渝川地方稻種品質(zhì)性狀遺傳相關(guān)性及聚類分析

雷麗霞 鄒玉霞 臺琳玉

摘要：研究渝川地區(qū)優(yōu)異地方稻種資源的遺傳相關(guān)性及稻米品質(zhì)。對渝川地區(qū)81份優(yōu)異地方稻種的碾米品質(zhì)和外觀品質(zhì)性狀指標(biāo)進(jìn)行測定及分析。試驗結(jié)果表明，資源材料間的品質(zhì)性狀相對穩(wěn)定，變異系數(shù)均小于16%。糙米率與精米率相關(guān)系數(shù)0.911;糙米長與整精米率相關(guān)系數(shù)為-0.493;糙米寬相關(guān)系數(shù)為-0.407;糙米長寬比相關(guān)系數(shù)為0.836;糙米寬與整精米率相關(guān)系數(shù)為0.595;糙米長寬比相關(guān)系數(shù)為-0.834;糙米長寬比與整精米率相關(guān)系數(shù)為-0.657，均達(dá)極顯著水平，與前人的研究結(jié)果相一致。采用Ward離差平方和法進(jìn)行聚類分析，當(dāng)離差平方和取3.75時，可將81份稻種資源分為6個類群，十里香和奇妙香分別單獨聚為一類。研究結(jié)果表明，多數(shù)供試水稻資源的親緣關(guān)系較近，十里香和奇妙香與其他類群的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，且奇妙香的碾米品質(zhì)相對較差。

關(guān)鍵詞：渝川地區(qū);水稻品種;品質(zhì)性狀;相關(guān)性分析;聚類分析

中圖分類號： S511.032 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）07-0065-04

水稻（Oryza sativa L.）是我國三大糧食作物（水稻、小麥、玉米）之首[1]。食以米為先，水稻是我國65%以上人口的主食，其中西南地區(qū)（重慶市、四川省、云南省、貴州省等地的340多個縣、市、區(qū)）的水稻年平均種植面積約445萬hm2[2]。近30年來，水稻經(jīng)歷了高產(chǎn)育種。在產(chǎn)量不斷提高的同時，人們對稻米質(zhì)量的要求也在逐漸提高，自加入WTO后，國外優(yōu)質(zhì)稻米大量進(jìn)入，尤其是日本和泰國稻米[3]，僅2016年我國大米的凈進(jìn)口量就達(dá)313萬t，國內(nèi)種糧成本的大幅上漲，使得我國大米在國際市場上的價格和品質(zhì)均無明顯優(yōu)勢。張昌泉指出，目前我國稻米品質(zhì)的表現(xiàn)總體偏低，在一定程度上影響其市場競爭力[4]。相關(guān)研究表明，氣候變化已對中國農(nóng)業(yè)造成了重要影響，且弊大于利，這些不利影響會導(dǎo)致作物品質(zhì)的下降[5-7]。因此，提高我國稻米市場競爭力迫在眉睫?？蒲泄ぷ髡邞?yīng)對稻米進(jìn)行轉(zhuǎn)型研究，即由過去以產(chǎn)量為主轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)量與品質(zhì)并重。稻米碾米品質(zhì)是育種和栽培中的一項重要指標(biāo)，直接關(guān)系到稻米的經(jīng)濟效益。本研究對渝川地區(qū)的81份優(yōu)異地方水稻資源的碾米品質(zhì)性狀進(jìn)行相關(guān)性及聚類分析，以期為其資源的利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

渝川地區(qū)的81份地方稻種資源，編號與名稱見表1。

1.2 試驗設(shè)計

于2011—2012年在重慶市江津地區(qū)試驗田種植，每份材料種植3行，每行12穴，種植密度株距為 16.7 cm、行距為26.7 cm，每穴插1株帶蘗秧，材料間間隔33.33 cm。有機肥與化肥配合施用，重底早追，施純氮120～150 kg/hm2，N、P、K肥使用比例為6 ∶ 3 ∶ 1，成熟后收獲中間行中間10穴稻谷，自然曬干后，再將稻谷種子于40 ℃烘干箱烘干48 h，儲存于干燥的環(huán)境中備用;并于2012—2013年在重慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院517實驗室對水稻材料的品質(zhì)性狀進(jìn)行分析。

1.3 測定指標(biāo)與方法

參考農(nóng)業(yè)部米質(zhì)分析方法（NY1471988《米質(zhì)測定方法》）對81份資源的糙米率、精米率、整精米率、糙米長、糙米寬、糙米長寬比等碾米品質(zhì)進(jìn)行測量。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

采用Microsoft Excel軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及變異系數(shù)計算，采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行相關(guān)性及聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 品質(zhì)性狀變異分析

參考GB/T 17891—1999《優(yōu)質(zhì)稻谷》進(jìn)行稻米品質(zhì)性狀變異分析，分析結(jié)果表明，平均糙米率未達(dá)優(yōu)質(zhì)米三級標(biāo)準(zhǔn)，僅十里香、開州2號2份資源的糙米率達(dá)優(yōu)質(zhì)一級標(biāo)準(zhǔn)，占供試材料的2.47%，達(dá)二級、三級標(biāo)準(zhǔn)的資源分別只占6.17%、18.52%。平均整精米率也未達(dá)優(yōu)質(zhì)三級標(biāo)準(zhǔn)，整精米率達(dá)一級標(biāo)準(zhǔn)的資源僅有粘稻69-1、197、糯89-1、萬恢910，占4.94%;平均糙米長寬比明顯高于優(yōu)質(zhì)一級標(biāo)準(zhǔn)（≥2.80），而且糙米長寬比為一級標(biāo)準(zhǔn)的資源共41份，占供試資源的 50.62%。從表2可以看出，品種間的糙米率、精米率、糙米長、糙米寬以及糙米長寬比都分布較均勻，變異系數(shù)較小，均小于15%，整精米率的變異系數(shù)較大，達(dá)15.27%。

2.2 品質(zhì)性狀相關(guān)性分析

糙米率與精米率呈極顯著正相關(guān)（0.911），糙米長與糙米寬相關(guān)系數(shù)為-0.407，糙米長寬比相關(guān)系數(shù)為 0.836，整精米率與糙米長（相關(guān)系數(shù)為 -0.493）、糙米寬（相關(guān)系數(shù)為0.595）、糙米長寬比（相關(guān)系數(shù)為-0.782）的關(guān)系也均達(dá)極顯著水平（表3）;對碾米品質(zhì)和外觀品質(zhì)性狀進(jìn)行偏相關(guān)性分析，糙米長、糙米長寬比對糙米率、精米率、整精米率有負(fù)向作用，糙米寬對糙米率、精米率、整精米率反而有正向作用（表4）。稻種的外觀性狀會影響其碾米品質(zhì)的性狀。

2.3 品質(zhì)性狀的聚類分析

本研究采用Ward法對稻種資源進(jìn)行聚類分析。當(dāng)離差平方和取3.75時，供試地方稻種資源劃可劃分為6個類群，分別記為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。其中Ⅰ類群31份資源，占38.27%;Ⅲ類群19份資源，占23.46%;Ⅳ類群16份，占19.75%;Ⅴ類群13份，占16.05%;十里香和奇妙香分別單獨聚為Ⅱ、Ⅵ類。聚類分析結(jié)果表明，供試資源的遺傳親緣關(guān)系較近，但十里香、奇妙香與其他稻種資源遺傳親緣關(guān)系較遠(yuǎn)（圖1）。

81份水稻資源各類群的6個品質(zhì)性狀（圖2）顯示，Ⅰ類群糙米率、精米率、整精米率及糙米寬較高，平均值分別為75.87%、65.19%、51.95%、0.25 cm，其中此類群中涪引3號的精米率（74.10%）和糯89-1的整精米率（63.59%）、糙米寬（0.30 cm）均占供試材料之首，但此類資源的糙米寬（0.23 cm）較小;Ⅲ類群平均糙米長（0.67 cm）明顯低于其他類群;Ⅱ、Ⅵ分別只有1份資源，其中十里香的糙米率（88%）在所有供試資源中最高，奇妙香的糙米率（37%）、精米率（36.78%）、整精米率（21.83%）在所有供試資源中最低。

3 結(jié)論與討論

梁慶平等對早秈雜交組合稻米的碾米品質(zhì)和外觀品質(zhì)指標(biāo)分析表明，在碾米品質(zhì)的3項性狀糙米率、精米率、整精米率中整精米率變異系數(shù)最大[8]，本研究結(jié)果同其一致。米質(zhì)變異的一部分原因在于遺傳，而另一原因可能與環(huán)境溫度等因素有關(guān)[9]。而且粒型（粒長、粒寬、粒長寬比）受環(huán)境因素的影響不大，主要是受遺傳影響且由多個基因來控制調(diào)控[10-17]。

Hussain等利用100份地方陸稻資源對品質(zhì)間的遺傳相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)，糙米率與精米率相關(guān)系數(shù)為0.470，達(dá)極顯著水平[18]。李欣等研究128份水稻資源的品質(zhì)后也發(fā)現(xiàn)稻米碾米品質(zhì)間呈極顯著正相關(guān)[19]。而任鄄勝等應(yīng)用表型主成分分析法，對2001—2002年四川省區(qū)試的14份水稻新品種資源的品質(zhì)性狀進(jìn)行分析表明，糙米率與精米率相關(guān)系數(shù)為0.442，呈顯著正相關(guān)，整精米率與糙米率相關(guān)系數(shù)為 -0.448， 呈顯著負(fù)相關(guān)[20]。本研究結(jié)果中糙米率與精米率（相關(guān)系數(shù)為0.911）整精米率與糙米率（相關(guān)系數(shù)為0.428）相關(guān)關(guān)系也達(dá)極顯著水平，與前者研究結(jié)果相一致，而整精米率與精米率（相關(guān)系數(shù)為0.404）的相關(guān)性與前人研究不一致，說明稻米品質(zhì)性狀間存在錯綜復(fù)雜的相關(guān)關(guān)系。武小金等對品質(zhì)性狀間的相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)，糙米率與粒長相關(guān)系數(shù)為0.621、長寬比相關(guān)系數(shù)為-0.443，達(dá)極顯著水平，而與粒寬相關(guān)系數(shù)為0.113，相關(guān)性不顯著[21]。楊聯(lián)松等在分析17份資源粒形與稻米品質(zhì)間的相關(guān)性認(rèn)為，粒長與糙米率相關(guān)系數(shù)為-0.783、精米率相關(guān)系數(shù)為-0.694、整精米率相關(guān)系數(shù)為-0.704、均達(dá)極顯著負(fù)相關(guān);而粒寬與糙米率相關(guān)系數(shù)為0.698、精米率相關(guān)系數(shù)為0.628、整精米率相關(guān)系數(shù)為0.471呈極顯著正相關(guān);長寬比與糙米率相關(guān)系數(shù)為 -0.805、精米率相關(guān)系數(shù)為-0.721、整精米率相關(guān)系數(shù)為 -0.607，均呈極顯著負(fù)相關(guān)[22]。本研究結(jié)果中外觀品質(zhì)性狀與整精米率的關(guān)系均達(dá)極顯著水平，同前人研究一致。外觀品質(zhì)性狀與糙米率的關(guān)系不顯著。

朱振華等對12份云南高原粳稻資源品質(zhì)性狀及品種聚類分析研究發(fā)現(xiàn)，供試資源的遺傳背景較近，遺傳基礎(chǔ)狹窄[23]。任鄄勝等對14份雜交水稻資源稻米品質(zhì)性狀的相關(guān)性及聚類分析研究發(fā)現(xiàn)，參試資源的遺傳距離較近[20]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)81份水稻資源的親緣關(guān)系也較近，僅十里香、奇妙香與其他類群的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，且奇妙香碾米品質(zhì)相對較差。親緣關(guān)系是水稻品質(zhì)育種難以突破的重要原因[20，23]，目前我國對稻種資源的研究還不夠深入[24-25]。因此，在水稻品質(zhì)育種中應(yīng)大力挖掘優(yōu)異的稻種資源， 利用多樣性的遺傳資

源，拓寬遺傳背景，進(jìn)行親本創(chuàng)新研究，對豐富我國稻種資源及提高稻米品質(zhì)有一定的現(xiàn)實意義。

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