籼稻新品种稻米品质性状的变异度和相关性以及聚类分析

籼稻新品种稻米品质性状的变异度和相关性以及聚类分析
摘要对55个籼稻新品种的6项稻米品质性状进行分析。

结果表明：①各稻米品质性状在不同品种间的变异度存在很大的差异，其中以垩白度和垩白粒率的变异度最大，是稻米品质的主要限制因子。

②稻米品质性状间存在复杂的相关性，整精米率与垩白度和垩白粒率呈极显著和显著的负相关关系，长宽比与垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量均存在极显著负相关关系，垩白粒率与垩白度和直链淀粉含量均呈极显著的正相关关系。

③55个籼稻新品种可分为7组，其中以第1组的稻米品质最好，共有30个品种；其次为第2、第3和第5组，共有15个品种；较差的是第4、第6和7组，共有10个品种。

关键词籼稻；新品种；稻米品质；变异度；相关性；聚类分析
水稻是我国主要的粮食作物之一，种植面积约占粮食作物总面积的40%，总产量约占全国粮食总产量的50%[1]。

随着生活水平的不断提高，稻米品质越来越受到人们的重视，稻米的消费已由过去的数量型向现今的质量-适口型转变[2]，学者们也因此加大了对稻米品质研究的力度和广度。

近年来，国内对稻米品质的研究涉及到了稻米品质现状分析[3]、环境因子对稻米品质的影响[4-5]、稻米品质性状的变异性研究[2，6]、稻米品质性状间的相关和聚类分析[7-9]及稻米品质性状遗传分析[10-11]等多个方面。

此外，水稻育种工作者也加强了对水稻的品质育种，并选育出了一批又一批的水稻新品种。

但目前，有关这些新品种稻米品质性状的研究却鲜见报道。

为此，笔者在前人研究的基础上，以2006年国家审定通过的籼稻新品种作为研究对象，探讨了各稻米品质性状间的变异度和相关性，同时还对各新品种进行了聚类分析，以期为水稻稻米品质的进一步改良提供科学依据。

1材料与方法
1.1品种来源
根据中华人民共和国农业部第706号公告可知，2006年国家审定通过的籼稻新品种共有55个（见表1）。

其中，常规水稻品种有4个，分别为丰富占1号、丰美占、嘉育253和中早25，占新品种总数的7.2%；两系杂交水稻品种有5个，分别为准两优527、两优42、陆两优996、准两优2号和两优0293，占总数的9.1%；三系杂交水稻品种最多，有46个，如先农1号、内香2924和冈优825等，占总数的83.6%。

1.2数据分析
选择6项稻米品质性状，分别为整精米率、长宽比、垩白粒率、垩白度、胶稠度和直链淀粉含量，其具体数值见表1。

然后，采用EXCEL软件对以上性状的变异度和相关性进行分析，采用SPSS软件中的组间连接法对55个籼稻新品种进行系统聚类分析。

此外，还依据聚类分析的结果，对各组水稻的稻米品质进行综合评比，具体的评分标准参考优质稻谷标准GB/T1789-1999[12]制定，详见表2。

2结果与分析
2.1稻米品质性状的变异度分析
稻米品质性状在不同品种间的变异度存在很大的差异（见表3）。

变异度最大为外观品质性状，其中垩白度的变幅为1.2~19.3，平均值为6.5，变异系数高达67.4%；垩白粒率的变幅为11.0~100.0，平均值为41.7，变异系数达62.6%。

其次为蒸煮食味品质性状，其中胶稠度的变幅为43.0~87.0，平均值为62.4，变异系数为17.9%；直链淀粉含量的变幅为13.5~26.8，平均值为20.7，变异系数为17.1%。

第三为碾米品质性状，整精米率的变幅为27.2~70.3，平均值为58.3，变异系数为15.9%。

变异度最小也为外观品质性状，粒型长宽比的变幅为2.0~3.5，平均值为2.9，变异系数仅为12.2%。

2.2稻米品质性状的相关分析
稻米品质性状间存在复杂的相关性（见表4）。

其中，整精米率与垩白度和垩白粒率分别呈极显著和显著的负相关关系（-0.344 8**、-0.321 7*），而与长宽比、胶稠度和直链淀粉含量的相关性均未达到显著水平（-0.214 0、0.073 3、-0.021 4）；长宽比与垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量均存在极显著负相关关系（-0.668 5**、-0.645 9**、-0.437 2**），而与胶稠度呈正相关关系，但未达到显著水平（0.221 4）；垩白粒率与垩白度和直链淀粉含量均呈极显著的正相关关系（0.944 7**、0.520 1**），而与胶稠度则呈不显著的负相关关系（-0.187 2）；垩白度与直链淀粉含量呈极显著正相关关系（0.516 9**），但与胶稠度的相关性未达到显著水平（-0.026 3）；胶稠度与直链淀粉含量呈不显著的负相关关系（-0.151 5）。

2.3籼稻新品种的聚类分析
从聚类谱系图可以看出（见图1），当聚合水平取5时，55个籼稻新品种可分为7组，第1组有30个品种，如两优52、宜香527、天丰优85等，占新品种总数的54.5%；第2组有4个品种，分别为G优802、D优11、振优998和绿丰20，占总数的7.3%；第3组仅1个品种，即准两优527，占总数的1.8%；第4
组有3个品种，分别为富优21、冈优188和冈优825，占总数的5.5%；第5组有10个品种，如K优2527、天优3550和益农1号等，占总数的18.2%；第6组有4个品种，分别为陆两优996、准两优2号、K优52和京福Ⅰ优527，占总数的7.3%；第7组有3个品种，分别是嘉育253、中早25和K优8602，占总数的5.5%。

从综合评比的结果来看（见表5），各组的稻米品质差别很大，从高到低依次为第1组（12分）>第2组（8分）>第3组（7分）>第5组（6分）>第6组（4分）=第7组（4分）>第4组（3分）。

3结论与讨论
变异度分析的结果显示，6项稻米品质性状在55个籼稻新品种间变异度最大的是垩白度和垩白粒率；其次为胶稠度、直链淀粉含量和整精米率，长宽比的变异度最小。

这说明垩白度和垩白粒率是比较难达到优质标准的指标，是影响稻米品质的主要限制因子，与朱智伟等[13]和姜萍等[14]的研究结果相一致。

此外，许庆荣等[15]和徐富贤等[16]也指出垩白度和垩白粒率居高不下已成为我国杂交水稻米质改良的难点之一，而且前人在稻米垩白方面也做了大量的研究工作，祁祖白等[17]和徐云碧等[18]的研究表明，稻米垩白属遗传性状，其广义遗传力较高，而狭义遗传力随着世代的推进有提高的趋势并最后趋于稳定，表明垩白性状能稳定遗传，因而对垩白进行遗传改良是可行的[19]；程方民等[20]的研究则显示垩白度属于对生态条件反应敏感的品质性状，并认为在适宜的耕作栽培措施和生态条件下可达到改良的目的；黄河清等[21]对早籼稻稻米垩白的配合力研究表明，籽粒垩白表现及其程度受一般配合力效应的影响较小，而受特殊配合力效应的影响较大，即仅部分受基因加性效应的影响，对垩白面积的广义遗传力进一步估算表明，水稻籽粒垩白性状受遗传和环境因素的共同制约。

因此，将育种和栽培措施相结合来改良稻米的垩白度和垩白粒率可达到事半功倍的效果。

相关分析的结果显示，55个籼稻新品种的6项稻米品质性状间呈极显著或显著负相关关系的有：整精米率与垩白度和垩白粒率、长宽比与垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量；呈极显著正相关关系的有：垩白粒率与垩白度和直链淀粉含量、垩白度与直链淀粉含量；其他各性状间的相关性不显著。

由此可见，碾米品质（整精米率）的提高有利于外观品质（垩白度和垩白粒率）的改善，外观品质（长宽比、垩白粒率和垩白度）的提高有利于蒸煮食味品质（直链淀粉含量）的改善，外观品质长宽比的提高有利于其他外观品质性状（垩白粒率和垩白度）的改善，而蒸煮食味品质胶稠度与其他品质性状的联系并不紧密。

因此，如何协调好整精米率、长宽比、垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量间的关系，是实现这4个品质性状改良的关键所在。

胶稠度的改良则是一个相对独立的过程，在这一过程中，首先要考虑的是稻米胶稠度遗传特性，汤圣祥等[22]的研究表明，籼稻稻米的胶稠度受到主效基因和若干微效基因的控制，主效基因为复等位基因，硬对中等或软，中等对软胶稠度表现显性，而且胶稠度具有质量-数量遗传特性，适合3N胚乳的加性-显性遗传模型，并认为可以考虑双亲（或不育系，恢复性）为
软，或粳稻为软，籼稻中等偏软胶稠度材料进行配组，达到改良胶稠度的目的；黄祖六等[23]对控制稻米胶稠度的数量性状位点（QTL）进行了分析，结果表明，稻米胶稠度主要受位于第3染色体的2个连锁位点控制；张名位等[24]的研究表明，胶稠度同时受制于种子直接遗传效应、母体效应和细胞质作用的影响，其中种子直接遗传效率较高，而且以加性效应占主导，并认为在稻米蒸煮品质性状的改良中，尚应注重选择中等或软胶稠度的材料作母体，这样才能保证其杂交后代中有较理想胶稠度的个体。

其次，还要考虑到环境条件[25-26]，程方民等[27]研究了稻米胶稠度与结实期温度间的关系，结果表明，齐穗后20d内的日均温度是结实期温度对稻米胶稠度影响的主要时段，并认为选择熟期适宜的品种或调整播插期，使水稻齐穗后20d内温度状况处于对稻米胶稠度形成有利的条件，可达到改良胶稠度的目的。

此外，蒋开锋等[28]的研究则表明，籼型杂交水稻的胶稠度同时受到基因型、试点环境及两者互作效应控制。

因此，在胶稠度改良的过程中应综合考虑遗传特性和环境条件这两个因素。