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（連云港市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，江蘇 連云港22200；第一作者：lijian8081@163.com）

水稻秸稈是我國(guó)主要的農(nóng)作物秸稈之一，每年產(chǎn)量達(dá)1.85 億t[1]。近幾年來，隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及農(nóng)民生活條件的改善，水稻秸稈已失去了往日的優(yōu)勢(shì)。目前，秸稈主要采用還田方式來處理，但普通的水稻秸稈具有高纖維、硅質(zhì)化等特點(diǎn)，柔韌性強(qiáng)，機(jī)械難以粉碎，機(jī)收后如果不加以處理不易被降解利用[2]。同時(shí)，現(xiàn)有水稻莖稈的營(yíng)養(yǎng)成分含量低，限制了其在畜牧生產(chǎn)上的應(yīng)用。

NAGAO[3]在1963年發(fā)現(xiàn)了第1 個(gè)脆莖性狀基因bc1。目前，已至少鑒定了20 多個(gè)水稻脆性突變體，并圖位克隆了bc1、bc3、bc7 等10 余個(gè)基因[4]。與傳統(tǒng)水稻相比，脆莖水稻最主要的特點(diǎn)是莖稈機(jī)械強(qiáng)度低，秸稈細(xì)胞壁厚度和纖維素含量下降，同時(shí)半纖維素、木質(zhì)素含量上升，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提高。陸荷微等[5]通過離子束誘變獲得脆性突變體，研究發(fā)現(xiàn)其具有生長(zhǎng)能力強(qiáng)、脆而抗倒的特點(diǎn)，秸稈易粉碎。汪海峰等[6]將脆稈水稻全株應(yīng)用到生長(zhǎng)肥育豬口糧的試驗(yàn)中，結(jié)果顯示，脆稈水稻飼料降低了豬體內(nèi)的脂肪沉積，胴體瘦肉率提高，使得胴體長(zhǎng)度增加。

水稻脆稈特性使得其收獲時(shí)秸稈容易破碎，利于直接還田，也減少了能耗，水稻脆性突變體具有很好的應(yīng)用前景。但目前尚未培育出適合生產(chǎn)上應(yīng)用的脆稈水稻品種。近些年，筆者廣泛引進(jìn)脆稈基因資源，篩選可利用基因，采取復(fù)交、回交等手段，育出了多個(gè)脆稈新品系。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

脆稈供體親本脆137 來源于中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院，脆性表現(xiàn)為全生育期脆，成熟期莖稈脆而不倒，葉片脆，籽粒不脆。

2012年，將脆137 與中熟中粳水稻品種連粳7 號(hào)、徐稻3 號(hào)雜交，然后采取回交方式，將脆稈基因?qū)氲匠Ｒ?guī)品種中。在后代分離群體中選育出具有優(yōu)良農(nóng)藝性狀、適合生產(chǎn)上種植的2 個(gè)脆稈新品系，暫定名CG16-3 和CG16-9。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 脆性判斷

以成熟期田間手折水稻莖稈難易程度來判定莖稈脆性。

1.2.2 農(nóng)藝性狀考察

每個(gè)品種隨機(jī)取10 株考察主要農(nóng)藝性狀，包括生育期、株高、穗長(zhǎng)、單株有效分蘗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等。成熟期選取生長(zhǎng)基本一致的10 株水稻，測(cè)定主莖各節(jié)間長(zhǎng)度，用游標(biāo)卡尺測(cè)定主莖各節(jié)間粗度，測(cè)定倒2 節(jié)間莖壁厚度。

莖稈粉碎率:參照陸荷微等[7]方式，將整株水稻從割臺(tái)口喂入具有切草粉碎裝置的沃德收割機(jī)，調(diào)查粉碎秸稈中長(zhǎng)度小于5 cm 的秸稈質(zhì)量占秸稈總質(zhì)量的百分比。

1.2.3 品質(zhì)分析

按照GB/T 17891-2017 的方法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 脆稈新品系農(nóng)藝性狀分析

由表1 可以看出，與脆性供體親本脆137 相比，脆稈新品系CG16-3 和CG16-9 在生育期、千粒重、結(jié)實(shí)率方面表現(xiàn)出顯著差異，其始穗期提前，生育期縮短，千粒重、結(jié)實(shí)率增加。與常規(guī)品種親本相比，其株高極顯著降低。產(chǎn)量方面，2 個(gè)脆稈新品系比常規(guī)品種連粳7 號(hào)低（差異極顯著），比徐稻3 號(hào)略低（差異不顯著），但均極顯著高于脆137，具有較好的豐產(chǎn)性。

表1 脆稈品系與親本農(nóng)藝性狀比較

表2 脆稈品系與親本節(jié)間長(zhǎng)度對(duì)比 （mm）

表3 脆稈品系與親本節(jié)間厚度比較 （mm）

表4 脆稈品系與親本稻米品質(zhì)分析

大田栽培試驗(yàn)結(jié)果表明，這2 個(gè)脆稈品系田間生長(zhǎng)狀況良好，無倒伏現(xiàn)象發(fā)生，能夠適應(yīng)人工栽插和管理。采用沃德收割機(jī)進(jìn)行秸稈粉碎，結(jié)果表明，CG16-3和CG16-9 秸稈能被輕易粉碎，秸稈平均長(zhǎng)度＜5 cm，均勻地灑在田中，而對(duì)照徐稻3 號(hào)的稻稈則成堆堆積在田間。收割時(shí)易粉碎和細(xì)胞壁中較低的纖維素含量促使稻稈具有更高效的降解速率，因此選育的脆稈水稻新品系，可從品種源頭上解決水稻秸稈還田難的問題。

2.2 脆稈新品系與親本節(jié)間長(zhǎng)度、粗度比較

從表2 可見，CG16-3 倒1 節(jié)、倒4 節(jié)、倒5 節(jié)節(jié)間長(zhǎng)度與脆性供體親本無顯著差異，與常規(guī)親本相比極顯著降低。CG16-9 各個(gè)節(jié)間長(zhǎng)度與親本相比（除倒5節(jié)間外）均極顯著降低，其株高只有79.80 cm，田間表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗倒伏性。

從表3 可見，2 個(gè)脆稈新品系各個(gè)節(jié)間粗度與連粳7 號(hào)、徐稻3 號(hào)相比極顯著降低，與脆137 相比，除倒2、倒5 節(jié)間外，其他各個(gè)節(jié)間粗度均極顯著增加；2個(gè)脆稈新品系倒4 節(jié)間壁厚與脆137 相比差異不顯著，與連粳7 號(hào)、徐稻3 號(hào)相比極顯著減少。

2.3 脆稈新品系與親本稻米品質(zhì)分析

從表4 可見，與連粳7 號(hào)、徐稻3 號(hào)相比，2 個(gè)脆稈新品系整精米率、膠稠度極顯著降低，糙米率、長(zhǎng)寬比、堊白度以及直鏈淀粉含量差異不顯著。

3 小結(jié)與討論

江蘇淮北稻區(qū)以種植中熟中粳稻為主，種植制度主要為稻麥兩熟。由于水稻秸稈數(shù)量多，秸稈粉碎不徹底，給農(nóng)民下一茬的種植帶來極大困難，秸稈處理一直是需要解決的難題。對(duì)此，筆者從廣泛引進(jìn)脆稈種質(zhì)資源入手，通過雜交、回交方式，育成了2 個(gè)脆稈水稻新品系。這2 個(gè)脆稈水稻新品系具有優(yōu)良的農(nóng)藝性狀，在米質(zhì)、產(chǎn)量等方面達(dá)到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求，且降低了植株的機(jī)械硬度，秸稈變脆，莖稈易于粉碎，可以直接還田，避免了因秸稈焚燒而帶來的環(huán)境污染。同時(shí)秸稈中纖維素含量降低，也可以作為飼料直接利用，具有較好應(yīng)用前景，可以進(jìn)一步加大試驗(yàn)示范力度。

近年來，許多研究者對(duì)脆性水稻性狀形成的分子機(jī)理進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)多數(shù)脆性基因通過編碼各種代謝酶類來調(diào)節(jié)水稻莖稈、葉片等組織的機(jī)械強(qiáng)度，以此提高自身抗倒伏、抗病蟲害和抗逆能力。ELLIS 等[8]研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞壁纖維素合成基因突變體可以使乙烯和水楊酸上調(diào)，進(jìn)而增加對(duì)病原菌的抗性。田間栽培發(fā)現(xiàn)，脆稈品系對(duì)稻瘟病具有較強(qiáng)的抗性，是因?yàn)榍o稈組分的改變還是攜帶抗稻瘟病基因，還需深入研究。