布哈麗且木·阿不力孜,張燕紅,袁 杰,趙志強(qiáng),文孝榮,杜孝敬,王奉斌,呂玉平,阿曼古麗·艾孜子

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核技術(shù)生物技術(shù)研究所,烏魯木齊 830091;2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所,烏魯木齊 830091;3.新疆維吾爾自治區(qū)土壤肥料工作站,烏魯木齊 830001)

0 引 言

【研究意義】水稻(OryzasativaL.)是世界第二大糧食作物,我國(guó)糧食生產(chǎn)和居民消費(fèi)中水稻也占據(jù)主導(dǎo)地位[1-3]。香型水稻市場(chǎng)前景廣闊和經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高[4-6]?，F(xiàn)階段我國(guó)新疆育成的香型水稻品種豐產(chǎn)性和品質(zhì)性狀尚不明確,因此,評(píng)價(jià)與篩選新疆優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)香型水稻品種,對(duì)指導(dǎo)新疆香型水稻育種和栽培具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】曾仁杰[7]研究了不同播期對(duì)香稻玉針香生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量構(gòu)成和稻米品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)5月18日播種時(shí)水稻產(chǎn)量最高,品質(zhì)和抗性表現(xiàn)也較好。韋小珊等[8]研究發(fā)現(xiàn),不同灌溉方式對(duì)香稻品質(zhì)影響不同,齊穗后期輕度落干能夠顯著提高香稻品質(zhì),而齊穗后期重度落干造成研磨品質(zhì)顯著降低,自然補(bǔ)水灌溉顯著降低了香稻品質(zhì),而干濕交替灌溉能夠有效改善香稻品質(zhì)。邢丕鵬等[9]研究了有機(jī)栽培條件下不同機(jī)械種植方式對(duì)香稻產(chǎn)量、品質(zhì)以及香氣的影響,發(fā)現(xiàn)旱插秧機(jī)旱插秧處理的香氣物質(zhì)含量最高。宮彥龍等[10]研究不同收獲時(shí)期對(duì)大粒香稻米品質(zhì)性狀的影響,發(fā)現(xiàn)齊穗后58 d收獲時(shí)大粒香食味品質(zhì)最好。劉化龍等[11]采用KOH浸泡法對(duì)144份水稻品種進(jìn)行香稻種質(zhì)資源篩選,獲得20個(gè)產(chǎn)生香味的水稻品種。彭波等[12]通過檢測(cè)與分析豫南香稻種質(zhì)資源稻米中的氨基酸含量,發(fā)現(xiàn)18個(gè)香稻品種中的氨基酸含量存在明顯差異,為選育香稻新品種提供重要的種質(zhì)資源。于深州等[3]探討雜交育種和輻射誘變育種對(duì)粳型香稻早世代香型株系外觀品質(zhì)性狀的變異情況時(shí),發(fā)現(xiàn)2種育種方式中早世代香型群體中可通過對(duì)粒型的綜合選擇香稻改善堊白和透明度?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】新疆水稻研究主要集中在新品種選育、常規(guī)栽培模式、水氮互作及優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)研究等,對(duì)已育成香型水稻品種開展相關(guān)研究較少,尤其是水稻香味與產(chǎn)量、品質(zhì)共同提升的研究甚少。需研究篩選出新疆優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)香型水稻品種?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以新疆自育香型水稻品種為研究對(duì)象,收獲期測(cè)定不同香型水稻品種產(chǎn)量及構(gòu)成因子、品質(zhì)性狀指標(biāo),進(jìn)行差異對(duì)比、相關(guān)性、主成分及聚類等綜合分析與評(píng)價(jià),篩選出新疆優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)香型水稻品種,為新疆香型水稻品種選育和推廣提供種質(zhì)資源和參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2020～2021年在新疆烏魯木齊市米東區(qū)科技示范園進(jìn)行。供試香型水稻品種11份(新粳香53號(hào)、新粳香83號(hào)、新粳香2號(hào)、新粳香6號(hào)、新粳香8號(hào)、新粳香5號(hào)、新粳香1號(hào)、新稻50號(hào)、新粳8號(hào)、新粳伊20號(hào)和新粳伊3號(hào)),由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核技術(shù)生物技術(shù)研究所收集保存。試驗(yàn)田土壤含鹽量2.8 g/kg,pH值7.9,有機(jī)質(zhì)12.6 g/kg,有效氮65.2 mg/kg,有效磷21.0 mg/kg,有效鉀74.0 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),小區(qū)面積為60 m2,行距30 cm,株距15 cm,3次重復(fù),每個(gè)品種面積為4.5 m2(單株插秧)?；┠蛩?0 kg/667m2,磷酸二銨15 kg/667m2,施肥深度6～8 cm,4月11日育秧,5月8日移栽,5月15日秧苗返青后施分蘗肥尿素6 kg/667m2,硫酸鋅2 kg/667m2;5月22日第2次分蘗肥施尿素8 kg/667m2,硫酸鉀5 kg/667m2;5月29日第3次分蘗肥施尿素8 kg/667m2;6月10日第4次分蘗肥施尿素8 kg/667m2;6月28日用5%三環(huán)唑可濕性粉劑25 g/667m2兌水50 kg均勻噴霧,7月上旬全田總莖數(shù)達(dá)到適宜穗數(shù)時(shí)開始曬田,9月22日收獲。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

1.2.2.1 產(chǎn)量及構(gòu)成因子

成熟期各香型水稻品種全部收獲考種,測(cè)定單株有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量。

1.2.2.2 稻米品質(zhì)

采用日本佐竹米粒食味計(jì)(RCTA11A)測(cè)定糙米率、精米率、整精米率、直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量;采用稻米堊白觀測(cè)儀(JSE-Ⅱ)測(cè)定稻米堊白度,計(jì)算堊白率;采用稻米透明度測(cè)定儀(DWY-A型)測(cè)定透明度;采用大米膠稠度測(cè)定儀(GCT-8A)測(cè)定膠稠度;采用游標(biāo)卡尺測(cè)定粒長(zhǎng),計(jì)算長(zhǎng)寬比。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,SPSS 17.0軟件進(jìn)行方差、相關(guān)性、主成分和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同香型水稻品種稻米產(chǎn)量及構(gòu)成因子

研究表明,11個(gè)香型水稻品種有效穗數(shù)在21.73×104～33.33×104穗/667m2,其中新粳香6號(hào)有效穗數(shù)最大,新粳香5號(hào)最小;不同香型水稻品種穗粒數(shù)在83.26～178.37粒,品種間均存在顯著差異,新粳香53號(hào)穗粒數(shù)最大,新粳香2號(hào)最小;不同香型水稻品種千粒重在17.40～29.28 g,品種間均存在顯著差異,新粳香53號(hào)千粒重最大,新粳香2號(hào)最小;11個(gè)香型水稻品種產(chǎn)量在507.27～763.01 kg/667m2,其中新粳伊20號(hào)產(chǎn)量最高,新粳香1號(hào)最低。表1

2.2 不同香型水稻品種稻米品質(zhì)

研究表明,11個(gè)香型水稻品種中僅新粳香53號(hào)和新粳香5號(hào)糙米率小于80%,其余品種均大于80%,各處理間存在不同程度差異,其中新粳香8號(hào)糙米率最大為85.40%,新粳香53號(hào)最小為77.30%;不同香型水稻品種精米率在62.43%～75.80%,新粳香8號(hào)、新粳伊20號(hào)和新粳伊3號(hào)精米率顯著高于其他品種,新粳香53號(hào)最低;不同香型水稻品種整精米率在53.30%～69.40%,新粳伊20號(hào)和新粳伊3號(hào)整精米率顯著高于其他品種,新粳香1號(hào)最低;11個(gè)香型水稻品種堊白度和堊白率分別在0.10%～0.53%和1.00%～5.00%,各品種間表現(xiàn)出相似性,新粳伊20號(hào)堊白度和堊白率顯著高于其他品種,新粳香53號(hào)、新粳香83號(hào)、新粳香2號(hào)、新粳8號(hào)和新粳伊3號(hào)均低;新粳香83號(hào)蛋白質(zhì)含量最高為11.59%,較其他品種顯著增加23.96%～59.86%;11個(gè)香型水稻品種直鏈淀粉含量在14.87%～19.40%,新粳香1號(hào)、新粳8號(hào)和新粳伊20號(hào)在19%以上,顯著高于其他品種;11個(gè)香型水稻品種膠稠度在66.33～87.00 mm,新粳伊20號(hào)最大,新粳香1號(hào)膠稠度最小;不同香型水稻品種粒長(zhǎng)和長(zhǎng)寬比表現(xiàn)出相似性,新粳香2號(hào)粒長(zhǎng)顯著高于其他品種,長(zhǎng)寬比與新粳香5號(hào)無差異,但顯著高于其他品種,而新粳香8號(hào)粒長(zhǎng)和長(zhǎng)寬比均最小;新粳香8號(hào)和新粳香1號(hào)透明度均為1.67,其余品種透明度均為1.00。表2

表2 不同香型水稻品種稻米品質(zhì)性狀指標(biāo)

2.3 不同香型水稻品種產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)差異

研究表明,11個(gè)香型水稻品種糙米率、精米率、整精米率、直鏈淀粉含量和膠稠度的變異系數(shù)均小于10.00%,其中糙米率變異系數(shù)最小僅為2.70%,不同品種間糙米率變化較小;11個(gè)香型水稻品種有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量、堊白度、堊白率、蛋白質(zhì)含量、粒長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比和透明度的變異系數(shù)均大于10.00%,其中,堊白度和堊白率變異系數(shù)分別為66.67%和69.19%,均超過50%以上,不同香型水稻品種在堊白度和堊白率上差異最大;不同水稻品種透明度變異系數(shù)接近30%,穗粒數(shù)和長(zhǎng)寬比變異系數(shù)超過20%,有效穗數(shù)、千粒重、產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量和粒長(zhǎng)變異系數(shù)在10%～20%。表3

表3 不同香型水稻品種產(chǎn)量與品質(zhì)性狀指標(biāo)變異

2.4 不同香型水稻品種產(chǎn)量與品質(zhì)性狀的相關(guān)性

研究表明,不同香型水稻品種產(chǎn)量與品質(zhì)性狀間存在著較多的相關(guān)關(guān)系,其中有效穗數(shù)與穗粒數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.644,與千粒重和產(chǎn)量之間無顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.076和0.123,與品質(zhì)性狀間相關(guān)性不顯著;穗粒數(shù)與千粒重呈顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.609,與其他指標(biāo)相關(guān)性不大;千粒重與產(chǎn)量和品質(zhì)性狀指標(biāo)間均存在正相關(guān)關(guān)系,僅與粒長(zhǎng)存在顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.662,與其他產(chǎn)量和品質(zhì)性狀指標(biāo)相關(guān)關(guān)系不顯著;產(chǎn)量與堊白率、膠稠度呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.631和0.712,與糙米率、整精米率、精米率、堊白度和直鏈淀粉含量之間無顯著正相關(guān)關(guān)系,而與蛋白質(zhì)含量、粒長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比、透明度之間無顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;糙米率與精米率呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.869,與整精米率、堊白度呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.613和0.687,與其他指標(biāo)相關(guān)性不大;整精米率與精米率呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.785,與膠稠度呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.716;精米率與堊白度、堊白率、直鏈淀粉含量、膠稠度和透明度間無顯著正相關(guān)關(guān)系,而與蛋白質(zhì)含量、粒長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比間無顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;堊白度與堊白率、膠稠度呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.885和0.781,與其他指標(biāo)相關(guān)性不大;堊白率與膠稠度呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.629,與其他指標(biāo)相關(guān)性較小;蛋白質(zhì)含量與直鏈淀粉含量、粒長(zhǎng)和長(zhǎng)寬比間無顯著正相關(guān)關(guān)系,與膠稠度和透明度間無顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;直鏈淀粉含量與粒長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比間無顯著正相關(guān)關(guān)系,與膠稠度和透明度間無顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;膠稠度與粒長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比和透明度間無顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;粒長(zhǎng)與長(zhǎng)寬比呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.967,與透明度間無顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;長(zhǎng)寬比與透明度間無顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。表4

2.5 不同香型水稻品種產(chǎn)量和品質(zhì)性狀指標(biāo)主成分

研究表明,第1至第4主成分的特征值分別為5.582、3.620、1.889和1.625,貢獻(xiàn)率分別為37.212%、24.137%、12.593%和10.835%,累積貢獻(xiàn)率為84.776%,可提取前4個(gè)主成分作綜合評(píng)價(jià)。表5

表5 主成分特征值

2.6 不同香型水稻品種主成分綜合得分和排序

研究表明,5個(gè)香型水稻品種綜合得分大于0,占比45.46%,6個(gè)香型水稻品種綜合得分小于0,占比54.54%,其中新粳伊20號(hào)最高為2.565 9,2～5名分別是新粳香6號(hào)、新粳香8號(hào)、新粳香2號(hào)和新稻50號(hào),新粳香53號(hào)最低為-2.022 6,香型水稻品種新粳伊20號(hào)優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)性最好,其次是新粳香6號(hào)、新粳香8號(hào)、新粳香2號(hào)和新稻50號(hào),新粳香53號(hào)最差。表6

表6 不同香型水稻品種主成分綜合得分和排序

2.7 不同香型水稻品種產(chǎn)量與品質(zhì)性狀指標(biāo)的聚類

研究表明,當(dāng)歐式距離為10時(shí),可將11個(gè)香型水稻品種分為3類,其中第I類香型水稻品種最多,占比為63.64%,分別是新粳香8號(hào)、新稻50號(hào)、新粳伊3號(hào)、新粳香2號(hào)、新粳香6號(hào)、新粳8號(hào)和新粳香83號(hào);第Ⅱ類香型水稻品種分別是新粳香53號(hào)、新粳香5號(hào)和新粳香1號(hào),占比為27.27%;第Ⅲ類香型水稻品種是新粳伊20號(hào),占比為9.09%。圖1

圖1 11個(gè)香型水稻品種產(chǎn)量與品質(zhì)性狀聚類

3 討 論

3.1香味性狀是水稻重要的食味品質(zhì),香型水稻本身遺傳機(jī)制相對(duì)復(fù)雜、易受環(huán)境影響,同區(qū)域香型水稻品種的豐產(chǎn)性和品質(zhì)性狀也存在差異性,因此有必要對(duì)不同香型水稻品種的豐產(chǎn)性和品質(zhì)性狀進(jìn)行研究[13]。研究發(fā)現(xiàn),11個(gè)香型水稻品種中新粳香6號(hào)有效穗數(shù)較新粳香5號(hào)提高53.38%,新粳香53號(hào)穗粒數(shù)、千粒重較新粳香2號(hào)分別提高114.23%和68.28%,新粳伊20號(hào)產(chǎn)量較新粳香1號(hào)增加50.41%,其中有效穗數(shù)、千粒重和產(chǎn)量的變異系數(shù)在10%～20%,穗粒數(shù)變異系數(shù)超過20%,不同香型水稻品種產(chǎn)量指標(biāo)中穗粒數(shù)差異最大。不同香型水稻品種中糙米率、精米率、整精米率和直鏈淀粉含量分別在77.30%～85.40%、62.43%～75.80%、53.30%～69.40%和14.87%～19.40%,新粳伊20號(hào)膠稠度最大為87.00 mm,不同品種各指標(biāo)變異系數(shù)均小于10.00%;新粳香83號(hào)蛋白質(zhì)含量較其他品種顯著增加23.96%～59.86%,不同香型水稻品種粒長(zhǎng)和長(zhǎng)寬比表現(xiàn)出相似性,蛋白質(zhì)含量和粒長(zhǎng)變異系數(shù)在10%～20%,長(zhǎng)寬比變異系數(shù)超過20%;堊白度和堊白率分別在0.10%～0.53%和1.00%～5.00%,各品種間表現(xiàn)出相似性,變異系數(shù)高達(dá)60%以上;新粳香8號(hào)和新粳香1號(hào)透明度均為1.67,其余9個(gè)香型水稻品種透明度均為1.00,不同水稻品種透明度變異系數(shù)接近30%。糙米率變異系數(shù)最小僅為2.70%,不同品種間糙米率變化較小,而堊白度和堊白率變異系數(shù)均超過50%以上,不同香型水稻品種在堊白特征上差異最大。

3.2水稻產(chǎn)量和品質(zhì)性狀間存在難以調(diào)和的遺傳相關(guān),同時(shí)存在著較多的相關(guān)關(guān)系[14]。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),不同香型水稻品種產(chǎn)量性狀中有效穗數(shù)與穗粒數(shù)、穗粒數(shù)與千粒重均呈顯著負(fù)相關(guān),產(chǎn)量與有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重間存在正相關(guān)關(guān)系,但相關(guān)關(guān)系不顯著,與韓瑞才等[15]研究結(jié)果相似。對(duì)于品質(zhì)性狀來說,精米率與糙米率、整精米率間呈極顯著正相關(guān),與其他品質(zhì)性狀間無顯著正相關(guān)或負(fù)相關(guān)關(guān)系;膠稠度與整精米率、堊白率間及糙米率與整精米率、堊白度間均呈顯著正相關(guān),而堊白度與堊白率、膠稠度呈極顯著正相關(guān);除粒長(zhǎng)與長(zhǎng)寬比間呈極顯著正相關(guān)外,蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量、粒長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比、膠稠度、透明度間存在不同程度正相關(guān)和負(fù)相關(guān)關(guān)系,但均無顯著性差異,水稻品質(zhì)性狀間也同樣存在較多的正相關(guān)和負(fù)相關(guān)關(guān)系,這與陳重遠(yuǎn)等[16]研究結(jié)果較一致。此外,不同香型水稻品種產(chǎn)量性狀中有效穗數(shù)與品質(zhì)性狀間相關(guān)性不顯著,千粒重與品質(zhì)性狀指標(biāo)間均存在正相關(guān)關(guān)系,僅與粒長(zhǎng)呈顯著正相關(guān),產(chǎn)量與堊白率、膠稠度呈顯著正相關(guān),與糙米率、整精米率、精米率、堊白度和直鏈淀粉含量之間無顯著正相關(guān)關(guān)系,與蛋白質(zhì)含量、粒長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比、透明度之間無顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,與王遠(yuǎn)征等[14]研究結(jié)果較一致。

3.3主成分分析綜合評(píng)價(jià)全面客觀、結(jié)果可靠[17]。利用主成分分析可以篩選出產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)性狀優(yōu)良的親本材料[16-18]。研究利用主成分分析法對(duì)11個(gè)香型水稻品種15個(gè)產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析得到主成分特征值,并提取前4個(gè)主成分作綜合評(píng)價(jià)。新粳伊20號(hào)綜合得分最高為2.565 9,新粳香53號(hào)綜合得分最低為-2.022 6,香型水稻品種新粳伊20號(hào)優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)性最好,新粳香53號(hào)優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)性最差。進(jìn)一步使用平均聯(lián)接(組間)的譜系圖,重新調(diào)整距離進(jìn)行聚類分析,當(dāng)歐式距離為10時(shí)香型水稻品種被分為3類,第I類香型水稻品種占比63.64%,第Ⅱ類香型水稻品種占比27.27%,第Ⅲ類香型水稻品種是新粳伊20號(hào),占比9.09%,聚類分析結(jié)果看出第Ⅲ類香型水稻優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)性最好,第I類優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)性居中,第Ⅱ類最差。

4 結(jié) 論

供試11個(gè)香型水稻品種產(chǎn)量和品質(zhì)水平整體較好,但品種間存在不同程度差異,產(chǎn)量變異主要在穗粒數(shù)上,品質(zhì)性狀變異主要在堊白度和堊白率上。產(chǎn)量及構(gòu)成因子間、品質(zhì)性狀間存在較多的相關(guān)關(guān)系,其中千粒重與粒長(zhǎng)存在顯著正相關(guān),產(chǎn)量與堊白率、膠稠度呈顯著正相關(guān)。新粳伊20號(hào)優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)性最好,新粳香53號(hào)最差。提高穗粒數(shù)、降低堊白度和堊白率可以作為新疆香型水稻產(chǎn)量和品質(zhì)改良的重點(diǎn)研究方向。