吳方喜，羅 曦，魏毅東，鄭燕梅，林 強(qiáng)，謝國生，謝華安，張建福*

（1．福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，福建福州350019；2．水稻國家工程實(shí)驗(yàn)室，福建福州350003；3．華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢430070）

中國糧食企業(yè)每年因稻谷儲藏過程中陳化變質(zhì)、倉儲害蟲以及霉變影響造成的損失約占總儲存量的5%，數(shù)量達(dá)到百億斤［1］。種子企業(yè)和科研等種子生產(chǎn)和經(jīng)營單位因種子儲藏造成的發(fā)芽率下降帶來的直接經(jīng)濟(jì)損失更是不可估量。而且為了解決稻谷的儲存問題，國家和企業(yè)選擇低溫和缺氧的儲藏條件，如低溫庫或氣調(diào)庫、合適的包裝材料和微波處理種子等。雖然可以延緩稻谷儲藏期間的陳化和減少倉儲害蟲危害，但是需要消耗大量的能源和材料。因此，提高稻谷自身的耐儲藏性對糧食和種子的儲藏安全具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

水稻種子的耐儲藏性評價(jià)方法通常是用發(fā)芽率，一般在老化處理一段時(shí)間后測定［2-5］。老化處理方法一般有：自然老化、人工老化或者復(fù)合老化法（自然老化一段時(shí)間后再人工老化）。自然老化是指沒有經(jīng)過人為的加熱或加濕方法，放在室內(nèi)慢慢老化。自然老化速度比較慢，一般需要一年到幾年的時(shí)間發(fā)芽率才會下降。因此，評價(jià)種質(zhì)的耐儲藏性需要的時(shí)間比較長。人工老化通常是指在高溫、高濕加速老化的方法。人工老化的溫度通常采取40～50℃，相對濕度RH 80%～100%。在此條件下，種子的發(fā)芽率在短時(shí)間內(nèi)可以快速下降。因此，研究者常用人工老化方法或者復(fù)合老化法。

曾大力等（2002）通過人工老化和自然老化對國內(nèi)外1 200 余份水稻種質(zhì)進(jìn)行了耐儲藏特性鑒定［2］。福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院通過人工老化方法，對從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院引進(jìn)的193 份中國水稻微核心種質(zhì)、從上海基因中心引進(jìn)的204 份種質(zhì)和福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所種質(zhì)資源室保存的960 份國內(nèi)外種質(zhì)進(jìn)行了耐儲藏特性鑒定［6-8］。但是，迄今還未見對世界水稻核心種質(zhì)的耐儲藏性進(jìn)行鑒定的報(bào)道。

本研究通過人工老化方法（溫度42℃，相對濕度RH 88%），對測序的3K 基因組中的456 份來自世界各地的水稻核心種質(zhì)進(jìn)行了耐儲藏特性鑒定，并對秈稻和粳稻耐儲藏特性差異進(jìn)行了分析。

1 材料與方法

1.1 材料

選用的重測序3K 基因組計(jì)劃中的456 份來自世界各地的水稻核心種質(zhì)，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所水稻分子育種創(chuàng)新研究組提供。這些種質(zhì)中有秈稻313 份，粳稻143 份，分別來自47 個(gè)不同國家和地區(qū)，均為2020 年在海南三亞福建省南繁育種基地收獲的種子。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

KBWF720 恒溫恒濕箱：德國賓得Binder 公司。

1.3 人工老化方法

將456 份種質(zhì)自然風(fēng)干后，每份取50 粒成熟飽滿的種子，3 次重復(fù)。為了打破休眠，自然儲藏6 個(gè)月后，再將每份種子裝于紗網(wǎng)袋，置于42℃、RH 88%的KBWF720 恒溫恒濕箱中分別人工老化20 d。老化后的種子放在4℃冰箱統(tǒng)一用于發(fā)芽率測定。

1.4 發(fā)芽率測定

采用紙巾卷發(fā)芽［2］。發(fā)芽在KBWF720 恒溫恒濕箱中進(jìn)行，溫度為28℃，光暗時(shí)間分別為16 h和8 h。第14 天統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽率。

2 結(jié)果與分析

2.1 世界水稻核心種質(zhì)的耐儲藏差異

456 份核心種質(zhì)經(jīng)過42℃、RH 88%人工老化20 d，這些材料發(fā)芽率差異很大，發(fā)芽率范圍從0～99.3%，平均發(fā)芽率為52.0%（圖1）。發(fā)芽率呈連續(xù)分布，在發(fā)芽率低的一端分布比較多，發(fā)芽率0 ～10.0%的有106 份材料，占總數(shù)的23.2%。結(jié)果表明，在世界水稻核心種質(zhì)中，耐儲藏特性差異比較大，基本呈連續(xù)分布。

圖1 世界水稻核心種質(zhì)人工老化20 d 的發(fā)芽率分布

2.2 世界水稻核心種質(zhì)的耐儲藏的秈粳差異

通過比較秈稻和粳稻材料的發(fā)芽率，秈稻和粳稻在人工老化20 d 的發(fā)芽率也是呈連續(xù)分布，秈稻的平均發(fā)芽率為60.4%，而粳稻的平均發(fā)芽率僅為33.5%，秈稻發(fā)芽率0 ～10.0%的有38 份，占秈稻總數(shù)的12.1%，而粳稻發(fā)芽率0 ～10.0%的品種有68 份，占粳稻總數(shù)的47.6%（圖2）。結(jié)果表明，在世界水稻核心種質(zhì)中，秈稻總體上比粳稻耐儲藏，這與前人的研究結(jié)果一致［2］。秈稻和粳稻種質(zhì)均有極端耐儲藏的材料,其中發(fā)芽率大于95.0%的，秈稻有19 份，粳稻有3 份，這些材料可作為耐儲藏水稻親本選育耐儲藏水稻新品種（表1）。

圖2 世界水稻核心種質(zhì)人工老化20 d 的秈粳發(fā)芽率差異

2.3 世界水稻核心種質(zhì)耐儲藏的起源差異

王文生等［9］通過將亞洲栽培稻分為9 個(gè)亞群，秈稻5 個(gè)亞群，即XI-1A、XI-1B、XI-2、XI-3 和cA 等亞群；粳稻4 個(gè)亞群，即GJ-tmp、GJ-sbtrp、GJ-trp 和cB；這些亞群中多數(shù)都能歸類到不同的起源地區(qū)。表2結(jié)果表明：秈稻不同亞群耐儲藏順序是：XI-1B ＞東南亞熱帶或亞熱帶的XI-3 ＞南亞熱帶的cA ＞南亞熱帶的XI-2 ＞東亞溫帶的XI-1A。粳稻不同亞群的耐儲藏順序是：南亞熱帶的cB ＞東南亞熱帶的GJ-trp ＞東南亞亞熱帶的GJ-sbtrp ＞東亞溫帶的GJ-tmp。因此，品種的起源地對耐儲藏影響很大，不管是秈稻還是粳稻，起源地為熱帶或亞熱帶的水稻比起源地為溫帶的水稻耐儲藏。

表1 22 份極端耐儲藏的水稻種質(zhì)材料

表2 水稻種質(zhì)不同亞群人工老化20 d 后的平均發(fā)芽率

2.4 來自不同國家的水稻種質(zhì)耐儲藏特性差異

為了分析水稻種質(zhì)耐儲藏性的國家間差異，分析了來自10 個(gè)國家（品種來源數(shù)大于或等于10 份）的水稻耐儲藏差異（表3）。來自印度尼西亞、孟加拉國、菲律賓等亞洲熱帶國家的水稻最耐儲藏，來自非洲熱帶的馬達(dá)加斯加的水稻耐儲藏性居中，由于中國氣候復(fù)雜，來自中國的水稻不耐儲藏，來自日本的水稻最不耐儲藏。

表3 不同國家的水稻種質(zhì)人工老化20 d 的平均發(fā)芽率

3 結(jié)論

研究通過人工老化方法（溫度42℃，相對濕度RH 88%），對測序的3K 基因組中的456 份世界水稻核心種質(zhì)進(jìn)行了耐儲藏鑒定。結(jié)果表明：在世界水稻核心種質(zhì)中，耐儲藏特性差異極大，呈連續(xù)分布。而且，秈稻比粳稻耐儲藏。秈稻和粳稻都有極端耐儲藏的材料，并篩選出了19 份極端耐儲藏的秈稻材料和3 份極端耐儲藏的粳稻材料可作為耐儲藏水稻親本，用于選育耐儲藏的水稻新品種。不管是秈稻還是粳稻，熱帶或亞熱帶起源的水稻比溫帶起源的水稻耐儲藏。來自印度尼西亞、孟加拉國、菲律賓等亞洲熱帶國家的水稻種質(zhì)最耐儲藏，來自非洲熱帶的馬達(dá)加斯加的水稻種質(zhì)耐儲藏性居中，來自中國的水稻不耐儲藏，來自日本的水稻最不耐儲藏。這些結(jié)果為水稻耐儲藏的遺傳育種提供了種質(zhì)資源。

致謝：研究所用的世界水稻核心種質(zhì)由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所水稻分子育種創(chuàng)新研究組提供，在此表示衷心感謝！