南方农业学报JournalofSouthernAgriculture2024，50（12）：2688-2694·2688·南方农业学报ISSN2095-1191；CODENNNXAABhttp://www.nfnyxb.com50卷DOI：10.3969/j.issn.2095-1191.2024.12.09水稻再生力及产量与头季稻农艺性状的相关性
2
刘歆1，，朱
容2，朱2
波1，，杨22*
梅1，，刘章勇1，
（1主要粮食作物产业化湖北省协同创新中心，湖北荆州434025；2长江大学湿地生态与农业利用教育部工程研究中心/
434025）
涝渍灾害与湿地农业湖北省重点实验室，湖北荆州
摘要：【目的】明确水稻再生力及产量与头季稻农艺性状的相关性，为强再生力水稻品种选育提供理论依据。【方法】以247份水稻核心种质为材料，在海南陵水和湖北荆州进行2年大田试验，采用相关分析、通径分析及多元回归分析等方法探究水稻再生力及产量与头季稻9个相关农艺性状的相关性，明确影响水稻再生力强弱和产量高低的关键因素。【结果】247份水稻种质在不同环境下的分蘖力和再生力均存在显著差异（P<0.05，下同），但再生率无显著差异（P>0.05）。水稻再生力与头季稻分蘖力、有效穗数、株高、穗长和单株产量呈极显著正相关（P<0.01，下同），与每穗颖花数和每穗实粒数呈显著负相关。逐步回归分析及通径分析结果均表明，头季稻有效穗数对再生力直接作用最大。相关分析结果表明，头季稻产量和再生季产量与头季稻有效穗数均呈极显著正相关。【结论】水稻再生率的遗传效应在不同环境下相对稳定，影响水稻再生力强弱与再生稻产量的关键性状为头季稻有效穗数。
关键词：常规水稻；再生力；农艺性状；相关性分析；回归分析中图分类号：S511.01
文献标志码：A
文章编号：2095-1191（2024）12-2688-07
Correlationanalysisofratooningabilityandyieldwithitsmain
cropagronomictraitsinrice
2222*
LIUXin1，，ZHURong2，ZHUBo1，，YANGMei1，，LIUZhang-yong1，
2
（1HubeiCollaborativeInnovationCenterforGrainIndustry，Jingzhou，Hubei434025，China；YangtzeUniversity，
EngineeringResearchCenterofEcologyandAgriculturalUseofWetland，MinistryofEducation/HubeiKey
LaboratoryofWaterloggedDisasterandWetlandAgriculture，Jingzhou，Hubei434025，China）
Abstract：【Objective】Toexploretherelationshipbetweenconventionalriceratooningabilityandyieldwithagro-nomictraitsofmaincrop，andprovidetheoreticalbasisforbreedingstrongregenerativericevarieties.【Method】Two-year
fieldexperimentswereconductedinfieldstationofLingshui（Hainan）andJingzhou（Hubei）with247germplasmacces-sions.Thestatisticalanalysisincludingsimplecorrelationanalysis，pathanalysisandmultipleregressionwereconductedtoexploretherelationshipbetweenconventionalriceratooningabilityand，yieldwithnineagronomictraitsofmaincrop，andidentifythekeyfactorsaffectingriceratooningabilityandyieldformation.【Result】Theresultsshowedthetilleringabilityandratooningabilityunderdifferentecologicalenvironmentsweresignificantlydifferentamongthe247materiasls（P<0.05，thesamebelow），whiletherewasnosignificantdifferenceintheregenerationrate（P>0.05）.Theratooningabilitywasextremelypositivelycorrelatedwithtilleringability，effectivepaniclenumber，plantheight，paniclelengthandsingleplantyieldofmaincrop（P<0.01，thesamebelow），whiletherewassignificantnegativecorrelationwiththenum-berofspikeletsperpanicleandthenumberofgrainsperpanicleofmaincrop.Bystepwiseregressionanalysisandpathanalysis，thenumberofeffectivepaniclesinthemaincrophadthegreatestdirecteffectonratooningability.Thecorrela-tionanalysisshowedthattherewasextremelysignificantpositivecorrelationbetweentheyieldofmaincropandtheyieldofratooningricewiththenumberofeffectivepaniclesinthemaincrop.【Conclusion】Thegeneticeffectsofregenerationrateindifferentenvironmentsarerelativelystable.Andthekeyfactoraffectingtheratooningabilityandyieldofratooningriceisthenumberofeffectivepaniclesinthemaincrop.
Keywords：conventionalrice；ratooningability；agronomictraits；correlationanalysis；regressionanalysis收稿日期：2024-08-03
基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（2016YFD0300208）；国家自然科学基金项目（31870424，31501274）；中国科协青年
人才托举工程项目（YESS20160040）
作者简介：*为通讯作者，刘章勇（1965-），教授，主要从事农田生态系统评价与生态修复研究工作，E-mail：lzy1331@hotmail.com。
刘歆（1994-），研究方向为作物栽培，E-mail：xliu0816@126.com
12期刘歆等：水稻再生力及产量与头季稻农艺性状的相关性
·2689·0引言
【研究意义】水稻（OryzasativaL.）是我国三大主要粮食作物之一，稳定和提高水稻总产是保障我国粮食安全的关键（刘富贵等，2024）。当前我国水稻生产正处于转型期，传统的水稻生产方式面临着严峻挑战，迫切需要水稻种植模式作出相应的转变（彭少兵，2014；朱德峰等，2024）。再生稻作为一种土地高效利用、资源节约型的栽培种植模式，具有节水省肥、稻谷品质优和经济效益高等优点（朱永川等，2013；Jiangetal.，2016；Taoetal.，2016；吴芸紫等，2017），在我国南方一季稻热量资源有余，而双季稻热量不足的地区发展迅速，推广再生稻对适应当前农业结构调整、保证粮食安全和增加稻谷产量与农民经济收入均具有重要意义（谢华安，2010；徐富贤等，2015）。生产实践发现，制约我国再生稻发展的主要因素之一是缺乏具有强再生力的水稻品种，水稻再生力是决定再生季稻谷产量的关键因素，且不同水稻品种间再生力存在显著差异（熊洪等，2000），要实现再生稻高产稳产，必须选育头季稻产量高、再生能力强的水稻品种（柳开楼等，2012；蒋俊和屠乃美，2013；Lin，2024）。因此，探究水稻再生力及产量形成与头季稻关键农艺性状的关系，可为强再生力水稻品种选育提供理论依据，且对再生稻的发展和推广具有重要意义。【前人研究进展】我国针对水稻再生力的研究多集中于农艺性状和再生力的相关性等方面。刘永胜等（1992）对65个杂交组合进行遗传分析和相关性分析，发现抽穗期和有效穗数是影响杂交后代再生力的重要因素。罗丽华等（2006）研究30个水稻组合的再生特性，结果表明再生稻与头季稻的每穗粒数、粒重和结实率间均具有显著的正相关关系。任天举等（2006）对229个水稻杂交组合再生力的研究发现，头季稻有效穗数是影响水稻再生力的关键因素之一，两者呈极显著负相关。杨川航等（2012）利用RIL群体对水稻再生力进行研究，发现水稻再生力与头季稻有效穗数呈极显著负相关，与再生季有效穗数呈极显著正相关。李兴星等（2016）对水稻籼梗交F2群体进行研究，发现单株有效穗数与水稻再生力呈显著正相关，有效穗数可能影响再生芽萌发的有效节位。以上研究表明，水稻再生力和头季稻农艺性状间存在复杂的相关性，且目前取得的结论各不相同，甚至相反。【本研究切入点】前人关于水稻再生力的研究主要以杂交水稻组合为试验材料，很难充分体现水稻再生力的遗传特点，相关性结果也不一定适用于常规水稻。
水稻核心种质可代表水稻的遗传多样性，以核心种
质为试验材料，在不同生态条件下探究水稻再生力及产量形成与头季稻农艺性状的相关性，可获得更准确的结果，但至今尚缺乏相关的研究。【拟解决的关键问题】以247份水稻核心种质为试验材料，在不同生态区域下考察水稻关键农艺性状，分析水稻再生力及产量与头季稻主要农艺性状的相关性，探究影响水稻再生力及产量的关键因素，以期为强再生力水稻品种的选育提供理论依据。
1材料与方法
1.1
试验材料
试验用水稻材料来源于中国农业科学院作物科学研究所、华大基因集团和国际水稻研究所共同发起的“3K水稻基因组计划”（Lietal.，2014），根据2015年1219份核心种质材料在湖北省荆州市和海南省陵水县种植的农艺性状表现，从中筛选出247份早抽穗核心种质作为本研究的试验材料。1.2试验地概况
试验地位于湖北省荆州市荆州区长江大学农学院试验基地和海南省陵水县荆楚种业南繁基地。湖北省荆州市地处东经110°07′~112°13′、北纬30°23′~30°59′，属于亚热带季风气候区，平均气温15.9~16.6℃，年平均日照时数904~1127h，年平均降水量1100~1300mm。海南省陵水县地处东经110°05′~110°10′、北纬18°54′~18°56′，属于热带季风气候区，平均气温23.2℃，年平均日照时数2400h，年平均降水量1815.6mm。1.3试验方法
试验于2017—2024年进行，2017年荆州试验点3月28日播种育秧，4月27日移栽；海南试验点4月4日播种育秧，4月22日移栽；2024年荆州试验点3月20日播种育秧，4月21日移栽。3次试验均采用随机区组设计，2次重复，每份材料种植4行，每行5穴，单穴单苗，行株距20cm×20cm。均施用复合肥（N、P、K养分含量分别为25%、12%和16%），移栽前施用365kg/ha作为基肥，分蘖期施用215kg/ha作为分蘖肥；头季稻收割后当天复水，施尿素（N含量46%）250kg/ha和氯化钾（K2O含量52%）75kg/ha作促芽肥。头季稻和再生季稻均采用人工收割方式收割，留桩高度据材料高度而定，均保留倒2节。其他田间管理方法同常规再生稻大田。1.4测定项目及方法
每重复随机选取5穴调查头季稻株高、抽穗期和最高分蘖数，再生季稻株高和最高再生分蘖数。
·2690·南方农业学报50卷头季稻和再生季稻成熟后，每小区随机收取5穴水稻，考察穗长、有效穗数、每穗颖花数、每穗实粒数、结实率、千粒重和单株产量。
本研究所指分蘖力为头季稻最高分蘖数，再生力为头季稻收割后调查的最高再生分蘖数，再生率=再生季最高分蘖数/头季稻有效穗数（任天举等，2006；刘爱中等，2008；Dongetal.，2017）。1.5
统计分析
使用Excel2007整理试验数据，以每个品种1个重复内各性状的平均值作为该品种的表型性状值，2次重复的平均值作为该品种的性状值，用SPSS20.0进行相关分析、通径分析和多元逐步回归分析。
A平均值Averagenumber2结果与分析
2.1不同年份及试验点水稻的分蘖力、再生力和
再生率分析结果
由图1可看出，不同年份及试验点水稻的分蘖力和再生力存在明显差异，2024年荆州试验点水稻的分蘖力、有效穗数和再生力最高，其次是2017年荆州试验点，2017年海南试验点最低，差异均达显著水平（P<0.05，下同）（图1-A），说明环境气候等因素对分蘖力、有效穗数和再生力均有显著影响。但不同年份及试验点水稻的再生率差异不显著（P>0.05，下同）（图1-B）。由此可见，环境气候因素对水稻再生力有显著影响，但再生率的遗传效应在不同环境下相对稳定。
再生率Regenerationrate２５２０１５１０５０２０１７ＨＮ2017海南2017Hainanｂａｃ２０１７ＪＺ2017荆州2017Jingzhouｃｂａ２０１８ＪＺ2024荆州2024Jingzhouａｂｃ１．５１．００．５０．０B分蘖力ＴＰ分蘖力Tillersperplant有效穗数ＥＰＮ有效穗Effectivepaniclesnumber再生力ＮＲＢ再生力Ratooningability2017海南２０１７ＨＮ2017Hainan2017荆州２０１７ＪＺ2017Jingzhou2024荆州２０１８ＪＺ2024Jingzhou图1不同年份及试验点水稻的分蘖力、有效穗数、再生力和再生率
Fig.1Tillersperplant，effectivepaniclesnumber，ratooningabilityandregenerationrateofriceindifferentyearsandtrialsites
同一指标图柱上不同小写字母表示差异显著（P<0.05）
Differentlowercaselettersonthebarforthesameindexrepresentedsignificantdifference（P<0.05）
2.2
水稻关键农艺性状的双因素方差分析结果
为进一步探究品种和环境对水稻关键农艺性状的影响，对其进行双因素方差分析，结果（表1）表明，品种和环境对水稻分蘖力、有效穗数及再生力均有极显著影响（P<0.01，下同），且品种和环境间存在极显著的交互作用；品种及品种和环境的互作对再生率有极显著影响，但环境因素对再生率无显著影响，进一步证实水稻再生率的遗传效应在不同环境下相对稳定。
2.3头季稻农艺性状与再生力的相关分析结果
头季稻的分蘖力、有效穗数、株高、抽穗期、穗长、每穗颖花数、每穗实粒数、结实率和单株产量等9个性状与再生力的相关分析结果（表2）表明，不同环境条件下9个农艺性状与再生力的相关系数方向一致，但这9个农艺性状相关系数差异较大。其中，分蘖
力和有效穗数在3个环境下均达极显著正相关；株高、
穗长和单株产量在2次试验中也均达极显著正相关，而每穗颖花数和每穗实粒数在2次试验中均呈负相关，抽穗期和结实率在2次试验中结果不一致。
从表2还可看出，头季稻农艺性状间普遍存在相关性，分蘖力与有效穗数、株高与抽穗期和穗长、单株产量与分蘖力、有效穗数、穗长、每穗颖花数、每穗实粒数及结实率均呈极显著正相关；抽穗期与结实率、有效穗数与每穗颖花数和每穗实粒数均呈极显著负相关。因此，不能根据农艺性状间的单相关系数直接判断各性状对再生力直接作用。
2.4头季稻农艺性状与再生力的回归分析及通径分析结果
通过多元逐步回归分析，剔除对再生力无显著影响的头季稻性状后，发现3个环境下与再生力（y）
表1再生稻关键农艺性状的双因素方差分析结果
Table1Varianceanalysisofdoublefactorofmainagronomictraitsoftheratooningrice
因素Factor
品种Variety
环境Environment
品种×环境Variety×environment
分蘖力TillersperplantP<0.001P<0.001P<0.001
有效穗数
Effectivepaniclesnumber
P<0.001P<0.001P<0.001
再生力Ratooningability
P<0.001P<0.001P<0.001
再生率
Regenerationrate
P<0.001P=0.770P<0.001
水稻再生力及产量与头季稻农艺性状的相关性
