高 秋,李 铷,李 楚,段 飞,黄慧珍,杨 芳,邬航兵,傅 杨

(1.云南农业大学植物保护学院/云南省农作物品种抗性鉴定站,昆明 650201;2.昆明市植保植检站,昆明 650100)

【研究意义】水稻是中国乃至全世界的主要粮食作物,种植面积大,栽培适应性广[1-3]。云南省立体气候明显,水稻种植分布范围广,是中国较特殊的一个稻区,从海拔76 m的河口县到2700 m的宁蒗县永宁镇均有稻作分布[4],其中粳稻种植面积达50多万hm2[5]。由真菌Magnaportheoryzae引起的稻瘟病是全球水稻种植区危害最为严重的病害之一[6-7],病害的发生可贯穿整个生育期,具有侵染部位多、症状多样化和危害时间长等特点[8],培育选用抗病品种并合理布局种植是防治稻瘟病最经济有效的方法。然而,随着人们生活水平的提高和消费观念的更新,人们对水稻产业提出了更高要求[9]。因此,优质、高产、抗病的水稻新品种的选育和推广是目前水稻产业的关键性问题。【前人研究进展】优良种质资源的发掘、研究与利用是水稻育种的重要基础,是粮食安全生产的重要保证[10]。迄今,研究者们已在各种植区域内筛选培育了优质、高产且抗病的优质水稻品种。“七五”期间,全国15个研究单位联合对39 087份水稻材料进行了稻瘟病抗性鉴定,通过筛选鉴定和抗稻瘟病谱测定,并结合农艺性状综合评价,从中筛选出南京14、台中籼糯1号和台中籼糯2号等26份抗丰兼优的水稻品种供生产上直接或间接利用,为粮食的高产稳产作出了巨大贡献[11]。魏子生等[12]通过开展水稻种质资源评价、杂交育种及品种选育等工作,首次筛选出2个抗稻瘟病、白叶枯病、稻飞虱、二化螟,优质高产的籼稻品种:湘抗32选5和湘旱籼3号,此类优质品种已在全国范围内大面积推广种植,增产达数百万吨。粤晶丝苗2号是吴卫东等选育出的高产、高抗稻瘟病、特优质的水稻新品种,2008年全年早稻晚稻推广种植面积累加达4880 hm2,3年内累计推广种植面积超过7900 hm2,累计增产5935 t[13]。周静等[14]以玉稻518为母本,新稻21为父本进行杂交,经系谱法选育出优质抗病高产的水稻新品种宏稻59,促进水稻产业的可持续发展。【本研究切入点】隶属函数分析法是根据模糊数学的原理,利用隶属函数对研究靶标植物的多项测定指标进行综合评价,采用隶属函数分析法对靶标植物进行综合评价具有一定的客观性和准确性。目前,应用隶属函数法对水稻新品种的稻瘟病抗性、农艺性状及稻米品质进行综合评价的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】选择适当的隶属函数法对水稻新品种进行稻瘟病抗性、农艺性状及稻米品质进行综合评价,以期筛选出优质、高产、抗稻瘟病的水稻新品种,为云南省粳稻育种提供优质资源,同时加快优良水稻品种的推广速度。

1 材料与方法

1.1 供试材料

11个云南省申报审定的杂交粳稻新品种(保两优285、滇优39、滇优40、滇优41、保两优284、滇禾优80、滇禾优81、滇禾优801、滇禾优811、锦优857、锦优858)及对照品种滇禾优34,均由云南省种子管理站提供。

1.2 试验方法

1.2.1 稻瘟病抗性鉴定方法 采用田间自然诱发病圃法,在云南省罗平县(1300 m)、腾冲市(1648 m)、寻甸县(1874 m)3个不同海拔区域的老病田间设置抗性鉴定圃,鉴定圃治虫不治病。以国家农作物品种审定委员会《主要农作物品种审定标准》《云南省农作物品种抗病鉴定规程》为依据,以3组重复中发病最严重的结果作为最终评价指标。

表1 稻瘟病抗性评价标准Table 1 Evaluation criteria for rice blast resistance

综合抗性指数=叶瘟病级×0.25+穗瘟发病率病级×0.25+穗瘟损失率指数×0.5

1.2.2 农艺性状鉴定方法 依据《农作物品种区域试验技术规范——水稻》(NY/T 1300—2007)进行。在耿马县(海拔1340 m)、马关县(海拔1520 m)、腾冲市(海拔1648 m)、红塔区(海拔1650 m)、隆阳区(海拔1650 m)、盈江县(海拔1674 m)、楚雄市(1800 m)、陆良县(海拔1840 m)、大理市(海拔1984 m)9个生态区设试验点,各试验点选择肥力均匀一致、中等偏上的田块,随机区组排列,重复3次,小区长方形,面积134 m2。播种、移栽时节及栽植密度、施肥量及田间管理以当地最佳节令和方式进行。收获前1 d,在同一重复中每品种取有代表性的植株5丛,作为室内考种样本。

1.2.3 稻米品质测定 试验样品委托农业部食品质量监督检验测试中心(武汉)进行测定,检测及评价依据为NY/T 593—2013。

1.3 数据处理

所有数据使用软件 Excel 2013进行处理,供试品种农艺性状和产量指标使用软件 SPSS 22.0进行显著性分析;抗性、农艺性状和米质指标采用隶属函数法综合评价分析。

与综合评价呈正相关的指标计算:

隶属函数值U(XJ)(%)= (XJ-Xmin)/(Xmax-Xmin) ×100

(1)

若某一指标与综合评价呈负相关,用反隶属函数计算其隶属函数值:

反隶属函数值U(XJ)(%)= 1-(XJ-Xmin)/(Xmax-Xmin) ×100

(2)

式中,XJ为各指标的测定值,Xmin为所有参加试验水稻种质资源某一个指标的最小值,Xmax为所有参加试验水稻种质资源某一个指标的最大值。

2 结果与分析

2.1 稻瘟病抗性分析

如表2所示,12个杂交粳稻品种中滇禾优34(CK)抗性级数为7级,感稻瘟病,田间试验数据有效。所有参试品种对稻瘟病的抗性整体较差,滇禾优801和滇禾优811的综合抗性指数较低,对稻瘟病表现为中抗水平,表明这2个品种对稻瘟病的抗性最强,其余品种均感稻瘟病。所有品种对稻瘟病的抗性强弱依次为滇禾优801>滇禾优811>滇禾优81>保两优285>滇优39、保两优284、滇禾优80>滇禾优34(CK)>滇优40、滇优41、锦优857、锦优858。

表2 12个杂交粳稻品种稻瘟病抗性Table 2 Rice blast resistance of 12 hybrid japonica

2.2 农艺性状分析

由表3～6可以看出,12个杂交粳稻品种的有效穗、穗长、结实率和千粒重在9个不同生态区均存在差异,参试品种平均有效穗为267.28万～382.57 万/hm2,最高的是保两优285,比滇禾优34(CK)高13.88%;平均穗长为20.00～22.49 cm,最长的是滇禾优81,比滇禾优34(CK)长6.86%;平均结实率为72.42%～86.90%,最高的是滇禾优801,比滇禾优34(CK)高7.65%;平均千粒重为22.11～26.57 g,最高的是滇禾优81,比滇禾优34(CK)重8.49%。从表7可以看出,不同生态区,12个杂交粳稻品种的产量差异显著,同一品种在陆良、楚雄、大理、隆阳等生态区产量较高,明显高于平均值,而在腾冲、盈江、耿马等生态区产量低于平均值。12个杂交粳稻平均产量为7636.65～9844.17 kg/hm2,平均产量排名前三的是保两优285、滇禾优811和保两优284,与滇禾优34(CK)相比,分别增产14.88%、12.45%和11.76%;仅滇优40、滇优41和锦优857的产量低于滇禾优34(CK),分别减产5.41%、5.45%和10.88%。

表3 12个杂交粳稻品种在9个生态区的有效穗Table 3 Effective panicles of 12 japonica hybrid rice varieties in 9 ecological regions

表4 12个杂交粳稻品种在9个生态区的穗长Table 4 Panicle length of 12 japonica hybrid rice varieties in 9 ecological regions

表5 12个杂交粳稻品种在9个生态区的结实率Table 5 Seed setting rates of 12 japonica hybrid rice varieties in 9 ecological regions

表6 12个杂交粳稻品种在9个生态区的千粒重Table 6 The thousand-grain weight of 12 japonica hybrid rice varieties in 9 ecological regions

表7 12个杂交粳稻品种在9个生态区的产量Table 7 Yield of 12 japonica hybrid rice varieties in 9 ecological regions

2.3 稻米品质分析

如表8所示,12个杂交粳稻的稻米品质存在不同程度的差异,变异系数为0.3%～38.2%,其中垩白度变异系数为38.2%,数据离散程度最大。不同品种间差异性较大,保两优284、滇禾优801和滇禾优34(CK)的垩白度达到部颁二等标准,占供试品种的25%,保两优285等7个品种的达到部颁三等标准,占58.37%。出糙率和整精米率很稳定,变异系数未超过0.8%,品种间差异性非常小。其中供试品种出糙率为81.4%～83.7%,全部达部颁一等标准,最高的是滇禾优811。整精米率是米质中重要的指标,整精米率越高,商品价值也越高,供试品种整精米率为20.3%～52.0%,均未达到优质稻米标准,说明整精米率是制约云南省杂交粳稻新品种品质的主要因素。12个品种的胶稠度为43～63 mm,其中,仅滇禾优81和滇禾优34(CK)的达到部颁三等标准,该指标是降低杂交粳稻新品种品质等级的重要因素。12个品种的直链淀粉为15.6%～18.5%,其中滇禾优80和滇禾优801的达到部颁二等标准,占16.7%;保两优285、滇优39、滇优40、滇优41、保两优284、滇禾优81、滇禾优811、锦优857、锦优858和滇禾优34(CK)的达到部颁一等标准,占83.3%。

表8 12个杂交粳稻品种的稻米品质Table 8 Quality of 12 hybrid japonica

2.4 隶属函数法综合评价

针对12个杂交粳稻品种的综合抗性指数、有效穗、穗长、结实率、千粒重、产量、出糙率、整精米率、垩白度、胶稠度和直链淀粉指标进行隶属函数综合评价,其平均隶属函数值如表9所示。滇禾优801的平均隶属函数值最高,为64.52%,该品种抗性、结实率、整精米率和垩白度指标的隶属函数值是参试品种中最高的;其次是滇禾优811,平均隶属函数为61.47%;最低的是滇禾优80,平均隶属函数值为27.14%。供试品种综合评价由高到低依次为滇禾优801>滇禾优811>滇禾优34(CK)>滇禾优81>保两优284>锦优858>保两优285>滇优39>滇优40>滇优41>锦优857>滇禾优80。

表9 12个杂交粳稻品种隶属函数值Table 9 Membership function values of 12 hybrid japonica (%)

3 讨 论

田间自然诱发病圃法是目前自然接种中应用最广泛的方法[15-16],此方法所用的菌源和气候均属于自然控制,成本低、操作简便,且生理小种丰富,多样性及代表性好,适合在同一时间进行大量品种的抗性鉴定,且所得到的鉴定结果更接近于田间真实情况[17-18]。张舒等[19]研究发现,不同生态区同一水稻品种的抗性有所差异,这可能与不同地区的生态环境条件差异及病原菌群体存在遗传多样性有关,本研究中同一水稻品种在不同生态地区的抗性也存在明显差异。此外,前人研究发现云南省近几年新育成的98个粳稻品种对稻瘟病的抗性总体表现不足,且品种间差异较大[20],与本研究结果一致,表明稻瘟病高抗品种的选育仍然是今后的重点和难点。

优良抗病品种选育过程中,产量及各项农艺性状指标的评价尤为重要,抗病且高产的水稻品种是农业发展的必然趋势[21-22]。繁殖制种产量偏低是影响杂交粳稻大面积推广应用的一个重要原因,针对这一难题,云南农业大学的科研人员研制并完善了滇型杂交粳稻的制种技术规程,目前滇型杂交粳稻新品种的杂种优势明显,除了在云南省得到推广种植,还在贵州、湖北等省的粳稻区得到示范应用,处于全国领先的水平,有力地促进了杂交粳稻的推广应用[20],本研究筛选出的滇禾优811和滇禾优801不仅中抗稻瘟病,其产量也显著高于对照品种滇禾优34。

随着人们生活水平和粮食生产能力的大幅度提高,稻米品质差的问题越来越突出,市场对优质稻的需求也逐年增加,因此稻米品质评价对优良水稻品种的筛选具有重要的补充意义[23]。赵国珍等[24]研究发现,垩白粒率是影响云南稻米品质达标的最主要因素,在今后的育种环节里,应降低垩白粒率和垩白度,提高精米率和整精米率。本研究结果表明,除了垩白度、整精米率外,胶稠度也是制约云南省杂交粳稻新品种品质等级的主要因素,因此,仍需进一步加大杂交粳稻育种力度。感官评价是米质品质的重要环节之一,但本研究并未测定供试品种的气味、外观结构、适口性、滋味及冷饭质地等感官评价指标,还有待进一步完善评价体系。

本研究运用模糊数学模型隶属函数法将供试水稻品种稻瘟病抗性、农艺性状、品质等重要指标的平均隶属值用于优质、高产且抗病水稻品种的综合评价,能有效避免单一指标评价的片面性,具有一定的客观性和准确性[25]。通过该方法筛选出滇禾优801和滇禾优811 这2个品种不仅对稻瘟病表现中抗,产量较高,其米质也相对较好。

4 结 论

利用隶属函数法筛选出滇禾优811和滇禾优801 这2个综合评分最高的优良品种,对稻瘟病表现为中抗,且产量和稻米品质相对较好,可作为优质品种材料,为水稻新品种推广应用奠定了基础。