湖南省地方稻品种表型性状遗传多样性分析及优良种质资源筛选

　　摘 要：发现适宜湖南省推广种植的优良水稻品种并筛选优质的水稻种质资源创新材料，研究49个湖南省地方稻品种的10个表型性状，进行品种表型性状的遗传多样性分析、聚类分析及主成分分析，利用F值综合评价水稻品种资源。研究发现：每穗实粒数与实际产量的变异系数(CV)值>20%，在所有种群表型性状中具有良好的遗传变异性，10个表型性状的Shannon多样性指数在1.81～2.15之间，种群表型内部多样性丰富;利用聚类分析将种群划分为Ⅴ大类群，第Ⅳ大类群(3个品种)的穗实粒数、结实率、有效穗数与实际产量均为所有类群中最高，在湖南省实际生产中具备较高的应用价值;每穗总粒数、每穗实粒数、结实率、实际产量、播始历期、全生育期等6个表型性状是综合评价的主要影响因子，通过F值排名，可以筛选出9个地方稻品种作为优良的种质资源创新材料和遗传育种的亲本来源。

　　关键词：水稻;品种;表型性状;遗传多样性;聚类分析;主成分分析

　　篩选高产优质高效的水稻新品种，创新水稻种质资源库对水稻生产具有极其重要的意义[1-2]。对水稻种群进行遗传多样性分析可以辅助了解其遗传信息及变异概率，为水稻育种及遗传改良奠定基础[3-4]。目前国内外对于水稻种群的遗传多样性分析及种质资源创新研究主要集中在等位酶、DNA、染色体等分子水平的测算评价[5-8]，对于水稻品种表型性状的研究分析还较为少见。但通过对于表型性状的分析可以直观的了解地方水稻种群遗传信息丰富程度[9-10]，并且当研究的水稻种群数目较多时，对于表型性状的研究，就显得更为快速、简便、经济[11]。

　　我国对于水稻表型性状的研究主要集中在宁夏与云南等省份[12-13]，陈小龙[14]，李振姣[15]等分别对宁夏本地粳稻及外引水稻种质资源进行表型性状的遗传多样性发现，宁夏本地粳稻种质资源材料间的遗传差异较小，亲缘关系较近，遗传背景比较单一，而外引水稻的种质资源表型遗传多样性则更为丰富，亲缘关系较远，可为宁夏水稻种质资源创新提供更多的可能性。

　　董超[16]等，利用F值综合评价的方法筛选出了多穗型、大穗型、长粒型、大粒型、多粒型及矮秆型的16个云南哈尼族地区的优质水稻品种，为云南省稻作育种及遗传研究提供了材料。陈越等，通过对于云南省16个州市的水稻种质资源的研究发现，云南水稻种质表型性状内部多样性丰富，筛选出的凤仪白谷与陆引46号品种可为水稻种质创新提供优良的亲本或中间材料。目前湖南省对于水稻种质资源创新及遗传多样性的分析研究已有许多[17]，但是对于通过水稻品种表型性状数据分析达到相同目的研究还极为少见。本研究旨在通过对于49个水稻品种的10个表型性状数据分析，了解湖南省水稻种群的表型性状遗传多样性，并筛选出适宜湖南省推广种植的高产水稻品种及优异的水稻种质创新资源。

　　1 材料与方法

　　1.1 供试材料

　　本研究共选用了49个湖南省地方稻品种作为供试材料，将材料按品种编号(CS1-CS49)，田间试验在湖南省长沙县黄兴镇干杉社区的湖南农业大学教学实习基地进行。

　　1.2 试验设计

　　所有供试地方稻品种种子统一于2019年5月20日浸种和催芽，5月23日播种，6月19日移栽，成熟时分别收获测定实际产量。所有供试地方稻品种采用的栽培技术和水肥管理方法与当地大田生产相同，土壤类型为第四纪红壤。试验采用随机区组设计，每个品种分别种植6行，每行10株，每个小区面积为2.649 m2，单本种植，重复3次。区组间走道与小区间走道均为40 cm，试验区四周设保护行。

　　1.3 测定项目与方法

　　各供试材料的室内考种与分析在湖南农业大学水稻科学研究所进行，观测记载项目包括：

　　生育时期：播始历期、全生育期;

　　产量构成因素：各地方稻品种成熟后，在其收获前1 d，每个小区分别按品种分单株取有代表性的稻株10株，待取样稻株自然风干后进行室内考种，室内考种项目包括：株高、穗长、有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数与秕粒数、千粒重等。

　　1.4 数据处理

　　利用Excel 2013计算表型性状的最小值、最大值、平均数、标准差、变异系数及Shannon多样性指数，利用SPSS 26.0对49个地方稻品种10个表型性状进行系统聚类分析，采用平方欧式距离作为聚类标尺，利用SPSS 26.0对49个地方稻品种10个表型性状进行主成分分析，并计算综合评价指标F值。

　　2 结果与分析

　　2.1 地方稻品种资源表型形状的遗传变异

　　结果如表2所示，49个地方稻品种资源表的10个表型性状变异范围均较大，株高的遗传变异范围为79.70～121.20 cm，穗长的遗传变异范围为20.08～28.06 cm，每穗总粒数的遗传变异范围为134～274 粒，每穗实粒数的遗传变异范围为59～195 粒，结实率的遗传变异范围为41.02%～90.42 %，有效穗数的遗传变异范围为202.92～446.41 万穗/hm2，千粒重的遗传变异范围为16.60～28.10 g，实际产量的遗传变异范围为2863.37～14903.03 kg/hm2，播始历期的遗传变异范围为71～82 d，全生育期的遗传变异范围为113～124 d，说明49个地方稻品种资源具有良好的遗传变异性。同时49份地方稻品种资源表的10个表型性状变异系数值变化范围为1.84%～24.26%，其中株高、穗长、播始历期及全生育期的CV<10 %，品种间的遗传差异较小，每穗实粒数与实际产量的CV >20 %，说明品种间二者性状具有良好的遗传变异性，其余表型性状的CV处于10%～20%范围内，品种间的遗传差异较好。49个地方稻品种资源表的10个表型性状的Shannon多样性指数变化范围为1.81～2.05，整体指数分布较高，说明各性状的离散程度大，其多样性丰富。

　　1.3 测定项目与方法

　　各供试材料的室内考种与分析在湖南农业大学水稻科学研究所进行，观测记载项目包括：

　　生育时期：播始历期、全生育期;

　　产量构成因素：各地方稻品种成熟后，在其收获前1 d，每个小区分别按品种分单株取有代表性的稻株10株，待取样稻株自然风干后进行室内考种，室内考种项目包括：株高、穗长、有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数与秕粒数、千粒重等。

　　1.4 数据处理

　　利用Excel 2013计算表型性状的最小值、最大值、平均数、标准差、变异系数及Shannon多样性指数，利用SPSS 26.0对49个地方稻品种10个表型性状进行系统聚类分析，采用平方欧式距离作为聚类标尺，利用SPSS 26.0对49个地方稻品种10个表型性状进行主成分分析，并计算综合评价指标F值。

　　2 结果与分析

　　2.1 地方稻品种资源表型形状的遗传变异

　　结果如表2所示，49个地方稻品种资源表的10个表型性状变异范围均较大，株高的遗传变异范围为79.70～121.20 cm，穗长的遗传变异范围为20.08～28.06 cm，每穗总粒数的遗传变异范围为134～274 粒，每穗实粒数的遗传变异范围为59～195 粒，结实率的遗传变异范围为41.02%～90.42 %，有效穗数的遗传变异范围为202.92～446.41 万穗/hm2，千粒重的遗传变异范围为16.60～28.10 g，实际产量的遗传变异范围为2863.37～14903.03 kg/hm2，播始历期的遗传变异范围为71～82 d，全生育期的遗传变异范围为113～124 d，说明49个地方稻品种资源具有良好的遗传变异性。同时49份地方稻品种资源表的10个表型性状变异系数值变化范围为1.84%～24.26%，其中株高、穗长、播始历期及全生育期的CV<10 %，品种间的遗传差异较小，每穗实粒数与实际产量的CV >20 %，说明品种间二者性状具有良好的遗传变异性，其余表型性状的CV处于10%～20%范围内，品种间的遗传差异较好。49个地方稻品种资源表的10个表型性状的Shannon多样性指数变化范围为1.81～2.05，整体指数分布较高，说明各性状的离散程度大，其多样性丰富。

　　2.3 地方稻品种的筛选

　　2.3.1 表型性状的相关性分析

　　10个表型性状间的关联性比较复杂，结果如表4所示，株高与穗长、全生育期呈极显著正相关，与有效穗数呈显著负相关，与千粒重呈显著正相关。穗长与有效穗数呈顯著负相关，与千粒重呈现显著正相关。每穗总粒数、每穗实粒数、结实率及实际产量彼此之间呈极显著正相关，有效穗数同样与实际产量及结实率呈极显著正相关，但与千粒重呈显著负相关。说明大部分品种全生育期越长株高越高，且籽粒灌浆程度越好，株高越高可承受的有效穗数越少。穗长越长其灌浆程度越好，籽粒千粒重越重，由水稻自身的承重能力决定有效穗数会相应的降低。每穗总粒数、每穗实粒数、结实率及有效穗数是产量构成的决定性因素，4个表型性状相对较好的品种，其最终产量效果越佳。

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文章名称： 湖南省地方稻品种表型性状遗传多样性分析及优良种质资源筛选

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