CN100506027C - 长江中下游稻区籼型水稻理想株型的田间选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长江中下游稻区籼型水稻理想株型的田间选择方法。根据长江中下游水稻生长季节的生态特点，提出一季籼稻籽粒黄熟期间株型选择模式和田间选择指标。其要点是：建立“高生长量、高库容量、高充实度”的选择模式；依据“三高”模式，建立个体和群体植株量化选择指标。个体选择指标为“大、挺、疏、实、优、抗”；群体植株选择指标为“足、强、透、秀、立”。单株选择时，考察综合性状，同时考察在群体中的表现；群体选择时，考察群体结构，同时考察单株性状。在优良群体中选择个体，由优良单株建立群体，反复推进至各育种世代，提高选择效果。将单个性状的改良发展到综合性状的构建，将形态的定性分析发展到株型因子的定量选择，将单纯形态设计发展到综合机能改进，构建成籼型水稻“理想株型”综合选择的框架。

Description

长江中下游稻区籼型水稻理想株型的田间选择方法

技术领域

本发明涉及一种水稻育种方法，尤其是涉及一种长江中下游稻区籼型水稻育种选择方法。

背景技术

自从澳大利亚学者C.M.Donald于1968年提出作物理想株型的概念以来，国内外育种家围绕这一重要课题开展研究，提出多种理想株型模式。

国际水稻所Khush提出“少蘖、大穗”模式，主要特征是：少分蘖(4-6个)、大穗、成穗率高、叶少浓绿、根系发达等。

广东农科院黄耀祥提出“丛生早长”模式，注重水稻生育前期的株型研究，早生快长，积累后期生长物质基础，设计的株型模式是株高105—115cm，每穴9—18个分蘖、每穗150—250粒，根系活力强，全生育期115—140天，收获指数0.6。

沈阳农业大学杨守仁提出“短枝立叶，大穗直穗”模式，设计的株型模式是株高105cm，分蘖力中等偏强，每穴15—18个穗，每穗150—200粒，综合抗性强，生产期155—160天，收获指数0.55—0.60。

四川农业大学周开达提出“重穗型”模式，株型指标为：株高120—125cm，穗长26—30cm，穗平均着粒200粒，单穗粒重5g以上。

国家杂交水稻工程技术研究中心袁隆平提出“叶下禾”模式，株型指标：株高100cm，上部三叶长、直、窄、厚、凹，剑叶长50cm，高出穗层20cm，每亩18万穗，单穗重5g左右，穗弯垂，为典型“叶下禾”株型模式。

上述株型研究是在特定生态条件下对少数几个品种(组合)比较分析后作出的结论，各性状及其构成因子的量化只能给育种家选择理想株型时提供参考。其株型模式及相关理论研究多集中在水稻生育后期株叶形态相对稳定的阶段，是一种静态的株型设计。如“少蘖、大穗”、“大穗、直穗”模式强调了后期的穗数及穗形；“重穗型”模式只是一种穗型模式；“叶下禾”模式量化后3叶的形态指标；“丛生早长”模式提出动态株型的概念，但仅侧重于前期株型发展的重要性。

关于株型的概念，一般认为是指植物体在空间的排列方式，包括个体和群体两个方面。个体水平的株型是指植物形态与机能性状在提高群体光能利用方面的有机组合；而在群体水平上则是指与丰产性状有关的光合系统在空间的排列方式。

迄今为止，水稻“理想株型”研究注重于形态指标和机能分析，对于塑造“理想株型”的选择方法和程序涉足不深。

在育种实践中，对数以万计材料的选择，只能从外观形态进行判断，从外部形态的结构和表象推断光能利用、物质积累、物质运转、生理机能等方面的状况。对成型品种的生理、生化指标测定，则是进一步验证田间形态选择效果和完善制定因种栽培的充实。育种实践表明，生理机能与形态表象之间有着内在的联系，后期熟相则是生理机能的综合体现。通过对外部形态的综合选择是能够实现株型与机能较好结合，收到预期的效果。

田间选择的重要时期则是籽粒黄熟期间，因为这一时期，株型器官形态已经定型；器官机能充分展露；个体内部、个体与群体之间的竞争与协调，经过各生长发育阶段的冲突和发展，趋于定局，株型各因子与丰产性能的关联最为清晰。

长江中下游平原单季稻生态区属于华中双单季稻稻作区中的长江中下游平原双单季稻稻作亚区，该生态区单季稻播种期一般在5月份，收获期在10月份。水稻生长季节的基本气候特点是，5月份至6月中旬，温光资源充沛；6月中旬至7月上旬梅雨连绵，低温、寡照，昼夜温差小；7月中旬至8月中旬为强光高温天气，昼夜温差不大；8月中旬至9月中旬常受台风边际影响，并时有极端高温出现；9月上、中旬温度适宜，光照充足，昼夜温差较大；9月下旬至10月份，温、光、水充足，偶遇弱干冷空气侵袭。同时，该区处于南北交汇地带，病虫发生频繁。针对上述生态条件，选育品种要注意秆高适中，茎秆坚实，后期要有较好的抗倒能力；叶姿挺拔，排列疏展，株间通透性好；扬花结实耐高、低温能力强，结实稳定，且对主要病虫具有抗、耐性能。

籼稻对温、光、水、肥等生态因子适应力较强，一般而言，在同一稻作亚区内均能适应。

本发明提出长江中下游稻区籼型水稻“理想株型”的田间选择方法，为塑造籼型水稻“理想株型”提供技术支撑。至今，尚未有相似专利。

发明内容

本发明的目的，就是通过提供一种长江中下游稻区籼型水稻“理想株型”的田间选择方法，以选育出适合长江中下游稻区光温生态条件，具有株高适中，茎秆坚实，抗倒力强；叶姿挺拔，排列疏展，株间通透性好；耐高、低温能力强，结实稳定，且对主要病虫具有抗、耐性能的新品种，供大面积生产应用，并为塑造水稻“理想株型”提供新的选择模式和方法。

本发明的选择模式是：

高生长量、高库容量、高充实度。

高生长量是指增加株高，提高生物产量。

高库容量是指增加颖花数，增大库容量。

高充实度是指增加后期物质积累、运转，提高籽粒、茎穗充实度。

本发明的田间选择方法是：

依据“高生长量、高库容量、高充实度”选择模式，其田间选择指标和程序如下：

(1)个体选择指标

包括叶型、茎型、穗型形态和空间排列分布及其性能，具体选择指标为“大、挺、疏、实、优、抗”。

大：株高110—125厘米；单株成穗数7—9个，每穗150—200粒；千粒重28—30克。

挺：抽穗期剑叶、倒2叶、倒3叶与叶基茎夹角5°—15°，叶片内卷，叶质厚。

疏：倒1叶叶尖至倒3叶叶尖距45cm左右，上部三张叶片纵深85cm以上，叶片长度配置为倒2叶>倒3叶>倒4叶>倒1叶>倒5叶。

实：茎秆粗壮坚实有弹性，基部第1伸长节间2—4cm，穗下节间长度为茎高的45％左右。

优：主要指籽粒外观品质垩白粒率小于30％，整精米率大于52％。

抗：白叶枯病、稻瘟病及纹枯病等重要病害发生率及严重度在允许值之内。

(2)群体选择指标

包括群体构成、群体通透性、后期熟相、籽粒结实、充实、抗倒性能等。具体选择指标是“足、强、透、秀、立”。

足：每亩13—15万穗。

强：分离世代植株生长繁茂、匀称，群体结构相对协调，比较优势明显。定型世代生长整齐，竞争优势突出。

透：群体通透性好，茎秆基部夹角25°-30°，冠层叶片重叠少，基部叶片不缠脚。

秀：籽粒黄熟期单茎绿色叶片3张以上，转色正常，结实率90％以上。

立：群体直立不倒伏。

(3)上述两种选择指标在应用时相互交叉，有所侧重，又不可分割。在选择单株时既要全面考察综合性状，又要考察在群体中的表现；在群体选择时既要考察群体结构，又要考察单株性状。其选择程序是：先选系，再选株。在优良群体中选择个体，由优良单株建立群体，在各育种世代，逐梯推进，两者有机结合，提高选择效果。

本发明的优点：

(1)本发明通过建立个体植株及群体植株选择标准，将水稻育种田间选择指标化，具有实际应用的可操作性和易显成效的实用性。

(2)“高生长量、高库容量、高充实度”选择模式及其“大、挺、疏、实、优、抗”的个体植株选择指标，“足、强、透、秀、立”的群体选择指标，将单个性状的改良发展到综合性状的聚合，将形态的定性分析发展到株型因子的定量选择，将单纯形态设计发展到综合机能协调，构建成“理想株型”综合选择的框架。

本发明提出的个体、群体植株选择标准，是长江中下游稻区籼型水稻籽粒黄熟期间的选择指标，不包括分蘖、穗分化期动态株型结构。对于理想株型而言，不同生态区、不同品种类型的理想株型是不一样的，最终结果是要在群体环境表现出籽粒高产。因其籼稻适应区域较为广泛，本发明提出长江中下游一季中籼稻的田间选择指标，具有普适性。

具体实施方式

实施例1：

按照本发明的选择方法，以扬稻4号为母本，3021为父本，其F₁代经⁶⁰Co-γ辐照，于籽粒黄熟期间，在M₂代5000多单株中，按照个体植株选择标准，选择优良植株56株。M₃代种成56个株系，按照群体植株选择标准选出9个株系，从中按照个体植株选择标准选出优良植株49株。M₄代种成49个株系，按照群体植株选择标准选出6个优良株系，从中按照个体植株选择标准选出优良植株35株。反复至M₉代选出13个优良单株，M₁₀代对13个株系进行群体性状、产量表现和抗性鉴定，决选出定型品系(9311)，后定名为扬稻6号。扬稻6号具备高产、优质、多抗“理想株型”的综合特征。

(1)扬稻6号具有“高生长量、高库容量、高充实度”

与汕优63相比，扬稻6号株高122cm，主要生育期生物产量高，生长量大(表1、表2)；其每穗总粒数176.32粒，库容量高(表1)；其后期物质运转率达35.19％，填库能力为91.79，充实度高(表1、表3)。

表1 扬稻6号的产量与库容指标

表2 扬稻6号各生育阶段干物质积累                               单位：Kg/亩

表3 扬稻6号茎鞘叶向籽粒运输的光合产物

(2)扬稻6号单株性状优良

扬稻6号的单株性状符合本发明的个体选择指标“大、挺、疏、实、优、抗”，均优于对照汕优63，具体表现为：

大：扬稻6号株高122cm，单株成穗数7.26个，每穗176.32粒，千粒重29.1g(表1)。

挺：扬稻6号倒1叶、倒2叶、倒3叶与叶基茎夹角分别为8.60°、6.68°、6.95°(表4)。

表4 扬稻6号顶端3叶叶角                                               单位：°

疏：扬稻6号叶片长度配置为倒2叶(49.9cm)>倒3叶(45.9cm)>倒4叶(41.2cm)>倒1叶(37.9cm)>倒5叶(36.2cm)(表5)；倒1叶尖至倒2叶叶尖、倒2叶尖至倒3叶尖、倒3叶尖至倒4叶尖的距离分别为22.6、25.7、15.5cm，倒3叶枕至倒1叶尖距离为94.2cm，表明扬稻6号叶片空间分部通透性好(表6)。

表5 扬稻6号的叶片长宽                                   单位：cm、cm²

表6 扬稻6号叶尖距离                                            单位：cm

实：扬稻6号基部第1伸长节间3.5cm，穗下节间长度为39.5cm，为茎高41.4％(表7)。扬稻6号结实期茎杆纤维素、可溶性糖、可用性糖、淀粉含量均高于汕优63；齐穗后30天倒4节间抗折力矩也大于汕优63，具有显著的抗倒能力(表8)。

表7 扬稻6号茎系特征

注：叶挺高为地面到N叶叶枕的高度；茎基夹角为茎杆基部外缘茎杆间的开张角度。

表8 扬稻6号结实期纤维素、可溶性糖、可用性糖、淀粉含量及抗折力矩

注：节间抗折力矩测定方法：取特定节间，固定其中点，顶端牵引至折断时的拉力，乘以顶端至中心距离的数值。

优：农业部稻米及制品质量监测中心测定，扬稻6号糙米率、精米率、整精米率、米粒长、米粒长宽比、垩白度、透明度、碱消值、胶稠度、蛋白质含量10项指标达到部颁优质米一级标准，垩白率、直链淀粉含量2项指标达部颁优质米二级标准。品质指标与顶上泰国米相似(表9)。

表9 扬稻6号品质状况

抗：扬稻6号对白叶枯病、稻瘟病、纹枯病、稻飞虱及抗倒伏等，具备综合抗性(表10)。

表10 扬稻6号抗性表现

(3)扬稻6号群体性状突出

扬稻6号的群体性状符合本发明的群体选择指标“足、强、透、秀、立”，均优于对照汕优63，具体表现为：

足：扬稻6号每亩有效穗14.52万，具有足穗、大穗基础(表1)，主要生育时期，其干物质总量均高于汕优63(表2)。

强：扬稻6号分离世代植株生长繁茂、匀称，群体结构相对协调，比较优势明显。定型世代生长整齐，竞争优势突出。

透：扬稻6号不同植株高度尤其中部(植株3/5、2/5高度)、下部(植株1/5高度)的透光率均显著高于63，且群体平均消光系数比汕优63小39.76％(表11)。茎秆基部夹角28°(表7)，冠层叶片重叠少，基部叶片不缠脚。

表11 扬稻6号齐穗期叶面积指数、透光率、消光系数和粒/叶比

秀：扬稻6号结实期间上部3叶高效叶面积指数3.34，高效叶面积比例达67.61％，比汕优63高出7.46个百分点，粒叶比比汕优63高出0.09(表12)，结实率91.78％(表1)。

表12 扬稻6号结实期高效叶面积指数和粒叶比

立：扬稻6号基部短，结实期茎杆纤维素、可溶性糖、可用性糖、淀粉含量均高于汕优63；抗折力矩大，具有显著的抗倒伏能力(表8、表10)。

(4)扬稻6号社会效益巨大

扬稻6号在江苏、安徽、河南、湖北等省区域试验、生产试验产量表现突出。1997年—2007年在长江中下游稻区苏、皖、鄂、陕累计推广6371万亩，被用作中国水稻(籼稻)基因组工作框架图研究对象，并获得国家科技进步二等奖。

扬稻6号作为恢复系配制的两系杂交稻两优培九、丰两优1号、扬两优6号、Y两优1号等，其中两优培九、丰两优1号、扬两优6号已成为两系杂交水稻的三大主体组合，据苏、皖、闽、鄂、豫等十多省(区)不完全统计，累计种植面积8779万亩。2006年种植面积达2083万亩，占杂交中籼稻种植面积10％。

扬稻6号配制的红莲型杂交稻红莲优6号，将红莲型杂交水稻推进到大面积应用阶段，为丰富杂种优势利用的多样性作出贡献。2002-2006年在苏、皖、闽、鄂、豫等十多省(区)应用面积达586万亩。

实施例2：

按照本发明的选择方法，从斯里兰卡水稻品种BG90-2的10多万株大群体中，于灌浆结实期间，按照个体植株选择标准，选出226个变异单株；筛选出40个优良单株。次年，种成40个株系，按照群体植株选择标准进行株系比较，并经白叶枯病、稻瘟病人工鉴定、稻飞虱自然鉴定，选择出11个株系；从中，按照个体植株选择标准，选出100个优良单株。第三年，种成100个株系，按照群体植株选择标及抗性鉴定，选出35个优系。第四年，对35个株系进行群体性状、产量表现和抗性鉴定，决选出定型品系，即“910”。后定名为扬稻2号。扬稻2号具丰产、优质、抗性、适应性广的“理想株型”其综合特征。

(1)扬稻2号具有“高生长量、高库容量、高充实度”

与汕优63相比，扬稻2号株高113cm，单株成穗数7.06个，主要生育期生物产量高，生长量大(表13、表14)；其每穗总粒数165.3粒，库容达660.1，库容量高(表13)；其后期物质运转率达32.67％，填库能力为92.79，充实度高(表13、表15)。

表13 扬稻2号的产量与库容指标

表14 扬稻2号各生育时期干物质积累                    单位：Kg/亩

表15 扬稻2号物质运转及收获指数                      单位：Kg/亩

(2)扬稻2号单株性状优良

扬稻2号的单株性状符合本发明的个体选择指标“大、挺、疏、实、优、抗”，均优于对照汕优63，具体表现为：

大：扬稻2号株高113cm，单株成穗数7.06个，每穗165.3粒，千粒重28.3g(表13)。

挺：扬稻2号倒1叶、倒2叶、倒3叶与叶基茎夹角分别为5.4°、7.7°、9.0°，叶片挺拔(表16)。

表16 扬稻2号顶端3叶叶角                                     单位：°

疏：扬稻2号叶片长度配置为倒2叶(50.6cm)>倒3叶(45.8cm)>倒4叶(39.5cm)>倒1叶(38.0cm)>倒5叶(37.5cm)(表17)；倒1叶尖至倒2叶叶尖、倒2叶尖至倒3叶尖、倒3叶尖至倒4叶尖的距离分别为19.3、21.5、13.2cm，倒3叶枕至剑叶尖距离为86.7cm，表明扬稻2号叶片空间分部通透性好(表18)。

表17 扬稻2号的叶片长宽                              单位：cm、cm²

表18 扬稻2号叶尖距离                       单位：cm

实：扬稻2号基部第1伸长节间2.8cm，穗下节间长度38.0cm，为茎杆高度44.7％，具有抗倒伏能力(表19)。

表19 扬稻2号茎系特征

注：叶挺高为地面到N叶叶枕的高度；茎基夹角为茎杆基部外缘茎杆间的开张角度。

优：扬稻2号垩白粒率29.1％，出糙率79.2％，整精米率55.4％。直链淀粉含量24.25％，米质透明。

抗：扬稻2号对白叶枯病、稻瘟病、纹枯病、稻飞虱及倒伏等具备综合抗性(表20)。

表20 扬稻2号抗性表现

(3)扬稻2号群体性状突出

扬稻2号的群体性状符合本发明的群体选择指标“足、强、透、秀、立”，均优于对照汕优63，具体表现为：

足：扬稻2号每亩有效穗14.11万，具有足穗、大穗基础(表13)。

强：扬稻2号分离世代植株生长繁茂、匀称，群体结构相对协调，比较优势明显。定型世代生长整齐，竞争优势突出。

透：扬稻2号齐穗期群体叶面积指数比汕优63小4.4％，不同植株高度透光率均显著高于汕优63，且平均消光系数比汕优63小18.2％(表21)；茎秆基部夹角26°(表19)，冠层叶片重叠少，基部叶片不缠脚。

表21 扬稻2号齐穗期叶面积指数、透光率和消光系数

秀：扬稻2号抽穗期上部3叶高效叶面积指数3.30，占有效叶面积的比例达68.32％，比汕优63高出1.78个百分点。粒叶比较汕优63高出0.02(表22)。叶片转色正常，结实率达92.8％(表13)。

表22 扬稻2号抽穗期高效叶面积指数和粒叶比

立：扬稻2号基部短，茎杆弹性好，抗折力矩大，具有显著的抗倒伏能力(表19、表20)。

(4)扬稻2号社会效益巨大

作为长江中下游稻区的主体籼稻品种，扬稻2号在苏、皖、鄂等省累计推广3579万亩，对控制和减轻白叶枯病发生危害发挥了历史性的巨大作用，并获得国家星火科技进步一等奖。

Claims (1)

1、长江中下游稻区籼型水稻理想株型的田间选择方法，其特征是，田间选择指标和程序如下：

(1)个体选择指标

个体具体选择指标为“大、挺、疏、实、优、抗”；

大：株高110—125厘米；单株成穗数7—9个，每穗150—200粒；千粒重28—30克；

挺：抽穗期剑叶、倒2叶、倒3叶与叶基茎夹角5°—15°，叶片内卷，叶质厚；

疏：倒1叶叶尖至倒3叶叶尖距45cm左右，上部三张叶片纵深85cm以上，叶片长度配置为倒2叶>倒3叶>倒4叶>倒1叶>倒5叶；

实：茎秆粗壮坚实有弹性，基部第1伸长节间2—4cm，穗下节间长度为茎高的45％左右；

优：主要指籽粒外观品质垩白粒率小于30％，整精米率大于52％；

抗：白叶枯病发生率为3级、稻瘟病抗性达R级及纹枯病发生率为2.2级；

(2)群体选择指标

群体具体选择指标是“足、强、透、秀、立”；

足：每亩13—15万穗；

强：分离世代植株生长繁茂、匀称，群体结构相对协调，比较优势明显；定型世代生长整齐，竞争优势突出；

透：群体通透性好，茎秆基部夹角25°-30°，冠层叶片重叠少，基部叶片不缠脚；

秀：籽粒黄熟期单茎绿色叶片3张以上，转色正常，结实率90％以上；

立：群体直立不倒伏；

(3)上述两种选择指标在应用时相互交叉，有所侧重，又不可分割；在选择单株时既要全面考察综合性状，又要考察在群体中的表现；在群体选择时既要考察群体结构，又要考察单株性状；其选择程序是：先选系，再选株；在优良群体中选择个体，由优良单株建立群体，在各育种世代，逐梯推进，两者有机结合，提高选择效果。