卓馳夫，敬銀欽，彭友林，范永義，陳 敬，蔣 芬，胡運(yùn)高

（西南科技大學(xué)水稻研究所，四川綿陽(yáng)621010）

樂(lè)恢188與不同不育系配組的雜交稻莖稈物理性狀與抗倒伏力的相關(guān)性

卓馳夫，敬銀欽，彭友林，范永義，陳 敬，蔣 芬，胡運(yùn)高＊

（西南科技大學(xué)水稻研究所，四川綿陽(yáng)621010）

為抗倒伏雜交稻育種提供參考，以樂(lè)恢188與7個(gè)不育系配組的系列雜交水稻品種為材料，對(duì)比分析不同不育系配組的雜交稻植株的抗倒伏能力與基部各節(jié)間長(zhǎng)度、莖稈粗度和莖壁厚度等性狀的相關(guān)性。結(jié)果表明：基部各節(jié)間長(zhǎng)度與倒伏指數(shù)呈正相關(guān)，與抗折力呈負(fù)相關(guān)；莖稈粗度、莖壁厚度、節(jié)間基部至穗頂長(zhǎng)度與倒伏指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，與抗折力呈顯著正相關(guān)。金優(yōu)188莖稈粗度與莖壁厚度小于其他品種，倒伏指數(shù)最大，最易發(fā)生倒伏；岡優(yōu)188、福伊優(yōu)188和蓉18優(yōu)188莖稈粗度與莖壁厚度較大，倒伏指數(shù)小，不易發(fā)生倒伏。

水稻；莖稈物理性狀；抗倒伏能力；不育系

水稻作為我國(guó)第一大糧食作物，約占糧食總產(chǎn)量的40%，我國(guó)約60%的人口以稻米為主食。水稻生產(chǎn)不僅擔(dān)負(fù)我國(guó)糧食安全的重任，還肩負(fù)我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大使命［1］。倒伏是禾本科作物存在的普遍問(wèn)題，倒伏將導(dǎo)致作物產(chǎn)量、品質(zhì)以及機(jī)械化收獲效率降低。水稻株高是影響抗倒伏能力的重要因素，有研究表明，株高與抗倒伏能力呈負(fù)相關(guān)［2-4］。水稻倒伏的敏感部位多發(fā)生在莖稈基部的2～3個(gè)節(jié)間［5-8］。相關(guān)研究指出，水稻抗倒伏性與穗型、穗重、株高和節(jié)間性狀等關(guān)系密切［9］。雜交稻親本的抗倒伏能力存在差異，恢復(fù)系的抗倒伏能力與株高、基部節(jié)間長(zhǎng)度和壁厚有關(guān)，不育系的抗倒伏能力與基部第一節(jié)間長(zhǎng)和壁厚有關(guān)［10］。

樂(lè)恢188是四川省樂(lè)山市農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育的高配合力高生物產(chǎn)量的骨干恢復(fù)系，是我國(guó)“三系”大穗型雜交稻骨干恢復(fù)系和親本改良的重要材料，已在我國(guó)南方稻區(qū)特別是長(zhǎng)江中上游地區(qū)廣泛應(yīng)用，利用樂(lè)恢188與不同不育系配組的系列雜交稻品種如岡優(yōu)188、福伊優(yōu)188、川綠優(yōu)188、成豐優(yōu)188、蓉18優(yōu)188、菲優(yōu)188及金優(yōu)188等均屬重穗型品種，在生產(chǎn)上表現(xiàn)穗大粒多、增產(chǎn)潛力高等特點(diǎn)［11-12］。為探明樂(lè)恢188與不同不育系配組的系列雜交稻品種的抗倒伏能力機(jī)理，通過(guò)研究其株高、節(jié)間長(zhǎng)度、莖稈粗度和莖壁厚度等物理性狀，分析各雜交稻的抗倒伏能力與莖稈物理性狀的關(guān)系，以期為抗倒伏雜交稻育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以重穗型恢復(fù)系樂(lè)恢188為父本，分別與7個(gè)不同的不育系配置（雜交）獲得的系列雜交水稻品種，分別為岡優(yōu)188（岡46A）、福伊優(yōu)188（福伊A）、川綠優(yōu)188（川綠389A）、成豐優(yōu)188（成豐A）、蓉18優(yōu)188（蓉18A）、菲優(yōu)188（菲改A）和金優(yōu)188（金23A），試驗(yàn)對(duì)照品種為Ⅱ優(yōu)838（株高115～120cm）。試驗(yàn)于2015年在西南科技大學(xué)水稻研究所試驗(yàn)田進(jìn)行，4月12日播種，5月15日插秧。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積15m2。栽插規(guī)格為33.5cm×16.67cm，每穴插單株。田間管理同一般大田標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 方法

1.2.1 性狀測(cè)定 在水稻齊穗后25d，每小區(qū)隨機(jī)選取10株具代表性植株的主穗，測(cè)定株高、各節(jié)間長(zhǎng)度、節(jié)間基部至穗頂長(zhǎng)度、節(jié)間基部至穗頂鮮重、基部節(jié)直徑和基部節(jié)壁厚?；康谝还?jié)、第二節(jié)和第三節(jié)節(jié)間抗折力的測(cè)定參照文獻(xiàn)［11］的方法并加以改進(jìn)。從田間取回莖稈，保留葉鞘、葉片和穗（保持不失水），待測(cè)定的節(jié)間莖稈置于自制簡(jiǎn)易測(cè)定器，將節(jié)間中點(diǎn)與測(cè)定器中點(diǎn)對(duì)應(yīng)（支點(diǎn)間距5 cm），在中點(diǎn)處掛輕質(zhì)托盤(pán)，逐漸加入砝碼，直至莖稈折斷，此時(shí)砝碼及盤(pán)子的重量即為該節(jié)間莖稈的抗折力（g）。

根據(jù)文獻(xiàn)［13］的方法計(jì)算各節(jié)間的彎曲力矩和倒伏指數(shù)。彎曲力矩（cm·g）＝節(jié)間基部至穗頂長(zhǎng)度（cm）×該節(jié)間基部至穗頂鮮重（g）；倒伏指數(shù)＝彎曲力矩/（抗折力×儀器推壓點(diǎn)距地面高度）×100。儀器推壓點(diǎn)距地面高度為9.5cm。倒伏指數(shù)越大，莖稈越容易發(fā)生倒伏。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理 使用Excel和SPSS20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 樂(lè)恢188系列雜交稻的株高及莖稈基部節(jié)間長(zhǎng)度

不同不育系與樂(lè)恢188配組的雜交稻的株高、節(jié)間長(zhǎng)度等莖稈形態(tài)特征有明顯的差異。從表1看出，不同品種株高（基部至穗頂?shù)拈L(zhǎng)度）的差異顯著，岡優(yōu)188（最高）比菲優(yōu)188（最矮）高11.26%?；康谝还?jié)間長(zhǎng)為蓉18優(yōu)188＞川綠優(yōu)188＞成豐優(yōu)188＞岡優(yōu)188＞金優(yōu)188＞Ⅱ優(yōu)838＞菲優(yōu)188＞福伊優(yōu)188，基部第二節(jié)間長(zhǎng)為蓉18優(yōu)188＞金優(yōu)188＞成豐優(yōu)188＞川綠優(yōu)188＞岡優(yōu)188＞菲優(yōu)188＞福伊優(yōu)188＞Ⅱ優(yōu)838，基部第三節(jié)間長(zhǎng)為成豐優(yōu)188＞金優(yōu)188＞蓉18優(yōu)188＞川綠優(yōu)188＞菲優(yōu)188＞岡優(yōu)188＞Ⅱ優(yōu)838＞福伊優(yōu)188。說(shuō)明，樂(lè)恢188配組的系列雜交稻中絕大多數(shù)品種的基部節(jié)間長(zhǎng)于對(duì)照品種Ⅱ優(yōu)838。

2.2 樂(lè)恢188系列雜交稻的莖稈粗與莖壁厚

從表2看出，樂(lè)恢188配組系列品種的基部節(jié)間直徑除菲優(yōu)188及金優(yōu)188外均高于對(duì)照，其中，蓉優(yōu)188的基部第一節(jié)間與基部第二節(jié)間的直徑最大。基部節(jié)間壁厚除最小的金優(yōu)188外均與對(duì)照差異不顯著，其中，福伊優(yōu)188的第一節(jié)間、第二節(jié)間壁厚最大，蓉18優(yōu)188的第三節(jié)間壁厚最大。莖稈越粗、莖壁越厚則莖稈越粗壯，其對(duì)植株地上部分的支撐作用越強(qiáng)。

表1 不同雜交稻品種莖稈基部各節(jié)間的長(zhǎng)度Table 1 Length of steam basal internodes of different hybrid rice varieties

表2 不同雜交稻品種的莖稈粗度與莖壁厚度Table 2 Stem diameters and stem wall thickness of different hybrid rice varieties mm

2.3 雜交水稻節(jié)間倒伏指數(shù)與抗折力的相關(guān)性

相關(guān)分析結(jié)果（表3）表明，各節(jié)間倒伏指數(shù)與抗折力呈極顯著負(fù)相關(guān)，基部第一節(jié)間、第二節(jié)間及第三節(jié)間倒伏指數(shù)與抗折力的相關(guān)系數(shù)分別為-0.785、-0.751和-0.636，基部第一節(jié)間倒伏指數(shù)與抗折力相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值最大，第二節(jié)間、第三節(jié)間的依次減小。倒伏指數(shù)與彎曲力矩也呈極顯著負(fù)相關(guān)，基部第一節(jié)間、第二節(jié)間及第三節(jié)間倒伏指數(shù)與彎曲力矩的相關(guān)系數(shù)分別為-0.302、-0.442、-0.414。基部各節(jié)間的抗折力與彎曲力矩均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)表現(xiàn)為基部第一節(jié)間＜第二節(jié)間＜第三節(jié)間。因此，增強(qiáng)基部莖稈的抗折力是選育抗倒伏品種的主要目標(biāo)。

2.4 雜交水稻抗倒伏特性與莖稈主要物理性狀的相關(guān)性

從表4看出，雜交水稻基部第一節(jié)間、第二節(jié)間及第三節(jié)間的抗折力與莖稈粗度、莖壁厚度、節(jié)間基部至頂長(zhǎng)度、節(jié)間基部至頂鮮重以及彎曲力矩均呈極顯著正相關(guān)，與節(jié)間長(zhǎng)度則呈負(fù)相關(guān)?；抗?jié)間的倒伏指數(shù)與節(jié)間長(zhǎng)度呈正相關(guān)，與莖稈粗度、莖壁厚度、節(jié)間基部至頂長(zhǎng)度、節(jié)間基部至頂鮮重和彎曲力矩呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。

水稻莖稈的抗折力與倒伏指數(shù)受多因素的影響，不同親本配置的雜交組合由于各不育系的遺傳差異影響了雜交稻品種的莖稈基部節(jié)間表型性狀，導(dǎo)致其倒伏特性表現(xiàn)出一定的差異。因此，選育抗倒伏的雜交水稻品種，除考慮恢復(fù)系的抗倒伏特性外，還必須考慮不育系的影響，選擇莖稈基部節(jié)間短而粗壯、莖壁厚度大的親本材料，對(duì)選育抗倒伏水稻品種具有明顯的效果。

2.5 樂(lè)恢188系列雜交稻的莖稈抗倒伏特性

水稻的抗倒伏性與倒伏指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，倒伏指數(shù)越小，植株越不易發(fā)生倒伏，其抗倒伏能力越強(qiáng)［14］。倒伏指數(shù)與抗折力成反比，與彎曲力矩成正比。從表5看出，金優(yōu)188的倒伏指數(shù)最大，最易發(fā)生倒伏，基部第一、第二及第三節(jié)間的倒伏指數(shù)與其他品種的差異均達(dá)極顯著水平。除對(duì)照品種Ⅱ優(yōu)838外，岡優(yōu)188、福伊優(yōu)188以及蓉18優(yōu)188的倒伏指數(shù)較小，其中，岡優(yōu)188的基部3個(gè)節(jié)間的倒伏指數(shù)均較小，其抗倒伏性最強(qiáng)，發(fā)生倒伏的風(fēng)險(xiǎn)最小。表明，不同的不育系與同一恢復(fù)系雜交獲得的雜交稻品種的抗倒伏性差異較大。

表3 倒伏指數(shù)、抗折力和彎曲力矩間的相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficients among the lodging index，breaking resistant strength and bending moment

表4 抗折力和倒伏指數(shù)與主要物理性狀的相關(guān)系數(shù)（n＝80）Table 4 Correlation coefficients between breaking resistant strength，lodging index and main stem physical characters（n＝80）

表5 不同水稻品種基部各節(jié)間抗折力、彎曲力矩和倒伏指數(shù)Table 5 Breaking resistant strength，bending moment and lodging index of different basal internodes of different hybrid rice varieties

3 結(jié)論與討論

1）水稻植株抗倒伏能力與株高、節(jié)間長(zhǎng)、節(jié)間粗度和莖壁厚度等植株性狀密切相關(guān)。一般認(rèn)為，水稻株高與植株抗倒伏能力呈負(fù)相關(guān)，即株高越高，抗倒伏能力越弱［1-2，14］。也有研究認(rèn)為，株高與抗倒伏能力并無(wú)直接關(guān)系，適當(dāng)增加株高能提高群體物質(zhì)生產(chǎn)力、增加生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量［15-16］。本研究結(jié)果表明，株高與倒伏指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)系數(shù)較?。?0.217）。在樂(lè)恢188配組的系列品種中，金優(yōu)188的株高明顯矮于其他品種，但其倒伏指數(shù)卻極顯著地高于其他品種。說(shuō)明，雜交水稻的株高與抗倒伏能力無(wú)太大的相關(guān)性。倒伏指數(shù)與各節(jié)間的莖稈粗度和莖壁厚度呈極顯著負(fù)相關(guān)，抗折力與莖稈粗度、莖壁厚度等呈極顯著正相關(guān)。因此，雜交水稻基部節(jié)間抗折力的提高可降低倒伏指數(shù)，提高抗倒伏能力，這與前人研究的結(jié)果基本一致。此外，水稻植株的抗倒伏能力與莖稈的組織解剖結(jié)構(gòu)特征及化學(xué)成分等也有一定的關(guān)聯(lián)。本文僅對(duì)不同不育系配組的雜交稻莖稈物理性狀和力學(xué)特征及與植株抗倒伏性的關(guān)系進(jìn)行初步分析，對(duì)于不同不育系配組的雜交稻植株莖稈的組織解剖結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的差異有待進(jìn)一步研究。同時(shí)，不同不育系的胞質(zhì)效應(yīng)與抗倒伏能力的關(guān)系也是值得進(jìn)一步探討的重要內(nèi)容。

2）水稻的抗倒伏性主要受基因型與環(huán)境的互作影響，表現(xiàn)為復(fù)雜的數(shù)量性狀遺傳特征。已有研究表明，與莖稈抗倒伏性相關(guān)的遺傳分析主要集中在倒伏指數(shù)、莖稈物理性狀以及株高等的QTL研究［14，17-23］。本研究根據(jù)同一個(gè)恢復(fù)系與不同不育系配組獲得的7個(gè)不同雜交水稻品種基部節(jié)間性狀分析表明，不同的不育系配組產(chǎn)生的雜交稻品種的莖稈基部各節(jié)間的倒伏指數(shù)存在較大的差異。說(shuō)明，不育系親本對(duì)雜交稻的抗倒伏能力具有一定的影響。在樂(lè)恢188配組的系列品種中，與岡優(yōu)188相比，金優(yōu)188和菲優(yōu)188更容易發(fā)生倒伏，這主要是因各品種基部節(jié)間物理性狀的差異所致，金優(yōu)188與菲優(yōu)188的莖稈粗度和莖壁厚度均顯著低于其余雜交稻品種，直接導(dǎo)致抗折力降低從而影響抗倒伏性。

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（責(zé)任編輯：姜 萍）

Correlation between Stem Physical Characteristics and Lodging Resistance Capability in Hybrid Rice Varieties from Combinations between Lehui 188×Different Sterile Lines

ZHUO Chifu，JING Yinqin，PENG Youlin，F(xiàn)AN Yongyi，CHEN Jing，JIANG Fen，HU Yungao＊
（RiceInstitute，SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mianyang，Sichuan621010，China）

The correlations between lodging resistance and different internodes’length，stem diameter，stem wall thickness，length from basal to spike top in hybrid rice varieties from Lehui 188×7 sterile lines to provide a reference for breeding of hybrid rice varieties with a lodging resistance.Results：The length of different basal internode is positively related to lodging index and negatively related to breaking resistant strength.The stem diameter，stem wall thickness and length from basal to spike top are negatively related to lodging index significantly and positively related to breaking resistant strength significantly.The lodging phenomenon occurs in Jinyou 188with the maximum lodging index easily because its stem diameter and stem wall thickness are less than other tested varieties but the lodging phenomenon does not occur in Gangyou 188，F(xiàn)uyiyou 188and Rong18You 188with the minimum lodging index easily because of their bigger stem diameter and stem wall thickness.

rice；stem physical characteristics；lodging resistance capability；sterile line

S511

A

2016-05-10；2016-08-28修回

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“長(zhǎng)江上游優(yōu)質(zhì)抗病種質(zhì)創(chuàng)新與新品種選育”（2014BAD01B03-3）；雜交水稻國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題“長(zhǎng)江上游地區(qū)雜交水稻骨干恢復(fù)系種群劃分及高產(chǎn)機(jī)理研究”（2014KF01）；四川省省屬高?？蒲袆?chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)計(jì)劃項(xiàng)目“突破性水稻新材料的創(chuàng)制和應(yīng)用”（14TD0011）；國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系四川水稻創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)崗位專(zhuān)家項(xiàng)目“氮高效種質(zhì)創(chuàng)新研究”［川農(nóng)業(yè)函（2014）91］；西南科技大學(xué)博士基金項(xiàng)目“水稻鎘積累相關(guān)QTL分析”（15zx7118）

卓馳夫（1995-），男，農(nóng)學(xué)專(zhuān)業(yè)在讀本科。研究方向：水稻抗倒伏研究。E-mail：123258735＠qq.com

＊通訊作者：胡運(yùn)高（1963-），男，研究員，從事水稻遺傳育種研究。E-mail：swust.rri＠163.com

1001-3601（2016）09-0378-0046-05