1、遼寧省水稻品種品質性狀多樣性演變及親緣關系分析p 打開文本圖片集【摘要】：p ：以1981-2021年育成的62個水稻（Oryza sativa）品種為材料，分析p 不同時期水稻品種品質性狀多樣性和親緣系數的變化，并通過主坐標分析p 、聚類分析p 了解品種間的形態距離和遺傳關系。結果表明，隨著育種時間的推移，遼寧省水稻品種間品質性狀多樣性下降，遺傳基礎狹窄。在今后的水稻品質育種工作中應拓寬親本來、加強種質交流，充分利用現有育成品種間的遺傳差異，最大程度發揮優質骨干親本的作用。【關鍵詞】：p ：遼寧省；水稻（Oryza sativa）；品種；品質性狀；多樣性；親緣關系中圖分類號：S511.021

2、1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（20_）06-1295-05DOI：10.14088/jki.issn0439-8114.20_.06.004Abstract： 62 rice（Oryza sativa） cultivars bred from 1981 to 2021 were used to analyze the diversity and relationship of rice quality traits during different periods， and investigate the morphological distance and geic re

3、lationship between varieties with principal coordinate analysis and cluster analysis.The results showed that as breeding time progressed， diversity of quality traits decreased between varieties in Liaoning province.The geic background was narrow.In the future breeding of rice quality should broaden

4、the source of parents， strengthen the germplasms munication， make full use of the geic differences of the bred cultivars， and make the high-quality backbone parental play a role in rice breeding to the ma_imum degree.Key words： Liaoning province； rice（Oryza sativa）； variety； quality characters； dive

5、rsity； relationship中國是世界上最大的稻米生產國和消費國，稻米是全國60以上的人口的主食。多年來，中國的糧食生產政策首先著眼于解決人民的溫飽問題，故產量是育種工作的首要目標，因而放松了稻米品質的研究。隨著社會的發展與人民生活水平的提高，生產上產量高但品質差的品種已不能滿足人們對稻米品質的要求。改善稻米品質已成為水稻遺傳改良的重要目標。種質資是水稻（Oryza sativa）育種的基礎，遺傳多樣性是種質資研究的主要內容。齊永文等1、李紅宇等2分別對中國453份選育水稻品種和黑龍江、吉林、遼寧三省的107份不同時期推廣的水稻品種遺傳多樣性進行分析p 與比較，從不同角度揭示出水稻品

6、種遺傳多樣性的現狀與差異，為水稻種質資的利用提供了有益參考。同樣，種質資在演變過程中性狀的變異趨勢對今后作物育種和種質改良均具有重要意義3。親緣系數（COP）是對已知系譜信息的自花授粉作物基因組的宏觀分析p 指標，反映整體的基因流向和品種間的遺傳相似程度。如在較大生產區域、較長育種階段依據親緣系數分析p 品種間的親緣關系，對于了解品種群體遺傳基礎具有重要的宏觀指導作用。近年來，依據育種過程中積累的系譜資料，用親緣系數度量品種間的親緣關系，在小麥、花生、水稻等作物品種遺傳關系研究中得到應用4-7，并表明擴大現有作物品種遺傳基礎的必要性。遼寧省為中國北方粳稻的重要產區，由于長期追求產量，忽視了稻米

7、品質的改良。自20世紀80年代以來，遼寧省育成了大批水稻品種，這些品種已成為本地區水稻品種改良最主要、最核心的種質資。1 材料與方法1.1 供試品種選用62個1981-2021年遼寧省主要育成水稻品種，將其劃分為1981-1990年、1991-20_年、20_1-2021年3個育種時期進行分析p （表1）。20_年將全部品種種植于遼寧省鹽堿地利用研究所試驗田，按順序排列，行株距30.0 cm×13.3 cm，小區面積7.2 m2，田間管理與大田相同。1.2 分析p 方法1.2.1 品質性狀測定 依據農業部頒布的標準NY147-888方法對供試品種的糙米率、精米率、整精米率、粒長、子粒

8、長寬比、堊白粒率、堊白度、透明度、堿消值、膠稠度、直鏈淀粉含量及蛋白質含量12項品質性狀進行測定。1.2.2 多樣性指數 計算全部品種各性狀的總體平均值（_）和標準差（），然后劃分為10級，從第1級_i（_+2），每0.5為一級，將品種進行歸類，得到各時期類別數和每個類別的品種數9。由于不同時期育成品種數差異較大，因此，采用Sheldon10修正的Shannon-Wiener多樣性指數，計算不同時期品質性狀多樣性。計算公式為：H=（-pilnpi）/lnN，式中，H為多樣性指數，pi為某性狀第i個級別的品種數占該時期品種總數的百分率，N為某時期育成品種數，ln為自然對數。1.2.3 主坐標分析

9、p 將全部品種的12個品質性狀值在NTSYS2.10e軟件上進行主坐標分析p （PCO），并依據引起變異的第1、2、3主坐標作出全部品種的3D散點分布圖。1.2.4 親緣系數分析p 參照Co_等11和Zhou等12的方法，計算品種間親緣系數（COP）。計算原則為：所有祖先種、親本及其后代品種均為純合，最早的或者沒有系譜信息的祖先品種（系）間的親緣系數為0；一個品種與其自身的COP=1.0；系選、自然突變和誘導突變材料與其祖先的親緣系數為0.75；雜交育成品種分別從其雙親得到一半的基因，與雙親本親緣系數均為0.5；同一親本組合的后代兩品種間的COP=（0.75）2=0.562 5；含有部分相同親

10、本的旁系品種間的親緣系數計算如下：假設c為a與b的相同親本，且各世代均為雜交育成。品種a和品種b之間的親緣系數Rab=（1/2）n，其中n為a與c和b與c的世代數之和。1.2.5 聚類分析p 以品種（1-COP）矩陣表示品種間系譜遺傳距離矩陣，用Statistica10.0軟件采用歐氏距離、完全聯結法進行聚類分析p 。2 結果與分析p 2.1 不同時期育成品種品質性狀及多樣性比較由表2可知，1991-20_年和20_1-2021年育成品種較1981-1990年育成品種精米率、堿消值極顯著提高（P1991-20_年>20_1-2021年，糙米率、整精米率多樣性指數排列順序為1991-20_

11、年>20_1-2021年>1981-1990年，子粒長寬比多樣性指數（H）排列順序為1981-1990年>20_1-2021年>1991-20_年。結果表明，隨著育種進程的推進，育成品種精米率、堿消值逐漸提高，膠稠度、直鏈淀粉含量逐漸降低，同時，多數性狀的品質多樣性指數逐漸下降。2.2 不同時期育成品種品質性狀差異性分析p 在標準化的基礎上對12個品質性狀采用歐氏距離度量品種間品質性狀形態距離，3個時期主要育成品種歐氏距離分別為2.8358.026、1.7208.439和1.5818.540，平均值分別為5.293、4.516和4.356。20_1-2021年育成品種與

12、1981-1990年、1991-20_年育成品種歐氏距離分別為5.176、4.647。由此可見，隨著育種進程的推進，3個時期內育成品種間品質性狀的形態差異逐漸降低，3個時期間育成品種品質性狀的相似程度逐漸提高。為更直觀反映不同時期育成品種在品質性狀上的綜合表現，對62個品種進行品質性狀PCO分析p ，并由第1、2、3主坐標繪出各品種的三維散點圖，通過不同時期品種在三維空間上的分布可直觀地看出品種間的差異。由圖1可見，62個品種可劃分為3個類群，第類群品種數最多，占總數的45.2，其中3個時期育成品種數分別為3、13、12個；第類群品種數占總數的38.7，3個時期品種數分別為4、9、11個；第類

13、群品種最少，只占總數的16.1，也只包含第1和第3時期品種，分別為1個和9個。結果表明，遼寧省水稻品種在整體上可劃分為若干個品質性狀類型群體，但不同時期育成品種在各類型群體中分布有所側重，顯示出不同時期品種在品質性狀形成與選擇上的差異。2.3 不同時期育成品種親緣關系分析p 1981-1990年、1991-20_年、20_1-2021年3個時期育成的品種間共形成28、231、496個親緣組合，其COP變化范圍分別為00.375、0.0020.563、00.750，COP平均值分別為0.106、0.091、0.079。依品種間親緣系數對品種進行系統聚類（圖2），結果表明，62個品種形成4個親緣群

14、體，其品種所占比例分別為37.1、41.9、14.5、6.5。從品種在各群體的分布上看，3個時期育成品種歸入第親緣群體數分別為3個、8個、12個，歸入第親緣群體數分別為4個、11個、11個，歸入第親緣群體數分別為1個、3個、5個，而第群體均為第3時期育成品種。從各親緣群體品種間親緣關系上看，4個群體品種間COP平均值分別為0.279、0.084、0.338和0.337。第親緣群體中3個時期育成品種COP平均值分別為0.346、0.332、0.220，第1時期和第2時期的育成品種與第3時期育成品種間COP平均值分別為0.192、0.260；第親緣群體中第3個時期育成品種COP平均值分別為0.03

15、1、0.069、0.060，第1時期和第2時期的育成品種與第3時期育成品種間COP平均值分別為0.044、0.049；第親緣群體中第2、3時期育成品種間COP平均值分別為0.469、0.286，第1時期和第2時期的育成品種與第3時期育成品種間COP平均值分別為0.346、0.364。結果表明，隨著育種進程的推進，不同時期育成品種整體親緣關系呈下降趨勢，并出現了新的親緣類型。但部分品種親緣關系較近，并隨著育種時間的推移，1981-1990年育成品種對20_1-2021年育成品種的遺傳貢獻較低，1991-20_年育成品種對20_1-2021年育成品種的遺傳貢獻較高。3 討論種質資是水稻育種的物質保

16、障，其性狀差異性越大用于雜交的親本可選擇的余地越廣，遺傳多樣性水平越豐富用于選育新品種的潛力越高。何廣生等14研究表明，東三省水稻品種品質性狀除個別性狀尚有波動外，其他品質性狀得到逐年改善。唐志明等15對廣東省不同時期50份主栽品種品質性狀多樣性分析p 表明，隨著育種時間的推進，品質性狀多樣性呈下降趨勢。同樣，本研究基于多重比較和多樣性指數對1981-2021年育成的62個主要品種的分析p 表明，隨著對水稻品質的重視，遼寧省水稻品種品質性狀發生了不同程度的變化，精米率、堿消值逐漸提高，膠稠度、直鏈淀粉含量逐漸下降，同時，多數品質性狀的表型多樣性水平持續降低。水稻品質性狀是一個綜合性狀，由于性狀

17、相關性的存在，在品種群體中單個性狀表現的變化勢必導致整體多樣性的改變，因此，有必要從品種層面研究品質性狀的多樣性。基于品種間品質性狀歐氏距離及主坐標分析p ，結果表明，隨著育種進程的推進，3個時期內品種間品質性狀形態距離逐漸減小，近期育成品種較前期育成品種在品質性狀類型的分布上更加集中。并且隨著育種時間的推移，3個時期間育成品種的品質性狀相似程度也在提高。總之，遼寧省水稻品種品質性狀差異性逐漸降低，相似性不斷提高，品種多樣性水平不斷下降。遺傳變異性是品種改良的遺傳基礎16。趙一洲等17對遼寧省221個水稻雜交育成品種系譜分析p 表明，74.2的品種可納入到日本水稻品種豐錦、福錦、黎明、Pi5、

18、三好5個水稻品種衍生系統之中。邵國軍等18研究認為在遼寧省水稻品種選育中做出重要貢獻的主要親本是豐錦、遼粳5號、遼粳326、遼粳294、遼粳454。由此可見，遼寧省水稻品種遺傳基礎狹窄，增加了性狀改良的難度，也不利于新品種的選育。Souza等19和Mercado等20認為，對已知系譜信息的自花授粉作物來說，親緣系數分析p 是一種簡便的評價遺傳多樣性的方法，對了解種質資遺傳多樣性和系統演進更具宏觀指導作用。本研究基于品種親緣系數分析p 表明，隨著育種時間的推移，首先品種間親緣距離逐漸提高，前期品種對后期品種的親緣貢獻降低。其次品種親緣群體結構逐漸增多，如1981-1990年、1991-20_年品

19、種親緣群體為3個，20_1-2021年親緣系群體則增加到4個。但追溯品種系譜可以發現，第親緣群體中核心品種遼粳5號、沈農265、遼粳326、遼粳454、遼粳294、遼粳207具有直接親緣關系，即遼粳5號直接育成遼粳326和沈農265，遼粳326直接育成遼粳454、遼粳294、遼粳207。第親緣群體核心品種沈農91也是由遼粳5號衍生而來。而第、親緣群體中有遼粳5號親緣的分別占30.8和25.0。由此認為，遼寧省水稻育種是一個漸進改良、逐漸提高的過程，前后期育成品種間存在較大的親緣關系，隨著育種進程的演進，雖然品種間親緣系數逐漸下降，但多數品種來于少數品種的衍生系統，育成品種遺傳基礎狹窄的問題并未

20、得到根本改變。綜上所述，在遼寧省水稻品質育種過程中，由于對相似性狀的強化選擇，導致育成品種品質性狀多樣性下降；對核心親本及其衍生系統的集中應用，導致育成品種遺傳基礎相對貧乏。而親本間相似的形態表現和較近的遺傳距離均不利于品種性狀的改良和新品種的選育，這正是當前遼寧省育成品種品質性狀徘徊不前的主要原因。因此，以現有骨干親本為核心，拓寬種質資來、提高品質性狀多樣性，充分利用現有品種間遺傳差異，加大親本遺傳距離，豐富育成品種遺傳基礎，是保障水稻品質育種持續發展的前提。【參考文獻】：p ：1 齊永文，張冬玲，張洪亮，等.中國水稻選育品種遺傳多樣性及其近50年變化趨勢J.科學通報，20_6，51（6）：

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