謝 戎，林 宇，李永洪，何 珊

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利用秈稻RIL分析穗頸瘟與主要農藝性狀相關性

謝 戎1,2，林 宇3，李永洪1，何 珊1

（1. 四川省農業(yè)科學院 水稻高粱研究所/農業(yè)部西南水稻生物學與遺傳育種重點實驗室，四川 德陽 618000；2. 農業(yè)部西南作物有害生物綜合治理重點實驗室，四川 成都 610066；3. 川種種業(yè)有限責任公司，四川 瀘州 646000）

明確稻瘟病抗性與水稻主要農藝性狀的相關性，對于抗源改良及新抗源的創(chuàng)制具有指導意義。以重組自交系C55為材料，連續(xù)2年在水尾病圃通過田間自然誘發(fā)稻瘟病考察C55各家系的頸瘟病情指數(shù)，在瀘縣考察C55各家系的主要農藝性狀，分析頸瘟病指與主要農藝性狀的相關性；選取田間最高頸瘟病指<23.0%的15個家系組成抗病組，選取單株粒重>34.0 g的15個家系組成感病組，通過檢驗比較2組間主要性狀的差異顯著性。結果表明：播始天數(shù)、單株穗數(shù)及株高與頸瘟病指的簡單相關呈極顯著負相關（<0.01），穗實粒數(shù)、穗著粒數(shù)、千粒重及單穗重與頸瘟病指的簡單相關呈極顯著正相關（<0.01）；播始天數(shù)、株高及結實率與頸瘟病指的偏相關呈極顯著負相關（<0.01），單穗重與頸瘟病指的偏相關呈極顯著正相關（<0.01）?？?、感2組間頸瘟病指、穗實粒數(shù)、穗著粒數(shù)、單穗重及單株粒重的差異達5%或1%顯著水平。單株產(chǎn)量高的家系其抗瘟性相對弱，15個抗病組家系可作為抗源利用，并對抗源改良方式進行了討論。

秈稻；重組自交系；頸瘟病情指數(shù)；農藝性狀；產(chǎn)量；相關性

由真菌病原菌引起的稻瘟病是嚴重影響水稻產(chǎn)量的重要病害之一，在生產(chǎn)上使用抗稻瘟病品種是最有效且經(jīng)濟環(huán)保的防控措施。因此，我國國家級區(qū)試及各省級區(qū)試從2008年開始實行稻瘟病抗性的“一票否決”制，以此提升新審定品種的抗稻瘟病能力。不斷篩選、創(chuàng)制新的抗源材料及不斷發(fā)掘、利用新的抗病基因是提升品種抗瘟性的基礎[1-2]。往往高抗稻瘟病的抗源材料農藝性狀較差或產(chǎn)量配合力較差，很難作為雜交親本在商業(yè)化育種中直接利用[3-7]，抗源改造就成為抗稻瘟病育種的重要環(huán)節(jié)[8-9]。明確抗瘟性與農藝性狀間的相互關系，對抗源改造具有指導意義。多數(shù)文獻表明，不論是常規(guī)稻、雜交稻還是超級稻，稻瘟病病級與產(chǎn)量呈正相關；但寒地早粳的稻瘟病病級與產(chǎn)量呈負相關。除此之外，稻瘟病抗性還與生育期、株高、穗長、穗數(shù)、著粒數(shù)、結實率及葉夾角等性狀有密切關系[10-16]。但由于不同研究者使用的材料類型不同，所得的結論有一定差異。為此，利用具有1 000余個家系的秈稻重組自交系C55為材料，分別于2014年和2016年在四川敘永縣水尾稻瘟病圃獲得各家系的頸瘟數(shù)據(jù)，2017年在四川瀘縣獲得各家系主要農藝性狀數(shù)據(jù)，以此為基礎分析頸瘟病情指數(shù)與主要農藝性狀的相關性，以便為稻瘟病抗源改造提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

重組自交系（recombinant inbred line，RIL）C55共計1 126個家系，來自于雜交組合（92-548×三黃占2號），采用“一粒傳”法（single seed descent）[17]在四川瀘縣及海南陵水縣穿梭加代穩(wěn)定，現(xiàn)為F12代。有1 009個頸瘟數(shù)據(jù)和農藝性狀數(shù)據(jù)完整的家系參加數(shù)據(jù)分析。以麗江新團黑谷（LJH）作為感病對照。

1.2 稻瘟病鑒定

1.2.1 病圃自然誘發(fā)鑒定 試驗分別于2014年和2016年在四川省敘永縣水尾鎮(zhèn)四川農科院水稻高粱所水尾稻瘟病圃進行。2年均采用隨機區(qū)組設計，3次重復，田間種植方法同文獻[18]，田間治蟲不治病。各家系抽穗后20~25 d調查頸瘟發(fā)病狀況。2年均分別重復記載各家系頸瘟發(fā)病情況并計算其頸瘟病情指數(shù)（neck blast disease index，NBDI）。

1.2.2 頸瘟調查標準 每個材料調查30穗左右，按下列標準記載每穗頸瘟級別，計算病情指數(shù)：

0級（免疫）：全穗無病；1級（高抗）：枝梗瘟，小于5%谷粒受枝梗瘟影響；3級（抗）：枝梗瘟，5%~10%左右谷粒受枝梗瘟影響；5級（中抗）：枝梗瘟，10%~25%谷粒受害；7級（感）：多個枝?；蛑髦０l(fā)病，25%~50%谷粒受害；9級（高感）：主枝?；蛩腩i發(fā)病，超過50％谷粒受害（注：因苗、葉瘟造成死苗的材料也記為9級）。

因苗、葉瘟造成死苗的材料頸瘟病情指數(shù)記為100。

1.3 農藝性狀考察

1.3.1 田間設計 2017年在四川農科院水稻高粱研究所瀘縣基地觀察C55各家系的農藝性狀表現(xiàn)，田間隨機區(qū)組設計，3次重復，5行區(qū)，每行10窩，種植規(guī)格：26.4 cm×16.5 cm，單本植。前作為冬水田，3月20日播種，地膜濕潤秧，秧齡35 d。施純氮150 kg/hm2，全部作底肥。栽秧結束當天施45%百螺敵900 g/hm2防治福壽螺，水分管理同一般大田，根據(jù)瀘縣植保站預報防治二化螟。

1.3.2 考察主要項目 成熟期每小區(qū)取5株考察：株高、單株穗數(shù)、穗實粒數(shù)、穗著粒數(shù)、結實率、千粒重、單穗重及單株粒重，在田間分重復記載播始天數(shù)。5株平均值作為小區(qū)觀察值，3次重復平均值作為家系觀察值。

1.4 分析方法

用SPSS17.0對1 009個家系2年獲得的頸瘟病情指數(shù)均值與主要農藝性狀均值進行簡單相關及偏相關分析，從1 009個家系中，選取田間最高頸瘟病指<23.0%的15個家系組成抗病組，選取單株粒重>34.0 g的15個家系組成感病組，用測驗檢驗兩組間各性狀的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 RIL家系間各性狀的總體差異

從圖1可以看出，1 009個家系間的頸瘟病指差異很大，頸瘟病指≤10%的株系僅占2.3%，而頸瘟指數(shù)>30.1%的家系占78.7%，頸瘟病指的變異系數(shù)達45.2%。從農藝性狀看（表1），C55各家系間農藝性狀差異也很大，如生育期從早熟到遲熟、株高從矮桿到高桿、分蘗從寡蘗到強分蘗、從小穗型到大穗型等，各性狀變異系數(shù)變幅為8.1%（播始天數(shù)）~19.5%（穗實粒數(shù)）。由此看出，C55群體內各家系的性狀變異類型豐富，以該群體分析頸瘟與農藝性狀的相關性，其結果更能充分反應它們之間的相互關系。

圖1 RILs頸瘟病指分布

2.2 頸瘟病指與主要農藝性狀的相關分析

表2中的相關系數(shù)均較小，這與分析所用樣本數(shù)大有關。簡單相關分析表明（表2），播始天數(shù)、單株穗數(shù)及株高與頸瘟病指呈極顯著負相關（<0.01），穗實粒數(shù)、穗著粒數(shù)、千粒重及單穗重與頸瘟病指呈極顯著正相關（<0.01），而結實率及單株粒重與頸瘟病指的相關未達顯著水平（>0.05）。說明生育期長、分蘗力強、植株較高的家系頸瘟較輕，而大穗大粒的家系頸瘟較重。偏相關分析結果（表2），播始天數(shù)及株高與頸瘟病指仍呈極顯著負相關（<0.01），結實率也與頸瘟病指呈極顯著負相關（<0.01），單穗重與頸瘟病指呈極顯著正相關（<0.01）。結實率及單穗重是二級性狀，前者與穗粒數(shù)有關，后者由粒數(shù)和粒重構成，表明結實率高的小穗型比結實率低的大穗型抗稻瘟病的機率更大。綜合相關分析結果可以看出，農藝性狀表現(xiàn)為早熟、矮桿、大穗大粒類型的材料更易感稻瘟病。而遲熟、高桿、小穗小粒類型材料抗稻瘟病能力相對較強。

表1 RIL家系間頸瘟指數(shù)及主要農藝性狀的差異

表2 頸瘟病情指數(shù)與主要農藝性狀的相關系數(shù)

0.05,1007=0.052,0.01,1007=0.081。“**”表示差異達1%顯著水平

表3 抗病組與感病組性狀的t測驗

2.3 抗感兩組家系性狀間比較

由表3可知，以2年6次重復中最高的頸瘟病指為指標，抗病組平均為16.7%，感病組為89.8%，兩組頸瘟病指差異達1%顯著水平?？共〗M穗實粒數(shù)極顯著低于感病組（<0.01），其穗著粒數(shù)顯著低于感病組（<0.05）；抗病組的單穗重及單株粒重均值分別比感病組低24.1%及27.0%，差異均達1%顯著水平；兩組的播始天數(shù)、單株穗數(shù)、株高、結實率及千粒重等5個性狀差異未達顯著水平。顯然，抗病組的穗子比感病組的小，單株產(chǎn)量比感病組低。抗病組15個家系的頸瘟病指及農藝性狀見表4，可作為抗源利用。

表4 15個抗病組家系的頸瘟及農藝性狀

3 討 論

3.1 稻瘟病抗性與產(chǎn)量的關系

根據(jù)表3結果，頸瘟病指與單株產(chǎn)量存在正相關關系。即抗病組頸瘟病指低，其單株產(chǎn)量水平也低；感病組頸瘟病指高，其單株產(chǎn)量水平也高。雖然表2中單株產(chǎn)量與頸瘟病指不論是簡單相關還是偏相關均未達顯著水平，但是，在諸多農藝性狀中，產(chǎn)量屬復合性狀，受各農藝性狀變化的影響，特別是穗數(shù)、著粒數(shù)、結實率及千粒重等性狀與產(chǎn)量密切相關[19-21]，表2中單穗重與頸瘟病指不論是簡單相關還是偏相關均達1%顯著水平。綜合表2表3結果可知，單株產(chǎn)量高的家系其頸瘟抗性較弱，這與金紅梅等對我國超級稻抗瘟性研究及況浩池、曾憲平等對四川審定雜交稻新品種的抗瘟性研究結果一致[10-12]。

3.2 抗源改造的有效途徑

3.2.1 通過有性雜交改良現(xiàn)有抗源 通過雜交、回交、聚合雜交等常規(guī)手段，將地方品種或老品種中的抗稻瘟病基因轉移到目前生產(chǎn)上應用的骨干恢復系、保持系中，增強其抗瘟性，這是稻瘟病抗源改造及利用的基礎環(huán)節(jié)。前文結果表明[8]，多數(shù)農藝性狀如播始天數(shù)、穗數(shù)、粒數(shù)、結實率、千粒重及單株產(chǎn)量的遺傳改進率較大，結合病圃篩選及鑒定，可以在保持抗源抗性的前提下，改進抗源的部分農藝性狀。但這種方式工作量大，效率較低。

3.2.2 分子標記輔助育種技術應用 隨著生物技術的發(fā)展，目前已定位顯性及隱性抗稻瘟病主效基因86個，主效QTL位點360多個，并已克隆了20余個主效抗病基因[2,5-7,22-24]。通過分子標記輔助育種技術，將已知主效抗病基因轉移到優(yōu)良親本中，不僅選擇效率高，還可將多個主效抗病基因聚合在同一個親本中，延長其使用壽命，這已成為提升親本抗性的重要手段[25-27]。

3.2.3 廣譜抗病基因利用 利用新發(fā)現(xiàn)的廣譜抗病新基因，可克服抗瘟性與產(chǎn)量的矛盾。何祖華等[28]克隆的廣譜持久抗病基因可以使選育的品種具有廣譜抗病性同時又不影響水稻的產(chǎn)量；陳學偉等[29]在水稻品種地谷中發(fā)現(xiàn)位于第三染色體上的基因1在自然變異后對稻瘟病具有的持久抗性，在提高了稻瘟病抗性的同時，對水稻的產(chǎn)量和品質均沒有明顯的影響；陳學偉等[30]還成功克隆了一個對水稻稻瘟病和白葉枯病均具有廣譜抗性的隱性基因1，水稻1中激活的免疫反應相對比較溫和，對水稻的主要農藝性狀沒有明顯影響，但又足夠抵抗病原物的侵害。、1和1基因揭示了水稻不同的抗性機制，表明在育種中提高水稻的稻瘟病抗性與高產(chǎn)是可以取得平衡的。

4 結 論

通過1 009個C55重組自交系家系頸瘟病指與主要農藝性狀的相關分析，發(fā)現(xiàn)播始天數(shù)、單株穗數(shù)及株高與頸瘟病指的簡單相關呈極顯著負相關（<0.01），穗實粒數(shù)、穗著粒數(shù)、千粒重及單穗重與頸瘟病指的簡單相關呈極顯著正相關（<0.01）；播始天數(shù)、株高及結實率與頸瘟病指的偏相關呈極顯著負相關（<0.01），單穗重與頸瘟病指的偏相關呈極顯著正相關（<0.01）。單株產(chǎn)量高的家系其抗瘟性相對弱。

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Correlation between Neck Blast and Major Agronomic Traits by RILs Population in Indica Rice

XIE Rong1,2, LIN Yu3, LI Yong-hong1, HE Shan1

(1. Rice and Sorghum Institute /Key Laboratory of Rice Biology, Genetics and Breeding in Southwest, Ministry of Agriculture, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Deyang, Sichuan 618000, China;2. Key Laboratory of Integrated Pest Management on Crops in Southwest, Ministry of Agriculture, Chengdu 610066, China; 3. Chuan Varios Industry Co., Ltd, Luzhou, Sichuan 646000, China)

Rice blast was one of the most important diseases affecting rice yield. Using varieties resistant to rice blast in production was the most effective, economic and environmental protection measures to prevent and control rice blast. The transformation of resistance sources had become an important link in rice blast resistance breeding. The relationship between rice blast resistance and main agronomic traits was significant for the creation and improvement of new resistance sources. Using the recombinant inbred line C55 as the material, the neck blast disease index of C55 families was investigated by natural induction in Shuiwei disease nursery for 2 years. The main agronomic characters of C55 families were investigated in Luxian County, and the correlation between neck blast disease index and main agronomic characters was analyzed. Fifteen families with highest blast disease index <23.0% in the fields and 15 families with grain weight >34.0 g per plant were divided into disease-resistant and susceptible groups. T test was used to compare the differences of main characters between the two groups. The results showed that: by simple correlation analysis, the days from sowing to beginning ear, panicle number per plant and the plant height were significantly negatively correlated with neck blast disease index (<0.01). There were a significant positive correlation between the grains per panicle, filled grains per panicle, 1000-grain weight and the weight of single panicle with neck blast disease index (<0.01). Partial correlation analysis showed that: the days from sowing to beginning ear, plant height and seed setting rates were negatively correlated with neck blast disease index (<0.01), There was a significant positive correlation between the weight of single panicle with neck blast disease index (<0.01). The results of comprehensive correlation analysis showed that the agronomic characters were precocious, short stem, and large panicle, and large grain type materials were more susceptible to rice blast. Late maturing, high stem, spikelet and small grain type materials had relatively strong resistance to rice blast. The neck blast disease index, grains per panicle, filled grains per panicle, the weight of single spike and grain weight per plant were 5% or 1% significant difference between the two groups. The spike of resistant group was smaller than that of susceptible group, and the yield per plant was lower than that of susceptible group. The families with high yield per plant had relatively weak resistance to blast. Fifteen families with high resistance to rice blast were identified for 2 years, which can be used as a new source of resistance in rice blast breeding. Resistant material improvement were also discussed in the paper.

indica rice; recombinant inbred line; neck blast disease index; agronomic characters; yield; correlation analysis

S435.111.4+1

A

2095-3704（2019）01-019-07

10.3969/j.issn.2095-3704.2019.01.04

2019-02-20

“十三五”四川省育種攻關項目（2016NYZ0053-3）

謝戎（1962—），男，副研究員，主要從事水稻抗病、蟲育種研究，xr20005@aliyun.com。

謝戎, 林宇, 李永洪, 等. 利用秈稻RIL分析穗頸瘟與主要農藝性狀相關性[J]. 生物災害科學, 2019, 42(1): 19-25.