我國水稻微核心種質(zhì)千粒重的差異與評價

　　摘要 為明確我國水稻微核心種質(zhì)間千粒重的差異和篩選特異千粒重的微核心種質(zhì)，本研究以238份我國水稻微核心種質(zhì)為材料，對其千粒重進行了測定和頻數(shù)及聚類分析。結(jié)果表明，238份水稻種質(zhì)間千粒重存在巨大差異，可劃分為5類。千粒重在13.47～32.84 g之間，最重的種質(zhì)是BD 007(32.84 g)，最輕的種質(zhì)是矮仔占(13.47 g)。這將為水稻遺傳改良提供理論依據(jù)和特異親本。

　　關(guān)鍵詞 水稻;微核心種質(zhì);千粒重;差異

　　《中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報》(雙月刊)創(chuàng)刊于1999年，是由科學(xué)技術(shù)部主管，中國農(nóng)村技術(shù)開發(fā)中心主辦，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所承辦的全國性、綜合性學(xué)術(shù)刊物，國內(nèi)外公開發(fā)行。其影響因子和總被引頻次在全國農(nóng)業(yè)科技綜合類期刊中位居前列。

　　水稻作為世界上主要的禾谷類作物之一，全球超過1/2的人口都以其作為主要糧食[1]。目前，我國水稻育種已經(jīng)進入到了平臺期，育出的品種同質(zhì)化非常嚴(yán)重，在提高產(chǎn)量方面舉步維艱[2]。因此，要實現(xiàn)產(chǎn)量新突破，必須在種質(zhì)資源中篩選高產(chǎn)種質(zhì)資源，發(fā)掘和利用其有利基因，進一步提高水稻產(chǎn)量。

　　我國水稻種質(zhì)資源十分豐富，僅國家水稻種質(zhì)中期庫保存的水稻種質(zhì)資源就超過75 000份[2]。水稻種質(zhì)資源中潛藏著很多高產(chǎn)量、優(yōu)品質(zhì)和抗病蟲害等有利的等位基因，可為育種提供優(yōu)異的基因資源，但其中能夠有效地用于作物改良的資源卻較為有限[3-4]。基于此，前人提出了核心種質(zhì)(core collection)的理念[5-6]，即以盡可能少的材料代表盡可能多的遺傳變異，使得種質(zhì)資源篩選成為可能。到目前為止，研究者構(gòu)建了包括水稻在內(nèi)的多種核心種質(zhì)，并成功篩選到了很多優(yōu)異種質(zhì)資源，發(fā)掘了不少優(yōu)異基因[2]，有效提高了研究者試驗工作的效率。

　　微核心種質(zhì)是對核心種質(zhì)資源進行再次壓縮精簡，從而得到更核心的優(yōu)異種質(zhì)資源，以最少的種質(zhì)數(shù)量(樣本數(shù)量僅占基礎(chǔ)種質(zhì)資源總份數(shù)的1%)代表最大的遺傳變異(代表基礎(chǔ)種質(zhì)的遺傳多樣性可達70%[7])，解決了樣本數(shù)量和利用效率的矛盾，為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。千粒重(克)一般是指1 000粒稻谷的風(fēng)干重量，是體現(xiàn)種子大小與飽滿程度的一項指標(biāo)，是種子質(zhì)量檢驗和作物考種的內(nèi)容，也是田間預(yù)測產(chǎn)量時的重要依據(jù)。為此，本研究以238份國內(nèi)微核心種質(zhì)為材料，對其千粒重進行測量和頻數(shù)及聚類分析，以期全面了解供試材料的千粒重特征，篩選出千粒重特異的種質(zhì)，評價其在水稻育種中的應(yīng)用潛力，為國內(nèi)水稻種質(zhì)利用和遺傳改良提供參考[8]。

　　1 材料與方法

　　1.1 供試材料

　　供試238份水稻微核心種質(zhì)由中國科學(xué)院分子植物卓越創(chuàng)新中心/上海植物生理生態(tài)研究所朱新廣研究員提供。

　　1.2 試驗設(shè)計

　　試驗共設(shè)238個處理，即每個種質(zhì)為一個處理。2018年5月18日播種育秧，6月14日單本移栽，每個種質(zhì)3行，每行10株，行株距20 cm×13 cm，常規(guī)水稻大田栽培管理。

　　1.3 測定內(nèi)容及方法

　　2018年8月中旬水稻成熟，分處理收獲后脫粒去雜，獲得純凈種子，將種子置于常溫烘箱內(nèi)烘至恒重，隨機挑取1 000粒，用電子天平(精度1/10 000)稱重。

　　1.4 數(shù)據(jù)處理

　　用SPSS 20.0軟件對千粒重進行頻數(shù)及聚類分析。

　　2 結(jié)果與分析

　　2.1 國內(nèi)水稻微核心種質(zhì)千粒重的頻數(shù)分布

　　通過對238份水稻微核心種質(zhì)千粒重的頻數(shù)分析可知(圖1)，不同水稻微核心種質(zhì)間千粒重存在較大差異，類似于典型的正態(tài)分布，變幅為13.47～32.84 g，平均為22.83 g，中值為22.93 g，標(biāo)準(zhǔn)差為3.385 g，變異系數(shù)為14.83%，集中分布區(qū)域為20.00～25.00 g。說明它們具有豐富的遺傳多樣性。

　　2.2 國內(nèi)水稻微核心種質(zhì)千粒重的分類與評價

　　由表1可知，238份種質(zhì)可分為5類(A、B、C、D、E類)，每組的種質(zhì)數(shù)分別為12、94、95、36、1個，平均千粒重分別為15.41、20.44、24.09、27.91、32.84 g，種質(zhì)集中分布于B類和C類。千粒重最大的水稻種質(zhì)為BD007(32.84 g)，最小的種質(zhì)是矮仔占(13.47 g)。

　　3 結(jié)論與討論

　　王重榮[7]對種植于武漢的203份國內(nèi)水稻微核心種質(zhì)進行相關(guān)考察，測量的千粒重變幅在16.25～38.8 g之間，平均值為23.96 g，變異系數(shù)為14.2%。本研究表明，238份水稻微核心種質(zhì)千粒重變幅在13.47～32.84 g之間，平均值為22.83 g，變異系數(shù)為14.8%;即本研究所得千粒重范圍及平均值略低于前者所得數(shù)據(jù)，而變異系數(shù)則較前者稍大，這說明前者的較穩(wěn)定。

　　原靜[9]在2009年、2011年對203份國內(nèi)水稻微核心種質(zhì)的產(chǎn)量性狀考察中，得到千粒重的變幅在14.01～41.48 g之間，較本試驗千粒重的變幅大;千粒重變異系數(shù)為14.31%，與本研究相差不大。與以往研究結(jié)果存在差別的原因可能是選取的微核心種質(zhì)不一樣，或種植氣候、土壤、水質(zhì)等差別導(dǎo)致了結(jié)果上的差異。聚類分析還發(fā)現(xiàn)，238份微核心水稻種質(zhì)間千粒重存在明顯的差異，可將其分為五大類，這將為國內(nèi)水稻千粒重研究和利用提供豐富的基因型和品種改良上的特異親本。

　　4 參考文獻

　　[1] 閔超，陶慧敏，朱克明.水稻種子相關(guān)性狀的研究進展[J].種子，2016，35(4)：51-56.

　　[2] 呂文愷，胡慧，歐小雪，等.世界水稻核心種質(zhì)在荊州的適應(yīng)性初探及高產(chǎn)種質(zhì)資源篩選[J].中國稻米，2018，24(2)：19-23.

　　[3] GLASZMANN J C，KILIAN B，UPADHYAYA H D，et al.Accessing genetic diversity for crop improvement[J].Current Opinion in Plant Biology，2010，13(2)：167-173.

　　[4] HAJJAR，JARVIS，D.I，et al.The utility of crop genetic diversity in main-taining ecosystem services[J].Agriculture Ecosystems & Environment，2010，123(4)：261-270.

　　[5] FRANKEL O H，BROWN A H D.Current plant genetic resources：a critical appraisal[M].CHOPRA V L，JOSHI B C，SHARMA R P，et al.Genetics：New Frontiers，Vo1. IV. New Delhi：Oxford and IBH Publishing，1984：3-11.

　　[6] BROWN A H D.The case for core collections[M].BROWN AHD，F(xiàn)RANKEL O H，MARSHALL D R，et al.The Use of Plant Genetic Resources. Cambridge：Cambridge University Press，1989：136-156.

　　[7] 王重榮.國內(nèi)水稻微核心種質(zhì)遺傳多樣性分析與新基因發(fā)掘[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

　　[8] 符福鴻，王豐，黃文劍，等.雜交水稻谷粒性狀的遺傳分析[J].作物學(xué)報，1994，1(7)：39-45.

　　[9] 原靜.水稻微核心種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的考察及N、P脅迫差異表達基因的突變體鑒定[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.