu)81,比滇禾優(yōu)34(CK)重8.49%。從表7可以看出,不同生態(tài)區(qū),12個雜交粳稻品種的產(chǎn)量差異顯著,同一品種在陸良、楚雄、大理、隆陽等生態(tài)區(qū)產(chǎn)量較高,明顯高于平均值,而在騰沖、盈江、耿馬等生態(tài)區(qū)產(chǎn)量低于平均值。12個雜交粳稻平均產(chǎn)量為7636.65～9844.17 kg/hm2,平均產(chǎn)量排名前三的是保兩優(yōu)285、滇禾優(yōu)811和保兩優(yōu)284,與滇禾優(yōu)34(CK)相比,分別增產(chǎn)14.88%、12.45%和11.76%;僅滇優(yōu)40、滇優(yōu)41和錦優(yōu)857的產(chǎn)量低于滇禾優(yōu)34(CK),分別減產(chǎn)5.41%、5.45%和10.88%。
表3 12個雜交粳稻品種在9個生態(tài)區(qū)的有效穗Table 3 Effective panicles of 12 japonica hybrid rice varieties in 9 ecological regions
表4 12個雜交粳稻品種在9個生態(tài)區(qū)的穗長Table 4 Panicle length of 12 japonica hybrid rice varieties in 9 ecological regions
表5 12個雜交粳稻品種在9個生態(tài)區(qū)的結(jié)實率Table 5 Seed setting rates of 12 japonica hybrid rice varieties in 9 ecological regions
表6 12個雜交粳稻品種在9個生態(tài)區(qū)的千粒重Table 6 The thousand-grain weight of 12 japonica hybrid rice varieties in 9 ecological regions
表7 12個雜交粳稻品種在9個生態(tài)區(qū)的產(chǎn)量Table 7 Yield of 12 japonica hybrid rice varieties in 9 ecological regions
2.3 稻米品質(zhì)分析
如表8所示,12個雜交粳稻的稻米品質(zhì)存在不同程度的差異,變異系數(shù)為0.3%～38.2%,其中堊白度變異系數(shù)為38.2%,數(shù)據(jù)離散程度最大。不同品種間差異性較大,保兩優(yōu)284、滇禾優(yōu)801和滇禾優(yōu)34(CK)的堊白度達到部頒二等標準,占供試品種的25%,保兩優(yōu)285等7個品種的達到部頒三等標準,占58.37%。出糙率和整精米率很穩(wěn)定,變異系數(shù)未超過0.8%,品種間差異性非常小。其中供試品種出糙率為81.4%～83.7%,全部達部頒一等標準,最高的是滇禾優(yōu)811。整精米率是米質(zhì)中重要的指標,整精米率越高,商品價值也越高,供試品種整精米率為20.3%～52.0%,均未達到優(yōu)質(zhì)稻米標準,說明整精米率是制約云南省雜交粳稻新品種品質(zhì)的主要因素。12個品種的膠稠度為43～63 mm,其中,僅滇禾優(yōu)81和滇禾優(yōu)34(CK)的達到部頒三等標準,該指標是降低雜交粳稻新品種品質(zhì)等級的重要因素。12個品種的直鏈淀粉為15.6%～18.5%,其中滇禾優(yōu)80和滇禾優(yōu)801的達到部頒二等標準,占16.7%;保兩優(yōu)285、滇優(yōu)39、滇優(yōu)40、滇優(yōu)41、保兩優(yōu)284、滇禾優(yōu)81、滇禾優(yōu)811、錦優(yōu)857、錦優(yōu)858和滇禾優(yōu)34(CK)的達到部頒一等標準,占83.3%。
表8 12個雜交粳稻品種的稻米品質(zhì)Table 8 Quality of 12 hybrid japonica
2.4 隸屬函數(shù)法綜合評價
針對12個雜交粳稻品種的綜合抗性指數(shù)、有效穗、穗長、結(jié)實率、千粒重、產(chǎn)量、出糙率、整精米率、堊白度、膠稠度和直鏈淀粉指標進行隸屬函數(shù)綜合評價,其平均隸屬函數(shù)值如表9所示。滇禾優(yōu)801的平均隸屬函數(shù)值最高,為64.52%,該品種抗性、結(jié)實率、整精米率和堊白度指標的隸屬函數(shù)值是參試品種中最高的;其次是滇禾優(yōu)811,平均隸屬函數(shù)為61.47%;最低的是滇禾優(yōu)80,平均隸屬函數(shù)值為27.14%。供試品種綜合評價由高到低依次為滇禾優(yōu)801>滇禾優(yōu)811>滇禾優(yōu)34(CK)>滇禾優(yōu)81>保兩優(yōu)284>錦優(yōu)858>保兩優(yōu)285>滇優(yōu)39>滇優(yōu)40>滇優(yōu)41>錦優(yōu)857>滇禾優(yōu)80。
表9 12個雜交粳稻品種隸屬函數(shù)值Table 9 Membership function values of 12 hybrid japonica (%)
田間自然誘發(fā)病圃法是目前自然接種中應用最廣泛的方法[15-16],此方法所用的菌源和氣候均屬于自然控制,成本低、操作簡便,且生理小種豐富,多樣性及代表性好,適合在同一時間進行大量品種的抗性鑒定,且所得到的鑒定結(jié)果更接近于田間真實情況[17-18]。張舒等[19]研究發(fā)現(xiàn),不同生態(tài)區(qū)同一水稻品種的抗性有所差異,這可能與不同地區(qū)的生態(tài)環(huán)境條件差異及病原菌群體存在遺傳多樣性有關(guān),本研究中同一水稻品種在不同生態(tài)地區(qū)的抗性也存在明顯差異。此外,前人研究發(fā)現(xiàn)云南省近幾年新育成的98個粳稻品種對稻瘟病的抗性總體表現(xiàn)不足,且品種間差異較大[20],與本研究結(jié)果一致,表明稻瘟病高抗品種的選育仍然是今后的重點和難點。
優(yōu)良抗病品種選育過程中,產(chǎn)量及各項農(nóng)藝性狀指標的評價尤為重要,抗病且高產(chǎn)的水稻品種是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢[21-22]。繁殖制種產(chǎn)量偏低是影響雜交粳稻大面積推廣應用的一個重要原因,針對這一難題,云南農(nóng)業(yè)大學的科研人員研制并完善了滇型雜交粳稻的制種技術(shù)規(guī)程,目前滇型雜交粳稻新品種的雜種優(yōu)勢明顯,除了在云南省得到推廣種植,還在貴州、湖北等省的粳稻區(qū)得到示范應用,處于全國領(lǐng)先的水平,有力地促進了雜交粳稻的推廣應用[20],本研究篩選出的滇禾優(yōu)811和滇禾優(yōu)801不僅中抗稻瘟病,其產(chǎn)量也顯著高于對照品種滇禾優(yōu)34。
隨著人們生活水平和糧食生產(chǎn)能力的大幅度提高,稻米品質(zhì)差的問題越來越突出,市場對優(yōu)質(zhì)稻的需求也逐年增加,因此稻米品質(zhì)評價對優(yōu)良水稻品種的篩選具有重要的補充意義[23]。趙國珍等[24]研究發(fā)現(xiàn),堊白粒率是影響云南稻米品質(zhì)達標的最主要因素,在今后的育種環(huán)節(jié)里,應降低堊白粒率和堊白度,提高精米率和整精米率。本研究結(jié)果表明,除了堊白度、整精米率外,膠稠度也是制約云南省雜交粳稻新品種品質(zhì)等級的主要因素,因此,仍需進一步加大雜交粳稻育種力度。感官評價是米質(zhì)品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)之一,但本研究并未測定供試品種的氣味、外觀結(jié)構(gòu)、適口性、滋味及冷飯質(zhì)地等感官評價指標,還有待進一步完善評價體系。
本研究運用模糊數(shù)學模型隸屬函數(shù)法將供試水稻品種稻瘟病抗性、農(nóng)藝性狀、品質(zhì)等重要指標的平均隸屬值用于優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)且抗病水稻品種的綜合評價,能有效避免單一指標評價的片面性,具有一定的客觀性和準確性[25]。通過該方法篩選出滇禾優(yōu)801和滇禾優(yōu)811 這2個品種不僅對稻瘟病表現(xiàn)中抗,產(chǎn)量較高,其米質(zhì)也相對較好。
利用隸屬函數(shù)法篩選出滇禾優(yōu)811和滇禾優(yōu)801 這2個綜合評分最高的優(yōu)良品種,對稻瘟病表現(xiàn)為中抗,且產(chǎn)量和稻米品質(zhì)相對較好,可作為優(yōu)質(zhì)品種材料,為水稻新品種推廣應用奠定了基礎(chǔ)。
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