寒地粳稻耐碱鉴定指标筛选与评价_孙兴荣.pdf

25Thabet S G，Moursi Y S，Karam M A，et al Genetic basis of droughttolerance during seed germination in barleyJ PLoS One，2018，13(11):e0206682 26Wu L M，Fang Y，Yang H N，et al Effects of drought stress onseed germination and growth physiology of quinclorac resistantEchinochloa crusgalliJ PLoS One，2019，14(4):e0214480 27 Chen K T，Arora R Dynamics of the antioxidant system during seedosmopriming，post priming germination，and seedling establishmentin Spinach(Spinacia oleracea)J Plant Science，2011，180(2):212 220 28 Franco J A，Ban S，Vicente M J，et alReview Article:rootdevelopment in horticultural plants grown under abiotic stressconditionsa review J The Journal of Horticultural Science andBiotechnology，2011，86(6):543 556孙兴荣，卞景阳，刘琳帅，等 寒地粳稻耐碱鉴定指标筛选与评价 J 江苏农业科学，2023，51(4):99 104doi:10 15889/j issn1002 1302 2023 04015寒地粳稻耐碱鉴定指标筛选与评价寒地粳稻耐碱鉴定指标筛选与评价孙兴荣1，2，卞景阳1，2，刘琳帅1，2，刘凯2，3，李杰1，2，来永才2，3(1 黑龙江省农业科学院大庆分院，黑龙江大庆 163319;2 国家耐盐碱水稻技术创新中心东北分中心，黑龙江哈尔滨 163316;3 黑龙江省农业科学院，黑龙江哈尔滨 163316)摘要:为建立东北寒地粳稻耐碱综合评价系统，筛选适宜苏打盐碱地种植的寒地粳稻种质资源。本研究采用本田试验，在不同碱性的土壤上种植 66 份稳定的粳稻种质资源，调查 12 项表型指标，以每项表型指标的耐碱系数作为耐碱性评价依据，进行寒地粳稻品种的耐碱评价及主要耐碱表型指标的筛选。结果表明，利用主成分分析将寒地粳稻碱胁迫下 12 个单项指标组合为 5 个相互独立的综合指标，累计贡献率达 87 768%。利用试验材料耐碱的综合评价值(D)，从 66 份寒地粳稻中筛选出3 份耐碱材料，分别为龙稻21、龙稻16、松粳3 号，D 分别为0 49、0 45、0 45。回归分析、相关分析结果表明，单株粒质量、空秕率、秸秆质量、实粒数共 4 个指标可以作为寒地粳稻本田耐碱鉴定的综合评价指标。本研究结果为耐碱水稻品种的选育及丰富寒地粳稻耐碱品种提供了支撑。关键词:寒地粳稻;耐碱指标;筛选;综合评价;主成分分析中图分类号:S511 2+20 1文献标志码:A文章编号:1002 1302(2023)04 0099 06收稿日期:2022 03 23基金项 目:黑 龙 江 省 省 属 科 研 院 所 科 研 业 务 费 项 目(编 号:CZKYF2020A001);黑龙江省农业科学院科技攻关项目(编号:2021YYYF043);黑龙江省农业科学院“农业科技创新跨越工程”专项(编号:HNK2019CX02);黑龙江省农业科学院高效、绿色现代农业示范项目(编号:TGY 2020 27)。作者简介:孙兴荣(1984)，女，黑龙江齐齐哈尔人，硕士，助理研究员，主要从事水稻耐盐碱研究。E mail:dqnkysxr126 com。通信作者:卞景阳，博士，副研究员，主要从事水稻耐盐碱研究。E mail:bjy19800926163 com。东北松嫩盐碱土是世界上三大苏打盐碱土之一，松嫩平原盐碱土壤面积在 343 万 hm2左右1，其中黑龙江省盐碱地面积为 187 万 hm2左右，寒地粳稻盐碱土壤种植面积在 6 7 万 hm2左右，由于水资源和水利工程的高效利用，苏打碱土寒地粳稻面积逐年增加。苏打盐碱土壤生态环境，不同于滨海盐碱土壤，苏打盐碱土壤中主成分碳酸钠和碳酸氢钠，对寒地粳稻生长发育的影响主要是碱性。前人进行了相关研究，在土壤改良方面，主要采用以水洗碱、以水压碱等技术措施进行苏打碱土的改良2，以水改良土壤存在碱水污染周边生态环境等问题。在耐盐碱研究和种质筛选方面，其中耐盐研究较多3 5，主要在种子萌发和苗期鉴定。孟丽君等在苗期耐盐和耐碱方面，以吉粳 88 为基础，利用不同类型的水稻亲本，进行育种资源的鉴定6。潘世驹等对多份粳稻苗期进行耐盐筛选，认为对水稻幼苗的抑制作用主要表现为根长 芽长 根数7。冯钟慧等对多份粳稻进行耐盐筛选，筛选出东稻 4号、长白21 号等多个耐碱品种资源8。虽然众多学者开展了大量的工作，但还存在很多问题，水稻不同时期的水稻耐碱性结论不相同9 10。目前对寒地粳稻对苏打碱土的影响评价标准不一致，方法不统一11，研究苏打盐碱土使用的试剂模拟或盆栽环境，很少有大田试验12。因此，本研究以寒地粳稻品种为研究对象，利用 pH 值为 7 5 的稻田土作为对照，以 pH 值为 8 599江苏农业科学2023 年第 51 卷第 4 期的苏打盐碱土为处理，对 66 份寒地粳稻进行本田种植，进行农业耐碱力的鉴定和综合评价。利用多种分析方法进行寒地粳稻指标的筛选，旨在为水稻耐碱品种的选育及耐碱性评价提供理论依据。1材料与方法1 1试验材料以黑龙江省审定的 66 份寒地粳稻品种和品系为供试品种(系)，供试水稻品种(品系)见表 1。1 2试验设计本试验 2021 年在黑龙江省农业科学院大庆分院红旗泡水稻试验基地进行，4 月 20 日播种，采用旱育苗方式，3 叶 1 心时插秧。基地位于黑龙江省西部松嫩平原腹地，天然形成不同碱度的土壤，试验田块分为对照田块、处理田块，对照田块属于弱碱田块，pH 值为 7 5，试验田块为天然苏打碱土分布均匀的中度盐碱田块，pH 值为 8 5，土壤基本理化性质见表 2，不同水稻品种(品系)分别于对照田块、处理 田 块 插 秧 20 株，插 秧 规 格 为 30 0 cm 13 2 cm，水肥管理措施与常规水田管理相同。1 3测定项目与方法于水稻成熟期(10 月 5 日)进行相关指标的测量，每份材料选取长势基本一致的 10 穴，置于通风阴凉处风干。参考水稻种质资源描述规范和数据标准13 进行考种，考种指标包括株高、穗长、穗数、实粒数、瘪粒数、株总粒数、单株粒质量、穗质量、千表 1供试水稻品种(品系)材料编号名称来源编号名称来源编号名称来源Y1庆 402稳定材料Y23绥粳 19推广品种Y45龙稻 16推广品种Y2龙稻 21推广品种Y24绥粳 4 号推广品种Y46龙粳 45推广品种Y3庆 401稳定材料Y25绥粳 15推广品种Y47松粳 15推广品种Y4龙稻 18推广品种Y26松粳 17推广品种Y48D131稳定材料Y5松粳 131推广品种Y27松粳 18推广品种Y49龙稻 17推广品种Y6庆 403稳定材料Y28绥粳 14推广品种Y50庆 460稳定材料Y7庆 404稳定材料Y29绥粳 8 号推广品种Y51龙香稻 2 号推广品种Y8龙稻 22推广品种Y30D132稳定材料Y52龙稻 7 号推广品种Y9北稻 6 号推广品种Y31龙稻 9 号推广品种Y53龙稻 5 号推广品种Y10松粳 9 号推广品种Y32广稻 1 号推广品种Y54庆 401稳定材料Y11龙粳 26推广品种Y33松粳 6 号推广品种Y55垦稻 12推广品种Y12庆 405稳定材料Y34五优稻 1 号推广品种Y56东农 428推广品种Y13龙粳 49推广品种Y35松粳 12推广品种Y57龙稻 14推广品种Y14龙粳 48推广品种Y36龙洋 1 号推广品种Y58松粳 3 号推广品种Y15苗稻 2 号推广品种Y37松粳 19推广品种Y59龙粳 24推广品种Y16松粘 1 号推广品种Y38龙粳 29推广品种Y60龙粳 25推广品种Y17松粳 21推广品种Y39松香 188推广品种Y61龙粳 30推广品种Y18龙稻 23推广品种Y40松粳 8 号推广品种Y62龙粳 31推广品种Y19绥粳 17推广品种Y41松粳 3 号推广品种Y63龙粳 43推广品种Y20庆稻 406稳定材料Y42庆盐 2 号推广品种Y64龙粳 51推广品种Y21庆稻 407稳定材料Y43牡丹江 28推广品种Y65龙粳 52推广品种Y22松粳 10推广品种Y44松粳 14推广品种Y66龙粳 54推广品种表 2参试土壤基本性质田块碱解氮含量(mg/kg)有效磷含量(mg/kg)速效钾含量(mg/kg)有机质含量(%)pH 值全盐含量(%)电导率(mS/cm)对照田块215 638 520173417520012处理田块160 524 317282378531021001江苏农业科学2023 年第 51 卷第 4 期粒质量，并计算空秕率、秸秆质量、经济系数。1 4数据处理及统计分析采用 Excel 2007 进行数据整理及描述性分析，采用 SPSS 17 0 软件系统进行数据处理和统计分析，包括主成分分析和相关分析等，相关指标计算方法参考戴海芳等的方法14。1 4 1耐碱系数(alkali tolerant coefficients，简称ATC)为消除各试验材料和测量指标之间存在的基础差异，将全部水稻测定指标统一计算耐碱系数，即使用各耐碱指标的相对值进行水稻耐碱性综合分析。ATC=碱迫下指标值/对照指标值。(1)1 4 2综合指标值综合指标值按以下公式计算:Zi=ni=1iXi(i=1，2，3，n)。(2)式中:Zi为各参试材料第 i 个综合指标值;i为第 i个指标特征值所对应的特征向量;Xi为第 i 个指标的相对值;n 代表考察的指标数。1 4 3隶属函数分析参试材料各主成分的隶属函数值依据公式计算:(Zi)=(Zi Zmin)/(Zmax Zmin)(i=1，2，3，n)。(3)式中:(Zi)为各参试材料第 i 个主成分的隶属函数值;Zmin和 Zmax分别为各参试材料综合指标的最小值和最大值。1 4 4各综合指标的权重根据各主成分贡献率按照公式计算各主成分的权重:Wi=Pi/ni=1Pi(i=1，2，3，n)。(4)式中:Wi为各参试材料第 i 个综合指标的权重;Pi为各参试材料第 i 个综合指标的贡献率。1 4 5参试材料的综合耐盐碱 D 值根据公式计算各试验材料的综合耐盐碱 D 值:D=ni=1(Zi)Wi(i=1，2，3，n)。(5)2结果与分析2 1耐碱性描述性分析和相关分析试验对 66 个寒地粳稻材料的 12 个性状的耐碱性进行测定(表 3)，所有性状的耐碱系数平均值为0885，平均耐碱系数值分布在 0 754 1 020 之间，株高、穗长、空秕率、瘪粒数、实粒数、千粒质量、经济系数共 7 项指标的平均耐碱系数大于 0 9;穗数、株总粒数、单株粒质量、穗质量、秸秆质量共 5 项指标的耐碱系数在 0 8 以下。从 12 个性状的变异系数上看，变异系数最小的 3 个耐碱指标依次是经济系数(8 00%)、穗长(8 51%)、株高(11 70%);变异系 数 最 大 的 3 个 耐 碱 指 标 依 次 是 瘪 粒 数(39.58%)、空 秕 率(36 84%)、秸 秆 质 量(27 27%)。表 3水稻品种(品系)耐碱系数的描述性分析指标耐碱系数平均值标准差变异系数(%)分布区间株高0939011511 700066 0 999穗数0766016120 780415 1 000穗长0939007