云南水稻种质资源农艺性状表型多样性分析及综合评价

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摘要：摘要：【目的】分析云南省16個州(市)881份水稻种质材料12个农艺性状表型多样性并进行综合评价，为拓宽栽培稻的遗传基础及选育高原特色水稻新品种提供理论依据。 《 中国水稻科学 》创刊于1986年，为中国水稻研究所主办的学术性双月刊，国内外公开发行(邮发代

　　摘要：【目的】分析云南省16個州(市)881份水稻种质材料12个农艺性状表型多样性并进行综合评价，为拓宽栽培稻的遗传基础及选育高原特色水稻新品种提供理论依据。

　　《中国水稻科学》创刊于1986年，为中国水稻研究所主办的学术性双月刊，国内外公开发行(邮发代号32-94)。主要报道以水稻为研究对象的原始论文。

　　【方法】以881份云南16个州(市)的水稻种质为材料，测定其株高、有效穗数、穗长、剑叶长、剑叶宽、每穗实粒数、每穗总粒数、一次枝梗数、二次枝梗数、谷粒长、谷粒宽和千粒重等12个农艺性状，通过计算各农艺性状的Shannon-Wiener多样性指数进行表型多样性分析，并对种质材料进行聚类分析和相关分析，最后结合主成分分析与隶属函数法计算综合评价D值，通过建立回归模型筛选综合评价指标。

　　【结果】881份水稻种质材料12个农艺性状的多样性指数为1.9378～2.0973，其中穗长的多样性指数最大，有效穗数的多样性指数最小;12个农艺性状的变异系数为9.92%～43.01%，其中谷粒长的变异系数最小，二次枝梗数的变异系数最大。云南16个州(市)881份水稻种质材料12个农艺性状的多样性指数均值为1.6513～2.0040，其中，普洱市、红河州、临沧市、玉溪市、保山市、西双版纳州、德宏州、曲靖市和文山州水稻种质材料12个农艺性状的多样性指数较高，均在1.900以上。

　　在欧式距离2.2处881份云南水稻种质材料可分为八大类群，其中，第Ⅶ类群综合性状最差，第Ⅷ类群综合性状最优，聚类分析结果与种质来源地无明显相关性。主成分分析和综合评价结果显示，881份水稻种质资源中凤仪白谷(保山市)、陆引46号(普洱市)及白霉谷(临沧市)的综合性状较好。穗长、谷粒长、谷粒宽、二次枝梗数和剑叶宽5个农艺性状对综合评价D值影响显著(F为1814.654)，可作为云南水稻种质综合评价的指标。【结论】云南水稻种质具有较高的表型多样性，筛选出的凤仪白谷(保山市)、陆引46号(普洱市)及白霉谷(临沧市)可为水稻育种提供优良的亲本或中间材料。

　　关键词： 水稻;种质资源;农艺性状;表型多样性;综合评价;云南

　　【研究意义】云南省地处我国的西南边疆，得天独厚的地理环境、丰富多样的气候条件及绚烂多彩的民族文化使其成为世界上最大的稻种遗传生态多样性分布中心，也是我国稻种资源尤其是地方稻资源的遗传多样性中心(黄燕红等，2005;董树斌等，2010;涂敏等，2011)。近年来，极端气候频发及栽培环境恶化等问题给水稻产业造成严重威胁，加之在育种过程中频繁使用同一亲本材料造成水稻品种同质化严重，导致大量农家品种及优良基因丧失，栽培稻品种遗传背景日益狭窄(Pervaiz et al.，2010)。云南具有丰富的优异地方稻种资源，研究其多样性是实现水稻遗传改良和新品种选育的物质基础，是提高农业综合生产能力、维系国家食物安全的重要保证，也是提升我国水稻国际竞争力的重要基础(马斯霜等，2017;兴旺等，2018)。【前人研究进展】目前，关于水稻种质资源多样性的研究多采用分子标记方法，但表型多样性仍是最基本、最直接的研究方法，发挥着至关重要的作用。曾亚文等(2001)对5285份云南地方稻31个农艺性状的多样性进行研究，结果表明不同来源地的地方稻在不同性状方面存在明显差异;胡标林等(2012)对来自亚洲、非洲、欧洲、大洋洲、南美洲和北美洲的1579份水稻种质资源14个农艺性状多样性进行综合评价，结果显示这六大洲的水稻种质资源均具有较丰富的遗传多样性;陈小龙等(2013)从株高、每穗总粒数、每穗实粒数等16个农艺性状对60份宁夏粳稻进行多样性分析，结果表明宁夏粳稻资源遗传多样性不丰富，遗传背景较狭窄;贺治洲等(2014)对127份热带国家水稻优异种质进行多样性分析，结果表明水稻种质各性状的差异显著、遗传多样性丰富;李金梅等(2015)对1980和2007年从云南15个州(市)收集的601份地方稻的播抽历期、株高、穗长等13个农艺性状进行多样性分析，结果表明云南地方稻的表型变异无显著差异;张晓丽等(2017)对来自菲律宾、柬埔寨、越南和缅甸的298份水稻种质资源农艺性状进行多样性分析，结果表明这4个国家的水稻种质资源均具有丰富的遗传多样性;汤翠凤等(2018)对2007─2010年从云南16个州(市)收集的1189份云南水稻地方品种17个农艺性状的多样性指数进行计算，并对县(市)、州(市)、稻作生态区及稻作民族间表型多样性指数的差异性进行分析和比较，结果发现，滇南和滇西南地区是云南地方稻的遗传多样性中心，哈尼族、汉族、景颇族和彝族的水稻表型多样性明显高于其他民族。【本研究切入点】至今，针对云南水稻资源农艺性状表型多样性的研究已有报道，但这些研究仅以表型多样性指数对其多样性水平进行分析，鲜见基于农艺性状表型数据进行综合评价的研究报道。【拟解决的关键问题】以881份云南16个州(市)的水稻种质为材料，测定12个农艺性状，通过计算各农艺性状的Shannon-Wiener多样性指数进行表型多样性分析，并对种质材料进行聚类分析和相关分析，最后结合主成分分析和隶属函数法计算综合评价D值，以拓宽栽培稻的遗传基础，为培育高产优质的高原特色水稻新品种提供优良亲本或中间材料。

　　1 材料与方法

　　1. 1 试验材料

　　供试水稻种质材料包括876份地方稻品种和5份育成品種，共881份，均由云南省作物种质库提供，分别采集于云南省的16个州(市)，其中保山市89份、楚雄州15份、昆明市12份、大理州18份、德宏州43份、迪庆州9份、丽江市27份、临沧市135份、怒江州21份、普洱市144份、曲靖市31份、文山州48份、西双版纳州76份、玉溪市58份、昭通市60份和红河州95份。

　　1. 2 试验方法

　　2017年将供试水稻种质材料种植在云南省玉溪市元江县的云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所试验基地(海拔380 m)，每份材料以单株种植3行，每行10株，行株距为25 cm×12 cm，按常规水稻大田种植管理。由于云南地方水稻资源生育期差异明显，因此分批次适时调查881份云南水稻资源的株高(PH)、有效穗数(PNP)、穗长(PL)、剑叶长(FLL)、剑叶宽(FLW)、每穗实粒数(FGNP)、每穗总粒数(GNP)、一次枝梗数(NFPB)、二次枝梗数(NSPB)、谷粒长(GL)、谷粒宽(GW)和千粒重(TSW)等12个农艺性状。各农艺性状均参照《水稻种质资源描述规范和数据标准》进行调查(韩龙植等，2006)。

　　1. 3 数据分析

　　利用Excel 2010进行数据整理，并计算所调查农艺性状的平均值、标准差和变异系数。参照汤翠凤等(2018)的方法计算各农艺性状的Shannon-Wiener多样性指数。利用SPSS 20.0进行相关分析、主成分分析和逐步回归分析，并计算12个农艺性状的欧式遗传距离，采用非加权配对算术平均法(UPGMA)进行聚类分析，聚类图采用iTOL(Interactive tree of life)进行绘制。参照胡标林等(2012)的方法计算881份云南水稻种质材料7个主成分的权重和综合评价D值。

　　2 结果与分析

　　2. 1 云南水稻种质资源农艺性状表型多样性分析结果

　　881份水稻种质资源各农艺性状的多样性指数如图1所示。12个农艺性状的多样性指数为1.9378～2.0973，平均为2.0244，其中，有效穗数的多样性指数最小，谷粒宽次之，以穗长的多样性指数最大。除有效穗数、谷粒宽和一次枝梗数外，其余农艺性状的多样性指数均在2.000以上，表明云南水稻种质资源的有效穗数、谷粒宽和一次枝梗数多样性较低，其遗传变异较其他农艺性状小。

　　2. 2 不同来源云南水稻种质资源农艺性状表型多样性的差异分析结果

　　以州(市)为单位计算云南16个州(市)水稻种质资源农艺性状的多样性指数，结果如表1所示。对于同一农艺性状，不同来源地的水稻种质材料多样性指数存在明显差异，其中，以株高(2.0527)、谷粒长(2.0842)、千粒重(2.0431)和剑叶长(2.0641)多样性指数最高的州(市)分别为普洱市、德宏州、玉溪市和昭通市;以谷粒宽(2.0079)、有效穗数(1.9946)和剑叶宽(2.0709)多样性指数最高的州(市)均为临沧市;以穗长(2.0832)、每穗实粒数(2.1116)、每穗总粒数(2.0508)、一次枝梗数(2.0901)和二次枝梗数(2.0682)多样性指数最高的州(市)均为红河州。

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