摘 要：山栏稻是海南特有的一类旱稻种质资源。利用相关分析和灰关联分析等方法对22个海南山栏稻品种的农艺性状和品质性状进行了较全面的研究。结果表明，山栏稻群体的稻穗普遍较长，结实率、千粒重、出糙率、精米率、胶稠度和碱消值普遍较高，水分含量普遍较低，糯稻品种的直链淀粉(干基)含量均未超过1.6%且胶稠度均为100;山栏稻群体有效穗数、总粒数、实粒数、垩白粒率、垩白度和透明度等性状的变异系数较大，遗传多样性较丰富;与主要品质性状有显著或极显著线性关系的农艺性状有株高、有效穗数、千粒重;穗长、千粒重、结实率与主要品质性状关联度较高，有效穗数与整精米率的关联度较高，株高与粒长(长宽比)、胶稠度、出糙率、整精米率的关联度较高。研究结果可为海南山栏稻优良品系选育和水稻不同性状间的相关性分析提供参考。
关键词：山栏稻;农艺性状;品质性状;相关分析;灰关联分析
山栏稻是分布在海南中西部山区的一类特有旱稻种质资源，抗旱性较强。山栏米饭味香色美，“一家煮饭全村香”，用山栏糯米酿制的山栏酒芬芳馥郁，被称为“黎家茅台”，深受当地群众喜爱。但由于山栏稻株高过高较易倒伏、产量较低等原因，种植面积正在大幅减少，目前海南山栏稻种植面积只有约700 hm2 [1] 。因此，改良现有山栏稻品种、培育优质高产的山栏稻新品系势在必行。
农艺性状和品质性状都是水稻育种的重要评价指标。已有研究发现，株高、穗长、结实率、实粒数、千粒重等农艺性状与粒型、垩白度、垩白粒率、直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度等品质性状之间存在相关性[2-4] 。与农艺性状相比，稻米品质性状的评价测定工作量较大、时效性较差且费用较高，难以大量应用。在育种实践中，利用水稻农艺性状和品质性状的相关性，通过农艺性状对品质性状进行预筛选的策略较为可行[5] 。但截至目前，未见关于海南山栏稻农艺性状和品质性状相关性的报道。相关分析和灰关联分析是研究复杂系统中不同变量之间内在关联性的有效方法，已被广泛应用于多种作物不同性状的研究[3-7] 。本研究拟通过相关分析和灰关联分析等方法研究22个海南山栏稻品种的农艺性状和品质性状，以期为优质、高产山栏稻品种的选育提供参考。
1、材料与方法
1.1 材料
以 2014—2016 年在海南省琼中县、白沙县和乐东县收集到的 22 个山栏稻品种为实验材料(见表 1)。 2015—2017年，将上述材料种植在海南省农科院永发基地(位于海南省澄迈县)和海南省琼中县营根镇热作场。端午节前后直播种植，覆土较浅。每个品种种植100株，行株距25 cm × 30 cm，按旱稻种植常规管理。
1.2 方法
参考《水稻种质资源描述规范和数据标准》[8] 、《海南岛稻种种质资源的考察研究》[9] 鉴定山栏稻种质资源的籼粳性，调查和测量株高、有效穗数、穗长、每穗总粒数、每穗实粒数、千粒重等主要农艺性状。
委托农业部食品质量监督检验测试中心(武汉)进行品质性状检测。出糙率、精米率、透明度和碱消值4 个品质性状的检测依据为NY/T 83-1988，整精米率的检测依据为GB /T 21719-2008，粒长、粒型(长宽比)、垩白粒率、垩白度、胶稠度5个品质性状的检测依据为GB/T 17891-1999，直链淀粉(干基)含量的检测依据为 GB /T 15683-2008，含水量的检测依据为GB /T 5497-1985。
利用IBM SPSS Statistics 19. 0 软件对山栏稻农艺性状和品质性状进行描述性和相关性分析。根据灰色系统理论[10] ，利用Microsoft Office Excel 2007软件对主要品质性状与农艺性状的灰色系统关联度进行分析。由于各性状的测定值量纲不一致，需要进行均一化处理，即以各品种各性状的测定值分别除以对应性状所有品种测定值的平均值得到均一化值。关联系数计算公式为：
2 结果与分析
2.1 农艺性状和品质性状的描述性分析
实验材料的农艺性状和品质性状检测结果见表2。在22个山栏稻品种中，9个为糯稻品种，10个为红米品种，说明糯稻品种是山栏稻群体的重要组成部分，反映出使用山栏糯米制作糯性食品、酿制山栏酒是当地群众种植山栏稻的重要目的。非糯稻品种中绝大部分是红米品种既说明海南山栏稻群体中红米资源较多，也说明当地群众喜爱食用红米，红米山栏稻品种的经济价值较高。
实验材料农艺性状和品质性状的描述性分析结果见表3。农艺性状中，株高、穗长、结实率、千粒重4个性状的变异系数较小，植株普遍较高，稻穗较长，结实率和千粒重较高;有效穗数、总粒数、实粒数3个性状变异系数较大，其测定值的最大值分别为12.6、154.3、145.6。品质性状中，出糙率、精米率、粒长、粒型(长宽比)、直链淀粉(干基)含量、胶稠度、碱消值和水分含量8个性状的变异系数较小，出糙率和精米率较高，粒长和粒型(长宽比)较小，直链淀粉(干基)含量较低，糯稻品种的直链淀粉(干基)含量均未超过1.6%，胶稠度较高，糯稻品种的胶稠度均为100，碱消值较高(糊化温度较低)，水分含量较低;整精米率、垩白粒率、垩白度和透明度4个性状的变异系数较大，整精米率最高值仅为47.1%，垩白粒率和垩白度最低值(非糯稻品种)分别至6.0%和1.7%，透明度级别(非糯稻品种)为1～2。
2.2 农艺性状与品质性状的相关分析
实验材料各农艺性状与品质性状之间的斯皮尔曼等级相关分析结果见表4。株高与整精米率极显著正相关，有效穗数与精米率、整精米率显著正相关，穗长与总粒数、实粒数极显著正相关，总粒数与实粒数极显著正相关，实粒数与结实率显著正相关、与碱消值显著负相关，千粒重与垩白粒率、垩白度极显著正相关，出糙率与精米率、水分含量显著正相关，精米率与整精米率极显著正相关、与垩白粒率显著负相关，粒长与粒型(长宽比)显著正相关、与直链淀粉(干基)含量极显著正相关、与胶稠度显著负相关，粒型(长宽比)与直链淀粉(干基)含量、水分含量显著正相关，垩白粒率与垩白度极显著正相关，直链淀粉(干基)含量与胶稠度显著负相关，胶稠度与碱消值显著正相关。
2.3 品质性状与农艺性状的灰关联分析
选择优质稻谷质量指标涉及的出糙率、整精米率、粒型(长宽比)、垩白粒率、垩白度、直链淀粉(干基)含量、胶稠度7个品质性状[11] ，分析其与农艺性状的关联度，关联度和关联序分析结果见表5。整体上看，穗长、千粒重、结实率与大部分品质性状关联度较高，关联序靠前，但千粒重与整精米率的关联度较低;实粒数、总粒数、有效穗数与大部分品质性状的关联度较低，关联序靠后，但有效穗数与整精米率的关联度较高。株高与粒长(长宽比)、胶稠度、出糙率、整精米率的关联度较高，而与垩白粒率、垩白度的关联度较低。
3 讨论
海南山栏稻中糯稻品种和红米品种较多，所以在山栏稻育种工作中应该充分重视优良糯稻品种和优良红米品种的选育。山栏稻群体的稻穗普遍较长，结实率、千粒重、出糙率、精米率、胶稠度和碱消值普遍较高，水分含量普遍较低，糯稻品种的直链淀粉(干基)含量均未超过1.6%且胶稠度均为100，说明山栏稻具有一定的高产和优质潜力，不仅可以在山栏稻育种中加以利用，还可以通过杂交育种、分子育种等方法用于其他水稻资源的种质改良。山栏稻群体植株普遍较高，粒长和粒型(长宽比)普遍较小，直链淀粉(干基)含量普遍较低，说明降低株高、增加粒长和粒型(长宽比)、提高直链淀粉(干基)含量等育种目标难以通过山栏稻群体内部选育来完成，只能通过杂交育种、分子育种等方法从其他种质材料中获取对应的高产优质性状。本研究中，山栏稻群体的整精米率普遍较低，最高值仅为47.1%，与前期的研究结果相差较大[12] ，可能与检测样本有关，也可能是研究群体较小所致，还有待于进一步研究。值得注意的是，山栏稻群体有效穗数、总粒数、实粒数、垩白粒率、垩白度和透明度等性状的变异系数较大，遗传多样性较丰富，且均存在优良群体，与前期的研究结果相似[12] ，针对上述性状进行山栏稻品种改良的可行性较强，应是现阶段山栏稻育种的首选方向。
相关分析是检验研究对象不同因素之间是否存在线性关系或典型关系的有效方法，不仅可以分析相关的强度，还可以分析相关的方向[13] 。而灰关联分析是检验灰色系统中不同因素之间关联性强弱的常用方法，不受因素之间有无线性关系或典型关系的制约，应用范围较广[10] 。本研究中，斯皮尔曼等级相关分析结果显示，与主要品质性状有显著或极显著线性关系的农艺性状有株高、有效穗数和千粒重，其中株高与整精米率极显著正相关，有效穗数与整精米率显著正相关，千粒重与垩白粒率和垩白度极显著正相关。灰关联分析结果显示，穗长、千粒重、结实率与大部分主要品质性状关联度较高，有效穗数与整精米率的关联度较高，株高与粒长(长宽比)、胶稠度、出糙率、整精米率的关联度较高。其中，千粒重与垩白粒率、千粒重与垩白度、有效穗数与整精米率、株高与整精米率的关联性与相关分析结果较为一致，其他关联度较高的性状之间可能存在非典型的相关关系。上述两种分析方法各有侧重，相互补充，同时使用两种方法可以较全面地反映研究对象各因素之间的相关关系。海南山栏稻的株高普遍较高，易倒伏是减产的重要原因，通过选育高杆品系提高整精米率是行不通的。山栏稻有效穗数的变异系数较高，实验材料的最大有效穗数为12.6穗/丛，通过选育分蘖力较强的品系提高整精米率较为可行。Zhou等研究发现稻米垩白粒率与粒宽显著正相关[14] ，进而在很大程度上影响粒重，本研究结果与之相近，故应统筹确定千粒重和垩白粒率的育种选择指标。在山栏稻品质性状改良时，还可以结合相关分析揭示的相关方向，利用穗长、千粒重、结实率、株高等农艺性状对关联度较高的品质性状进行预选，提高品种选育效率。
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