張世璽 楊海龍 王劍功 姚堅

摘要：為篩選良好的秈粳雜交稻評價指標，從而對秈粳交組合的特性進行科學評價，明確秈粳交高產配組的方向。通過變異系數及變異范圍、表型多樣性指數、主成分分析（二維排序分析和隸屬函數分析）和逐步回歸方程分析等方法對24份單季秈粳雜交稻試驗品種9個主要表型性狀的多樣性水平進行綜合分析及評價。結果表明，浙江省秈粳雜交稻在株型性狀方面表現出有效穗數少（176.31～227.44個/m2）、高稈（113.8～132.2 cm）、產量高（6 941.85～12 015.15 kg/hm2）的特點，小粒、多穗、多粒對秈粳雜交稻的產量影響較大；9個表型性狀的變異系數在2.91%（生育期）～14.78% （每穗實粒數）之間，多樣性指數在4.568 3（每穗實粒數）～4.584 4（基本苗數）之間；基于二維排序結果，Y優(yōu)9367、春優(yōu)137和甬優(yōu)1540是在二維排序重疊材料中重疊次數最多的秈粳雜交稻組合，具有優(yōu)良的產量性狀。根據主成分隸屬函數分析，綜合性狀排名前5的材料是浙粳優(yōu)2111、甬優(yōu)1540、華中優(yōu)469、浙粳優(yōu)34和Y優(yōu)9367；篩選到生育期、有效穗數、每穗實粒數、結實率和產量等6個表型性狀作為秈粳雜交稻綜合評價的關鍵指標。綜合評價分析得出，在秈粳雜交稻組配過程中，除去注意平衡產量構成因素之間的關系外，多穗的秈粳雜交稻相較于大粒少穗株型更有高產潛力。

關鍵詞：秈粳雜交稻；表型多樣性；性狀分析；綜合評價；浙江省

中圖分類號：S511.04? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）24-0032-06

水稻是我國最主要的糧食作物，同時也是浙江省第一大糧食作物［1-2］。2021年浙江省水稻種植面積和產量分別為63.36萬hm2和469.12萬t，占全省糧食的62.91%和75.67%［3］。由于地理格局約束，浙江省耕地面積僅為208.17萬hm2，約占陸地面積19.72%，農村人口1 755萬，約占總人口的30%［4］。但隨著社會化的發(fā)展，耕地資源的限制日益擴大，因此要保證糧食生產的安全穩(wěn)定，關鍵需要提高水稻產量水平。浙江省自“8812”計劃開展以來，水稻亞種間雜交優(yōu)勢得到充分發(fā)展、利用和突破［5］。目前，浙江省選育的以甬優(yōu)系列為代表的秈粳雜交稻在植株形態(tài)、氮吸收、光合利用、干物質積累和分配及產量構成因素上得到了很大的改善，產量有了較大的突破［6-9］。

隨著各科研單位及種子公司對秈粳雜交稻新品種選育的不斷深入研究，近幾年涌現出許多優(yōu)秀的品種（甬優(yōu)、浙優(yōu)、春優(yōu)、浙粳優(yōu)、嘉禾優(yōu)、江兩優(yōu)和嘉優(yōu)中科系列）［10］，但秈粳交組合的整體表型性狀評價鮮有報道。為篩選出良好的秈粳雜交稻表型評價指標，本研究通過變異系數及變異范圍、表型多樣性指數、主成分分析（二維排序分析和隸屬函數分析）和逐步回歸方程分析等方法對24份單季秈粳雜交稻試驗品種9個主要表型性狀的多樣性水平進行綜合分析及評價，從而對秈粳交組合的特性進行科學評價，明確秈粳交高產配組的方向。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試的24份秈粳雜交稻由嘉興市農業(yè)科學研究院水稻育種研究所收集和提供（表1），分別為甬優(yōu)33、浙杭優(yōu)K332、春誠優(yōu)117、嘉禾優(yōu)916、浙粳優(yōu)34、甬優(yōu)110、浙粳優(yōu)910、Y優(yōu)9367、浙禾優(yōu)127、申豐優(yōu)63、浙谷優(yōu)99、浙優(yōu)301、春誠優(yōu)887、春優(yōu)17、嘉豐優(yōu)22、嘉優(yōu)9366、春優(yōu)137、甬優(yōu)101、華中優(yōu)469、浙科優(yōu)918、浙粳優(yōu)2111、甬優(yōu)107、春優(yōu)157和甬優(yōu)1540（CK）。

1.2 試驗方法

供試材料種植于嘉興市農業(yè)科學研究院試驗基地，于2022年5月21日播種，6月27日移栽，小區(qū)面積13.2 m2，小區(qū)長6.6 m，寬2 m。雙本種植，移栽規(guī)格25 cm×20 cm，試驗設3次重復，所有供試材料移栽于同一塊田地中，肥水管理和病蟲害防治與當地生產田一致。性狀鑒定和記錄指標按照《浙江省水稻區(qū)域試驗和生產試驗技術操作規(guī)程（試行）》進行，主要調查株高、有效穗數、結實率、生育期、每穗實粒數、千粒質量、基本苗數、每穗粒數和產量等9個數量性狀。

1.3 數據處理

使用Microsoft Office Excel 2007對農藝性狀進行數據整理，并計算其變異系數、標準差及平均值，同時進行Shannon-Winner指數分析。使用Origin 2021進行表型多樣性主成分分析，通過計算各主成分的得分來評估秈粳雜交稻新組合優(yōu)劣的綜合評價D值。

2 結果與分析

2.1 秈粳雜交稻新品系表型性狀分析

浙江省秈粳雜交稻在株型性狀方面表現出有效穗數少、高稈大穗、產量優(yōu)勢顯著的共同特性，有效穗數176.31～227.44個/m2，每穗粒數258～361粒，最高產量達到12 015.15 kg/hm2（表2）。由于拔節(jié)后至孕穗期遇極端高溫（8月1—23日的日最高氣溫達37～40 ℃），造成部分早熟品種花粉敗育，嚴重影響結實率，最低的申豐優(yōu)63只有41.21%，敏感期避過高溫的品種結實率明顯增加。所以，合適的生育期也是雜交稻組配過程中的重要指標之一。產量結構上，浙江省秈粳雜交稻千粒質量普遍不高，產量排名第1、第4位的浙粳優(yōu)2111和春優(yōu)17以及對照甬優(yōu)1540均為小粒、多穗、多粒類型；產量排第2、第3位的春優(yōu)137和華中優(yōu)469的千粒質量、每穗粒數和分蘗數則較為均衡，所以，在秈粳雜交稻組配過程中應注意平衡產量各構成因素之間的關系，且多穗類型的秈粳雜交稻更有高產潛力。

2.2 秈粳雜交稻新品種表型性狀變異性分析

秈粳雜交稻表型性狀的變異性分析結果如表3所示，24份秈粳雜交稻的表型性狀變異系數表現為生育期（2.91%）＜基本苗數（2.92%）＜株高（4.26%）＜千粒質量（5.14%）＜有效穗數（7.17%）＜每穗粒數（9.13%）＜產量（12.08%）＜結實率（12.44%）＜每穗實粒數（14.78%）。每穗實粒數和結實率具有最小值1倍以上的極差值，最大的是每穗實粒數（1.26倍），最小的是基本苗數（0.12倍）。在上述秈粳雜交稻材料中，每穗實粒數和結實率變異最為豐富，選擇空間較大，在秈粳雜交稻親本選育過程中要盡量規(guī)避結實率低、每穗實粒數小的親本材料，降低配組后的組合產量過低的可能性。

2.3 秈粳雜交稻新組合表型性狀多樣性分析結果

9個表型性狀多樣性指數在4.568 3（每穗實粒數）～4.584 4（基本苗數）之間，變幅較??；24份秈粳雜交稻組合的多樣性指數由大到小依次為單位面積基本苗數、生育期、株高、千粒質量、有效穗數、每穗粒數、產量、結實率和每穗實粒數。結果（圖1）表明，24份秈粳雜交稻組合存在一定的多樣性和形態(tài)變異，基本苗數與生育期的遺傳多樣性指數數值最大，對環(huán)境的適應力最強［11］。

2.4 秈粳雜交稻新品種表型性狀主成分分析結果

表4為秈粳雜交稻的9個表型性狀主成分分析結果，前5個主成分累計貢獻率達到90.21%，將其命名為PC1、PC2、PC3、PC4和PC5，表明這5個主成分可以反映24份秈粳雜交稻表型性狀的90.21%的遺傳內容，是秈粳雜交稻表型特征的重要成分，可以用來對秈粳雜交稻的材料進行綜合評價。其中，PC1的特征值為3.17，貢獻率為35.20%；PC2的特征值為1.93，貢獻率為21.46%；PC3的特征值為1.32，貢獻率為14.63%；PC4的特征值為1.09，貢獻率為12.09%；PC5的特征值為0.61，貢獻率為6.82%。

表4的特征向量關系表明，主成分1～5的最高載荷為分別每穗粒數（0.51）、有效穗數（0.57）、每穗粒數（0.51）、基本苗數（0.74）和千粒質量（0.54）。[JP3]最大負載荷為基本苗數（-0.15）、千粒質量（-0.55）、生育期（-0.34）、株高（-0.51）、每穗粒數（-0.43），每個主成分中的最高載荷和最大負載荷均呈現負相關關系。

2.5 基于主成分的二維排序分析

對每穗實粒數、有效穗數、每穗粒數、基本苗數和千粒質量進行二維排序分析，以每穗實粒數為x軸，其余為y軸制圖。第1主成分每穗實粒數的增加對產量的提高有正效應影響［12］；在一定范圍內，有效穗數、每穗粒數、基本苗數和千粒質量與產量呈正相關關系［13］，所以二維排序圖中，分布在第1象限的材料對秈粳雜交稻產量具有正效應影響，圖2-A的第1象限材料包括3、5、8、12、14、16、21和24，其共同特征是每穗實粒數多且有效穗數多。圖2-B的第1象限材料包括1、5、8、17、19、21、23和24，其共同特征是每穗實粒數和總粒數多。圖2-C的第1象限材料包括1、3、8、13、17、22和24，其共同特征是每穗實粒數多且基本苗數多。圖2-D的第1象限材料包括12、13、14、17、19和23，其共同特征是每穗實粒數多且有效穗數多。

2.6 秈粳雜交稻新品種表型性狀綜合評價

計算主成分每穗實粒數、有效穗數、每穗粒數、基本苗數和千粒質量的隸屬函數值［14］，其貢獻率權重分為0.390 3、0.237 9、1 622、0.133 9和0.075 6，由權重進一步算出24份秈粳雜交稻組合的綜合評價D值。綜合性狀排名前10的秈粳雜交稻為21、24、19、5、8、12、2、17、7、3（表5）。

相關性分析結果（表6）表明，D值與生育期、有效穗、每穗實粒數、結實率和產量呈極顯著正相關關系（P<0.01），說明秈粳交組合的生育期、有效穗數、每穗實粒數、結實率和產量極顯著影響其綜合評價。

2.7 秈粳雜交稻表型性狀評價指標的篩選

通過對秈粳雜交稻相關表型性狀的數值與綜合評價D值的逐步回歸分析，完成最優(yōu)回歸方程：

Y=-16.638 3+0.111 6×X2+0.103 1×X3+0.026 4×X4+0.046 5×X7+0.000 3×X9。其中：Y表示綜合評價D值，X2、X3、X4、X7和X9分別表示基本苗數、有效穗數、株高、結實率和產量，其系數分別為0.168 8、0.230 4、0.173 1、0.570 2和0.363 7。相關系數r=0.975 8，當D值為1.681時，方程呈極顯著水平，說明基本苗數、有效穗數、株高、結實率和產量可以作為評價秈粳雜交稻組合的關鍵表型性狀指標。

3 討論與結論

3.1 秈粳雜交稻表型性狀綜合評價

在平衡千粒質量、每穗粒數和分蘗數之間的關系提高水稻產量的同時，也應注意水稻的農藝性狀。研究表明，千粒質量、每穗粒數和分蘗數受多個數量性狀位點（QTL）調控，三者相輔相成，共同影響水稻的最終產量［15］。田蓉蓉等對2個回交群體的單株產量、劍葉寬、穗長、莖基粗、單株有效穗數、劍葉長、單穗質量、單株分蘗數和株高9個農藝和產量相關性狀分析發(fā)現，單株產量和單穗質量的變異系數較高，株高、穗長則表現出較低的遺傳變異［16］。趙璐等開展了遺傳多樣性分析與綜合評價，獲得了株高、穗長、每穗實粒數、結實率、一次枝梗數、粒長寬比、單株產量、單穗粒質量、千粒質量9個關鍵表型性狀指標［17］。而本研究通過計算各農藝性狀的多樣性指數進行表型多樣性分析，對浙江省秈粳雜交稻進行主成分分析及綜合評價，結果發(fā)現，生育期、有效穗數、每穗實粒數、結實率和產量等6個表型及產量性狀可以作為浙江省秈粳雜交稻綜合評價的關鍵指標。

3.2 秈粳雜交稻產量經濟性狀分析

秈粳雜交稻產量性狀為復雜的綜合性狀，組合間品種特性的差異會影響不同組合的產量構成因素［18-21］。劉偉明和練進旺分別對秈粳雜交稻甬優(yōu)12和浙優(yōu)21的產量性狀進行分析，結果顯示，在超高產育種中具有突出作用的是產量構成因素中的穗數及每穗粒數［22-23］。而本研究在秈粳雜交稻分析中得出，相對于每穗粒數和分蘗數，千粒質量對秈粳交綜合評價的影響小，且千粒質量與每穗總粒數、有效穗數成反比。所以，在秈粳雜交稻組配過程中，除去注意平衡產量構成因素之間的關系外，多穗的秈粳雜交稻相較于大粒少穗株型更有高產潛力，個別品種理論產量和實際產量的誤差較大，推測主要是考種時的取樣誤差引起。本研究基于主成分分析和隸屬函數計算綜合評價D值對24份浙江省秈粳雜交稻組合進行優(yōu)劣的綜合評價，D值得分前10名的秈粳雜交稻依次為浙粳優(yōu)211、甬優(yōu)1540（CK）、華中優(yōu)469、浙粳優(yōu)910、Y優(yōu)9367、浙優(yōu)301、浙杭優(yōu)K332、春優(yōu)231、春誠優(yōu)117和甬優(yōu)39。

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